Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
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La présente invention a trait à la protection des
transformateurs d'intensité de courant par la mise en déri-
vation de l'enroulement du circuit secondaire de ceux-ci, et,
plus particulièrement, ést relative à un système de protec-
tion de l'enroulement secondaire des transformateurs de
courant contre les surtensions survenant à travers les bornes
de cet enroulement secondaire, ce système de protection étant
monté en dérivation sur le secondaire d'un transformateur
de courant.
La demande sans cesse croissante d'énergie électri-
que a provoqué la conception et l'utilisation de transforma-
teurs de courant surdi-mentionnés et à grand rapport de
transformation. Or, ces transformateurs présentent en exploi-
tation un danger certain lors de la survenue de l'ouverture
par inadvertance d'un circuit relié à l'enroulement secondaire
de ces transformateurs de courant-dû à l'apparition de sur-
tensions considérables à travers les bornes du secondaire.
Quoique ces trans~ormateurs de courant ont été con,cus et
dimensionnés en vue de ne pas atteindre la saturation du noyau
magnétique dans les pires cas de survenue d'ondes transitoires
de courant, car la tension de saturation ne peut-être atteinte
en pratique, il arrive cependant que, lors de l'ouverture d'un
circuit secondaire, un arc électrique apparaisse en
un point du circuit externe situé entre l'enroulement secon-
daire du transformateur et le point d'ouverture où la tenue
diélectrique est la plus faible. La puissance de cet arc
est considérable car sa tension est maintenue constante pen-
dant chaque alternance de courant. Ce fait présente un réel
danger pour le personnel chargé de l'entretien et la répara-
tion du circuit secondaire en question, d'une part, et pourl'équipement associé au circut secondaire, d'autre part.
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Il existe actuellement un appareil susceptible
de contrer les dangers mentionnés ci-haut en réduisant à
un niveau sécuritaire les surtensiors apparaissant à travers
les bornes du secondaire des transformateurs de courant. Cet-
appareil utilise un varistor de forte puissance monté sur
une plaque de cuivre et branché sur l'enroulement secondaire
d'un transformateur et dont l'élévation de température est
contrôlée par un thermostat qui court-circuite l'enroulement
secondaire pour limiter la température maximum atteinte
par le varistor en régime permanent d'un défaut du circuit
secondaire. Cet appareil a toutefois l'inconvénient d'8tre
volumineux, lourd, relativement dispendieux et à forte
dissipation de chaleur et nécessitant un système de ventila-
tion. Ces inconvénients ont fortement limité l'utilisation
de ce type d'appareils sur les transformateurs de courant.
Le but de la présente invention réside en la
conception d'un appareil de protection qui soit léger, compact
et d'un prix de revient sensiblement inférieur à celui des
appareils connus. De plus, le système de protection proposé
a l'avantage de ne dissiper aucune chaleur lors du fonction-
nement des transformateurs de courant en régime normal et
en défaut. Le système de protection faisant l'objet de la
présente invention contourne donc entièrement les désavan-
tages et inconvénients des appareils connus jusqu'ici et
assure le maintien à un niveau sécuritaire des tensions
présentes dans le circuit secondaire des transformateurs ~e
courant.
En conséquence, la présente invention consiste
en un système de protection de transformateurs de courant,
lequel système comporte un dispositif de mise en dérivation
des bornes de l'enroulement secondaire d'un transformateu~
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de courant, et d'un dispositif d'amorçage mis en fonction
lorsque soumis à une tension supérieure à celle apparaissant
en régime normal entre les bornes dudit enroulement secon-
daire, ledit dispositif de mise en dérivation étant activé
par ledit dispositif d'amorçage de sorte à court-circuiter
l'enroulement secondaire du transformateur de courant.
Des modes de réalisation préférés de la présente
invention sont décrits ci-après avec référence aux dessins
annexés, dans lesquels:
la Figure 1 montre un schéma général du système
de protection suivant la présente invention,
la Figure 2 illustre un mode de réalisation du
système montré à la Figure l; et
la Figure 3 illustre ~m second mode de réalisation
du système de la Figure 1.~
Se référant à la Figure 1, celle-ci montre l'agen-
cement des éléments constituant le système de protection P
faisant l'objet de la présente invention. Le système de
protection P est monté en dérivation à travers les bornes X
et Y de l'enroulement secondaire T2 d'un transformateur de
courant T à haut rapport de transformation et ayant un en-
roulement primaire désignée par Tl. Une charge L est raccor-
dée aux bornes X-Y du transformateur de courant T pour former
le circuit secondaire à travers lequel est débité le courant
généré par l'enroulement secondaire T2.
Le système de protection P préconisé est constitué
d'un dispositif d'amorçage 1 relié à la borne Y du secondaire
par un conducteur "a" ainsi qu'un dispositif de mise en dériva-
tion 2 relié à l'autre borne X du secondaire par le~conducteur
"b". Les dispositifs 1 et 2 sont interconnectés en série via
le conducteur "c". Ce dispositi~f de mise en dérivation 2 est
pour sa part fo~né d'un élément inductif 3 qui, lorsqu'activé
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par un courant électrique, actionne un élément de court-
circuit 4, ce dernier élément étant relié aux bornes X-Y
du transformateur par les conducteurs "d" et "e" respecti-
vement.
