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L'invention concerne un dispositif limiteur pour disjoncteur haute tension, du
type
dit "dead tank" à cuve métallique mise à la terre, placé en amont d'une ligne
électrique haute tension dans un réseau de distribution ou de transport
d'énergie
et plus particulièrement un dispositif limiteur de vitesse de rétablissement
de
tension après coupure, suite à un défaut en ligne.
Comme il est connu, ua disjoncteur haute tension placé en amont d'une ligno
électrique haute tension doit pouvoir interrompre des défauts en ligne qui
sont
susceptibles d~intervenir en aval jusqu'à des distances de quelques kilomètres
et
qui se caractérisent par des intensités de courant très élevées. Ces
intensités
peuvent atteindra par exemple 57 kA pour une alimentation à 145 kV et 60 Hz.
Un problème qui se pose après une interruption occasionnée par un défaut de ce
genre est de respecter les conditions de rétablissement de la tension qui sont
prévues au niveau du réseau, en particulier en matière de vitesse de
rétablissement
de tension cju/dt. u est par exemple demandé de respecter une vitesse de
rétablissement de 13,6 kV/p,s dans le cas de l'alimentation à 145 kV et 60 Hz
envisagée ci-dessus,
Comma les disjoncteurs ne permettent pas actuellement de respecter une telle
contrainte, il est classiquement prévu de placer un condensateur entre terre
et
ligne en aval d'un disjoncteur en vue de limiter la vitesse de rétablissement
de
tension à une valeur inférieure à la valeur pouvant être supportée par le
disjoncteur, Toutefois, le condensateur prévu dans un tel dispositif ne peut
intervenir que pour réduire une tension en cours de rétablissement en aval du
disjoncteur et il reste sans effet sur celui de la tension, en amont du côté
source,
Un disjoncteur dead tank qui est directement raccordé à une barre
d'alimentation,
c8té amont, ne dispose d'aucune capacité significative susceptible d'$gir, la
traversée de sortie amenant une petite capacité de (ordre de 50 à 100 pF. Il
doit
cependant pouvoir supporter la somme des rétablissements des tensions en amont
et en aval.
Dans (exemple de réseau envisagé ci~dessus, une valeur de vitesse de
r6tablissemen~ de tension amont du/dt de 2 à 7,8 kV/p,s est usuelle, la valeur
de
vitesse de rétablissement aval ayant la valeur de 13,6 kV/ws. La valeur élevée
de
vitesse de rétablisseraent de tension amont correspondant à 7,8 kVl~.s est la
conséquence d'une oscillation da tension haute fréquence duc aux réflexions
sur la
première discontinuité majeure présente au niveau du jeu de barres de liaison
à la
source.
Méme s'il est envisageable de réduire de moitié la valeur de vitesse de
rétablissement aval ea installant u.ne capacité de forte valeur, par exemple
un
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condensateur de-6 à 12 nF dans le cas d'une ligne sous 145 kV, il n'en domeure
pas moins que la vitesse de rétablissement aux bornes du disjoncteur reste
très
élevée et très supérieure à ce que peut admettre un disjoncteur en cas de
coupure,
Il est aussi possible de placer un condensateur entre phase et terre, du côté
S source, en amont d'un disjoncteur pour réduira la vitesse de rétablissement
de
tension amont à une valeur compatible avec la limite fi~cée, en plus du
condensateur placé c&té ligne comme envisagé ci-dessus,. Toutefois cette
solution
ne peut être recommandée, car eue peut être trbs dommageable, si une
défaillance
du condensateur placé en amont du disjoncteur provoque un défaut à la terre.
L'invention propose donc un dispositif limiteur pour disjoacteur haute
tension, dit
"dead tank" a cuve métallique mise à la terre, comportant deux bornes
destinées à
être reliées fane à une ligne électrique haute tension et (autre à une liaison
aboutissant à une source qui permet d'alimenter la ligne au travers du
disjoncteur,
ce dispositif étant destiné à limiter la vitesse de rétablissement de tension,
suite à
une coupure occasionnée par un défaut en ligna.
Selon une car&ctéristique de l'inventioa, le dispositif comporte ua
condensateur
qui est placé à l'extérieur de la cuve du disjoncteur et qui est
électriquement
monté entre les deux bornes du disjoncteur pour limiter les vitesses de
rétablissement de tension en amont et en aval du disjoncteur, suite à une
coupure
due à un défaut en ligne.
L'invention, ses caractéristiques et ses avantages sont précisés dans la
description
qui suit en liaison avec les ~lgures évoquées ci-dessous.
La figure 1 présente un schéma de principe d'un dispositif selon (invention.
La figure 2 présente un diagramme du/dt montrant l'évolution des tensions
amont
2S et aval lors d'un rétablissement.
Les figures 3, 4 et 5 présentent respectivement trois oscillogrammes relatifs
à un
exemple de dispositif limiteur selon l'invention
Le schéma montré en ûgure 1 comporte un disjoncteur liante tension 1, de type
"dead tank°, supposé placé en aval d'une source et en amont d'une ligne
électrique
haute tension qui est alimentée par soc intermédiaire. Ce disjoncteur comporta
extérieurement une borne 2, pour le raccordement d'un fil 3 de ligne aérienne
haute tension, et une borne 4, pour le raccordement d'une liaison p~ b~~
conductrice d~alimentation S, cSté source.
e
Ce disjoncteur est par exemple un modèle >:IGF1012 ou 1014 da 1~ $ociété GBC
ALSTHOM.
