Transformateurs de tension de mesure dans les circuits de protection de relais et d'automatisation

Cet article décrit comment les courants de grandes quantités d'équipements électriques haute tension sont modélisés avec une grande précision pour une utilisation sûre dans les circuits de protection de relais— Transformateurs de courant de mesure dans les circuits de protection de relais et d'automatisation.

Il décrit également comment convertir les tensions en dizaines et centaines de kilovolts pour contrôler le fonctionnement des dispositifs de protection et d'automatisation des relais selon deux principes :

1. transformation de l'électricité ;

2. séparation capacitive.

La première méthode permet un affichage plus précis des vecteurs des grandeurs primaires et est donc largement répandue. La deuxième méthode est utilisée pour surveiller une phase spécifique de la tension du réseau 110 kV dans les bus de dérivation et dans certains autres cas. Mais ces dernières années, il a trouvé de plus en plus d'applications.

Comment les transformateurs de tension d'instrument sont fabriqués et utilisés

La principale différence fondamentale entre les transformateurs de tension de mesure (TT) de transformateurs de courant (TC) est qu'ils sont, comme tous les modèles d'alimentation, conçus pour un fonctionnement normal sans court-circuiter l'enroulement secondaire.

Dans le même temps, si les transformateurs de puissance sont conçus pour transmettre la puissance transportée avec des pertes minimales, les transformateurs de tension de mesure sont conçus dans le but d'une répétition de haute précision dans l'échelle des vecteurs de tension primaire.

Principes de fonctionnement et appareils

La conception d'un transformateur de tension, similaire à un transformateur de courant, peut être représentée par un circuit magnétique avec deux bobines enroulées autour de lui :

• primaire;

• deuxième.

Des nuances d'acier spéciales pour le circuit magnétique, ainsi que le métal de leurs enroulements et de leur couche d'isolation, sont sélectionnés pour la conversion de tension la plus précise avec les pertes les plus faibles. Le nombre de spires des enroulements primaire et secondaire est calculé de manière à ce que la valeur nominale de la tension composée haute tension appliquée à l'enroulement primaire soit toujours reproduite comme une valeur secondaire de 100 volts avec la même direction vectorielle pour le systèmes à neutre mis à la terre.

Si le circuit de transmission de puissance primaire est conçu avec un neutre isolé, alors 100 / √3 volts seront présents à la sortie de la bobine de mesure.

Afin de créer différentes méthodes de simulation des tensions primaires sur le circuit magnétique, il est possible de localiser non pas un, mais plusieurs enroulements secondaires.

Circuits de commutation TT

Les transformateurs de mesure sont utilisés pour mesurer des grandeurs primaires linéaires et/ou de phase. Pour ce faire, les bobines de puissance comprennent entre :

• conducteurs de ligne pour contrôler les tensions de ligne;

• bus ou fil et terre pour prendre la valeur de phase.

Un élément de protection important des transformateurs de tension de mesure est la mise à la terre de leur boîtier et de l'enroulement secondaire. Il faut y prêter attention car lorsque l'isolation de l'enroulement primaire tombe en panne vers le boîtier ou vers les circuits secondaires, le potentiel de hautes tensions apparaîtra dans ceux-ci, ce qui peut blesser des personnes et brûler du matériel.

La mise à la terre délibérée du boîtier et d'un enroulement secondaire conduit ce potentiel dangereux à la terre, ce qui empêche le développement ultérieur de l'accident.

1. Équipement électrique

Un exemple de connexion d'un transformateur pour mesurer la tension dans un réseau de 110 kilovolts est illustré sur la photo.

On souligne ici que le fil d'alimentation de chaque phase est relié par une dérivation à la borne de l'enroulement primaire de son transformateur, située sur un support commun en béton armé mis à la terre, élevé à une hauteur sans danger pour le personnel électricien.

Le corps de chaque TT de mesure avec la deuxième borne de l'enroulement primaire est mis à la terre directement sur cette plate-forme.

Les sorties des enroulements secondaires sont assemblées dans une boîte à bornes située au bas de chaque TT. Ils sont raccordés aux conducteurs des câbles collectés dans un coffret de distribution électrique situé à proximité à une hauteur permettant une desserte depuis le sol.

