Protection des lignes
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L'électricité produite dans les centrales électriques est transportée jusqu'aux postes de transformations par des lignes oû l'électricité circule sous haute tension afin de réduire les pertes. Ces lignes sont le plus souvent aériennes (câbles tendus entre des pylônes jalonnant les campagnes) mais tendent , lorsque c'est techniquement possible et économiquement supportable, à être enterrées pour des raisons politiques, esthétiques, écologiques et de sécurité.(à revoir)
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[modifier] Géneralité sur les lignes de transport
Sur un réseau de transport, le problème se pose de manière totalement différente :
D'abord, une ligne aérienne, qui passe sur le domaine public, est périodiquement sujète à des courts-circuits (ou "défauts" dans le jargon de l'exploitant"), dus aux coups de foudre, aux arbres mal élagués, aux grues et engins de grande hauteur travaillant au voisinage, au vent, à la pollution... Une bonne conception de la ligne peut les minimiser, mais pas les éliminer. Par exemple, sur le réseau de transport d'Électricité de France, on observe en moyenne 7 défauts par an et par 100 km.
Ensuite, une ligne qui chauffe s'allonge, et son point bas, en milieu de portée, s'abaisse. Si elle n’est pas mise hors tension à temps, elle devient dangereuse pour les tiers. Les conséquences pourraient alors se chiffrer, non plus en millions d’euros, mais en nombre de vies humaines ! Et c'est pourquoi les systèmes de protection doivent comporter des dispositifs de secours : la défaillance d’une protection est palliée par le fonctionnement en secours de protections localisées éventuellement en d’autres points du réseau. Ceci peut conduire à la mise hors tension de plusieurs ouvrages. L’alimentation électrique de toute une région peut alors se trouver gravement perturbée.
Un fonctionnement défectueux d'une protection peut donc avoir pour conséquence la coupure d'un ou plusieurs clients, voire même d'une ville entière, prioritaires compris. Or, lorsqu'un client industriel de 10 MW est coupé pendant 6 minutes, par exemple, cela ne correspond pas seulement à 1 MWh d'énergie non vendue pendant cette coupure, mais aussi à l'énergie non vendue pendant les quelques heures que le client mettra à repartir. Et cela correspond surtout à un client mécontent, qui aura perdu plusieurs heures de sa production, et qui aura peut-être subi des détériorations de matériel. S'il s'agit d'une ville entière, le distributeur d'électricité devra rendre des comptes, en tant que service public, aux autorités locales, voire même régionales ou nationales.
Pour minimiser le risque de telles situations, l’étude du fonctionnement des protections, normal et en secours doit donc faire l’objet d’un plan d’ensemble, dans lequel les réglages ont une importance capitale.
[modifier] Protection des lignes par le Système de Sélectivité Logique
Un défaut se produisant en un point quelconque d’un réseau de distribution ne doit, en aucune façon, priver de courant électrique l’ensemble de l’installation. Il résulte de cette évidence, la nécessité d’isoler rapidement la partie en défaut sans priver d’énergie les autres utilisateurs ; c’est le principe même de la sélectivité des déclenchements. L’élément de protection (disjoncteur ou fusibles) qui est placé immédiatement en amont de la partie de circuit où se produit le défaut doit, et lui seul, fonctionner, les autres protections ne devant pas déclencher. Les procédés classiques de sélectivité (ampèremétrique et chronométri- que) permettent de répondre à cette exigence plus ou moins parfaitement. Le Système de Sélectivité Logique (brevet Merlin Gerin), permet d’obtenir une sélectivité totale entre tous les étages d’un réseau de distribution électrique,industrielle ou tertiaire, ceci, de la haute tension à la basse tension. Par ailleurs il permet l’élimination du défaut en un temps très réduit et indépendant de l’endroit où s’est produit l’incident.
[modifier] les procédés classiques de sélectivité et leurs limites
[modifier] la sélectivité ampèremétrique
Elle met en œuvre des appareillages de protection instantanés (disjoncteurs rapides ou fusibles). Elle est basée sur le fait que l’intensité de circuit est d’autant plus élevée que le défaut est proche de la source, d’où par principe IrD2 > Ir D1. En conséquence, elle est surtout utilisée en basse tension où les impédances de liaison ne sont pas négligeables. Sur le schéma de la figure 1, en désignant par Ir les valeurs de réglage du déclenchement instantané et par IccA la valeur maximale du courant de court-circuit pouvant s’établir au point A et sachant qu’il n’y a déclenchement que lorsque Idéfaut > Ir :
