Calcul des courants de défauts et ordres de grandeur
Il passe par la détermination des impédances directe, inverse et homopolaire vues du point de défaut.
La valeur des impédances du matériel constituant le
circuit est donné par les constructeurs.
Pour les machines
statiques et tournantes, les impédances sont données en pour un (P.U) ou pour cent de la valeur
ohmique Z :
z(p.u)=Z* Sn / Un² ou z(p%)=100*Z Sn /Un²
Un=tension nominale en KV
Sn=Puissance nominale de la machine en MVA
Les machines de même type ont des impédances du même ordre
de grandeur fournies par des valeurs réduites ( p.u) ou pour cent. Et le
courant de court-circuit se calcule :
Icc = In / Z
Pour les réseaux , un réseau est caractérisé par :
--des puissances de court-circuit triphasée maximale et minimale
-- des puissances de court-circuit monophasée maximale et minimale
--une constante de temps apériodique du circuit associée à
la puissance de court-circuit triphasé : Ta
Z=Ub²/Pcc
Ub=Tension de base (KV)
Pcc=Puissance de court-circuit (MVA).
en valeur réduite,
z(p.u) = Sn / Pcc
Impédance
directe Zd :
R=Z / √ (1+ [Ta w]²)
L=Ta Z / √ (1+ [Ta
w]² )
Z= √ (R²+XL²)
XL = L w
Impédance
inverse Zi :
Souvent égale à Zd.
Impédance homopolaire Zo :
Courant de défaut monophasé en provenance du réseau :
I = 3 Pcc monophasée /√3 Ub
Impédances des
liaisons :
Les lignes et les
câbles sont caractérisés par une résistance, inductance, capacité entre phases
et neutre linéique : on les appelle liaisons à constante réparties (tout
au long de la longueur).On les remplace habituellement par des impédances
ponctuelles équivalentes .
Impédances des
lignes haute tension
Impédance directe
Zd :
Zd=Rd=r*l / n S
S=Section
n=nombre de ligne
r= résistivité
(du métal déployé)
l= longueur
environ 0.4 Ω/ km pour les tensions entre 30et 220 KV,
Impédance directe
Zi :
Impédance directe :
Impédance Inverse :
Le schéma équivalent
monophasé direct d’un transformateur est constitué d’une impédance série suivie d’un transformateur
idéal, de rapport théorique égal au
rapport de transformation réel. Zcc est égale en valeur réduite
à la valeur de Ucc obtenue lors des essais.
Des transformateurs de puissances et tensions voisines ont des résistances et réactances proches en valeurs réduites.
La réactance appelée aussi réactance totale de fuite dépend du niveau d’isolement de l’enroulement HT : suivant ce dernier les fuites magnétiques sont plus ou moins importantes.
La norme UTE 52-100 définit les limites supérieures de surintensité pouvant traverser les enroulements pour les transformateurs à 2 enroulements : elles varie de 25In pour les petits transfos à 8In pour les gros.
Machines
synchrones :
Impédances directes
et constantes de temps :
Le courant de court-circuit en provenance d’une machine synchrone dépend de la réactance directe sub-transitoire, transitoire et de la réactance synchrone.
Ces réactances ainsi que leur constante de temps correspondante sont données par les constructeurs et se situent dans des plages. Ces valeurs dépendent si ces machines sont à pôles saillants ou à pôles lisses ; Tolérance ± 15 % pour la réactance synchrone et ± 30% pour la réactance sub-transitoire selon UTE C 51-111.
Elle est faible par
rapport à l’impédance directe correspondante.
L’alternateur peut être relié au JDB soit par un transformateur en Δ /Y, soit directement.
Dans le 1er cas, les régimes de neutre sont indépendants. L’alternateur est mis à la terre par une résistance élevée, donc Zo est négligeable.
Dans le 2eme cas, ils sont mis à la terre habituellement par une bobine du point neutre représentant une impédance homopolaire élevée vue du JDB.
Impédance
directe :
Schéma
équivalent
Rs : résistance statorique
Rr : réactance rotorique ramenée au stator
Fcem : Force contre électromotrice du moteur
Zd = Impédance interne de la machine à rotor bloqué
In : courant nominal.
Id/In augmente lorsque la puissance de la machine diminue. Ceci est dû en partie à la diminution de l’entrefer.
Par exemple en BT , Id/In
≈ 7.5
en MT
, Id/In ≈ 6
Zd est valable au
démarage. ( <1/2 période).
Ce qui entraîne :
Zi ≈ Impédance interne de la machine rotor bloqué . ≈ Zd