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Etude du comportement des dielectriques solides et compensation des courants de fuite dans un reseau electrique

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Academic year: 2021

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ﻲﻤﻠﻌﻟا ﺚﺤﺒﻟا و ﻲﻟﺎﻌﻟا ﻢﻴﻠﻌﺘﻟا ةرازو

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K Keeyy woworrddss:: CCuurrrreenntt cocommppeennssatatioionn,, eaearrtthh fafauulltt, , ththrreeee vvaarriiaabbllee inindduuccttaanncceess,, reressoonnaannccee,, zzeerroo-- s seqequueennccee ssttatatee eevvaalluuaattioionn,, lleeaakkaaggee ccuurrrreenntt.. 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3. TYPES DE RESISTANCES DES MATERIAUX ISOLANTS SOLIDES ...222 3. TYPES DE RESISTANCES DES MATERIAUX ISOLANTS SOLIDES ...2

3.1 La résistance transversale (ou volumique)...222 3.1 La résistance transversale (ou volumique)...2 3.3 La résistance d'isolement ...222 3.3 La résistance d'isolement ...2 4. RIGIDITE DIELECTRIQUE DES ISOLANTS SOLIDES ...233 4. RIGIDITE DIELECTRIQUE DES ISOLANTS SOLIDES ...2

4.1 Définitions...233 4.1 Définitions...2 4.2 Mécanismes de claquage...233 4.2 Mécanismes de claquage...2 4.2.1 Claquage électronique... 244 4.2.1 Claquage électronique... 2 4.2.2 Claquage thermique ... 244 4.2.2 Claquage thermique ... 2 5. PERMITTIVITE ET PERTES DIELECTRIQUES...255 5. PERMITTIVITE ET PERTES DIELECTRIQUES...2

5.1 Définitions...255 5.1 Définitions...2 5.2 Signification de la permittivité et des pertes diélectriques ...266 5.2 Signification de la permittivité et des pertes diélectriques ...2 5.3 Mesures de la permittivité et de tgδ...277 5.3 Mesures de la permittivité et de tgδ...2 6. COMPORTEMENT D’UN DIELECTRIQUE SOLIDE ...299 6. COMPORTEMENT D’UN DIELECTRIQUE SOLIDE ...2

6.1 Pour une tension continue...299 6.1 Pour une tension continue...2 6.3 Les pertes dans les câbles. ...333 6.3 Les pertes dans les câbles. ...3 7. INFLUENCE DES DIVERS FACTEURES SUR L’ISOLEMENT DES RESEAUX ...344 7. INFLUENCE DES DIVERS FACTEURES SUR L’ISOLEMENT DES RESEAUX ...3

7.1 Les facteurs inhérent au réseau électrique ...344 7.1 Les facteurs inhérent au réseau électrique ...3

7.1.1 Influence de la tension du réseau ... 344 7.1.1 Influence de la tension du réseau ... 3 7.1.2 Le nombre de branchement... 377 7.1.2 Le nombre de branchement... 3 7.1.3 Les longueur des lignes... 388 7.1.3 Les longueur des lignes... 3 7.2 Les paramètres environnementaux du réseau électrique ...399 7.2 Les paramètres environnementaux du réseau électrique ...3

7.2.1 Influence de la température... 400 7.2.1 Influence de la température... 4 7.2.2 Influence du Taux d’humidité... 400 7.2.2 Influence du Taux d’humidité... 4 7.2.3 Influence de la qualité de service:... 422 7.2.3 Influence de la qualité de service:... 4 8. METHODES DE MESURE DE LA RESISTANCE D’ISOLEMENT ...433 8. METHODES DE MESURE DE LA RESISTANCE D’ISOLEMENT ...4

8.1 Méthode basée sur l’influence du temps d’application de la tension ...433 8.1 Méthode basée sur l’influence du temps d’application de la tension ...4 8.2 Méthode basée sur l’influence de la variation de la tension ...466 8.2 Méthode basée sur l’influence de la variation de la tension ...4 9. CONCLUSION...46 9. CONCLUSION...46

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1. INTRODUCTION ...488 1. INTRODUCTION ...4 2. LES RESEAUX DE DISTRIBUTION...488 2. LES RESEAUX DE DISTRIBUTION...4

2.1 Structure de réseau...488 2.1 Structure de réseau...4 2.2 Défauts dans les réseaux de distribution...500 2.2 Défauts dans les réseaux de distribution...5

2.2.1 Origine et nature de défauts ... 500 2.2.1 Origine et nature de défauts ... 5 2.2.2 Types de défaut ... 500 2.2.2 Types de défaut ... 5 2.2.3 Caractéristiques électriques ... 511 2.2.3 Caractéristiques électriques ... 5 2.3 Traitement du point neutre...522 2.3 Traitement du point neutre...5

2.3.1 Neutre relié directement à la terre... 522 2.3.1 Neutre relié directement à la terre... 5 2.3.2 Neutre relié à la terre par impédance ... ... 522 2.3.2 Neutre relié à la terre par impédance ... 5 2.3.3 Mise à la terre du neutre par bobine d’extinction ... 533 2.3.3 Mise à la terre du neutre par bobine d’extinction ... 5 2.3.4 Système du neutre isolé ... 533 2.3.4 Système du neutre isolé ... 5 2.4 Classification des réseaux de distribution...544 2.4 Classification des réseaux de distribution...5 2.5 Les recherche de modification du point neutre...544 2.5 Les recherche de modification du point neutre...5 3. LE NEUTRE COMPENSE...555 3. LE NEUTRE COMPENSE...5

3.1 Historique du neutre compensé...555 3.1 Historique du neutre compensé...5 3.2 Objectifs et avantages du neutre compensé ...555 3.2 Objectifs et avantages du neutre compensé ...5 3.3 Principe de réalisation du neutre compensé...566 3.3 Principe de réalisation du neutre compensé...5 3.4 Inconvénients du neutre compensé ...566 3.4 Inconvénients du neutre compensé ...5 4. DEFINITION DES PARAMETRES DU NEUTRE COMPENSE ...577 4. DEFINITION DES PARAMETRES DU NEUTRE COMPENSE ...5

