Sommaire - Réseau National de Ressources en Électrotechnique

Présentation Guide de la protection 0DE55357Les dispositifs de protection surveillent enpermanence l’état électrique des élémentsd’un réseau et provoquent leur mise horstension (par exemple l’ouverture d’undisjoncteur), lorsque ces éléments sontle siège d’une perturbation indésirable :court-circuit, défaut d’isolement…Le choix d’un dispositif de protectionn’est pas le fruit d’une réflexion isolée,mais une des étapes les plus importantesde la conception d’un réseau électrique.A partir de l’analyse du comportementdes matériels électriques (moteurs,transformateurs…) sur défauts et desphénomènes qui en découlent, le présentguide a pour but d’aider à choisir lesdispositifs de protection les mieux adaptés.CoupureCapteurCommandeMesureFig. 1 : chaîne de protectionRelais deprotectionTraitementIntroductionLes buts visés par les dispositifs de protection sont multiples :b participer à la protection des personnes contre les dangers électriques,b éviter les détériorations de matériel (un court-circuit triphasé sur un jeu de barresmoyenne tension peut faire fondre jusqu’à 50 kg de cuivre en 1 seconde ;la température de l’arc peut dépasser en son centre 10000 °C),b limiter les contraintes thermiques, diélectriques et mécaniques auxquellessont soumis ces matériels,b préserver la stabilité et la continuité de service du réseau,b protéger les installations voisines (par exemple, réduire les tensions induitesdans les circuits proches).Pour atteindre ces objectifs, un système de protection doit avoir des qualitésde rapidité, sélectivité et fiabilité.Cependant, il faut être conscient des limites de la protection : les défauts doiventtout d’abord se produire pour qu’elle agisse.La protection ne peut donc empêcher les perturbations ; elle ne peut que limiter leurseffets et leur durée. De plus, le choix d’une protection est souvent un compromistechnico-économique entre la sécurité et la disponibilité de l’alimentation en énergieélectrique.Etude des protections d’un réseauL’étude des protections d’un réseau se décompose en 2 étapes distinctes :b la définition du système de protection, encore appelée plan de protection,b la détermination des réglages de chaque unité de protection, encore appeléecoordination des protections ou sélectivité.Définition du système de protectionC’est le choix des éléments de protection et de la structure globale de l’ensemble,de façon cohérente et adaptée au réseau.Le système de protection se compose d’une chaîne constituée des élémentssuivants (fig. 1) :b capteurs de mesure – courant et tension – fournissant les informations de mesurenécessaires à la détection des défauts,b relais de protection, chargés de la surveillance permanente de l’état électriquedu réseau, jusqu’à l’élaboration des ordres d’élimination des parties défectueuses,et leur commande par le circuit de déclenchement,b organes de coupure dans leur fonction d’élimination de défaut : disjoncteurs,interrupteurs-fusibles, contacteurs-fusibles.Le plan de protection définit les dispositifs de protection contre les principauxdéfauts affectant les réseaux et les machines :b les courts-circuits, entre phases et phase-terre,b les surcharges,b les défauts propres aux machines tournantes.Pour établir un plan de protection, les paramètres suivants sont à prendre en compte :b l’architecture et la taille du réseau et ses différents modes d’exploitation,b les schémas de liaison à la terre,b les caractéristiques des sources de courant et leurs contributions en cas de défaut,b les types de charges,b le besoin de continuité de service.Détermination des réglages des unités de protectionChaque fonction de protection est à régler afin d’obtenir les performances optimalesdans l’exploitation du réseau et pour tous les modes de fonctionnement.Les valeurs de réglage adaptées sont issues de calculs complets basés surles caractéristiques détaillées des éléments de l’installation.Ce type d’étude s’effectue maintenant couramment à l’aide d’outils logicielsspécialisés ; le comportement du réseau sur anomalie est ainsi expliqué,et les valeurs de réglage sont données pour chaque fonction de protectionconcernée.2