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.......................................................................... Collection T echnique Cahier technique n° 195 Transformateurs de Courant : erreurs de spécification et solutions P. Fonti Les Cahiers Techniques constituent une collection d’une centaine de titres édités à l’intention des ingénieurs et techniciens qui recherchent une information plus approfondie, complémentaire à celle des guides, catalogues et notices techniques. Les Cahiers Techniques apportent des connaissances sur les nouvelles techniques et technologies électrotechniques et électroniques. Ils permettent également de mieux comprendre les phénomènes rencontrés dans les installations, les systèmes et les équipements. Chaque Cahier Technique traite en profondeur un thème précis dans les domaines des réseaux électriques, protections, contrôle-commande et des automatismes industriels. Les derniers ouvrages parus peuvent être téléchargés sur Internet à partir du site Schneider Electric. Code : http://www.schneider-electric.com Rubrique : Le rendez-vous des experts Pour obtenir un Cahier Technique ou la liste des titres disponibles contactez votre agent Schneider Electric. La collection des Cahiers Techniques s’insère dans la « Collection Technique » de Schneider Electric. Avertissement L'auteur dégage toute responsabilité consécutive à l'utilisation incorrecte des informations et schémas reproduits dans le présent ouvrage, et ne saurait être tenu responsable ni d'éventuelles erreurs ou omissions, ni de conséquences liées à la mise en œuvre des informations et schémas contenus dans cet ouvrage. La reproduction de tout ou partie d’un Cahier Technique est autorisée après accord de la Direction Scientifique et Technique, avec la mention obligatoire : « Extrait du Cahier Technique Schneider Electric n° (à préciser) ». Cahier Technique Schneider Electric n° 195 / p.1 n° 195 Transformateurs de Courant : erreurs de spécification et solutions CT 195 édition janvier 2001 Paola FONTI Ingénieur INPG (Institut National Polytechnique de Grenoble). Diplômée en 1970. Entrée chez Merlin Gerin en 1981 comme conseillère et responsable du bureau d’étude Moyenne Tension Export, elle est aujourd’hui responsable du Groupe d’Appui à l’Offre et à la Réalisation des projets MT pour Schneider Electric. Cahier Technique Schneider Electric n° 195 / p.2 Lexique FLP : facteur limite de précision. FS : facteur de sécurité. If : courant maximal traversant une zone protégée. Is : seuil de réglage en courant. kn : facteur limite de précision (FLP) nominal d’un TC (associé à sa charge de précision). kr : FLP réel d’un TC, associé à sa charge réelle. Pi : (= Rct In2). Pertes internes du capteur de courant à In. Pn : (= Rn In2). Puissance de précision du capteur de courant. Pr : (= Rr In2). Consommation de la charge réelle du capteur de courant à In. RCT : résistance de l’enroulement secondaire du TC. RL : résistance de la filerie. Rp : résistance du relais de protection. Surcalibrage d’un TC : choix d’un TC dont le In primaire est supérieur au In immédiatement supérieur au In du récepteur. TC : transformateur de courant. TC recaleurs, auxiliaires ou intercalaires : TC basse tension mis au secondaire des TC principaux pour corriger un rapport et/ou le déphasage du courant. Cahier Technique Schneider Electric n° 195 / p.3 Transformateurs de Courant : erreurs de spécification et solutions Sommaire 1 Bien spécifier les transformateurs 1.1 Introduction p. 4 de courant 1.2 Rappel sur les TC p. 4 2 Exemples d’erreurs de spécification 2.1 Optimisation et sécurité p. 7 2.2 Quand des TC ne semblent pas convenir… p. 8 2.3 Erreurs les plus fréquentes p. 9 2.4 Et si un TC n’est pas réalisable ? p. 12 3 Equivalence des différentes définitions 3.1 Comment passer de Pn1-5Pk1 à Pn2-5Pk2 p. 15 possibles d’un même TC 3.2 Comment passer de Pn1-5Pk1 à Pn2-10Pk2 p. 15 3.3 Quel est le Vk d’un TC : Pn-XPk p. 16 3.4 Comment passer d’une classe X (Vk, Rct) p. 16 à une classe 5P : Pn-5Pk 4 Conclusion p. 17 Bibliographie p. 18 Après un rappel sur les caractéristiques des transformateurs de courant (TC), l’auteur met en évidence les erreurs les plus souvent rencontrées dans la définition des réducteurs de courant, maillon indispensable et méconnu entre le réseau électrique et les relais de protection. Il donne les moyens de sortir des situations difficiles : TC non réalisables, retards, coûts supplémentaires, dysfonctionnements… Ce Cahier Technique devrait être utile aux électriciens qui conçoivent une installation, aux spécialistes des protections, aux fabricants de cellules ainsi qu’aux fabricants de TC. Tous ont intérêt