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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE
Section 3. Protection et automatisation Protection relais. Protection des transformateurs (autotransformateurs) avec enroulement haute tension 3 kV et plus et réactances shunt 500 kV
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Règles d'installation des installations électriques (PUE) 3.2.51. Pour transformateurs1) des dispositifs de protection de relais contre les types de dommages et les modes de fonctionnement anormaux suivants doivent être fournis : 1) courts-circuits multiphasés dans les enroulements et les bornes ; 2) défauts à la terre monophasés dans l'enroulement et sur les bornes connectées au réseau avec un neutre solidement mis à la terre ; 3) tourner les courts-circuits dans les enroulements ; 4) courants dans les enroulements dus à des courts-circuits externes ; 5) courants dans les enroulements dus à une surcharge ; 6) abaisser le niveau d'huile ; 7) claquage partiel de l'isolation des traversées 500 kV ; 8) les défauts à la terre monophasés dans les réseaux 3-10 kV à neutre isolé, si le transformateur alimente le réseau dans lequel la déconnexion des défauts à la terre monophasés est nécessaire pour des raisons de sécurité (voir 3.2.96). De plus, il est recommandé d'utiliser une protection contre les défauts à la terre monophasés du côté 6-35 kV des autotransformateurs avec une tension supérieure à 220 kV et plus. 1. Ici et ci-dessous dans la Sec. 3, le terme « transformateurs » s'applique également aux autotransformateurs (de tensions et de puissances appropriées), à moins qu'une clause spéciale ne soit faite dans le texte. 3.2.52. Pour les réactances shunt de 500 kV, des dispositifs de protection à relais doivent être prévus contre les types de dommages et les modes de fonctionnement anormaux suivants : 1) défauts à la terre monophasés et biphasés dans les enroulements et les bornes ; 2) tourner les courts-circuits dans les enroulements ; 3) abaisser le niveau d'huile ; 4) rupture partielle de l'isolation des entrées. 3.2.53. Une protection gazeuse contre les dommages à l'intérieur du carter, accompagnés d'un dégagement de gaz, et contre une baisse du niveau d'huile doit être prévue :
La protection au gaz peut également être installée sur des transformateurs d'une capacité de 1 à 4 MVA. La protection gaz doit agir sur un signal en cas de faible formation de gaz et de baisse du niveau d'huile et sur arrêt en cas de formation intensive de gaz et de nouvelle baisse du niveau d'huile. La protection contre les dommages à l'intérieur de l'enveloppe du transformateur, accompagnée d'un dégagement de gaz, peut également être réalisée à l'aide d'un pressostat. La protection contre le niveau d'huile bas peut également être mise en œuvre sous la forme d'un interrupteur de niveau séparé dans l'extenseur du transformateur. Pour protéger le changeur de prises en charge en cas de rupture d'arc dans l'huile, il convient de prévoir un interrupteur à gaz et un interrupteur à pression séparés. Pour protéger les changeurs de prise situés dans un réservoir séparé, un relais de gaz séparé doit être fourni. Il doit être possible de transférer l'action de l'élément de déclenchement de la protection gaz sur un signal et d'effectuer une signalisation séparée des éléments de signalisation et de déclenchement du relais gaz (qui diffèrent par la nature du signal). Il est permis d'effectuer une protection contre les gaz avec l'action de l'élément de déconnexion uniquement sur le signal :
3.2.54. Pour se protéger contre les dommages aux bornes, ainsi que contre les dommages internes, les éléments suivants doivent être fournis : 1. Protection différentielle longitudinale sans temporisation sur les transformateurs d'une capacité de 6,3 MVA et plus, sur les inductances shunt de 500 kV, ainsi que sur les transformateurs d'une capacité de 4 MVA lorsque ces derniers fonctionnent en parallèle afin de déconnecter sélectivement un transformateur endommagé. Une protection différentielle peut être prévue pour les transformateurs de puissance inférieure, mais non inférieure à 1 MVA, si :
2. Coupure de courant sans temporisation, installée en amont et recouvrant une partie de l'enroulement du transformateur, si la protection différentielle n'est pas prévue. Ces protections doivent agir pour ouvrir tous les disjoncteurs des transformateurs. 