Quelle est la sélectivité de la protection dans les installations électriques

Lors de l'exploitation et de la conception d'un circuit électrique, une attention particulière est toujours accordée aux problèmes de sécurité de son utilisation. À cette fin, tous les appareils électriques sont protégés par des dispositifs spéciaux qui sont sélectionnés et placés strictement selon une certaine relation hiérarchique.

Par exemple, lorsqu'un téléphone portable est en charge, son débit est contrôlé par la protection intégrée à la batterie. Il coupe le courant de charge à la fin de la montée en puissance. Lorsqu'un court-circuit se produit à l'intérieur de la batterie, le fusible installé dans le chargeur saute et déconnecte le circuit.

Si, pour une raison quelconque, cela ne se produit pas, le défaut de la prise est contrôlé par le disjoncteur du panneau de l'appartement et son fonctionnement est assuré par la machine principale. Cette séquence d'actions alternatives de défenses peut être considérée plus loin.

Ses modèles sont déterminés par le principe de sélectivité, également appelé sélectivité, mettant l'accent sur la fonction de sélection ou de détermination de l'emplacement du défaut à désactiver.

Types de sélectivité

Les méthodes de sélectivité de la protection électrique sont formées lors de la création du projet et sont maintenues pendant le fonctionnement de manière à identifier rapidement le lieu d'apparition d'un dysfonctionnement de l'équipement électrique et à le séparer du circuit de travail avec les plus petites pertes pour celui-ci.

Dans ce cas, la zone de couverture de protection est divisée selon la sélectivité en :

1. absolu ;

2. relatif.

Le premier type de protection contrôle complètement la zone de travail et répare les dommages uniquement dans celle-ci. Les appareils électriques intégrés fonctionnent sur ce modèle. disjoncteurs.

Les appareils construits sur une base relative remplissent plus de fonctions. Ils excluent les défauts de leur zone et des zones voisines, mais lorsque les protections de type absolu n'y ont pas fonctionné.

Une protection bien réglée définit :

1. emplacement et type de dommage ;

2. la différence entre un mode anormal mais admissible et une situation pouvant causer des dommages très graves aux équipements d'une installation électrique en zone contrôlée.

Les appareils configurés uniquement dans la première action fonctionnent généralement sur des réseaux non critiques jusqu'à 1000 volts. Pour installations électriques à haute tension essayez d'appliquer les deux principes. A cet effet, sont inclus dans la protection :

• schémas de blocage ;

• appareils de mesure de précision;

• systèmes d'échange d'informations;

• algorithmes logiques spéciaux.

La protection contre les surintensités dépassant la charge nominale pour quelque raison que ce soit est assurée entre deux disjoncteurs connectés en série.Dans ce cas, l'interrupteur le plus proche de l'utilisateur en défaut doit éteindre le défaut en ouvrant ses contacts, et celui à distance doit continuer à alimenter sa section.

Dans ce cas, deux types de sélectivité sont considérés :

1. terminé ;

2. partiel.

Si la protection la plus proche du défaut est capable d'éliminer complètement le défaut dans toute la plage de réglage sans déclencher l'interrupteur à distance, alors elle est considérée comme complète.

La sélectivité partielle est inhérente aux protections à courte distance configurées pour fonctionner jusqu'à une certaine sélectivité limite Is. S'il est dépassé, l'interrupteur à distance entre en action.

Zones de surcharge et de court-circuit dans les protections sélectives

Limites de courant spécifiées pour le fonctionnement interrupteurs de sécurité automatiques, sont divisés en deux groupes :

1. mode surcharge ;

2. zone de court-circuit.

Pour faciliter l'explication, ce principe s'applique aux caractéristiques de courant des disjoncteurs.

Ils sont configurés pour fonctionner dans la zone de surcharge avec des courants nominaux jusqu'à 8 ÷ 10 fois.

Dans ce domaine, les déclencheurs de protection thermiques ou thermomagnétiques fonctionnent principalement. Les courants de court-circuit tombent très rarement dans cette zone.