à bien échanger toutes les informations nécessaires à la sécurité et à l’optimisation des TC. Ce Cahier Technique est un complément opérationnel au Cahier Technique n° 194 « Transformateurs de Courant : comment les spécifier ». Cahier Technique Schneider Electric n° 195 / p.4 1. Bien spécifier les transformateurs de courant 1.1 Introduction Les transformateurs de courant classiques (cf. Cahier Technique n° 164) ou hybrides (cf. Cahier Technique n° 170) sont un maillon indispensable dans la chaîne de protection des réseaux électriques. Leur spécification, même si elle est affaire de spécialistes, est souvent entachée d’erreurs, de manque d’optimisation. Ceci conduit trop souvent à des impossibilités technologiques, à des retards de mise en service, à des coûts supplémentaires, à des mauvais fonctionnements des protections, voire à la mise en cause de la sécurité des installations et des personnes. Bien spécifier un TC (cf. Cahier Technique n° 194) nécessite une bonne connaissance : c du schéma de l’installation électrique, c des données électriques (tension, courant nominal, courant de court-circuit etc.), c des protections associées, c de l’ensemble des protections du réseau (plan de protection), de la charge qu’elles représentent pour les TC, sans oublier celle de la filerie et de leurs réglages. Il n’est pas rare que, par manque de données, voire par méconnaissance du fonctionnement attendu des TC, un fabricant dise « ces caractéristiques ne sont faisables », alors qu’un TC standard peut convenir. Ce Cahier Technique met l’accent sur l’optimisation, mais surtout sur les équivalences entre les différentes définitions d’un même réducteur de courant. Il faut en effet savoir que puissance, classe et facteur limite de précision, sont des grandeurs interdépendantes qui n’ont aucune signification prises individuellement. Cette connaissance permet de sortir de beaucoup de situations de blocage. Avant d’entrer dans le corps du sujet, quelques rappels sur les caractéristiques des TC sont exposés dans la suite de ce chapitre. 1.2 Rappel sur les TC Suivant les normes CEI, entres autres, les TC peuvent être caractérisés par : a - Leur rapport de transformation, exemple : 2000/5 A. b - Leur puissance de précision, exemple : 15 VA. c - Leur classe de précision, exemple : v 5P, 10P pour un enroulement protection, v classe 0,5, 1 etc., pour un enroulement mesure, d - Les caractéristiques liées à leur saturation : d-1 Facteur Limite de Précision (FLP) pour un enroulement protection, d-2 Facteur de Sécufité (FS) pour un enroulement destiné à la mesure e - D’autres caractéristiques : v tenue thermique, exemple 50 kA - 1 sec., v tension d’isolement, v etc. Dans tout ce qui va suivre, nous nous intéresserons uniquement aux caractéristiques a, b, c, d et à tout ce qui en découle (cf. fig. 1 ). Protection 2500/1 A 15 VA 5P 20 (a) (b) (c) (d-1) Mesure 500/5 A 20 VA cl 0,5 FS3 (a) (b) (c) (d-2) Fig. 1 : principales grandeurs caractéristiques du TC. Cahier Technique Schneider Electric n° 195 / p.5 Rappelons qu’un TC 15 VA-5P20 a une erreur garantie inférieure à 5 % lorsqu’il est soumis à 20 fois son courant nominal et qu’il débite dans sa charge nominale (15 VA à In). Chacune des caractéristiques b, c, d est fonction des deux autres. Le même TC peut être affecté d’une puissance différente, d’une classe de précision différente et d’un FLP différent. Par contre, un TC donné a une seule courbe de magnétisation et une seule résistance d’enroulement secondaire (à une température donnée). Lorsque ces deux derniers éléments sont connus (courbe + résistance), nous pouvons trouver toutes les correspondances souhaitées entre les diverses valeurs a, b, c à affecter au TC ou plutôt entre les divers triplés : (b1, c1, d1) ⇔ (b2, c2, d2) ⇔ (bi, ci, di) Toutes les équivalences sont déduites des lois simples de l’électricité, notamment de la loi d’Ohm. Schéma équivalent d’un TC (cf. fig. 2 ) c Rapport du TC : I / I n n 1 2 , c Lm : self de magnétisation (saturable) équivalente du TC. c Im : courant magnétisant, c I1 : courant primaire, c I2 : courant secondaire correspondant à un TC parfait, soit : I2 = I I I 1 2 1 n n , c Is : courant secondaire circulant effectivement au secondaire du TC : I I I 2 → → → = + s m C’est le courant de magnétisation Im qui provoque une erreur dans la mesure. Si le TC était parfait, on aurait Im = 0. La courbe de magnétisation du TC représente le courant magnétisant en fonction de la tension Vs développée au secondaire du TC ; elle peut être divisée en 3 zones (cf. fig. 3 ) 1 - zone non saturée, 2 - zone intermédiaire, 3 - zone saturée. En zone 1, le courant uploads/Industriel/ ct-195.pdf