Dimensionnement d’un Relais de Protection
Comprendre le Dimensionnement d’un Relais de Protection
Vous êtes ingénieur en charge de la conception d’un réseau de distribution secondaire pour une zone industrielle.
Votre tâche est de choisir et de dimensionner correctement les relais de protection et les équipements de commutation pour sécuriser le réseau contre les surcharges et les courts-circuits.
Données disponibles:
- Tension du réseau: 13.8 kV
- Courant maximal de ligne: 1200 A
- Capacité maximale du transformateur: 16 MVA
- Impédance du transformateur: 8%
- Distance maximale de la ligne de distribution: 3 km
- Résistivité du conducteur: 0.028 ohm/km
Questions:
- Calcul du Courant de Court-Circuit Maximum au Secondaire du Transformateur
- Utilisez la capacité et l’impédance du transformateur pour calculer le courant de court-circuit maximum qui pourrait être généré à ses bornes secondaires en cas de défaut.
- Sélection du Relais de Protection
- Choisissez un type de relais de protection (par exemple, relais à maximum de courant ou relais différentiel).
- Déterminez les paramètres de réglage du relais basés sur le courant de court-circuit calculé et le courant normal de fonctionnement.
- Calcul de la Protection pour la Ligne de Distribution
- Calculez la chute de tension le long de la ligne de distribution à charge maximale.
- Déterminez si la protection actuelle est adéquate pour la ligne ou si une protection supplémentaire est nécessaire à certains points le long de la ligne.
Correction : Dimensionnement d’un Relais de Protection
1. Calcul du Courant de Court-Circuit Maximum au Secondaire du Transformateur
Données:
- Tension du réseau (secondaire du transformateur): \(V = 13.8 \, \text{kV}\)
- Capacité du transformateur: \(S = 16 \, \text{MVA}\)
- Impédance en pourcentage du transformateur: \(Z\% = 8\%\)
Calculs:
- Impédance réelle du transformateur:
\[ Z = \frac{V^2}{S} \times \frac{Z\%}{100} \] \[ Z = \frac{(13.8 \times 10^3)^2}{16 \times 10^6} \times \frac{8}{100} \] \[ Z = 0.948 \, \Omega \]
- Courant de court-circuit:
\[ I_{cc} = \frac{\sqrt{3} \times V}{Z} \] \[ I_{cc} = \frac{\sqrt{3} \times 13.8 \times 10^3}{0.948} \] \[ I_{cc} = 24,077 \, A \]
2. Sélection et Réglage du Relais
Choix du Relais:
- Type de relais choisi: Relais à maximum de courant avec réglage de temporisation.
Réglages du Relais:
- Courant nominal: 1200 A.
- Réglage du seuil de déclenchement:
– Seuil de déclenchement initial: 150% du courant nominal.
– Seuil de déclenchement: \(1200 \times 1.5 = 1800 \, A\). - Action instantanée pour les courts-circuits sévères:
– Réglage à 10 fois le courant nominal si \(I \geq 12000 \, A\).
3. Analyse de la Protection de la Ligne de Distribution
Données:
- Courant maximal de ligne: \(I = 1200 \, A\)
- Résistivité du conducteur: \(R = 0.028 \, \Omega/km\)
- Longueur de la ligne: \(L = 3 \, km\)
Calcul de la chute de tension:
\[ \Delta V = I \times R \times L \] \[ \Delta V = 1200 \times 0.028 \times 3 \] \[ \Delta V = 100.8 \, V \]
Analyse de la Chute de Tension:
La chute de tension de 100.8 V est très faible comparée à la tension de ligne de 13.8 kV, représentant environ 0.73% de la tension totale.
Cette valeur est bien en dessous des limites habituelles qui sont généralement de 3% à 5% pour les lignes de distribution, indiquant que la protection actuelle est adéquate.
Conclusion:
Le courant de court-circuit calculé de 24,077 A nécessite un relais robuste capable de gérer de tels pics sans défaillance.
Le relais à maximum de courant avec un seuil de déclenchement de 1800 A et une action instantanée pour des courants supérieurs à 12000 A est approprié pour protéger contre les surcharges et les courts-circuits sévères.
La chute de tension minimale le long de la ligne confirme que la conception actuelle offre une marge adéquate pour assurer une distribution d’électricité fiable et sûre.
Dimensionnement d’un Relais de Protection
D’autres exercices de réseaux électriques et distribution:
0 commentaires