La zone d'occurrence de court-circuit s'accompagne généralement de courants qui dépassent la charge nominale des disjoncteurs de 8 ÷ 10 fois et se caractérisent par de graves dommages au circuit électrique.

Pour les désactiver, des déclencheurs électromagnétiques ou électroniques sont utilisés.

Méthodes de création de sélectivité

Pour la plage de surintensité, des protections sont créées qui fonctionnent sur le principe de la sélectivité temps-courant.

La zone de court-circuit est formée à partir de :

1. courant ;

2. temporaire ;

3. énergie ;

4. sélectivité de zone.

La sélectivité temporelle est créée en choisissant différentes temporisations pour l'opération de protection. Cette méthode peut être appliquée même aux appareils avec le même réglage de courant mais une synchronisation différente, comme indiqué sur la figure.

Par exemple, la protection n°1 la plus proche de l'équipement est réglée pour fonctionner en cas de court-circuit avec un temps proche de 0,02 s, et son fonctionnement est assuré par la n°2 plus éloignée avec un réglage de 0,5 s.

La protection la plus éloignée avec un temps d'arrêt d'une seconde prend en charge le fonctionnement des appareils précédents en cas de panne éventuelle.

Sélectivité de courant régulée pour un fonctionnement lorsque les charges admissibles sont dépassées. En gros, ce principe peut être expliqué avec l'exemple suivant.

Trois protections en série surveillent le courant de court-circuit et sont configurées pour fonctionner avec un temps de 0,02 s, mais avec des réglages de courant différents de 10, 15 et 20 ampères. Par conséquent, l'équipement sera d'abord déconnecté du dispositif de protection n ° 1, et les n ° 2 et n ° 3 l'assureront de manière sélective.

La réalisation de la sélectivité en temps ou en courant dans sa forme la plus pure nécessite l'utilisation de capteurs ou de relais de courant et de temps sensibles. Dans ce cas, un circuit électrique assez complexe est créé, qui en pratique combine généralement les deux principes considérés et n'est pas appliqué dans sa forme pure.

Sélectivité de la protection temps courant

Pour protéger les installations électriques avec une tension allant jusqu'à 1000 volts, des interrupteurs automatiques sont utilisés, qui ont une caractéristique temps-courant combinée.Examinons ce principe à l'aide de l'exemple de deux machines connectées en série situées aux extrémités de la ligne côté charge et côté alimentation.

La sélectivité temporelle détermine la manière dont le disjoncteur est configuré pour se déclencher lorsqu'il se trouve à proximité du consommateur plutôt qu'à l'extrémité du générateur.

Le graphique de gauche montre le cas du temps de déclenchement le plus long de la courbe de protection supérieure côté charge, et celui de droite montre le temps le plus court du disjoncteur côté alimentation. Cela permet une analyse plus fine de la manifestation de la sélectivité des protections.

L'interrupteur « B » situé plus près de l'équipement alimenté, grâce à l'utilisation de la sélectivité temps-courant, fonctionne plus tôt et plus rapidement, et l'interrupteur « A » le retient en cas de panne.

Sélectivité actuelle de la protection

Dans ce procédé, la sélectivité peut être formée en créant une certaine configuration de réseau, par exemple incluse dans le circuit d'un câble ou d'une ligne électrique aérienne, qui a une résistance électrique. Dans ce cas, la valeur du courant de court-circuit entre le générateur et le consommateur dépend de la localisation du défaut.

À l'extrémité de puissance du câble, il aura une valeur maximale de 3 kA et à l'extrémité opposée une valeur minimale de 1 kA.

En cas de court-circuit à proximité de l'interrupteur A, la protection de l'extrémité B (I kz1kA) ne doit pas fonctionner, elle doit alors couper la tension de l'équipement. Pour le bon fonctionnement des protections, il est nécessaire de prendre en compte l'amplitude des courants réels traversant les interrupteurs en mode secours.