4.1 Les éléments du réseau ...577 4.1 Les éléments du réseau ...5 4.2 Les paramètres fondamentaux ...599 4.2 Les paramètres fondamentaux ...5

4.2.1 Le désaccord ... 599 4.2.1 Le désaccord ... 5 4.2.2 L'amortissement ... 611 4.2.2 L'amortissement ... 6 4.2.3 L'asymétrie globale du réseau... 622 4.2.3 L'asymétrie globale du réseau... 6 4.2.4 Les asymétries de départs ... 633 4.2.4 Les asymétries de départs ... 6 4.3 La tension de déplacement du neutre...644 4.3 La tension de déplacement du neutre...6 4.4 Les courants résiduels des départs ...677 4.4 Les courants résiduels des départs ...6 5. LE PRINCIPE DE COMPENSATION DES COURANTS DE DEFAUT ...699 5. LE PRINCIPE DE COMPENSATION DES COURANTS DE DEFAUT ...6

5.1 Cas d’un défaut franc ...699 5.1 Cas d’un défaut franc ...6 5.2.Cas d’un défaut haute et basse impédance...722 5.2.Cas d’un défaut haute et basse impédance...7 6. CONCLUSION...76 6. CONCLUSION...76

C

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4:

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1. INTRODUCTION ...788 1. INTRODUCTION ...7 2. DEFAUT ARTIFICIEL A LA TERRE ...799 2. DEFAUT ARTIFICIEL A LA TERRE ...7 3. RECHERCHE DU MAXIMUM DE LA TENSION NEUTRE –TERRE ...799 3. RECHERCHE DU MAXIMUM DE LA TENSION NEUTRE –TERRE ...7

3.1 La modulation du désaccord ...799 3.1 La modulation du désaccord ...7 3.2 La courbe de résonance...799 3.2 La courbe de résonance...7 3.3 Méthode du maximum de la tension Résiduelle

3.3 Méthode du maximum de la tension Résiduelle VNG ...82...82 3.4 Algorithme des moindres carrée basé sur | 1/VNG |...855

3.4 Algorithme des moindres carrée basé sur | 1/VNG|...8

4. LE CERCLE DES LIEUX...877 4. LE CERCLE DES LIEUX...8

4.1 Cas dune bobine à noyau plongeur ...877 4.1 Cas dune bobine à noyau plongeur ...8 4.2 Le cas d'une bobine réglable à pas discrets...899 4.2 Le cas d'une bobine réglable à pas discrets...8

(7)

7 7 5. MESURE DES PARAMETRES AVEC INJECTION DE COURANT ...922 5. MESURE DES PARAMETRES AVEC INJECTION DE COURANT ...9

5.1 Historique de l’injection de courant...922 5.1 Historique de l’injection de courant...9 5.2 Le principe du système d'injection...922 5.2 Le principe du système d'injection...9 5.3 La réalisation et les avantages du système d'injection...988 5.3 La réalisation et les avantages du système d'injection...9 6. MESURE DES PARAMETRES AVEC INJECTION DE DEUX FRERQUENCES ...1000 6. MESURE DES PARAMETRES AVEC INJECTION DE DEUX FRERQUENCES ...10

6.1 Le principe du système d'injection de deux fréquences...1000 6.1 Le principe du système d'injection de deux fréquences...10 6.2 Avantage de l’injection de deux fréquences ...1022 6.2 Avantage de l’injection de deux fréquences ...10 6.3 Conditions additionnelles...1022 6.3 Conditions additionnelles...10 6.4 Mode de fonctionnement ...1033 6.4 Mode de fonctionnement ...10 6.5 Types d'injections de Courants multifréquences (CI)...1033 6.5 Types d'injections de Courants multifréquences (CI)...10 6.6 Impédance homopolaire du transformateur ...1066 6.6 Impédance homopolaire du transformateur ...10 6.7 Évaluation des paramètres pour chaque départ...1077 6.7 Évaluation des paramètres pour chaque départ...10 7. CONCLUSION...111 7. CONCLUSION...111

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1. INTRODUCTION ...1133 1. INTRODUCTION ...11 2. DISCRIPTION DE LA METHODE ...1144 2. DISCRIPTION DE LA METHODE ...11

2.1 Circuit des trois bobines...1144 2.1 Circuit des trois bobines...11 3. MODEL MATHEMATIQUE...1155 3. MODEL MATHEMATIQUE...11

3.1 Schéma équivalent des trois bobines ...1155 3.1 Schéma équivalent des trois bobines ...11 3.2 Phénomène de la compensation...1177 3.2 Phénomène de la compensation...11

3.2.1 Obtention de la caractéristique de résonance... 1188 3.2.1 Obtention de la caractéristique de résonance... 11 3.2.2 Compensation du courant capacitif du réseau ... 1200 3.2.2 Compensation du courant capacitif du réseau ... 12 3.2.3 Compensation de la composante watt métrique... 1222 3.2.3 Compensation de la composante watt métrique... 12 4. VALIDATION DE LA METHODE PAR SIMULATION...1244 4. VALIDATION DE LA METHODE PAR SIMULATION...12

4.1 Description du réseau réel...1244 4.1 Description du réseau réel...12 4.2 Les donnée des éléments du réseau simulé...1255 4.2 Les donnée des éléments du réseau simulé...12

4.2.1 Le transformateur... 1255 4.2.1 Le transformateur... 12 4.2.2 Les bobines de compensation ... 1266 4.2.2 Les bobines de compensation ... 12 4.2.3 Ligne aérienne... 1277 4.2.3 Ligne aérienne... 12 4.2.4 Les câbles... 1299 4.2.4 Les câbles... 12 4.3 Réseau sans défaut ...1300 4.3 Réseau sans défaut ...13 5. SIMULATION DUN DEFAUT PHASE-TERRE AVEC ATP-EMTP ...1322 5. SIMULATION DUN DEFAUT PHASE-TERRE AVEC ATP-EMTP ...13