Il commute non seulement le circuit, mais installe également des commutateurs automatiques sur les circuits de tension secondaires et des commutateurs ou des blocs pour effectuer une commutation opérationnelle et effectuer une maintenance sûre de l'équipement.

Les jeux de barres de tension collectés ici sont alimentés vers les dispositifs de protection et d'automatisation des relais avec un câble d'alimentation spécial, qui est soumis à des exigences accrues pour réduire les pertes de tension. Ce paramètre très important des circuits de mesure est couvert dans un article séparé ici — Perte et chute de tension

Les chemins de câbles pour mesurer VT sont également protégés par des boîtiers métalliques ou des dalles en béton armé contre les dommages mécaniques accidentels, tout comme CT.

Une autre option pour connecter un transformateur de mesure de tension de type NAMI, situé dans une cellule de grille de 10 kV, est illustrée sur la photo ci-dessous.

Le transformateur de tension du côté haute tension est protégé par des fusibles en verre dans chaque phase et peut être séparé de l'actionneur manuel du circuit d'alimentation pour les contrôles de performance.

Chaque phase du réseau primaire est connectée à l'entrée correspondante de l'enroulement d'alimentation. Les conducteurs des circuits secondaires sont sortis avec un câble séparé vers le bornier.

2. Les enroulements secondaires et leurs circuits

Vous trouverez ci-dessous un schéma simple pour connecter un transformateur à la tension secteur du circuit d'alimentation.

Cette conception peut être trouvée dans les circuits jusqu'à 10 kV inclus. Il est protégé de chaque côté par des fusibles de puissance appropriée.

Dans un réseau de 110 kV, un tel transformateur de tension peut être installé dans une phase du système de bus de dérivation pour fournir un contrôle synchrone des circuits de connexion connectés et du SNR.

Côté secondaire, deux enroulements sont utilisés : le principal et le complémentaire, qui assurent la mise en œuvre du mode synchrone lorsque les disjoncteurs sont commandés par le tableau de bloc.

Pour connecter le transformateur de tension à deux phases du système de bus de dérivation lors de la commande des disjoncteurs à partir de la carte principale, le schéma suivant est utilisé.

Ici, le vecteur « uk » est ajouté au vecteur secondaire « kf » formé par le schéma précédent.

Le schéma suivant est appelé « triangle ouvert » ou étoile incomplète.

Il vous permet de simuler un système de tensions biphasées ou triphasées.

La connexion de trois transformateurs de tension selon le schéma en étoile complète offre les plus grandes possibilités. Dans ce cas, vous pouvez obtenir toutes les tensions de phase et de ligne dans les circuits secondaires.

En raison de cette possibilité, cette option est utilisée dans toutes les sous-stations critiques et les circuits secondaires de ces TT sont créés avec deux types d'enroulements inclus selon le circuit en étoile et en triangle.

Les schémas donnés pour allumer les bobines sont les plus typiques et loin d'être les seuls. Les transformateurs de mesure modernes ont des capacités différentes et certains ajustements ont été apportés à leur conception et à leur schéma de connexion.

Classes de précision des transformateurs de mesure de tension

Pour déterminer les erreurs dans les mesures métrologiques, les TT sont guidés par un circuit équivalent et un diagramme vectoriel.

Cette méthode technique assez complexe permet de déterminer les erreurs de chaque mesure TT en termes d'amplitude et d'angle de déviation de la tension secondaire par rapport au primaire et de déterminer la classe de précision pour chaque transformateur testé.

Tous les paramètres sont mesurés aux charges nominales dans les circuits secondaires pour lesquels le TT est créé. S'ils sont dépassés pendant le fonctionnement ou l'inspection, l'erreur dépassera la valeur de la valeur nominale.

Les transformateurs de tension de mesure ont 4 classes de précision.

Classes de précision des transformateurs de mesure de tension

Classes de précision de la mesure VT Limites maximales des erreurs tolérées FU,% δU, min 3 3,0 non défini 1 1,0 40 0,5 0,5 20 0,2 0,2 ​​10

La classe n ° 3 est utilisée dans les modèles fonctionnant dans des dispositifs de protection et d'automatisation à relais qui ne nécessitent pas une grande précision, par exemple pour déclencher des éléments d'alarme en cas d'apparition de modes de défaut dans les circuits de puissance.

