LES RESISTANCES DE POINT NEUTRE

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1 LES RESISTANCES DE POINT NEUTRE Extrait du livre «la pratique des régimes de neutre en haute tension»

2 Les résistances de point neutre Lorsque l on souhaite limiter fortement le courant dans le neutre du réseau, on utilise une résistance de point neutre. Les risques de résonance parallèle ou série sont alors inexistants. Ces résistances sont connectées entre le neutre du réseau et la terre Insertion dans le neutre du transformateur Neutre artificiel crée par une bobine triphasée Constitution Aujourd hui, les résistances, en acier inoxydable, sont isolée dans l air et insérée dans une enveloppe métallique protégée de la corrosion qui contient également les transformateurs de courant chargés d alimenter les protections. Détections des courtscircuits à la terre Tn :Résistance le METAL DEPLOYE Eléments GRIDEX U photos «LE METAL DEPLOYE» Détection des défauts résistants TcH

3 Caractéristiques électriques Le 23/04/2007 La tension assignée C est la tension pour laquelle est déterminée la résistance. Elle a généralement pour la valeur V= Us / 3 Us est la tension maximale de Service. La résistance La valeur de la résistance est calculée pour une température spécifiée. Elle est mesurée en courant continu. La valeur de l impédance mesurée en courant alternatif devra être spécifiée. Elle doit normalement être très proche de la valeur de la résistance. La tenue thermique Elle doit être adaptée aux conditions d exploitation les plus sévères. Elle dépend du plan de protection et des cycles d automatismes associés. La tenue thermique en régime continu est représentée par la fonction t (I) = W RI² s RPN 40 Ω pour réseau 20 kv Joules A en permanence Certaines pratiques d exploitation peuvent générer des contraintes thermiques hors normes susceptibles de provoquer un vieillissement prématuré de la résistance et la rupture de celle-ci. Les conséquences peuvent être graves: Fonctionnement du réseau à neutre isolé, défaillance du plan de protection, augmentation des surtensions dynamiques. Amorçage et shuntage de la résistance, augmentation du courant de défaut, surtension sur les prises de terre. Certains exploitants équipent les résistances de dispositifs chargés surveiller l état de la résistance ainsi que les contraintes qui lui sont imposées A Paramètres intervenant dans le dimensionnement de la résistance: Valeur maximale du courant permanent susceptible de circuler dans la résistance. En fonctionnement normal, le réseau fournit un courant homopolaire permanent appelé parfois «bruit du réseau». Celui-ci est composé d une part d un courant 50 Hz 1 dû au déséquilibre homopolaire de capacité des lignes et d autre part des courants harmoniques injecté dans le réseau par les charges et les transformateurs. A certains moments de la journée, ce bruit peut atteindre quelques ampères. Dans le cas de défauts non détectés par le plan de protection 2, un courant de faible valeur peut traverser la résistance durant un temps assez long. Il peut alors être assimilé à un transit permanent qui s ajoute au bruit du réseau. Il est évident que la résistance de point neutre doit pouvoir tenir sans dommage de telles valeurs de courant Hz ou 60 Hz suivant les pays. 2 Défauts très résistants ou conducteur tombé coté charge.