5.1 Cas d’une seule bobine au point neutre. ...1322 5.1 Cas d’une seule bobine au point neutre. ...13 5.2 Cas des trois bobines phase-terre...1355 5.2 Cas des trois bobines phase-terre...13 6. CONCLUSION...1411 6. CONCLUSION...14 CONCLUSION GENERALE...1433 CONCLUSION GENERALE...14

(8)

L

LI

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CHAPITRE 2 : LES DIELECTRIQUES SOLIDES CHAPITRE 2 : LES DIELECTRIQUES SOLIDES

T Taabblleeaauu 22..11 :: FFaacctteeuurr ddee ddiissssiippaattiioonn ddiiéélleeccttrriiqquuee ddeess ddiifffféérreennttss ttyyppeess ddee ccââbbllee 3131 T Taabblleeaauu 22..22 :: VVaarriiaattiioonn dduu ccoouurraanntt ddee ffuuiittee ssuuiivvaanntt llaa tteennssiioonn dduu rréésseeaauu 3232 T Taabblleeaauu 22..33 :: PrProobbaabbiilliittéé ddee ccoouurraanntt ddee ffuuiittee ddaannss llee rréésseeaauu 338800 eett 666600VV 3232 T Taabblleeaauu 22..44 :: VVaarriiaattiioonn ddeess rrééssiissttaanncceess aaccttiivveess eett oohhmmiiqquueess eenn ffoonnccttiioonn ddee llaa tteennssiioonn 3434

CHAPITRE 3 : LES RESEAUX DE DISTRIBUTION CHAPITRE 3 : LES RESEAUX DE DISTRIBUTION

T Taabblleeaauu 33..11 :: NNiivveeaauuxx ddee tteennssiioonn pprriinncciippaalleemmeenntt uuttiilliissééeess eenn AAllggéérriiee 4747 T Taabblleeaauu 33..22 :: CCllaasssseemmeenntt ddeess ddééffaauuttss rrééeellss ppoouurr lleeuurr rrééssiissttaannccee 4949 T Taabblleeaauu 33..33 :: ZZoonneess dd''iinnfflluueennccee eett ccaarraaccttéérriissttiiqquueess ddeess ddiifffféérreenntteess mméétthhooddeess 5050 C CHHAAPPIITTRREE 55 :: MMEETTHHOODDEESS DDEESS TTRROOIISS BBOOBBIINNEESS PPHHAASSEE--TTEERRRREE T Taabblleeaauu 55..11 :: VaValleeuurrss ddeess éélléémmeennttss dduu ttrraannssffoorrmmaatteeuurr ppoouurr llaa ssiimmuullaattiioonn aavveecc AATTPP 121233 T Taabblleeaauu 55..22 ::VaValleeuurrss ddee llaa bboobbiinnee ddee ccoommppeennssaattiioonn uuttiilliissééeess ppoouurr llaa ssiimmuullaattiioonn 121244 T Taabblleeaauu 55..33 ::paparraammèèttrreess lliinnééiiqquueess dd''uunnee lliiggnnee aaéérriieennnnee rreepprréésseennttaattiivvee 121277 T Taabblleeaauu 55..44 ::PaParraammèèttrreess lliinnééiiqquuee dduu ccââbbllee mmooddaalliisséé aavveecc aattpp 121288 T Taabblleeaauu 55..55 ::VaValleeuurrss ddeess ccaappaacciittééss uuttiilliissééeess ppoouurr llaa mmooddéélliissaattiioonn ddee llaa ppaarrttiiee ssaaiinnee dduu rréésseeaauu aavveecc AATTPP--EEMMTTPP 131344 T Taabblleeaauu 55..66 :: vvaalleeuurrss ddeess tteennssiioonnss pphhaassee--tteerrrree aavvaanntt eett aapprrèèss llee ddééffaauutt 131366 T Taabblleeaauu 55..77 ::LeLe rrééssuullttaatt ddee ssiimmuullaattiioonn aavvaanntt ccoommppeennssaattiioonn ddee IW 131399 T Taabblleeaauu 55..88 :: LLee rrééssuullttaatt ddee ssiimmuullaattiioonn aapprrèèss ccoommppeennssaattiioonn ddeeIW eett IICC 141400

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9 9

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CHAPITRE 2 : LES DIELECTRIQUES SOLIDES CHAPITRE 2 : LES DIELECTRIQUES SOLIDES

Figure 2. 1: les conditions de stabilité et d’instabilité pour le claquage thermique... 25 

Figure 2. 1: les conditions de stabilité et d’instabilité pour le claquage thermique... 25 

Figure 2. 2 : représentation des origines des pertes dans un matériau... 28 

Figure 2. 2 : représentation des origines des pertes dans un matériau... 28 

Figure 2. 3 : Schéma équivalent de l’isolement à deux couches ... 29 

Figure 2. 3 : Schéma équivalent de l’isolement à deux couches ... 29 

Figure 2. 4: Charge d’un condensateur à deux couches de diélectriques ... 31 

Figure 2. 4: Charge d’un condensateur à deux couches de diélectriques ... 31 

Figure 2. 5: Courant d’absorption en fonction du temps ... 31 

Figure 2. 5: Courant d’absorption en fonction du temps ... 31 

Figure 2. 6 : paramètres d’un condensateur à deux couches... 33 

Figure 2. 6 : paramètres d’un condensateur à deux couches... 33 

Figure 2. 7: Courant traversant l’isolant d’un câble ... 33 

Figure 2. 7: Courant traversant l’isolant d’un câble ... 33 

Figure 2. 8 : La probabilité en fonction du courant de fuite du réseau ... 35 

Figure 2. 8 : La probabilité en fonction du courant de fuite du réseau ... 35 

Figure 2. 9 : La variation de la résistance active dans les différents réseaux ... 35 

