Appareillage Haute Tension (HT) et équipement
Pour des installations à haute tension, les
distances phase / terre et entre
phase/phase sont très élevées. ( Exemple : pour Un = 123KV, distance
phase/terre : 1100 mm, distance
phase/phase : 1100 mm selon IEC ). Donc une demande d’espace assez
conséquente. De ce fait, généralement les installations ne pouvaient tenir qu’à
l’extérieur, à partir de 145 KV ceci jusqu’en 1970.
Pour réduire ces distances d’isolement, le gaz
SF6 à haute pression ( 450 à 600 Kpa) a été introduit comme milieu isolant par
les Allemands et Japonais les premiers dans les équipements. Ce qui a
amélioré l’isolement considérablement.
Les GIS venaient de naître. (Gas Insulated Switchgear).
Comparaison
GIS/AIS :
- besoin d’espace faible pour les GIS,
- insensibilité moindre à l’air salin,
le sable et la neige pour les GIS
- sécurité élevée, même en HT, champ
électromagnétique faible (GIS)
- flexibilité ( extension futur) (AIS)
- AIS sont moins chers que les GIS
- Maintenance plus difficile (AIS)
Equipements haute tension :
Les appareillages HT doivent avoir un PDC supérieur ou égal au courant de court-circuit
à l’endroit ou ils sont positionnés dans le réseau,. Ils doivent également le
supporter au moins pendant l’effacement du défaut.
1/ Disjoncteur HT
Son rôle consiste à l’ouverture et fermeture du circuit en fonctionnement
normal et à l’interruption du courant de court-circuit due à des défauts dans
le réseau.(environ 20 ms de temps de coupure pour les disjoncteurs modernes).
Le disjoncteur HT est composé principalement
d’une chambre de coupure et d’une commande mécanique, à ressort, motorisé.
L’énergie est
emmagasinée dans les ressorts de la commande et libérée sur commande pour la
séparation des contacts. L’arc entre les contacts est éteint par projection
d’huile sous pression ou par SF6, cas le plus courant aujourd’hui, même sur les AIS.
Le disjoncteur peut être à commande tripolaire
( dans 90 % des cas ) pour les transfos et transformateur -ou à commande
unipolaire ( 10% des cas), notamment pour les lignes.
Si une phase est en défaut, l’énergie est
transmise aux deux autres phases pendant une courte période. (Unipolaire).
Au-delà de 245 kV, ils sont généralement à commande unipolaire.
L’énergie
emmagasinée doit être suffisante pour un cycle complet de : Overture-fermeture-overture.
(O-C-O).
La chambre de coupure est remplie de gaz SF6
et scellée. Le disjoncteur est muni d’un système de contrôle du gaz. Le pouvoir
de coupure et la tenue diélectrique d’un disjoncteur SF6 dépendent de la
densité du gaz SF6.
Il se monte
généralement en 1 jour.
IEC
60056-60427-60694 / DIN VDE 0670-101à
105/ ANSI C37 04-06-09
C37 010-011-012 .
2/ Interrupteur Sectionneur HT
Ils sont utilisés pour établir et couper le courant de charge nominal , et
, supporter et établir le courant le court-circuit pendant un temps de 1s à 3s, à l’endroit ou ils sont
positionnés et pour le courant nominal correspondant. On les retrouve dans les
AIS jusqu’à 245 KV, et peuvent établir des courants jusqu’à 2000 A.
On les retrouve assez souvent dans les réseaux
de distribution, mais rarement dans les réseaux de transmission.
DIN EN 60 265-1 et 2 / VDE 0670 part 301 and
302 .
3/ Sectionneur HT
Le sectionneur
est utilisé pour l’isolation galvanique d’appareils ou d’installations HT . .. Il peut être utilisé aussi pour
changer la configuration ou le schémas d’une sous-station pour des modalités
opérationnelles (flexibilité etc…) Il a un pouvoir de fermeture (< 0.5A) et
coupure très faible, et ne doit être
manipulé qu’en hors charge. Il est capable de supporter les courants de
courts-circuits pendant un temps très court (1à 3 s). Pour l’isolation d’un
disjoncteur hors tension, par exemple pour la maintenance, un sectionneur doit
être monté des deux côtés
En position
ouverte, leur distance de sectionnement est visible. Il est commandé par un mécanisme
de manoeuvre motorisé tripolaire.
Il peut être livré avec sectionneur de terre.