4 Sous l effet de ces courants, la résistance dissipe une énergie thermique Wi qui doit être prise en compte pour spécifier les régimes de fonctionnement. La température de la résistance dépend alors du bilan énergétique Wp = Wi-Wa où Wa représente la compensation thermique par l environnement. Courant maximal de neutre. Us Lors d un défaut de très faible résistance, le courant de neutre peut atteindre une valeur I = R. 3. Ce courant va développer une énergie W= RI²t dépendant du cycle d automatisme. La contrainte thermique induite par le court-circuit s ajoute alors à celle provoquée par le courant permanent. Il faut noter que durant un cycle d automatisme, la résistance prend des valeurs qui dépendent de sa température θ telle que R θ = R 0 (1+ αt ) où α 10-3 Ω/ C et t l élévation de température. Par les spécifications HN 64-S-50, EDF précise que le courant de neutre ne doit pas excéder 300 A en réseau rural et 1000 A en réseau urbain. De ces valeurs, on déduit aisément la valeur de R 0. Conditions d échauffement de la résistance Les résistances doivent répondre à des spécifications de température déterminées en fonction des cycles d automatismes. Exemple: Les réseaux HTA aériens Français disposent de protections et d automatismes assurant l élimination automatique des défauts. Il existe essentiellement deux cas ou les résistances peuvent être mise en contraintes. Cas d un défaut peu résistant détecté par les protections sélectives Lorsque le défaut n a pas été éliminé par le cycle d automatisme, l exploitant doit effectuer des manoeuvres et des essais afin de localiser le défaut. Lorsque ces opérations sont effectuées par téléconduite, la résistance peut subir des contraintes thermiques du fait qu elle n a pas eu le temps de se refroidir suffisamment entre le déclenchement définitif et la première manoeuvre. On peut rencontrer également des phénomènes d avalanche lors d évènement climatique (givre, orage, dépôt de sel...). Il existe alors un risque de destruction de la résistance. On pourrait alors recommander la mise hors tension du réseau affecté par ces évènements heureusement exceptionnels 3 Défaut non détecté par les protections sélectives La mise hors tension d un défaut résistant, par la protection amont 4, peut être réalisée en trois minute. Si l on examine la caractéristique thermique de la résistance, l intensité autorisée durant ce temps ne doit pas excéder 50 A. L exploitant sera ensuite conduit à effectuer des manoeuvres et des essais afin de localiser le défaut. Ce sont généralement ces manoeuvres qui apportent le plus de contrainte thermiques sur la résistance. La spécification HN-64-S-50 défini un cycle d essais à 3 stades pour une température ambiante de 40. Stade «a» La résistance est parcourue par un courant de 5 A jusqu à l équilibre des températures. Cet essai simule l action du courant permanent dans la résistance. Stade «b» La résistance est parcourue par un courant de 20 A pendant 10 mn. Ce fonctionnement correspond à une contrainte pouvant apparaître durant une recherche de défaut résistant. Stade «c» La résistance est alimentée sous sa tension assignée (12kVsur un réseau 20 kv) pendant 5s. 5s représente le temps maximal continu nécessaire pour l élimination d un défaut de faible résistance. 3 La remise sous tension pourrait cependant s avérer difficile. 4 On se reportera au livre 2

5 Tout au long de son exploitation, la résistance doit pouvoir supporter un cycle nominal «stade a + stade b + stade c». La répétition de ce cycle est cependant conditionné à des intervalles de repos permettant un refroidissement complet. Comme nous l avons vu plus haut, c est ce dernier point qui pose le plus de problème. Les mesures Pour mesurer l impédance résiduelle de la mise à la terre du neutre on réalise le montage suivant conformément aux spécifications de l UTE C L ampèremètre mesure le courant homopolaire d essai du circuit de mise à la terre du neutre sous réserve que les impédances des voltmètres soient suffisamment élevées. Les voltmètres permettent de calculer l impédance homopolaire du transformateur et la résistance de la RPN. Zot = 3 V I 1 V2 et R = I On peut représenter l argument de l impédance du circuit. Les résultats des mesures sont reportés dans la documentation technique. On n oubliera pas de noter la température ambiante estimée au moment des essais. Lorsque ces opérations sont réalisées sur l enroulement comprenant le régleur, les mesures doivent être effectuées pour les prises extrêmes et sur la position médiane. Ce montage permet de contrôler le dispositif de détection des défauts résistants (TCH) généralement inséré dans la connexion de mise à la terre de la résistance. On peut également vérifier le transformateur de courant de neutre (TCN) si celui-ci ne présente pas un trop fort rapport de transformation. Il est préférable cependant d effectuer, à l aide d un transformateur de débit, une injection de courant correspondant au courant nominal primaire du TC. 5 L installation doit notamment faire l objet d une réquisition.