Figure 2. 9 : La variation de la résistance active dans les différents réseaux ... 35 

Figure 2. 10 : La fonction de répartition en fonction de la capacité d’isolement. ... 36 

Figure 2. 10 : La fonction de répartition en fonction de la capacité d’isolement. ... 36 

Figure 2. 11: Variations de la conductance en fonction du nombre de branchement... 37 

Figure 2. 11: Variations de la conductance en fonction du nombre de branchement... 37 

Figure 2. 12: Variations de la capacité phase-terre en fonction du nombre de branchement .. 38 

Figure 2. 12: Variations de la capacité phase-terre en fonction du nombre de branchement .. 38 

Figure 2. 13 : Variations de la conductance en fonction de la longueur des lignes... 39 

Figure 2. 13 : Variations de la conductance en fonction de la longueur des lignes... 39 

Figure 2. 14: Variations de la capacité phase-terre en fonction de la longueur des lignes... 39 

Figure 2. 14: Variations de la capacité phase-terre en fonction de la longueur des lignes... 39 

Figure 2. 15: Correction de la résistance d’isolement en fonction de la température ... 40 

Figure 2. 15: Correction de la résistance d’isolement en fonction de la température ... 40 

Figure 2. 16: Fonction de répartitions des paramètres d’isolement ... 41 

Figure 2. 16: Fonction de répartitions des paramètres d’isolement ... 41 

Figure 2. 17: Fonction de répartition en fonction de la capacité ... 41 

Figure 2. 17: Fonction de répartition en fonction de la capacité ... 41 

Figure 2. 18 : La résistance et la capacité d’isolement en fonction de l’humidité... 42 

Figure 2. 18 : La résistance et la capacité d’isolement en fonction de l’humidité... 42 

Figure 2. 19 : Probabilité du courant de fuite en fonction de la résistance active d’isolement 43  Figure 2. 19 : Probabilité du courant de fuite en fonction de la résistance active d’isolement 43  Figure 2. 20: Courbe des composantes de courant en test d’isolement ... 44 

Figure 2. 20: Courbe des composantes de courant en test d’isolement ... 44 

F Fiigguurree 22.. 2211:: VVaarriiaattiioonnss ttyyppiiqquueess ddee rrééssiissttaanncceess dd’’iissoolleemmeenntt eenn ffoonnccttiioonn ddee tteemmppss de de mesure ... 45 mesure ... 45

CHAPITRE 3 : LES RESEAUX DE DISTRIBUTION CHAPITRE 3 : LES RESEAUX DE DISTRIBUTION Figure 3. 1 : Schéma de principe du transport et de la distribution d’électricité ... 49 

Figure 3. 1 : Schéma de principe du transport et de la distribution d’électricité ... 49 

Figure 3. 2 : Des différents traitements du point neutre dans le monde ... ... 54 

Figure 3. 2 : Des différents traitements du point neutre dans le monde ... 54 

Figure 3. 3 : Circuit équivalent du réseau de distribution... 57 

Figure 3. 3 : Circuit équivalent du réseau de distribution... 57 

Figure 3. 4 : Circuit équivalent du réseau compensé ... 64 

Figure 3. 4 : Circuit équivalent du réseau compensé ... 64 

Figure 3. 5 : Cercle des lieux de la tension de déplacement du neutre ... 66 

Figure 3. 5 : Cercle des lieux de la tension de déplacement du neutre ... 66 

Figure 3. 6 : Courbe de résonance ( Figure 3. 6 : Courbe de résonance ( k = = 0.005)... 67 0.005)... 67 

Figure 3. 7 : Diagramme vectoriel pour déterminer l'admittance phase-terre et l'asymétrie .... 69 

Figure 3. 7 : Diagramme vectoriel pour déterminer l'admittance phase-terre et l'asymétrie .... 69 

Figure 3. 8 : Circuit d'un réseau compensé avec un défaut de terre franc sur la phase 1 ... 70 

Figure 3. 8 : Circuit d'un réseau compensé avec un défaut de terre franc sur la phase 1 ... 70 

Figure 3. 9 : Circuit homopolaire simplifié d'un réseau compensé ... 71 

Figure 3. 9 : Circuit homopolaire simplifié d'un réseau compensé ... 71 

Figure 3. 10 : Diagrammes vectoriels ... 71 

Figure 3. 10 : Diagrammes vectoriels ... 71 

Figure 3. 11: Circuit simplifié d'un réseau compensé avec un défaut sur la phase 1... .... 73 

Figure 3. 11: Circuit simplifié d'un réseau compensé avec un défaut sur la phase 1... 73 

Figure 3. 12 : Schéma équivalent du circuit de la Figure 3.11 ... 75

(10)

1 100 CHAPITRE 4 : METHODES DE DETERMINATION DES PARAMETRES

CHAPITRE 4 : METHODES DE DETERMINATION DES PARAMETRES

Figure 4. 1 : Détermination des paramètres fondamentaux à partir de la courbe de

résonance………...80 

Figure 4. 2 : Circuit équivalent monophasé pour un réseau compensé. ... 82 

Figure 4. 3: la variation de VNG en fonction de Ipos... 83 

Figure 4. 4 : diagramme de lieu de VNG... 83 

Figure 4. 5 : Principe de la résonance parallèle ... 83 

Figure 4. 6: la variation de VNG en fonction de Ipos pour la détermination de IW ... 85 

Figure 4. 7: Courbe de résonance inverse estimée à partir des échantillons... 87 

Figure 4. 8 : Détermination des paramètres fondamentaux à partir du cercle des lieux... 88 

Figure 4. 9: Lieux de la tension neutre-terre avec Q=10 de la bobine du neutre... 91 

Figure 4. 10 : Courbe de résonance à facteur de qualité de la bobine de neutre constant. ... 92 