La fermeture et l’ouverture d’un sectionneur prends plusieurs
secondes.
Les sectionneurs
peuvent être équipé ou non de
sectionneur de mise à la terre. Dans le
cas ou ils en sont équipés, ils sont équipés également de mécanisme de
verrouillage.
Sa périodicité
d’entretien est d’environ 5 ans.
IEC 61128/ DIN EN
60-129/VDE 0670.
4/ Sectionneur de mise à la terre
Il permet la mise à la terre des parties de
réseaux hors tension pour pouvoir travailler dessus ( lignes, câbles, JDB). Le
sectionneur de mise à la terre (MALT) peut être à commande manuelle ou motorisée . Il est également équipé de système de
verrouillage avec l’appareil sur lequel il est monté. Il est conçu pour
supporter les courants de court-circuit pendant une durée de 1 à 3 spour une MALT hors tension.
Pour
une mise à la terre sous-tension, les sectionneurs de MALT doivent posséder
un pouvoir de fermeture sous
court-circuit, pour pouvoir y résister du point de vue électrodynamique et
électrique.
La mise à la terre peu aussi se faire grâce à
une mallette de mise à la terre court-circuiteur pour les installations à
l’extérieur. Pour les installations sous gaz SF6, les appareils en sont directement équipés.
IEC 61128/ DIN EN
60-129/VDE 0670.
5/ Parafoudre
Il protège les sous-stations, les lignes,
transformateurs et autre équipement HT contre les surtensions d’origine
atmosphérique et de manœuvre.
Le principe est de niveler l’onde de la
tension d’arrivée, puis de transformer l’énergie en courant. Quand la tension retourne à sa valeur normale,
le courant est annulé .
Un parafoudre de qualité doit avoir une
tension d’amorçage faible et une tension d’extinction élevée, ce qui veut dire une relation non linéaire entre
le courant et la tension. Les parafoudres modernes à oxyde de zinc ou
métallique ont une courbe U / I extrêmement non linéaire et une grande capacité d’absorption de l’énergie.
La
localisation des parafoudres dans le
réseau joue un rôle important sur la coordination de l’isolation. Ils sont
positionnés de préférence aux bornes des transformateurs, des inductances et à l’arrivée des lignes HT.
IEC
99-4-ANSI/IEEE C 62.11
6/ Les transformateurs de courant et de
tension (TC et TP)
Ils sont utilisés pour l’obtention de signal de protection et de mesure par
la transformation des valeurs élevées de courants et tensions en des valeurs
normalisés mesurables par les appareils. Le circuit primaire HT est isolé du circuit de
mesure secondaire. La précision varie
suivant l’utilisation : mesure ou protection, énergie ou puissance,
appareils de mesure en industries etc… Le TC fonctionne même dans les conditions de court –circuit, tandis
que le TP fonctionne en hors charge.
Les TC doivent supporter le courant de
court-circuit de crête, durant le temps
d ’
effacement du défaut ,
correspondant au relais de secours ayant le temps de fonctionnement programmé le
plus long.
Le TC doit être dimensionné suivant la
puissance des appareils raccordés (charge, précision) au secondaire et le facteur limite de
surcharge, pour éviter des erreurs dues à la saturation. L Le
surdimensionnement est également à éviter.
Les TP sont divisés en TP inductif et
capacitif. Les TP inductifs sont utilisés pour des tensions inférieures à 145
KV, les TP capacitifs au-delà. ( >
145 KV ). En cas d’utilisation de PLC
( Power Line Carrier ) pour la communication
ou la protection, on utilise les TP capacitifs pour toutes les tensions. Pour
des rapports de transformation élevés, le comptage d’énergie en HT, les GIS,
les TP inductifs sont utilisés.
Les TP sont
généralement raccordés entre phase et terre.
DIN VDE 0414-1 et
2 –ANSI/IEEE – Standard C57. 13n IEC 60044.
7/ Line Traps
C’est un réseau d’inductance et de capacité monté sur la ligne de manière à
avoir une impédance élevée, pour faire
passer des signaux de fréquences différentes (filtres), et faible sur le plan électrique . Ce qui permet de
faire passer des signaux de télécommunications sur la ligne d’énergie, entre
centre de contrôle des postes, même en cas de déconnection de la ligne. (télé- conduite).
Ils constituent une barrière pour filtrer les hautes
fréquences hors de la sous-station. L’ensemble « Line Trap » et TP
capacitif constitue un lien PLC. (Power
Line Carrier).
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