Elimination d’un défaut

Chapitre V: Numérisation des protections de la production décentralisée

Numérisation des protections de la production décentralisée

V.1. Introduction

Les réseaux électriques représentent des investissements considérables consentis par les compagnies d’électricité pour alimenter leurs clients aux meilleures conditions de coût et de qualité de service. Pour des raisons techniques et économiques évidentes, il n’est pas possible de construire des réseaux exempts de défauts de fonctionnement, Ils sont en particulier, exposés aux agressions naturelles comme la foudre. Les réseaux sont donc affectés de perturbations qui peuvent mettre en cause la pérennité matériel et la qualité de service rendu et donc il faut chercher à minimiser les conséquences.

Tout défaut doit donc être identifié immédiatement et l’ouvrage affecté séparé du réseau sans délai, c’est l’objet de la Protection des Réseaux

La Commission Electrotechnique Internationale (C.E.I) définit la protection comme

ensemble des dispositions destinées à permettre la détection des défauts et des situations

anormales dans un réseau afin de commander le déclenchement d’un ou plusieurs

disjoncteurs et, si nécessaire, d’élaborer d’autre ordres ou signalisations

V.2 Elimination d’un défaut

Pour remplir leur rôle, les protections doivent [50] [51] : 1. Détecter la présence d’un défaut.

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3. Commander les organes de coupure, dont l’ouverture conduira à l’isolement de cet ouvrage (et seulement celui-ci) par rapport au reste du réseau.

V.2.1 Détection des défauts

Les protections contrôlent en permanence l’état du réseau en surveillant un certain nombre de grandeurs électriques caractéristiques (I, U, etc.) ou de combinaisons de ces grandeurs (P, Z, etc.) ; Elle peuvent également surveiller la pression d’un fluide ou d’une température. (N’oubliant pas que les grandeurs électriques sont fluctuantes à cause de la variation de la charge, ce qu’y est permis U peuvent varier dans un domaine exceptionnel 0.7à1.1 Un et les courants ne dépassant jamais 1.1à1.3 In, selon les installations).Alors le fait que les grandeurs sortent brusquement de ces domaines est caractéristique de la présence d’une anomalie et est utilisé comme Critère de Détection.

V.2.2 Identification de l’ouvrage atteint

La plupart des réseaux HTA et HTB sont généralement conçus et exploités en appliquant la règle dite du « n-1 » ; c.a.d qu’ils sont dimensionnées de manière que l’on puisse perdre l’un, quelques des ouvrages de transport (lignes ou transformateurs) ou une unité de production parmi les plus importants sans qu’ils résultent des conséquences significative sur le fonctionnement des réseaux et sur l’alimentation de la clientèle

L’exigence fondamentale à laquelle doivent satisfaire les protections est couramment désignée par Sélectivité d’élimination des défauts. (Détecte et isole uniquement l’élément défaillant, figure V.1)

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Figure V.1 - Système de protection pour ligne de transport

Toutes les protections détectent et localisent le défaut :

Ø les PA et PC localisent le défaut "extérieur" à l’ouvrage qu’elles protègent et n’ordonnent pas immédiatement le déclenchement ;

Ø les PB localisent le défaut sur l’ouvrage qu’elles protègent et ordonnent l’ouverture des extrémités de la ligne B.

V.2.3 Commande des organes de coupure

Après détection du défaut et identification de l’ouvrage atteint, la protection élabore un ordre de sortie qui sert à commander l’ouverture du disjoncteur D associé à cet ouvrage (FigureV.1) Quelle soit la technologie [52] [53], la Fonction protection est réalisée comme le montre la figure V.2 avec trois éléments fondamentaux

a) Capteurs : Réducteurs de mesure (TI et TT) fournissant des grandeurs électriques, utilisables par les protections, qui sont l’image de celles sollicitant l’élément de réseau à protéger.

b) Equipement de protection : Comportant des fonctions de mesure et des logiques de traitement et de décision.

c) Disjoncteur D : Dont les caractéristiques sont adoptées au courant de défaut à couper. L’énergie nécessaire au fonctionnement des protections et du disjoncteur est en général fournie par des sources auxiliaires à courant continu

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Figure V.2 - Raccordement d’une protection schéma de principe

V.2.4 La Fonction de protection [54]

La fonction de protection est une des fonctions les plus critiques pour la sûreté du système. On attend des protections un fonctionnement sûr (pas de défaillance ni d’intempestif), sélectif (déclenchement des seuls disjoncteurs nécessaires à l'élimination du défaut) et rapide (pour minimiser les contraintes sur le matériel et préserver la stabilité des groupes de production). Le système de protection des réseaux maillés (ou bouclés) est plus complexe que celui qui protège les réseaux en antenne, car en cas de défaut sur une ligne d'un réseau maillé, le courant se répartit sur les différentes branches du réseau.

En 400 kV, il est nécessaire d'éliminer les défauts en un temps très court pour ne pas compromettre la stabilité des groupes [55]. Le système de protection fait appel à des protections électroniques ou numériques associées à des asservissements entre postes (accélération de stade, par exemple). Les temps limites d'élimination des courts-circuits triphasés francs, temps de fonctionnement des disjoncteurs compris (50 ms), sont de l'ordre de :

• défauts lignes : 70 à 110 ms,

• défauts barres : 140 ms pour les postes ouverts, 100 ms pour les postes blindés. • défauts avec défaillance d'un disjoncteur : 190 à 270 ms.

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En Algérie [56]: L’étage 400kV mis en service le 12 décembre 2007 a intégré par cette occasion la numérisation de la partie contrôle commande des étages 220kV et 60kV)

En 225 kV, les équipements de protections électromécaniques tendent à disparaître au profit de l'électronique dans le cadre des programmes de renouvellement [55], que cela soit au titre des contraintes de stabilité (postes proches des groupes) ou au titre de la vétusté. L'utilisation d'asservissements entre postes (télé actions, ...), nécessaires dans le cas des postes proches, tend à se développer pour les autres installations (prise en compte de contraintes de qualité de fourniture). Les temps maximaux d’élimination des courts-circuits triphasés francs, temps de fonctionnement des disjoncteurs compris (70 ms), sont de l’ordre de :

• défauts lignes : 120 à 150 ms pour les "postes proches", 140 à 800 ms en général pour les autres postes (< 250 ms si téléactions),

• défauts barres : 95 ms pour les "postes proches", de 600 à 800 ms pour les autres

Au poste Oued-El-Othmania (OAT)- Algérie [56] : L’ensemble des équipements de commande et de protection installés au niveau de ces étages 60kV, 220kV, font partie de la génération dite « Electromécaniques etElectrostatiques »)