Figure 4. 11 : Schéma équivalent d'un réseau compensé avec injection active d'un courant dans le neutre... 93 

Figure 4. 12 : Schéma équivalent du réseau avec injection du courant dans le système homopolaire ... 93 

Figure 4. 13: Variation de la tension neutre-terre due à l'injection d'un courant de mesure dans le neutre... 97 

Figure 4. 14: Schéma équivalent du réseau avec système d'injection d'un courant dans le neutre ... 100 

Figure 4. 15: Circuit équivalent avec l'injection de courants à deux fréquences... 101 

Figure 4. 16: Circuit équivalent avec injection d’un courant différent de 50Hz ... 101 

Figure 4. 17: Injection de courant utilisant un Convertisseur de Fréquence (FC)... 104 

Figure 4. 18 : injection de courant avec trois fréquences à l’aide... 104 

Figure 4. 19 : échantillon d'impulsion pour AC-1 ... 105 

Figure 4. 20 : Spectre de fréquence pour AC-1 ... 105 

Figure 4. 21 : Injection de courant avec un commutateur AC pour deux fréquences (AC-2)105  Figure 4. 22 : Exemple d’échantillon d'impulsion avec AC-2... 106 

Figure 4. 23 : Spectre de fréquence pour AC-2 ... 106 

Figure 4. 24 : Exemple d'échantillon d'impulsion avec AC-2 avec allumage des phases ... 107 

Figure 4. 25 : Circuit équivalent simple avec impédance homopolaire du transformateur non négligeable... 107 

Figure 4. 26: Évaluation des paramètres pour chaque départ ... 110 

Figure 5. 3 : caractéristique de Résonance... 118 

C CHHAAPPIITTRREE 55 :: MMEETTHHOODDEESS DDEESS TTRROOIISS BBOOBBIINNEESS PPHHAASSEE--TTEERRRREE Figure 5. 1: Schéma simplifié des trois inductances variables entre phase et terre. ... 114 

Figure 5. 1: Schéma simplifié des trois inductances variables entre phase et terre. ... 114 

Figure 5. 2: Circuit équivalent monophasé du circuit des trois inductances ... .. 117 

Figure 5. 2: Circuit équivalent monophasé du circuit des trois inductances ... 117 

Figure 5. 3: Représentation de l’admittance en fonction de Figure 5. 3: Représentation de l’admittance en fonction de ω ... 118 ... 118 

Figure 5. 4: Caractéristique logarithmique de ... 119 

Figure 5. 4: Caractéristique logarithmique deV ... 119 NG Figure 5. 5 : Diagramme des lieux de la tension homopolaire ... 119 

Figure 5. 5 : Diagramme des lieux de la tension homopolaire V ... 119 NG Figure 5. 6 : Le diagramme vectoriel d’un défaut phase-terre avecc 0 Figure 5. 6 : Le diagramme vectoriel d’un défaut phase-terre ave ZF = Ω ... 122 ... 122  Figure 5. 7 : Diagramme vectoriel de la compensation du courant wattmétrique et capacitif 124  Figure 5. 7 : Diagramme vectoriel de la compensation du courant wattmétrique et capacitif 124 

(11)

1 111

Figure 5. 8: Schéma symbolique du réseau-simulé avec ATP-EMTP... 124 

Figure 5. 8: Schéma symbolique du réseau-simulé avec ATP-EMTP... 124 

Figure 5. 9: Définition des paramètres géométriques d'une ligne aérienne ... 128 

Figure 5. 9: Définition des paramètres géométriques d'une ligne aérienne ... 128 

F Fiigguurree 55.. 1100:: DDééffiinniittiioonn ddeess ppaarraammèèttrreess lliinnééiiqquueess dd''uunn ccââbbllee àà ttrrooiiss ccoonndduucctteeuurrss iissoollééss (HN33-S-23/150mm(HN33-S-23/150mm22)... 130 )... 130 

Figure 5. 11: Schéma symbolique du réseau a neutre compensé avec ATP-EMTP... 132 

Figure 5. 11: Schéma symbolique du réseau a neutre compensé avec ATP-EMTP... 132 

Figure 5. 12: les valeurs des trois tensions phase-terre... 133 

Figure 5. 12: les valeurs des trois tensions phase-terre... 133 

Figure 5. 13: Les courants capacitifs des phases saines... 134 

Figure 5. 13: Les courants capacitifs des phases saines... 134 

Figure 5. 14: La compensation des courants capacitifs ... 134 

Figure 5. 14: La compensation des courants capacitifs ... 134 

Figure 5. 15 : Schéma équivalent de compensation par phase ... 135 

Figure 5. 15 : Schéma équivalent de compensation par phase ... 135 

Figure 5. 16: les valeurs des trois tensions phase-terre... 135 

Figure 5. 16: les valeurs des trois tensions phase-terre... 135 

Figure 5. 17: Représentation vectoriel des tensions phase-terre... 136 

Figure 5. 17: Représentation vectoriel des tensions phase-terre... 136 

Figure 5. 18: Les courants capacitifs des phases saines... 136 

Figure 5. 18: Les courants capacitifs des phases saines... 136 

Figure 5. 19: la valeur du courant dans les deux bobines ... 137 

Figure 5. 19: la valeur du courant dans les deux bobines ... 137 

Figure 5. 20 : Le courant wattmetrique du réseau ... 137 

Figure 5. 20 : Le courant wattmetrique du réseau ... 137 

Figure 5. 21: La valeur du courant de défaut ... 137 

Figure 5. 21: La valeur du courant de défaut ... 137 

Figure 5. 22 : Diagramme vectoriel des courants et des tensions av.comp. ... 138 

Figure 5. 22 : Diagramme vectoriel des courants et des tensions av.comp. ... 138 

Figure 5. 23: Les valeurs des trois tensions phase-terre ap.Comp.IW... 139 

Figure 5. 23: Les valeurs des trois tensions phase-terre ap.Comp.IW... 139 

Figure 5. 24: les valeurs des courants capacitifs et inductifs ap.Comp.IW... 139 

Figure 5. 24: les valeurs des courants capacitifs et inductifs ap.Comp.IW... 139 

Figure 5. 25: domaines temporelles des courants mesurés ap.comp.IW... 140 

Figure 5. 25: domaines temporelles des courants mesurés ap.comp.IW... 140 

Figure 5. 26: Diagramme vectoriel après compensation du courant Figure 5. 26: Diagramme vectoriel après compensation du courant IW ... 140... 140  