Le dispositif d'amorçage 1 est conçu de sorte
à ne devenir opérationnel que lorsque soumis à une tension
supérieure à la tension apparaissant aux bornes X-Y du
transformateur T, en régime normal et transitoire. Ce
seuil de tension de fonctionnement du dispositif d'amorçage
1, est choisi suivant les caractéristiques particulières
du transformateur de courant et de la charge lorsqu'utilisé
en exploitation.
En régime normal, le transformateur T débite dans
le circuit secondaire ou charge L et aucun courant ne circule
à travers le système de protection P La tension aux bornes
X-Y du transformateur est alors insuffisantepour permettre
la mise en conduction du dispositif d'amorçage 1, rendant
ainsi inopérant le fonctionnement du dispositif de mise
en dérivation 2. Le système de protection P, alors en attente,
ne consomme aucune énergie.
Lorsqu'un bris ou défaut survient dans le circuit
secondaire relié à l'enroulement T2, au point A par exemple,
ce circuit secondaire devient alors ouvert créant aux bornes
de T2 une surtension qui augmente très rapidement. Cette
surtension atteint rapidement le seuil de tension d'amorçage
du dispositif 1 qui devient alors conducteur pour activer
le dispositif de mise en dérivation 2, l'enroulement secon-
daire T2 est ainsi court-circuité via l'élément 4 permettant
la dérivation du défaut en A, en toute sécurité.
La Figure 2 illustre un mode de réalisation du
systeme de protection P illustré à la Figure 1. I.e disposi-
tif d'amorçage 1 (Fig. 1) est formé d'un éclateur à gaz 5
relié en série à une bobine 6 d'un relais R qui correspond
à l'élément inductif 3 du dispostif de mise en dérivation
2 de la Figure 1, cette bobine 6 enclenchant lorsqu'activée
le contact Rl du relais R de sorte à court-circuiter les
bornes X-Y de l'enroulement secondaire T2. L'éclateur
a gaz 5 est choisi de sorte à tenir plusieurs fois le courant
maximum du transformateur lorsque soumis à sa tension d'amor-
cage dans l'éventualité d'un défaut en A. Cette tension
d'amorçage est inférieure à la tension maximum pouvant appa-
raître aux bornes du secondaire à 15 In dans une charged'impédance élevée (protection différentielle). Au moment
où ce seuil de tension est atteint, l'éclateur 5 est mis à
feu de son impéd~nce, jusqu'ici très élevée (environ 101 ohms)
devient presque nulle en un temps d'envion 0.1 milliseconde.
La tension qui apparaît alors aux bornes de la bobine 6 et des
diodes Zener 7 est limitée à un niveau qui correspond à envi-
ron 5 fois la tension nominale de fonctionnement du relais R,
ce niveau de tension n'est pas excessif, vu le court temps
d'application, mais a pour effet d'accélérer considérablement
le fonctionnement du relais R. Il est à noter que les diodes
Zener 7 font ici fonction de régulateur de tension pour la
bobine 6.
Le relais choisi dans le présent exemple est du type
à accrochage mécanique et à réarmement par bouton-poussoir. Les
deux contacts Rl et R2 du relais sont de forme "c" et peuvent
maintenir un courant nominal de 10 ampère C.A.. Le contact
R2 est utilisé conjointement avec un dispositif avertisseur
sonore et/ou visuel ~non-montré) pour signaler la survenue
d'un défaut sur le circuit secondaire et informer du fait que
le système de protection P a été activé et que le secondaire
du transformateur est court-circuité.
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La bobine 6 du relais est de type "sensible" puis-
que le courant qui la parcourt ne peut être supérieur au pro-
duit du courant du réseau par le rapport de transformation
du transformateur de courant. A titre d'exemple, si le courant
est de 10% du courant nominal et que le rapport soit de 4000/1,
le courant dans le circuit sera de 100 ma. Il est à noter que
le temps de fonctionnement du système de protection est d'envi-
ron 1/4 cycle.
Le mode de réalisation illustré à la Figure 3 est
sensiblement semblable à celui de la Figure 2, sauf que le
dispositif régulateur par diodes Zener 7 a été remplacé par
un dispositif redresseur 8 formé d'un pont de diodes et monté
en parallèle avec un varistor 9. Ce redressement de tension
est en effet nécessaire au fonctionnement du relais R à cou-
rant continu. Cette tensi~on redressée est limitée par le
varistor 9, qui agit comme régulatéur, à un niveau correspon-
dant à 5 fois la tension nominale de fonctionnement du relais,
comme dans le cas du circuit de la Figure 2.
Les modes de réalisation décrits ci-haut proposent
des variantes de circuit du système de protection qui sont
fiables et sûrs, car des essais effectués n'on permis de
déceler aucune défaillance du système malgré le fait que ces
essais aient porté sur un nombre d'opérations du système à
plus de cent fois de celles prévues durant sa vie normale.
