La protection par fusibles Fonctionnement pour un court-circuit sur ...

Lambert.michelp@orange.fr « LA PRATIQUE DES REGIMES DE NEUTRE »La protection par fusiblesLorsque le poste de livraison comporte un seultransformateur, l’intensité assignée « In » desfusibles dépend de la puissance installée.Le choix des fusibles est défini par la normeNF C 13-100.Cette protection, des plus rustiques, est simpleet peu coûteuse. Elle présente cependantl’inconvénient d’être peu fiable pour les faiblessurintensités.Un fusible est caractérisé par un intervalle denon coupure compris entre l’intensité ducourant assignée (In) et une intensitéminimale de coupure (I3). Les fusiblescouramment utilisés présentent un courantminimal de coupure compris entre 2 et 5 foisl’intensité assignée.Lorsque le courant à couper est à l’intérieurede cette zone, il existe un risque d’évolutionvers un incident majeur.Photo ABBL’intensité minimale de coupure est souvent suffisamment faible pour être dépassée dans la plupartdes cas notamment lorsque c’est le réseau public, avec sa puissance de court-circuit qui alimente ledéfaut. Le risque existe cependant lorsqu’un court-circuit polyphasé affecte le réseau public. Aprèsouverture du disjoncteur au poste source, la centrale peut se retrouver à alimenter seul le défautdurant quelques instants. La puissance de court-circuit apportée par la centrale peut être alorsnettement inférieure à la valeur correspondant à l’intensité minimale de coupure.La puissance de court-circuit minimale capable de provoquer la fusion du fusible dans de bonnesconditions doit être supérieure aux valeurs du tableau.Sn transfo 250 kVA 400kVA 630kVA 1250kVAIn (en 20 kV) 16 A 43 A 43 A 63 AI3 (en 20 kV) 80 A 215 A 215 A 315 AScc mini (en 20 kV) 2,8 MVA 7,5 MVA 7,5 MVA 11 MVAI3 est l’intensité minimale de coupure du fusible (fixée par défaut dans notre exemple à 5 In)In est fixée par la norme NF C13-100 en fonction de Sn transfo.Scc mini est la puissance de court-circuit correspondant à la valeur de I3.Les valeurs de Scc mini ne pouvant être obtenues avec des machines dont la puissance est inférieure à1250kVA, il est nécessaire de découpler immédiatement l’alternateur à l’apparition du court-circuitafin d’éviter la destruction des fusibles et éventuellement de la cellule départ «transformateur ». Cettefonction est assurée normalement par la protection de découplage instantanée pour les courts-circuitspolyphasés.Dans le cas où la protection de découplage contre les défauts polyphasés est temporisée (protectiontype H3), les fusibles seront remplacés par un disjoncteur et une protection associée 1 .Ce problème n’existe pas lorsque le réseau public HTA est le siège d’un défaut monophasé. En effet leschéma de liaison à la terre du transformateur HTA/BT étant du type IT, il n’est pas générateur decourant homopolaire.Fonctionnement pour un court-circuit sur la basse tensiona) Cas d’un défaut polyphaséOn crée un court-circuit entre les phases 1 et 2 sur les bornes secondaires d’un transformateur sanscharge.1 Complétée éventuellement d’une protection wattmétrique homopolaire (PWH) spécifiée pour le neutrecompensée.08/10/2009 1

Lambert.michelp@orange.fr « LA PRATIQUE DES REGIMES DE NEUTRE »20kVInIp1Ip2Ip3Sn/Ucc410 VPhase1DGCPScc=40 MVADyn11Phase2La puissance de court-circuit au point de livraison est de 40 MVA.La valeur de I3 est fixée à 5 In.On mesure les surintensités au primaire du transformateurSn Ucc Intensités primaire Ip/I 3Ip1 Ip2 Ip3 Ip1/I 3 Ip2/I 3 Ip3/I 3250 kVA 4% 78 156 78 0,97 1,95 0,97400 kVA 4% 116 232 116 0,54 1,08 0,54630 kVA 4% 163 326 163 0,76 1,52 0,761250 kVA 6% 198 396 198 0,63 1,26 0,63Pour un rapport Ip1/I 3 < 1 la coupure dans de bonnes conditions n’est pas garantie.Dans tous les cas, le fusible de la phase 2 éliminera le défaut au secondaire du transformateur dans debonnes conditions.b) Cas d’un défaut monophaséLe schéma de liaison à la terre étant de type TN ou TT, tout court-circuit monophasé entraine unesurintensité au primaire du transformateur qui doit normalement provoquer la fusion du fusible.Considérons un court-circuit entre la phase 1 et le neutre sur les bornes secondaires dutransformateur. On mesure les surintensités au primaire du transformateur20kVInIp1Ip2Ip3Sn/Ucc410 VPhase1DGCPScc=40 MVADyn11NeutreSn Ucc Intensités primaire Ip1/I 3250 kVA 4% Ip1=Ip2=94 A et Ip3=0 1,175400 kVA 4% Ip1=Ip2=143 A et Ip3=0 0,665630 kVA 4% Ip1=Ip2=208 A et Ip3=0 0,981250 kVA 6% Ip1=Ip2=258 A et Ip3=0 0,82Pour un rapport Ip1/I 3 < 1 la coupure dans de bonnes conditions n’est pas garantie.On constate qu’à l’exception du cas du transformateur de 250 kVA, les fusibles HTA risquent d’êtremis en difficulté pour un défaut monophasé au secondaire du transformateur.Dans le cas d’un réseau insulaire où la puissance de court-circuit HTA est de 10 MVA, la protection parfusibles doit être déconseillée. Pour un transformateur de 400 kVA, Ip = 100 A et Ip/I 3=0,46.08/10/2009 2

Lambert.michelp@orange.fr « LA PRATIQUE DES REGIMES DE NEUTRE »Cas du neutre compenséDans le cas où le réseau de distribution publique est exploité avec un neutre compensé, legestionnaire du réseau pourra exiger que la protection par fusible soit complétée par uneprotection wattmétrique homopolaire (PWH) spécifiée pour ce régime de neutre.En conclusionPour garantir que la coupure se fasse dans de bonnes conditions, il est judicieux de choisir des fusiblesprésentant un rapport In/I 3 ≤ 3. Il faut cependant s’assurer qu’une telle caractéristique ne soit pas denature à entrainer la fusion d’un fusible sur un court-circuit affectant le réseau public ou sur destransitoires d’enclenchement du transformateur HTA/BT.08/10/2009 3

Lambert.michelp@orange.fr « LA PRATIQUE DES REGIMES DE NEUTRE »08/10/2009 4