(12)

1 122

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2 , a a ooppéérraatteeuurrss ccoommpplleexxeess ddee rroottaattiioonn L B ssuusscceeppttaannccee iinndduuccttiivvee C B ssuusscceeppttaannccee ccaappaacciittiivvee C ccaappaacciittéé ttoottaallee pphhaassee--tteerrrree dduu rréésseeaauu i C ccaappaacciittéé ttoottaallee pphhaassee--tteerrrree dduu ddééppaarrtt ii tref C ccaappaacciittéé ddee rrééfféérreennccee 1, 2, 3 C C C ccaappaacciittééss pphhaassee--tteerrrree dd''uunnee pphhaassee dduu rréésseeaauu i 1i, 2i, 3 C C C ccaappaacciittééss pphhaassee--tteerrrree dd''uunnee pphhaassee dduu ddééppaarrtt ii v C llaa ccaappaacciittéé ddee dduu ddiiéélleeccttrriiqquuee ddaannss llee vviiddee , C G Δ Δ ddééssééqquuiilliibbrree ddee llaa ((ccaappaacciittaannccee,, ccoonndduuccttaannccee)) 0 c ccaappaacciittéé ééqquuiivvaalleennttee dd’’iissoolleemmeenntt c c11,, cc22 llaa ccaappaacciittéé ddeess ddeeuuxx ccoonnddeennssaatteeuurrss x C llaa ccaappaacciittéé dd’’uunn ssyyssttèèmmee dd’’éélleeccttrrooddeess iimmmmeerrggééeess p et p C R ccaappaacciittéé eett rrééssiissttaannccee dduu cciirrccuuiitt ppaarraallllèèllee ééqquuiivvaalleenntt et s s C R ccaappaacciittéé eett rrééssiissttaannccee dduu cciirrccuuiitt sséérriiee ééqquuiivvaalleenntt.. c cVV ccaappaacciittéé tthheerrmmiiqquuee mmaassssiiqquuee àà vvoolluummee ccoonnssttaanntt d aammoorrttiisssseemmeenntt 1 E tteennssiioonn nnoommiinnaallee ssiimmppllee dduu rréésseeaauu 1, 2, E E E3 tteennssiioonn ssiimmppllee pphhaassee--nneeuuttrree ((ssoouurrccee ddee tteennssiioonn)) f ffrrééqquueennccee nnoommiinnaallee dduu rréésseeaauu ((5500 HHzz)) G ccoonndduuccttaannccee ttoottaallee pphhaassee--tteerrrree dduu rréésseeaauu 3 1, 2, G G G ccoonndduuccttaannccee pphhaassee--tteerrrree dd''uunnee pphhaassee dduu rréésseeaauu GND tteerrrree i iaabb ddiiéélleeccttrriiqquuee llaaiissssee ppaasssseerr uunn ccoouurraanntt dd’’aabbssoorrppttiioonn 1, 2 C C I I ccoouurraanntt ccaappaacciittiiff ddeess pphhaasseess ssaaiinneess 1, 2 G G I I ccoouurraanntt ddee ffuuiittee ddeess pphhaasseess ssaaiinneess 1, 2 L L I I ccoouurraanntt iinndduuccttiiff ddeess pphhaasseess ssaaiinneess , T TL I I ccoouurraanntt ttoottaall ((rréésseeaauu,, iinndduuccttaanncceess)) , C L I I ccoouurraanntt ttoottaall ((ccaappaacciittiiff,, iinndduuccttiivvee)) , G RL I I ccoouurraanntt ttoottaall wwaatttt mmééttrriiqquuee ((rréésseeaauu,, iinndduuccttaanncceess)) L I Δ vvaarriiaattiioonn ddee ccoouurraanntt ddeess iinndduuccttaanncceess F I ccoouurraanntt ddaannss llee ddééffaauutt CI I ccoouurraanntt dd''iinnjjeeccttiioonn k I ccoouurraanntt dd''aassyymmééttrriiee ki I ccoouurraanntt dd''aassyymmééttrriiee dduu ddééppaarrtt ii , poisI posII I I vvaalleeuurrss ddiissttiinncctteess dduu ccoouurraanntt ddee ppoossiittiioonn ddee llaa bboobbiinnee res I ccoouurraanntt ddee bboobbiinnee ccoorrrreessppoonnddaanntt aauu mmaaxxiimmuumm ddee llaa ccoouurrbbee ddee rrééssoonnaannccee m I Δ ccoouurraanntt ddee ddééssaaccccoorrdd NG I ccoouurraanntt nneeuuttrree--tteerrrree