Il faut comprendre que pour assurer une sélectivité complète avec cette méthode, il est nécessaire d'avoir une grande résistance entre les deux interrupteurs, qui peut être formée en raison de :

• ligne électrique prolongée ;

• placement des enroulements du transformateur ;

• inclusion dans la rupture du câble avec une section réduite ou d'autres manières.

Par conséquent, avec cette méthode, la sélectivité est souvent partielle.

Sélectivité temporelle de la protection

Cette méthode de sélectivité complète généralement la méthode précédente en tenant compte des temps :

• détermination par la protection du lieu et le début du développement de la faille ;

• déclencher à l'arrêt.

La formation de l'algorithme de l'opération de protection est réalisée en raison de la convergence progressive des réglages de courant et du moment où les courants de court-circuit se déplacent vers la source d'alimentation.

La sélectivité temporelle peut être créée par des machines avec les mêmes courants nominaux lorsqu'elles ont la capacité d'ajuster le délai de réponse.

Avec cette méthode de protection de l'interrupteur B, le défaut est désactivé et l'interrupteur A — ils contrôlent l'ensemble du processus et sont prêts à fonctionner. Si pendant le temps imparti au fonctionnement des protections B, le court-circuit n'est pas éliminé, le défaut est éliminé par l'action des protections du côté A.

Sélectivité énergétique des protections

La méthode repose sur l'utilisation de nouveaux types spéciaux de disjoncteurs, réalisés dans un boîtier moulé et capables de fonctionner le plus rapidement possible lorsque les courants de court-circuit n'ont même pas eu le temps d'atteindre leurs valeurs maximales.

De tels automates de cadence fonctionnent pendant quelques millisecondes alors que les composantes apériodiques transitoires sont encore actives.Dans ces conditions, du fait de la forte dynamique du flux des charges, il est difficile de coordonner les caractéristiques temps-courant de fonctionnement réel des protections.

L'utilisateur final n'a que peu ou pas de trace des caractéristiques de sélectivité énergétique. Ils sont fournis par le constructeur sous forme de graphiques, de programmes de calcul, de tableaux.

Cette méthode doit tenir compte des conditions particulières de fonctionnement des déclencheurs thermomagnétiques et électroniques en amont.

Sélectivité de zone de la défense

Ce type de sélectivité est un type de caractéristique temporelle. Pour son fonctionnement, des appareils de mesure de courant sont utilisés de chaque côté, entre lesquels des informations sont constamment échangées et des vecteurs de courant sont comparés.

La sélectivité de zone peut être formée de deux manières :

1. Les signaux des deux extrémités de la zone surveillée sont envoyés simultanément au dispositif de surveillance de la protection logique. Il compare les valeurs des courants d'entrée et détermine le disjoncteur à ouvrir ;

2. l'information sur les valeurs surestimées des vecteurs de courant des deux côtés se présente sous la forme d'un signal de blocage vers la partie logique de la protection à un niveau hiérarchique supérieur côté alimentation. S'il y a un signal de blocage en dessous, alors l'interrupteur en aval est éteint. Lorsque l'interdiction de déclenchement inférieure n'est pas reçue, la tension est supprimée de la protection supérieure.

Avec ces méthodes, l'arrêt est beaucoup plus rapide qu'avec la sélectivité temporelle. Cela garantit moins de dommages aux équipements électriques, des charges dynamiques et thermiques inférieures dans le système.

Cependant, la méthode de zonage sélectif nécessite la création de systèmes techniques complexes supplémentaires pour la mesure, la logique et l'échange d'informations, ce qui augmente le coût de l'équipement.Pour ces raisons, ces techniques de blocage haute fréquence sont utilisées dans les lignes de transmission et les postes à haute tension. qui transmettent en permanence de grands flux de puissance.

Des disjoncteurs à air, à huile ou SF6 à grande vitesse capables de commuter d'énormes charges de courant sont utilisés à cette fin.