Système de protection contre les défauts de terre solidement mis à la terre

Après avoir lu cet article, vous en apprendrez plus sur le système de protection contre les défauts à la terre solidement mis à la terre: - 1. Le système de protection contre les défauts à la terre solidement mis à la terre 2. Les fuites de terre sensibles.

Système solidement mis à la terre de protection contre les défauts à la terre:

Dans les versions précédentes, et même à présent, la plupart des systèmes de protection contre les fuites à la terre étaient du type à la terre avec un transformateur d'équilibrage et le point de départ de l'enroulement secondaire, comme indiqué à la Fig. 7.5.

Le principe de ce système est que les courants triphasés traversant le transformateur d'équilibre central vers la charge sont, dans des conditions normales, équilibrés et qu'aucune tension n'est induite dans l'enroulement secondaire.

Lorsqu'un défaut à la terre se développe, cet équilibre est perturbé et il en résulte une tension dans l'enroulement secondaire qui alimente ensuite le relais de défaut à la terre, ouvrant les contacts du circuit de commande et ouvrant ainsi le contacteur.

Le «courant de défaut» passe de l'enroulement secondaire du transformateur, via le transformateur d'équilibrage du noyau, au défaut, où il passe aux conducteurs de mise à la terre le long du «chemin de retour» jusqu'à l'étoile du transformateur. Comme le conducteur de terre est relié à la terre dans la fosse principale à la surface de la mine, le point étoile du transformateur est maintenu au potentiel de la terre.

Toutefois, dans ce système, le principal inconvénient est qu’en raison de la mise à la terre du neutre, l’indépendance du circuit en cas de défaut est limitée principalement à l’impédance des conducteurs jusqu’au défaut, impédance du conducteur. faute elle-même, et l'impédance de la voie de retour.

L’impédance du conducteur jusqu’au défaut et la voie de retour sont naturellement très faibles (moins de 0, 5 ohms) et si le défaut d’impédance est faible (c’est-à-dire qu’un court-circuit mort aurait une impédance nulle), on peut voir que le courant de défaut pourrait être très élevé, c’est-à-dire plusieurs centaines d’ampères.

Toujours à la Fig. 7.5, considérons un exemple pratique de faute. En supposant que le transformateur de la figure 7.5 fonctionne à 550 volts, la tension de phase à la terre serait de 550 / √3, soit 318 volts. Supposons alors que la faute est un court-circuit à impédance nulle et estimons que l'impédance des conducteurs et du trajet de retour est de 0, 25 ohm. Le courant de défaut serait de l'ordre de 318/025 = 1272 ampères.

En fait, si la valeur de l'impédance est inférieure, le courant sera encore beaucoup plus élevé. En pratique, si cette défaillance est due à un câble endommagé sur la face, des étincelles incendiques graves se produiraient.

De plus, en raison d'un courant de défaut important, une surchauffe grave se produira parfois, provoquant un incendie, des dommages matériels et / ou éventuellement des brûlures graves à toute personne assez malheureuse pour se trouver à proximité du défaut. Il a également été remarqué que des courants de terre parasites, résultant de forts courants de défaut, peuvent également enflammer le détonateur de façon permanente.

Un autre point important à noter est que, lorsqu'un courant de défaut lourd de plusieurs centaines d'ampères circule le long du conducteur de terre, il génère une chute de potentiel importante, même si l'impédance du conducteur peut être inférieure à un ohm.

Étant donné que le conducteur de terre est mis à la terre, l'extrémité d'entrée et le boîtier de la machine deviennent sous tension, et tout contact avec le boîtier de la machine en cas de défaillance peut observer un choc grave.

Ce type de danger est généralement évité parce que la machine elle-même est en contact avec la terre et que le courant de défaut trouve un chemin de retour à travers la terre elle-même ainsi que le long du conducteur. Néanmoins, le système de protection contre les défauts solidement mis à la terre présente un danger.