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1 133 I ccoouurraanntt rrééssiidduueellss ttoottaall dduu rréésseeaauu , a b I I ccoouurraannttss rrééssiidduueellss ttoottaauuxx dduu rréésseeaauu ppoouurr ddeeuuxx ccoonnffiigguurraattiioonnss ddiifffféérreenntteess i I ccoouurraanntt rrééssiidduueell dduu ddééppaarrtt ii 1, ,2 3 I I I ccoouurraannttss pphhaassee--tteerrrree j j2 = −1 k aassyymmééttrriiee ddeess rrééssiissttaanncceess pphhaassee--tteerrrree CI k ddééssééqquuiilliibbrree dd''iinnjjeeccttiioonn C k aassyymmééttrriiee i k aassyymmééttrriiee dduu ddééppaarrtt ii r k aassyymmééttrriiee ddeess ccaappaacciittééss pphhaassee--tteerrrree NG L iinndduuccttaannccee nneeuuttrree--tteerrrree l lloonngguueeuurr ddeess ccaabblleess m ddééssaaccccoorrdd I , I I m m vvaalleeuurrss ddiissttiinncctteess dduu ddééssaaccccoorrdd m Δ ddiifffféérreennccee eennttrree ddeeuuxx vvaalleeuurrss dduu ddééssaaccccoorrdd N nneeuuttrree b N nnoommbbrree ddee bbrraanncchheemmeenntt i i nnoommbbrree ddee ddééppaarrttss dduu rréésseeaauu O OOrriiggiinnee dduu ssyyssttèèmmee ddee ccoooorrddoonnnnééss q pprroodduuiitt dduu déssaaccccoorrdd eett ddee llaa ccaappaacciité gglloobbaallee pphhaassee--tteerrrree Q ffaacctteeuurr ddee qquuaalliittéé ddee llaa bboobbiinnee d R rrééssiissttaannccee ééqquuiivvaalleennttee àà llaa tteerrrree dduu rréésseeaauu NG R réssiissttaannccee nneeuuttrree--tteerrrree R réssiissttaannccee ttoottaallee pphhaassee--tteerrrree dduu résseeaauu ((réssiissttaannccee dd’’iissoolleemmeenntt)) i R rrééssiissttaannccee ttoottaallee pphhaassee--tteerrrree dduu ddééppaarrtt ii 1, 2, 3 R R R rrééssiissttaanncceess pphhaassee--tteerrrree dd''uunnee pphhaassee dduu rréésseeaauu i 1i, 2i, 3 R R R rrééssiissttaanncceess pphhaassee--tteerrrree dd''uunnee pphhaassee dduu ddééppaarrtt ii tgδ ffaacctteeuurr ddee ddiissssiippaattiioonn éélleeccttrriiqquuee ((ttaannggeennttee ddee ll’’aannggllee ddee ppeerrttee)) t tteemmppss 1 t ddoommaaiinnee tteemmppoorraaiirree dduu ddééffaauutt 2 t ddoommaaiinnee tteemmppoorraaiirree dduu ddééffaauutt 0 V tteennssiioonn hhoommooppoollaaiirree U tteennssiioonn eennttrree ââmmee eett ééccrraann mmééttaalllliiqquuee V V tteennssiioonn ccoonnttiinnuuee NG CI V tteennssiioonn nneeuuttrree--tteerrrree dduuee àà ll''iinnjjeeccttiioonn NG CI v tteennssiioonn nneeuuttrree--tteerrrree rréédduuiittee dduuee àà ll''iinnjjeeccttiioonn NG V tteennssiioonn nneeuuttrree--tteerrrree , NGa NGb V V tteennssiioonn nneeuuttrree--tteerrrree ppoouurr ddeeuuxx ccoonnffiigguurraattiioonnss ddiifffféérreenntteess NG v tteennssiioonn nneeuuttrree--tteerrrree rréédduuiittee NG res V tteennssiioonn nneeuuttrree--tteerrrree mmaaxxiimmaallee NG res v tteennssiioonn nneeuuttrree--tteerrrree mmaaxxiimmaallee rréédduuiittee , NGI NGII v v ppooiinnttss ddiissttiinnccttss ddee llaa tteennssiioonn nneeuuttrree--tteerrrree 12 V ,,V32 tteennssiioonn ccoommppeennssééee pphhaassee--pphhaassee

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1 144 1, 2, 3 V V V tteennssiioonnss pphhaassee--tteerrrree d W ppeerrtteess ppaarr hhyyssttéérrééssiiss ddiiéélleeccttrriiqquuee x rraappppoorrtt ddee tteennssiioonnss rréédduuiitteess NG Y aaddmmiittttaannccee nneeuuttrree--tteerrrree Y aaddmmiittttaannccee ttoottaallee pphhaassee--tteerrrree dduu rréésseeaauu i Y aaddmmiittttaannccee ttoottaallee pphhaassee--tteerrrree dduu ddééppaarrtt ii 1, 2, Y Y Y3 aaddmmiittttaannccee pphhaassee--tteerrrree dd''uunnee pphhaassee dduu rréésseeaauu 1i, 2i, 3i Y Y Y aaddmmiittttaannccee pphhaassee--tteerrrree dd''uunnee pphhaassee dduu ddééppaarrtt ii TL Y aaddmmiittttaannccee ttoottaall ddeess ttrrooiiss iinndduuccttaanncceess 1 n Y aaddmmiittttaannccee ttoottaall dduu rréésseeaauu U Y aaddmmiittttaannccee pphhaassee--tteerrrree dduu ddééffaauutt W Y aaddmmiittttaannccee wwaattttmmééttrriiqquuee dduu rréésseeaauu , , α θ β aanngglleess ddeess ccoouurraanntt rreessppeeccttiivveemmeenntt ((IILL,,IITTLL,,IITT)).. ω ppuullssaattiioonn dduu rréésseeaauu ((5500HHzz)) 1 ω ppuullssaattiioonn dduu ccoouurraanntt dd’’iinnjjeeccttiioonn aa llaa ffrrééqquueennccee f1 2 ω ppuullssaattiioonn dduu ccoouurraanntt dd’’iinnjjeeccttiioonn aa llaa ffrrééqquueennccee f2 ε,,εr ppeerrmmiittttiivviittéé ((aabbssoolluuee,, rreellaattiivvee)) 0 ε ccoonnssttaannttee ddiiéélleeccttrriiqquuee dduu vviiddee τ ccoonnssttaannttee dduu tteemmppss

