Optimisation de la protection des réseaux de distribution : coordination entre réenclencheurs modulaires compacts et transformateurs

Résumé

Les transformateurs de distribution et les réenclencheurs modulaires compacts (CMR) forment une solution coordonnée de protection et d'automatisation sur les réseaux aériens moyenne tension. Les transformateurs abaissent la tension pour l'utilisation finale, tandis que les CMR détectent et interrompent les défauts en amont, discriminant les appels de transformateur, se coordonnant avec les relais de protection des transformateurs et rétablissant automatiquement le service. Ensemble, ils minimisent les pannes, protègent la santé des équipements et prennent en charge les fonctions de réseau intelligent telles que FLISR et la maintenance conditionnelle.

Bases du transformateur

Fonction et construction

Les transformateurs de distribution convertissent la moyenne tension (généralement 11 à 38 kV) en basse tension (400 V à 690 V) pour l'usage du client. Ils sont constitués de :

• Noyau et enroulements : Noyau en acier laminé avec enroulements primaires/secondaires en cuivre ou en aluminium.

• Réservoir et isolation : époxy rempli d'huile ou de type sec pour refroidir et isoler.

• Éléments de protection : relais Buchholz, décompression et relais de protection différentielle (87T) pour les défauts internes.

Défis opérationnels

• Appel magnétisant : lors de la mise sous tension, des courants d'appel jusqu'à 10 fois la valeur nominale peuvent déclencher faussement des dispositifs de surintensité.

• Vieillissement et surcharge : les cycles thermiques et les surcharges accélèrent le vieillissement de l’isolation, risquant ainsi une défaillance.

Présentation du réenclencheur modulaire compact (CMR)

Principales fonctionnalités

• Interrupteur à vide et relais intégrés :  unité monophasée isolée à l'époxy, nominale jusqu'à 38 kV, 630 A en continu, défaut de 12,5 kA.

• Auto-alimentation : récolte la tension secteur, aucune batterie externe n'est requise.

• Discrimination d'appel : le blocage des secondes harmoniques et l'analyse de la forme d'onde évitent les erreurs de déclenchement pendant la mise sous tension du transformateur.

• Communications : interfaces sans fil et SCADA cryptées pour le contrôle à distance et la récupération des données d'événements.

Coordination entre transformateur et CMR

Gestion du courant d'appel

Les relais CMR détectent le contenu élevé de secondes harmoniques typique des appels de transformateur et bloquent le déclenchement pendant une durée allant jusqu'à 20 ms, permettant à l'appel de décroître sans interruption inutile du service.

Paramètres de courbe de protection

Avantages de la solution intégrée

Améliorations de la fiabilité

L'interruption automatique des défauts et le réenclenchement réduisent le SAIFI jusqu'à 50 % et le SAIDI jusqu'à 40 % dans les études pilotes.

Extension de la durée de vie du transformateur

En évitant les déclenchements inutiles et en limitant l'énergie de défaut, les CMR réduisent les contraintes mécaniques et thermiques sur les enroulements du transformateur, prolongeant ainsi la durée de vie de l'isolation.

Activation du réseau intelligent

Les CMR fournissent des enregistrements de défauts horodatés par GPS qui alimentent les plateformes d'analyse pour la maintenance prédictive et les implémentations FLISR.

Installation et entretien

• Montage : sur poteau ou sur bras transversal, < 50 lb ; aucune grue n'est nécessaire.

• Entretien : durée de vie de 25 ans avec remplacement périodique de la batterie uniquement à faible coût ; pas d'entretien d'huile.

Conclusion

L'association de transformateurs de distribution avec des réenclencheurs modulaires compacts permet d'obtenir un système de protection robuste et nécessitant peu d'entretien qui distingue les appels de transformateur, se coordonne avec les relais de transformateur internes et prend en charge une automatisation avancée. Cette approche intégrée améliore la fiabilité du réseau, prolonge la durée de vie des transformateurs et jette les bases des fonctionnalités du réseau intelligent.