Fuite de terre sensible:

Les fuites à la terre sensibles, plus facilement connues sous le nom de circuit SEL, existent sous deux formes: monopoint ou multipoint. Dans ce système, conformément aux spécifications, le courant de défaut à la terre ne doit pas dépasser 750 mA (mili-ampères).

Cependant, il convient de garder à l’esprit que, bien que le niveau de courant de défaut ait été considérablement réduit, il faut bien comprendre que les courants de défaut pouvant circuler dans les systèmes de fuite à la terre sensibles sont toujours capables d’enflammer un mélange de méthane / air, car les circuits ne sont pas adaptés. classé comme intrinsèquement sûr.

Les principes de base des systèmes de mise à la terre en un point sont similaires à ceux des systèmes mis à la terre, en ce qu’on utilise un transformateur d’équilibrage noyau qui est plus sensible que le type à mise à la terre. En fait, la principale différence entre les deux systèmes réside dans la méthode de mise à la terre du transformateur, en étoile, comme le montre la figure 7.6.

Dans le système SEL à un point, une impédance est insérée entre le point étoile et la masse de manière à limiter le courant de défaut à la terre à un maximum de 750 mA. Bien que ce courant de défaut maximum puisse circuler, le relais de déclenchement de fuite à la terre serait réglé pour se déclencher entre 80/100 mA, ce qui donne un facteur de sécurité d’environ 7 à 1.

Cependant, sur la figure 7.6, nous voyons un circuit typique d'unité de protection dans un panneau d'extrémité de porte. Un défaut est détecté par un transformateur d'équilibre central. Le courant de défaut étant si faible, le degré de déséquilibre des courants dans les conducteurs de puissance est très faible et seule une très petite différence de potentiel peut être obtenue aux bornes du secondaire.

Cette différence de potentiel est appliquée à un amplificateur électronique qui interrompt le courant vers un relais normalement alimenté. Les contacts du relais s'ouvrent, cassant ainsi les circuits de bobine pilote et en fonctionnement, de sorte que le contacteur s'ouvre.

Ce système, cependant, est intrinsèquement discriminant. Les courants dans les circuits parallèles au circuit défectueux restent équilibrés, de sorte que seul le contacteur du circuit défectueux se déclenche normalement. Si le défaut peut être isolé par un contacteur de grille, le contacteur se déclenchera généralement avant la coupure du circuit du commutateur de section ou de la sous-station.

La Fig. 7.6 intègre également un circuit de surveillance typique. En fait, une surveillance électrique est également intégrée dans un système de mise à la terre à haute résistance.

Chaque fois que le contacteur est ouvert, un transformateur secondaire est connecté entre le conducteur de terre et un point central artificiel, créé par trois impédances connectées en étoile sur les lignes d'alimentation. Un enroulement auxiliaire sur le transformateur de noyau est connecté en série.

En cas de défaillance du câble ou de la machine traînant, le circuit est terminé et le courant circule dans l'enroulement auxiliaire du transformateur d'équilibrage. Une sortie est induite dans le secondaire et elle est appliquée à l’amplificateur électronique, ce qui empêche le relais de se rétablir. Le contacteur ne peut pas être refermé tant que le défaut n'a pas été corrigé.

La Fig. 7.7 montre le système multipoint. Dans le système multipoint, le point est complètement isolé de la terre, c’est-à-dire qu’il s’agit d’un neutre libre. Un faux neutre est fourni par un transformateur de faux neutre constitué de trois bobines enroulées sur un noyau magnétique commun.

Une extrémité de chaque bobine est connectée à chacune des trois phases sortantes, tandis que les autres extrémités sont connectées ensemble pour former un point étoile. Ce point en étoile est ensuite connecté à la terre via un circuit de détection de défaut d'impédance suffisante pour limiter le courant de défaut maximum à 20 mA. sur le système 550 volts et à 40 mA. sur un système de 1000 volts.

Ce niveau de courant de défaut est capable, dans des conditions de défaut sévères, de circuler dans le circuit de détection de chaque panneau du système en fonctionnement, au moment où le défaut se produit.