La précision la plus élevée de 0,2 est obtenue par les instruments utilisés pour les mesures critiques de haute précision lors de la configuration d'appareils complexes, de la réalisation de tests d'acceptation, de la configuration du contrôle automatique de la fréquence et de travaux similaires. Les TT avec des classes de précision 0,5 et 1,0 sont le plus souvent installés sur des équipements haute tension pour le transfert de la tension secondaire vers les tableaux de distribution, les compteurs de contrôle et de régulation, les ensembles de relais de verrouillage, les protections et la synchronisation des circuits.

Méthode de tirage de tension capacitive

Le principe de cette méthode consiste en une libération de tension inversement proportionnelle sur un circuit d'armatures de condensateurs de capacités différentes connectées en série.

Après avoir calculé et sélectionné les calibres des condensateurs connectés en série avec la tension de phase de bus ou de ligne Uph1, il est possible d'obtenir sur le condensateur final C3 la valeur secondaire Uph2, qui est prélevée directement du conteneur ou par l'intermédiaire d'un dispositif transformateur connecté à faciliter les réglages avec un nombre de bobines réglable.

Caractéristiques de performance des transformateurs de tension de mesure et de leurs circuits secondaires

Exigences d'installation

Pour des raisons de sécurité, tous les circuits secondaires des TP doivent être protégés. disjoncteurs automatiques type AP-50 et mis à la terre avec un fil de cuivre d'une section d'au moins 4 mm².

Si un système à double bus est utilisé dans la sous-station, les circuits de chaque transformateur de mesure doivent être connectés via le circuit de relais des répéteurs de la position du sectionneur, ce qui exclut l'alimentation simultanée en tension d'un dispositif de protection à relais à partir de différents TT.

Tous les circuits secondaires du nœud terminal VT aux dispositifs de protection et d'automatisation des relais doivent être réalisés avec un seul câble d'alimentation afin que la somme des courants de tous les conducteurs soit égale à zéro. A cet effet, il est interdit :

• séparer les jeux de barres « B » et « K » et les combiner pour une mise à la terre commune ;

• connecter le bus "B" aux dispositifs de synchronisation via des contacts de commutation, des commutateurs, des relais ;

• commuter le bus « B » des compteurs avec les contacts RPR.

Commutation opérationnelle

Tous les travaux avec des équipements opérationnels sont effectués par du personnel spécialement formé sous la supervision de fonctionnaires et selon les formulaires de commutation. A cet effet, des disjoncteurs, des fusibles et des interrupteurs automatiques sont installés dans les circuits du transformateur de tension.

Lorsqu'une certaine section de circuits de tension est mise hors service, la méthode de vérification de la mesure prise doit être indiquée.

Maintenance périodique

Pendant le fonctionnement, les circuits secondaire et primaire des transformateurs sont soumis à diverses périodes d'inspection, qui sont liées au temps écoulé depuis la mise en service de l'appareil et comprennent une portée différente de mesures électriques et de nettoyage de l'équipement par un personnel de réparation spécialement formé. .

Le principal dysfonctionnement pouvant survenir dans les circuits de tension lors de leur fonctionnement est l'apparition de courants de court-circuit entre les enroulements. Le plus souvent, cela se produit lorsque les électriciens ne travaillent pas avec soin dans les circuits de tension existants.

En cas de court-circuit accidentel des enroulements, les interrupteurs de protection situés dans la boîte à bornes du TT de mesure sont désactivés et les circuits de tension alimentant les relais de puissance, les ensembles de verrouillages, le synchronisme, les protections de distance et autres dispositifs disparaissent.

Dans ce cas, une fausse activation des protections existantes ou un dysfonctionnement de leur fonctionnement en cas de défauts dans la boucle primaire est possible. De tels courts-circuits doivent non seulement être rapidement éliminés, mais également inclure tous les dispositifs automatiquement désactivés.

Les transformateurs de mesure de courant et de tension sont obligatoires dans chaque sous-station électrique. Ils sont nécessaires au fonctionnement fiable des dispositifs de protection et d'automatisation des relais.