3.2.55. La protection contre les courants différentiels longitudinaux doit être réalisée à l'aide de relais de courant spéciaux, désaccordés des surintensités magnétisantes, des courants de déséquilibre transitoires et permanents (par exemple, transformateurs de courant saturables, enroulements de frein). Sur les transformateurs d'une puissance allant jusqu'à 25 MVA, il est permis d'effectuer une protection avec des relais de courant désaccordés en termes de courant de fonctionnement contre les surtensions magnétisantes et les valeurs transitoires des courants de déséquilibre (coupure différentielle), si la sensibilité requise est fournie. La protection différentielle longitudinale doit être conçue de manière à ce que la connexion du transformateur avec les jeux de barres soit incluse dans sa zone de couverture. Il est permis d'utiliser des transformateurs de courant intégrés au transformateur pour la protection différentielle, s'il existe une protection qui assure la déconnexion (avec la vitesse requise) du court-circuit dans les connexions du transformateur avec les jeux de barres. Si une réactance est installée dans le circuit basse tension du transformateur et que la protection du transformateur ne fournit pas l'exigence de sensibilité en cas de court-circuit après la réactance, il est permis d'installer des transformateurs de courant du côté des bornes basse tension du transformateur pour protéger le réacteur. 3.2.56. La protection différentielle et gazeuse des transformateurs, autotransformateurs et inductances shunt ne doit pas être affectée aux fonctions de capteurs de démarrage d'une installation d'extinction d'incendie. Le démarrage du circuit d'extinction d'incendie de ces éléments doit être effectué à partir d'un dispositif de détection d'incendie spécial. 3.2.57. Le dispositif de surveillance de l'isolement de la traversée (KIV) 500 kV doit être conçu pour agir sur le signal en cas de claquage partiel de l'isolation de la traversée, qui ne nécessite pas d'arrêt immédiat, et pour s'éteindre lorsque l'isolation de la traversée est endommagée (avant un rupture de l'isolation se produit). Un blocage doit être prévu pour éviter un faux fonctionnement du dispositif KIV en cas de rupture des circuits de raccordement du KIV aux bornes. 3.2.58. En cas de raccordement de transformateurs (sauf intra-atelier) sur des lignes sans interrupteurs (par exemple, selon le schéma synoptique du transformateur de ligne), une des mesures suivantes doit être prévue pour désactiver les dommages dans le transformateur : 1. Installation d'un dispositif de court-circuit pour la mise à la terre artificielle d'une phase (pour un réseau à neutre neutre) ou de deux phases entre elles (pour un réseau à neutre isolé) et, si nécessaire, d'un séparateur qui s'éteint pendant une pause morte de la ligne AR. Le disjoncteur de court-circuit doit être installé en dehors de la zone de protection différentielle du transformateur. 2. Installation de fusibles ouverts sur le côté haute tension du transformateur abaisseur, qui agissent comme court-circuiteur et séparateur, en combinaison avec le réenclenchement automatique de la ligne. 3. Transmission d'un signal de déclenchement au disjoncteur (ou aux disjoncteurs) de la ligne ; en même temps, si nécessaire, un séparateur est installé; pour réserver l'émission d'un signal de déclenchement, un dispositif de court-circuit peut être installé. Au moment de décider de la nécessité d'appliquer la transmission d'un signal de déclenchement au lieu des mesures des paragraphes 1 et 2, il convient de prendre en compte les éléments suivants :
4. Installation de fusibles du côté haute tension du transformateur abaisseur. Les mesures des paragraphes 1 à 4 peuvent ne pas être prévues pour les unités de transformateur de ligne, si avec une alimentation bidirectionnelle, le transformateur est protégé par la protection générale de l'unité (haute fréquence ou différentiel longitudinal à usage spécial), ainsi qu'à une puissance de transformateur de 25 MVA ou moins avec une alimentation unilatérale, si la protection de la ligne électrique protège également le transformateur (la protection de la ligne à grande vitesse protège partiellement le transformateur et la protection de la ligne de secours avec un temps ne dépassant pas 1 s protège l'ensemble du transformateur); dans ce cas, la protection gaz est réalisée avec l'action de l'élément de déconnexion uniquement sur le signal. Dans le cas de l'application des mesures du paragraphe 1 ou 3, les éléments suivants doivent être installés sur le transformateur :
Les dommages aux bornes de tension plus élevée des transformateurs peuvent être éliminés par une protection de ligne. Dans certains cas, en l'absence de transformateurs de courant intégrés, il est permis d'utiliser des transformateurs de courant à distance, si les caractéristiques de protection requises ne sont pas fournies lors de l'utilisation de transformateurs de courant à pince ou magnétiques. Pour protéger les transformateurs avec une tension supérieure à 35 kV, dans le cas de l'application de la mesure du paragraphe 1, des transformateurs de courant à distance doivent être prévus ; parallèlement, la faisabilité de l'installation d'un court-circuit et de transformateurs de courant déportés ou d'un disjoncteur avec transformateurs de courant intégrés doit être justifiée par une étude de faisabilité. Si des fusibles ouverts sont utilisés (voir article 2), afin d'augmenter la sensibilité, l'effet de protection par gaz peut être réalisé en réalisant mécaniquement un court-circuit artificiel sur les fusibles. Si les charges des transformateurs du poste contiennent des moteurs synchrones, des mesures doivent être prises pour éviter que le séparateur ne déconnecte (en cas de court-circuit dans l'un des transformateurs) le courant des moteurs synchrones transitant par d'autres transformateurs. 