Le mécanisme d'influence des harmoniques sur les caractéristiques de fonctionnement des dispositifs de protection différentielle est très complexe. Dans différentes circonstances, les facteurs qui influencent la fiabilité du fonctionnement des courants harmoniques des dispositifs de protection différentielle varient également. Cet article traite principalement de l'influence des formes d'onde harmoniques sur la fiabilité des dispositifs de protection différentielle. Nous ne prenons pas en compte les effets de la saturation magnétique et de l'hystérésis, partant du principe que la forme d'onde du courant de fuite côté primaire peut être transmise avec précision côté secondaire, et analysons l'impact des harmoniques de rang faible et de rang élevé sur les dispositifs de protection différentielle.
L'impact des harmoniques sur les dispositifs de protection différentielle
Les harmoniques de rang faible et de rang élevé affectent le fonctionnement fiable des dispositifs de protection différentielle, mais les principaux facteurs qui les influencent diffèrent. L'influence des harmoniques de rang faible comprend deux aspects : leur amplitude et leur phase. Les variations de phase et d'amplitude des harmoniques entraînent une distorsion évidente de la forme d'onde du courant de fuite, modifient son facteur d'amplitude et provoquent des erreurs ou des fluctuations de protection. Bien que les harmoniques de rang élevé évoluent rapidement, leur forme d'onde change périodiquement 49 fois au cours d'un cycle de fréquence industrielle, et le facteur de phase a un faible impact sur la valeur d'action du dispositif de protection différentielle. Cependant, comme pour les harmoniques de rang faible, leur amplitude affecte également la protection.
L'influence des harmoniques sur les différents types de dispositifs de protection différentielle (électroniques, électromagnétiques) varie également. Les dispositifs électroniques de protection différentielle peuvent réduire efficacement l'impact des harmoniques sur la sensibilité des dispositifs de protection contre les courants de fuite, grâce aux éléments filtrants intégrés aux composants électroniques. Ces éléments filtrent les harmoniques côté secondaire du transformateur de courant de fuite, puis appliquent le signal de courant de fuite traité au relais. Ils sont donc plus fiables que les dispositifs électromagnétiques.
Contre-mesures pour l'impact des harmoniques sur les dispositifs de protection différentielle
Cet article propose quelques mesures pratiques pour réduire l'impact des courants harmoniques dans le réseau électrique sur la fiabilité de fonctionnement des dispositifs de protection contre les fuites à la terre et améliorer leur fiabilité.
Les interférences harmoniques générées par les moteurs monophasés au démarrage et en fonctionnement, notamment leur amplitude et leur durée, sont liées au déphasage initial de la tension aux bornes des moteurs monophasés, à la distance entre les moteurs monophasés et les coffrets de distribution basse tension, et au nombre de moteurs monophasés connectés à une phase donnée. Pour éliminer ou réduire le dysfonctionnement des dispositifs de protection dû aux interférences harmoniques, les méthodes suivantes peuvent être utilisées :
Répartissez la charge du moteur monophasé aussi uniformément que possible sur les trois phases et évitez les harmoniques excessives dans le circuit. Augmentez le courant résiduel nominal du protecteur afin de réduire considérablement les dysfonctionnements causés par les interférences harmoniques au démarrage du moteur monophasé.
• Pour atténuer l'impact des harmoniques générées par les équipements à fréquence variable utilisés dans les réseaux électriques ruraux basse tension sur les dispositifs de protection différentielle, il est possible d'augmenter la valeur de réglage du courant d'action et la durée d'action du dispositif de protection différentielle totale pulsée afin de supprimer les interférences causées par ces harmoniques. En ajustant la valeur de réglage du courant et de la durée d'action du dispositif de protection différentielle totale pulsée et en utilisant la protection coordonnée entre la protection totale et la protection finale, il est possible d'éviter efficacement le déclenchement du dispositif de protection dû à un saut de potentiel.
• En plus des méthodes ci-dessus, la réduction du contenu harmonique dans le courant de ligne par la gouvernance harmonique peut également réduire l'impact des harmoniques dans le réseau électrique sur les dispositifs de protection contre les fuites à la terre.
Pour les dispositifs de protection différentielle électromagnétique installés dans les réseaux ruraux, l'absence de filtres électroniques entraîne un impact important des harmoniques sur la fiabilité de la protection. Il est donc conseillé d'ajouter des filtres en sortie de protection afin de réduire le courant harmonique qui y circule.
Dans les zones où des dispositifs de protection contre les fuites à la terre sont sur le point d'être installés dans les réseaux ruraux, il est recommandé d'augmenter l'utilisation de dispositifs de protection contre les fuites à la terre électroniques et de profiter de leurs éléments filtrants internes pour réduire l'impact des harmoniques sur la protection.
Date de publication : 6 mai 2025