Protection des réseaux électriques

Introduction
Les buts visés par les dispositifs de protection sont multiples :
b participer à la protection des personnes contre les dangers électriques,
b éviter les détériorations de matériel (un court-circuit triphasé sur un jeu de barres
moyenne tension peut faire fondre jusqu’à 50 kg de cuivre en 1 seconde ;
la température de l’arc peut dépasser en son centre 10000 °C),
b limiter les contraintes thermiques, diélectriques et mécaniques auxquelles
sont soumis ces matériels,
b préserver la stabilité et la continuité de service du réseau,
b protéger les installations voisines (par exemple, réduire les tensions induites
dans les circuits proches).
Pour atteindre ces objectifs, un système de protection doit avoir des qualités
de rapidité, sélectivité et fiabilité.
Cependant, il faut être conscient des limites de la protection : les défauts doivent
tout d’abord se produire pour qu’elle agisse.
La protection ne peut donc empêcher les perturbations ; elle ne peut que limiter leurs
effets et leur durée. De plus, le choix d’une protection est souvent un compromis
technico-économique entre la sécurité et la disponibilité de l’alimentation en énergie
électrique.

Etude des protections d’un réseau
L’étude des protections d’un réseau se décompose en 2 étapes distinctes :
b la définition du système de protection, encore appelée plan de protection,
b la détermination des réglages de chaque unité de protection, encore appelée
coordination des protections ou sélectivité.
Définition du système de protection
C’est le choix des éléments de protection et de la structure globale de l’ensemble,
de façon cohérente et adaptée au réseau.
Le système de protection se compose d’une chaîne constituée des éléments
suivants (fig. 1) :
b capteurs de mesure – courant et tension – fournissant les informations de mesure
nécessaires à la détection des défauts,
b relais de protection, chargés de la surveillance permanente de l’état électrique
du réseau, jusqu’à l’élaboration des ordres d’élimination des parties défectueuses,
et leur commande par le circuit de déclenchement,
b organes de coupure dans leur fonction d’élimination de défaut : disjoncteurs,
interrupteurs-fusibles, contacteurs-fusibles.
Le plan de protection définit les dispositifs de protection contre les principaux
défauts affectant les réseaux et les machines :
b les courts-circuits, entre phases et phase-terre,
b les surcharges,
b les défauts propres aux machines tournantes.
Pour établir un plan de protection, les paramètres suivants sont à prendre en compte :
b l’architecture et la taille du réseau et ses différents modes d’exploitation,
b les schémas de liaison à la terre,
b les caractéristiques des sources de courant et leurs contributions en cas de défaut,
b les types de charges,
b le besoin de continuité de service.