3.2.59. Sur les transformateurs d'une puissance de 1 MVA et plus, comme protection contre les courants dans les enroulements causés par des courts-circuits multiphasés externes, les protections suivantes avec action de déclenchement doivent être prévues : 1. Sur les transformateurs élévateurs à alimentation double face - protection contre les courants inverses contre les courts-circuits déséquilibrés et protection contre les surintensités avec appel de tension minimum à partir de courts-circuits symétriques ou protection contre les surintensités avec appel de tension combiné (voir 3.2.43). 2. Sur les transformateurs abaisseurs - protection de courant maximum avec ou sans démarrage à tension combinée ; sur les transformateurs abaisseurs puissants en présence d'une alimentation bidirectionnelle, il est possible d'utiliser une protection contre les courants inverses contre les courts-circuits asymétriques et une protection contre les courants maximum avec un démarrage de tension minimum à partir de courts-circuits symétriques. Lors du choix du courant de fonctionnement de la protection contre les surintensités, il est nécessaire de prendre en compte les éventuels courants de surcharge lors de la déconnexion des transformateurs fonctionnant en parallèle et le courant d'auto-démarrage des moteurs électriques alimentés par des transformateurs. Sur les autotransformateurs abaisseurs de 330 kV et plus, une protection à distance doit être prévue pour le fonctionnement en cas de courts-circuits multiphasés externes dans les cas où cela est nécessaire pour assurer la redondance à longue portée ou la coordination de la protection des tensions adjacentes ; dans ces cas, la protection spécifiée peut être installée sur les autotransformateurs 220 kV. 3.2.60. Sur les transformateurs de puissance inférieure à 1 MVA (élévateurs et abaisseurs), comme protection contre les courants provoqués par des courts-circuits multiphasés externes, une protection contre les surintensités agissant sur le déclenchement doit être prévue. 3.2.61. Une protection contre les courants provoqués par des courts-circuits multiphasés externes doit être installée : 1) sur les transformateurs à deux enroulements - du côté de l'alimentation principale; 2) sur des transformateurs à plusieurs enroulements connectés par trois interrupteurs ou plus - de tous les côtés du transformateur; il est permis de ne pas installer de protection sur l'un des côtés du transformateur, mais de l'effectuer du côté de l'alimentation principale, de sorte qu'il éteigne les disjoncteurs avec un délai plus court du côté sur lequel il y a pas de protection; 3) sur un transformateur abaisseur à deux enroulements alimentant des sections de fonctionnement séparées - du côté de l'alimentation et du côté de chaque section ; 4) lors de l'utilisation de transformateurs de courant aérien du côté tension plus élevée - du côté basse tension sur un transformateur à deux enroulements et du côté basse et moyenne tension sur un transformateur à trois enroulements. Il est permis de fournir une protection contre les courants provoqués par des courts-circuits multiphasés externes uniquement pour la protection redondante des éléments adjacents et de ne pas prévoir d'action en cas de défaillance de la protection principale des transformateurs, si la mise en œuvre d'une telle action conduit à une complication importante de la protection. Lors de l'exécution de la protection contre les courants causés par des courts-circuits multiphasés externes, conformément à 3.2.59, clause 2, la nécessité et la possibilité de la compléter par une coupure de courant, conçue pour déclencher les défauts de court-circuit sur les bus moyenne et basse tension ( en fonction du niveau des courants) doit également être considéré comme un court-circuit, la présence d'une protection de jeu de barres séparée, la possibilité d'appariement avec la protection des départs). 3.2.62. Si la protection des transformateurs élévateurs contre les courants causés par des courts-circuits multiphasés externes ne fournit pas la sensibilité et la sélectivité requises, il est alors permis d'utiliser un relais de courant de la protection de générateur correspondante pour protéger le transformateur. 