Un dispositif limiteur est associé au disjoncteur 1 afin. de maintenir la
vitesse de
rétablissement de tension à une valeur admissible, lorsque la tension
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d'alimentation est rétablie, apx$a avoir été coupée par Ie disjoncteur, suite
à
(apparition d'un défaut en ligne suffisant pour avoir entraîné un
déclenchement de
ce disjoncteur.
Selon (invention, il est prévu un dispositif limiteur comportant uniquement un
S condensateur 6 monté entre les bornes 2 et 4 du disjoncteur de manière à
être
relié d'une part au fil 3 et d'autre part à Ia barre conductrice 4.
Cette disposition permet de réduire la vitesse de rétablissement de tension
du/dt
du c&té amont du disjoncteur 1, à l'occasion d'un rétablissement, pendant la
phase
dite de tension transitoire de rétablissement initial (TTïZI). Elle ~e~met
aussi de
réduire la vitesse de rétablissement du/dt du c6té aval pendant la premiére
remontée de rétablissement de tension au niveau de Ia figes.
Les composantes en tension du signal transitoire de rétablissement de tension,
lors
d'un tel rétablissement, n'ont pas mêmes fréquences propres, comme schématisé
sur le diagramme de tension présenté à titre d'exemple aux la figure 2. La
fréquence côté amont est de (ordre du mégahertz (courbe x), alors que 1a
fréquence côté aval est de (ordre de 250 lcilohertz (courba II) pour un
disjoncteur
ici considéré sans dispositif limiteur à condensateur(s).
Ceci conduit donc à ce que le condensateur 6 du dispositif limiteur selon
l'invention soit efficace tant pour réduire la vitesse de rétablissement aval
que
2o pour réduire la vitesse de rétabGsaement amont, Ce condenaate>,lr 6 peut
avoir une
capacité inîérieure à la somme de celles des condensateurs autrement prévus en
amont et en aval du disjoncteur, du fait de son positionnement, Il n'est plus
nécessaire de monter un ou des condensateurs en amont etJou en aval du
disjoncteur ce qui évite les inconvénients qui en découlaient.
L'oscillogramme d'essai préaonté à titre d'exemple sur la figure 3, montre
l'évolution de la tension transitoire de rétablissement initial TTRI. Celle-ci
est
essentiellement influencée par les caractéristiques électriques qui sont
propres au
jeu de barres d'alimentation dont fait partie la barre conductrice 5 raccordée
à la
borne ~4 d'amont du disjoncteur 1 considéré.
Cet oscillogramme comporte des valeurs d'abscisse mesurées en microaeeondes et
des valeurs d'ordonnées correspondant à des kilovolta. Il montre clairement la
forte pente du/dt qui caractérise la phase initiale d'un rétablissement de
tension,
débutant au temps tl, après un très petit nombre d'oscillations de faible
amplitude
et avant une phase d'oscillations amorties de retour à un régime normal en fin
de
rétablissement.
L'oscillogramme présenté sur la figure 4, illustre, un exemple de tension
transitoire
do rétablissement aux bornes du disjoncteur, Lorsqu'il n'est pas tenu compte
de la
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tension transitoire de rétablissement initial TTRI. Cette courbe de tension en
fonction du temps est représentée avec les mêmes unités de tension et de temps
que la précédente. La tension transitoire est la somme d'une composante basse
fréquence due au rétablissement de tensiôn eôtb source et d'une composante
haute
fréquence due au rétablissement de tension côté ligne.
La ilgure 5 correspond au cas réel où il y a simultanément une tension
transitoire
de rétablissement initial TTRI, du type de celle illustrée en figaro 3, en
amont du
disjoncteur et une variation de tension d'allure oscillatoire due à. la ligne
en aval
du disjoncteur, cette variation d'allure oscillatoire étant du type de celle
illustrée
en figure 4,
Cette courbe est caractérisée par une vitesse de rétablissement de tension
très
élevée et par le fait que la tension se rétablit sans retard dbs l'instant de
coupure.
Le dispositif selon (invention, dans lequel le condensateur 6 set iu.séré
entre les
bornes du disjoncteur 1, est plus parkiculiàrement intéreasaat, lorsque les
I S perîormances demandées sont élevées. Tel est Ie cas, lorsque le courant
prévu
sous 145 kV et à 60 Hx atteint 63 kA et rend difficile l'obtention d'une
vitesse de
rétablissement admissible du côté amont du disjoncteur b.
La valeur de la capacitb d'un condensateur b est, par exemple, choisie de
l'ordre
de 1 à 5 nP. Un condensateur 6 de capacité égale à 5 nF est par exemple
installé
dans Ie cas d'un disjoncteur qui est prévu pour fonctionner dans les
conditions
évoquées ci-dessus et qui peut avoir à couper un défaut en ligne correspondant
à
90% de 63 kA, Ce condensateur permet de réduire la vitesse de rétablissement
de
13,8 kV/~,s à 6,6 k'~/p,s du côté aval du disjoncteur et celle du côté amont
de 7,8
kV/p,s a z, 7 kV/p,s.
La valeur de capacité d'un condensateur peut encore être réduite moyennant un
dimensionnement approprié des parties actives du disjoncteur 1. Une telle
réduction requiert que la chambre de coupure du disjonctei;r I présenta des
performances eu correspondance, ces performances devant être d'autant plus
élevées que la réduction prévue est importante, Des valeurs de capacité de 600
ou
plus usuellement 1000 à1500 pF sont tout à fait envisageables.
Le condensateur 6 est monté à l'extérieur du disjoncteur 1 et plus précisément
à
(extérieur de sa cuve étanche pour ne pas pénaliser l'encombrement de la cuve
métallique et le côut du disjoncteur.