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1 177 d diimmiinnuuee lleess ririssqquueess popouurr lele peperrssoonnnneell etet popouurr lele ppuubblliicc lolorrss d'd'uunn dédéffaauutt eett eenn lilimmiittee leless r rééppeerrccuussssiioonnss susurr lleess auauttrreess ininssttaallllaattiioonnss éléleeccttrriiqquueess.. PaParr aiailllleeuurrss,, ppoouurr dedess dédéffaauuttss avaveecc aarrcc,, c ceettttee rréédduuccttiioonn enen prproovvooqquuee l'l'eexxttiinnccttiioonn sasannss gêgênnee ppoouurr l'l'eexxppllooiittaattiioonn dudu rréésseeaauu,, eett,, paparr c coonnssééqquueenntt,, aappppoorrttee uunnee aamméélliioorraattiioonn ccoonnssiiddéérraabbllee ddee llaa qquuaalliittéé ddee llaa ffoouurrnniittuurree.. Q Quueellllee sosonntt leless ssoolluuttiioonnss cchhooiissiiee jujussqquu''àà prpréésseenntt eett cocommmmeenntt lele neneuuttrree cocommppeennsséé,, pepeuutt c coonnttrriibbuueerr àà rréédduuiirree llee nnoommbbrree ddee ccoouuppuurreess ddee ll''aalliimmeennttaattiioonn.. C Chhaaqquuee mmooddiiffiiccaattiioonn rreepprréésseennttee ddoonncc uunn eennjjeeuu éénnoorrmmee aauu nniivveeaauu ddeess ccooûûttss ddeess iinntteerrvveennttiioonnss.. L L’’aammpplliittuuddee dudu cocouurraanntt dede ddééffaauutt ddee teterrrree dédéppeenndd dudu sysyssttèèmmee dede mmiissee à àlala teterrrree dudu nneeuuttrree.. L Leess sysyssttèèmmeess dede didissttrriibbuuttiioonn à à neneuuttrree “i“issoolléé”” etet à à neneuuttrree “c“coommppeennsséé””,, sosonntt dedess opopttiioonnss trtrèèss i immppoorrttaanntteess dadannss lala coconncceeppttiioonn dedess rérésseeaauuxx éléleeccttrriiqquueess,, popouurr l’l’oobbtteennttiioonn d’d’uunnee ququaalliittéé o oppttiimmaallee ddee ll’’aalliimmeennttaattiioonn eenn éénneerrggiiee.. P Poouurr pprréévveenniirr eett popouuvvooiirr sese pprréémmuunniirr dedess ririssqquueess liliééss àà unun isisoolleemmeenntt ininssuuffffiissaanntt oouu à à ununee d dééggrraaddaattiioonn dduu nniivveeaauu ddee ll''iissoolleemmeenntt,, ddeess mmeessuurreess ddooiivveenntt êêttrree eeffffeeccttuuééeess.. EEllllee ccoonncceerrnnee aauussssii b biieenn leless mamattéérriiaauuxx éléleeccttrriiqquueess ququee ddeess iinnssttaallllaattiioonnss ssuurr lleessqquueelllleess ililss ssoonntt ccoonnnneeccttééss.. CeCess m meessuurreess ssoonntt réréaalliissééeess lolorrss ddee lala mimissee enen rorouuttee,, ssuurr dedess éléléémmeennttss nneeuuffss ouou rérénnoovvééss,, etet auaussssii p péérriiooddiiqquueemmeenntt,, aaffiinn ddee jjuuggeerr lleeuurr éévvoolluuttiioonn ddaannss llee tteemmppss.. D Daannss leless sysyssttèèmmeess dede ddiissttrriibbuuttiioonn,, cecerrttaaiinnss paparraammèèttrreess,, sosonntt memessuurrééss fafacciilleemmeenntt à à lalaiiddee d’d’uunn v voollttmmèèttrree oouu dd’’uunn aammppèèrreemmèèttrree ((ccoommmmee :: llaa tteennssiioonn hhoommooppoollaaiirreeVNG,, llee ccoouurraanntt hhoommooppoollaaiirree NG I popouurr chchaaqquuee ppoossttee ssoouurrccee)).. AlAloorrss qquuee dd’’aauuttrreess paparraammèèttrreess nene pepeuuvveenntt ppaass êtêtrree memessuurrééeess d diirreecctteemmeenntt ((ccoommmmee :: llaa ccaappaacciittéé eett llaa ccoonndduuccttaannccee pphhaassee--tteerrrree,, eettcc....)).. A Affiinn ddee rrééssoouuddrree llee pprroobbllèèmmee,, qquueellqquueess tteecchhnniiqquueess ddee mmeessuurree rréécceenntteess oonntt ééttéé pprréésseennttééeess :: J Juussqquu’’àà pprréésseenntt leless aallggoorriitthhmmeess susuiivvaannttss ssoonntt prpriinncciippaalleemmeenntt eemmppllooyyééss popouurr dédétteerrmmiinneerr leless p paarraammèèttrreess dduu rréésseeaauu aaiinnssii qquuee ppoouurr aaccccoorrddeerr llaa bboobbiinnee ddee PPeetteerrsseenn.. LeLe cchhaannggeemmeenntt rreellaattiiff ddee l laa tteennssiioonn hhoommooppoollaaiirree eesstt nnoorrmmaalleemmeenntt eemmppllooyyéé ccoommmmee ccrriittèèrree ddee ddéétteeccttiioonn ddee ddééffaauutt ddaannss llee r réésseeaauu.. 1 1)) ddééffaauutt aarrttiiffiicciieell ddee tteerrrree:: EnEn memessuurraanntt lele cocouurraanntt dduu dédéffaauutt aarrttiiffiicciieell dede teterrrree etet enen r reecchheerrcchhaanntt llee mmiinniimmuumm dduu cocouurraanntt paparr ajajuusstteemmeenntt ddee llaa bboobbiinnee dede PePetteerrsseenn,, [5[522]] lala popossiittiioonn d dee réréssoonnaannccee etet leless ppaarraammèèttrreess dudu rérésseeaauu ééqquuiivvaalleenntt pepeuuvveenntt êtêtrree dédétteerrmmiinnééss.. CCeettttee mémétthhooddee n

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