3.2.63. Sur les transformateurs élévateurs d'une capacité de 1 MVA et plus, sur les transformateurs à alimentation bilatérale et tripolaire et sur les autotransformateurs, selon la condition de nécessité de réserver la déconnexion des défauts à la terre sur les éléments adjacents, et sur les autotransformateurs , en complément, et selon la condition d'assurer la sélectivité de la protection contre les courts-circuits à la terre des réseaux de tensions différentes, il convient de prévoir une protection homopolaire contre les défauts extérieurs à la terre, installée du côté de l'enroulement raccordé au réseau avec des courants de défaut à la terre élevés. En présence d'une partie des transformateurs (parmi ceux dont l'isolement de l'enroulement du côté de la borne zéro est incomplet) avec un neutre isolé, il faut s'assurer que le mode neutre inacceptable de ces transformateurs est empêché conformément à 3.2.28 . À cette fin, dans les cas où des transformateurs à neutre mis à la terre et isolé, alimentés par les côtés basse tension, sont installés dans la centrale ou le poste, une protection doit être prévue pour assurer la déconnexion du transformateur à neutre isolé ou sa mise à la terre automatique avant la déconnexion. les transformateurs avec neutre à la terre fonctionnant sur les mêmes bus ou section de réseau. 3.2.64. Sur les autotransformateurs (transformateurs multi-enroulements) alimentés de plusieurs côtés, la protection contre les courants provoqués par des courts-circuits externes doit être directionnelle, si les conditions de sélectivité l'exigent. 3.2.65. Sur les autotransformateurs de 220-500 kV des sous-stations, les groupes générateur-transformateur de 330-500 kV et les autotransformateurs de communication de 220-500 kV des centrales électriques, il devrait être possible d'accélérer rapidement la protection contre les courants causés par des courts-circuits externes, lorsque le la protection différentielle des pneumatiques ou du jeu de barres est désactivée, ce qui assure l'endommagement à l'arrêt des éléments laissés sans protection haute vitesse avec une temporisation d'environ 0,5 s. 3.2.66. Sur les transformateurs abaisseurs et les blocs de transformateurs - réseau à haute tension jusqu'à 35 kV et la connexion de l'enroulement basse tension en étoile avec un neutre mis à la terre, une protection contre les défauts à la terre monophasés dans le réseau basse tension doit être fournie, réalisée en utilisant : 1) protection contre les surintensités contre les courts-circuits externes, installée du côté haute tension et, si la condition de sensibilité l'exige, en version à trois relais ; 2) disjoncteurs ou fusibles sur les bornes basse tension ; 3) protection spéciale de la séquence zéro, installée dans le fil neutre du transformateur (en cas de sensibilité insuffisante des protections selon les clauses 1 et 2). Pour les installations électriques industrielles, si l'ensemble côté basse tension avec protections de raccordement est situé à proximité immédiate du transformateur (jusqu'à 30 m) ou que la liaison entre le transformateur et l'ensemble est réalisée avec des câbles triphasés, il est autorisé à ne pas appliquer la protection conformément à la clause 3. Lors de l'application de la protection conformément à l'article 3, il est permis de ne pas la coordonner avec la protection des éléments s'étendant de l'ensemble du côté basse tension. Pour le circuit du transformateur de ligne, dans le cas de l'application de la protection selon l'article 3, il est permis de ne pas poser de câble de commande spécial pour assurer l'action de cette protection sur le disjoncteur du côté de la tension la plus élevée et de l'effectuer avec l'action sur le disjoncteur installé côté basse tension. Les exigences de ce paragraphe s'appliquent également à la protection de ces transformateurs par des fusibles installés du côté de la tension la plus élevée. 3.2.67. Du côté basse tension des transformateurs abaisseurs avec une tension supérieure de 3 à 10 kV, alimentant des ensembles avec des connexions protégées par fusible, un fusible principal ou un disjoncteur doit être installé. Si les fusibles sur les connexions basse tension et les fusibles (ou la protection de relais) sur le côté haute tension sont entretenus et entretenus par le même personnel (par exemple, uniquement le personnel du système électrique ou uniquement le personnel des consommateurs), alors le fusible principal ou le disjoncteur du côté basse tension du transformateur ne doit pas être installé. 3.2.68. La protection contre les défauts à la terre monophasés selon 3.2.51, clause 8, doit être effectuée conformément à 3.2.97. 3.2.69. Sur les transformateurs d'une capacité de 0,4 MVA et plus, en fonction de la probabilité et de la valeur d'une éventuelle surcharge, une protection de courant maximale contre les courants causés par une surcharge ayant un effet sur le signal doit être prévue. Pour les sous-stations sans service constant de personnel, il est permis de prévoir l'effet de cette protection sur le déchargement ou l'arrêt automatique (s'il est impossible d'éliminer la surcharge par d'autres moyens). 3.2.70. S'il existe un transformateur supplémentaire séparé du côté neutre du transformateur pour la régulation de la tension en charge, il est nécessaire de prévoir, en plus de ceux spécifiés en 3.2.51 - 3.2.57, 3.2.59, 3.2.63, les éléments suivants protections :
3.2.71. La protection d'un transformateur additionnel linéaire installé du côté basse tension de l'autotransformateur doit être effectuée :
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