protection électrique (suite)
Critères d’une protection
Pour remplir complètement son rôle, une protection doit être :
• rapide, pour réduire le facteur danger concernant le personnel et éviter une aggravation de l’avarie du matériel qui est à l’origine du défaut ;
• indépendante, le cas échéant, du réseau d’alimentation ;
• autonome, c’est-à-dire ne dépendre que du paramètre qu’elle est chargée de contrôler ;
• sélective, en mettant hors service le seul élément d’un équipement qui est défectueux, de manière à réduire les conséquences de l’incident.
Principales protections utilisées
Protection des machines synchrones
• La protection contre un défaut de masse du stator doit déceler immédiatement une masse dès qu’elle se produit et doit, en outre, limiter le courant de court-circuit qui en résulte à une valeur généralement inférieure à 20 A. La coupure du courant doit intervenir en moins de 2/10 de seconde. On utilise soit un relais à maximum de courant, soit un relais à maximum de tension, insensibilisés par un filtre aux harmonies 3 qui circulent dans la connexion de terre du neutre.
• La protection contre les défauts entre phases est réalisée par une protection différentielle longitudinale. Celle-ci fait appel à trois transformateurs d’intensité qui permettent de limiter le courant différentiel, en cas de défaut franc, à moins de 5 p. 100 du courant nominal de la machine.
• Les protections contre les marches déséquilibrées, contre les courts-circuits entre spires, contre les surélévations de tension, etc., sont des cas d’espèce et ne sont pas systématiquement installées.
• La protection contre les surintensités est réalisée souvent sous la forme d’une image thermique de la machine.
Protection des machines asynchrones
Ces protections peuvent comprendre les mêmes systèmes que ceux qui sont utilisés dans le cas des machines synchrones, mais le moteur asynchrone exige en outre des protections qui lui sont propres.
• La protection contre l’inversion de phase, destinée à éviter la rotation du moteur en sens inverse, est réalisée par un relais à champ tournant.
• La protection contre la coupure de phase est destinée à éviter la marche en monophasé du moteur, celle-ci se traduisant par une surintensité pouvant entraîner la destruction du bobinage statorique. On utilise souvent un relais à champ tournant classique qui a alors une double fonction.
Protection des transformateurs statiques
On distingue deux types de protections :
— celles qui éliminent le transformateur s’il fonctionne dans des conditions anormales, même s’il n’y a pas de défaut ;
— celles qui doivent éliminer sélectivement les défauts internes ou externes dès qu’ils se produisent.
Pour les transformateurs plongés dans l’huile, un défaut interne est généralement accompagné d’un dégagement gazeux qui est détecté par un relais Buchholz ou sa variante, le relais à pression de gaz. La protection de cuve ou de masse est assurée par la mesure du courant circulant dans la connexion reliant la cuve à la terre.
La protection contre une élévation anormale de température s’effectue efficacement par une sonde ou un thermostat.
Protection des batteries de condensateurs
La tension de service des condensateurs conditionne le type de protection.
Pour les batteries à haute et à moyenne tension, on réalise une protection différentielle de tension contre les défauts internes. Les batteries sont séparées en deux moitiés montées chacune en étoile. Les deux neutres sont reliés à travers un relais voltmétrique sensible isolé pour 17 500 V et dont le seuil de fonctionnement est réglable entre 25 et 100 V. La protection des batteries jusqu’à 500 V de tension de service est assurée par 3 fusibles calibrés pour le double de l’intensité normale afin d’être insensibles aux ondes à front raide qui prennent naissance lors des enclenchements ou déclenchements. On contrôle la fusion d’un fusible au moyen de voyants.
Protection d’un réseau de distribution à moyenne tension
Elle est généralement assurée par un relais homopolaire à courant résiduel. Son rôle est de détecter un défaut et d’isoler l’artère sur laquelle il est apparu.
La protection contre les surintensités sera différente suivant que l’on désire se protéger contre les courts-circuits francs dus à des défauts pratiquement sans résistance ohmique, contre des défauts résistants ou contre des surcharges. Les fusibles constituent une des plus anciennes protections sous réserve d’être employés à bon escient. Les circuits sont généralement protégés par des disjoncteurs. Ce sont des interrupteurs à ouverture automatique sous l’action soit d’un relais électromagnétique instantané, soit d’un relais thermique réalisant une véritable temporisation à temps inverse, ou bien encore par la combinaison des deux relais précédents désigné par le terme général de protection magnétothermique. Mais, de plus en plus, on utilise le disjoncteur différentiel, ou à courant résiduel, sensible au courant de défaut lui-même.
E. D.