Afin que le courant total entrant dans le défaut soit limité à 750 mA, le nombre de boîtiers d’extrémité de grille en service sur un système à un moment donné doit être limité à 750/20, c’est-à-dire env. 37 sur le système 550 volts et 750/40 soit env. 18 sur un système de 1100 volts. Cela ne cause aucun embarras car il se situe bien dans le nombre habituel de panneaux requis sur un système donné.

La sensibilité des circuits de détection de fuite à la terre multipoints est normalisée à un minimum de 60 K ohms. Cela signifie que, dans les conditions normales de fonctionnement de la tension de secteur, un défaut monophasé-terre ayant une résistance de 60K ohms entraînerait le déclenchement du panneau sur le défaut à la terre avec un courant de déclenchement maximal d'env. 3 mA. sur un système de 550 volts et 6 mA sur un système de 1 100 volts.

Les unités de protection du transformateur et de l'interrupteur de section sont réglées à une valeur proche de 60 000 ohms, mais pas moins de 40 000 ohms. Les unités de contrôle de boîte d'extrémité sont configurées pour supprimer un défaut de terre en moins de 100 millisecondes (c'est-à-dire moins de 5 cycles). Un commutateur de section est réglé pour libérer entre 200 et 400 millisecondes et une unité de commande de transformateur pour libérer entre 600 et 800 millisecondes, soit entre 30 et 40 cycles.

Comme mentionné ci-dessus, le courant de défaut à la terre traverse tous les circuits de détection de chaque panneau du système en fonctionnement au moment où le défaut se produit. On peut donc s’attendre à ce que chaque panneau se déclenche en cas de défaut à la terre. Par conséquent, il est essentiel que le panneau alimentant l’appareil de défaut ne soit pas remis sous tension sur le défaut.

Dans ce but particulier, un circuit de surveillance est prévu pour verrouiller le panneau et l’empêcher de le redémarrer jusqu’à ce que le défaut soit éliminé. Tous les autres panneaux du système peuvent être redémarrés immédiatement, ce qui limite au minimum les interruptions de production.

La Fig. 7.7 montre le circuit de base d'une unité de protection dans un panneau d'extrémité de grille. Les contacts du relais de défaut à la terre sont normalement ouverts, de sorte que le circuit pilote ne peut être complété que lorsque le relais est alimenté. Le relais est normalement alimenté par un secondaire du transformateur du circuit pilote via l'amplificateur électronique. Par conséquent, ses contacts se ferment et préparent le circuit pilote chaque fois que l’alimentation est connectée au jeu de barres du panneau.

Si un défaut se produit et que le courant circule dans l'impédance de détection de défaut, une différence de potentiel apparaît à travers l'impédance. Cette différence de potentiel est appliquée à l'amplificateur électronique. La sortie de l'amplificateur interrompt le circuit du relais de défaut à la terre, ce qui le désactive, ses contacts cassent les circuits pilotes et le contacteur s'ouvre.

Le circuit de surveillance électrique nécessaire à la discrimination en parallèle est présenté à la Fig. 7.7. Le circuit est conçu pour que l’enroulement du transformateur secondaire soit connecté entre l’impédance étoilée et l’impédance de détection de défaut chaque fois que le contacteur est ouvert. La méthode de connexion dépend de la marque de l’appareil. Le schéma montre les contacts auxiliaires actionnés par le mécanisme du contacteur.

Lorsqu'un défaut survient dans le câble ou la machine de fuite, un circuit est terminé dès que le contacteur est ouvert et le courant circule dans l'impédance de détection de défaut exactement comme si un courant de défaut passait. Une différence de potentiel alimente l'amplificateur électronique, ce qui empêche l'activation et la réinitialisation du relais.

Ensuite, lorsque le verrouillage est en cours, le courant passe à travers le défaut, ce qui peut être exposé. Pour cette raison, le circuit de verrouillage doit être intrinsèquement sûr. Lorsque la fuite à la terre a fonctionné, un verrou mécanique entre en action, verrouille la boîte d'extrémité du portail et ne peut être réinitialisé que par un électricien à l'aide d'une clé spéciale une fois le défaut éliminé.