Chapitre II. MODELISATION DES DEFAUTS DANS UN
RESEAU
ELECTRIQUE
2.1. Introduction
Le calcul des courants de défaut en tout point d?un
réseau est un des principaux points dont il faut tenir compte dans le
dimensionnement rationnel d?un réseau électrique et des
matériels à mettre en oeuvre, dans la détermination des
protections des personnes et des biens.
Les défauts peuvent être monophasés (80%
de cas) ou biphasés (15% de cas) qui dégénèrent
souvent en défauts triphasés (5% seulement dès l?origine)
[8] ; ils peuvent présenter une impédance de défaut
(défauts impédants) ou non (défauts francs).
Dans le dimensionnement des matériels, les calculs
s?opèrent avec un défaut franc triphasé étant
donné que c?est ce type de défaut qui conduit aux contraintes les
plus sévères.
Dans ce chapitre, il sera question de montrer comment
procéder pour calculer différents types de défauts dans un
réseau par utilisations des matrices d?impédances.
Les relations de ce chapitre montreront que pendant le
défaut les transits des courants sont fonction des forces
électromotrices internes des machines en service, de leurs
impédances et des impédances des éléments du
réseau situés entre les machines et le point de défaut.
Le calcul des courants de défaut via l?interconnexion des
réseaux direct, inverse et homopolaire sera aussi abordé dans ce
chapitre.
2.2. Méthodes de calcul
Dans ce chapitre, nous traitons les cas des défauts
pouvant se produire dans un réseau électrique simple ou beaucoup
plus complexe par utilisation des matrices d?impédances de
séquences directe, inverse et homopolaire de ce réseau.
La première méthode consiste à utiliser
les trois matrices de façon indépendante ; tandis que la seconde
tient compte de l?interconnexion des réseaux direct, inverse et
homopolaire pour obtenir une matrice globale d?admittances et celle
d?impédances ; la manière d?interconnecter étant fonction
du type de défaut.
n
.
.
.
k
.
.
.
2
1
0
Pour cela, nous considérons un réseau à n
noeuds indépendants (1, 2, ..., k, ~, n, avec 0 comme noeud de
référence) schématisé par la figure 2.1.
C?est au travers de certains noeuds qu?il y a injection ou
soutirage des puissances dans le réseau.
Tout point de défaut sera considéré comme
étant un noeud ; ainsi un défaut apparaissant sur une ligne
donnera naissance à un nouveau noeud qui sera connecté aux noeuds
adjacents de la ligne par des impédances dont les valeurs sont
proportionnelles à la localisation du défaut.
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SCHEMA EQUIVALENT DU
RESEAU PASSIF
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Fig.2.1 : Réseau à n noeuds
indépendants
Hypothèses de base:
Pour les calculs des courants de défaut, des
hypothèses précisant le domaine de validité des formules
données sont nécessaires. Souvent simplificatrices et
accompagnées d?approximations justifiées, ces hypothèses
rendent plus aisée la compréhension des phénomènes
physiques et ainsi le calcul des courants de défaut, tout en gardant une
précision acceptable.
Les hypothèses retenues dans ce travail sont :
> Nous considérons initialement un réseau
triphasé équilibré alimentant des charges balancées
;
> Ce réseau alimenté en courant alternatif
par des machines synchrones triphasées, fonctionne en régime
permanent avant l?apparition du défaut ;
> Pendant la durée du défaut, le nombre de
phases concernées n?est pas modifié : un défaut
triphasé reste triphasé, de même un défaut
phaseterre reste phase-terre, etc. ;
> L?impédance de défaut est prise en compte si
elle existe ;
> Nous considérons le modèle en pour les lignes
si leurs capacités doivent être prises en compte;
> Nous considérons le modèle en T pour les
transformateurs si leurs branches shunts doivent être prises en compte
;
> Les conductances des lignes sont négligées
;
> Les courants de charge sont pris en compte si le calcul de
load flow est fait au préalable ;
> Toutes les impédances de séquence directe,
inverse et homopolaire sont prises en compte.
Il est impérieux de connaitre les différentes
tensions en module et en phase aux noeuds du réseau faisant objet de
l?étude.
C?est par le calcul de l?écoulement des charges (load
flow) que nous avons la
possibilité de trouver les phaseurs tensions ~ , ~ , ...,
~ ... ~ respectivement
aux noeuds 1, 2, ..., k, ..., n du réseau pendant le
régime permanent avant l?apparition du défaut en un noeud
donné.
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