Edf Defauts Moyenne Tension | Réseau électrique | Commission électrotechnique internationale
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HN 45-S-52
Réseaux HTA aériens - Détecteurs de défauts monophasés directionnels et polyphasés non directionnels
ELECTRICITE DE FRANCE / DELEGATION AUX NORMES
67 (y compris annexes)
HR-44/01/036/A
L’industrialisation du nouveau régime de neutre compensé nécessite le développement de nouveaux matériels. Cette spécification définit les détecteurs de défauts à critère de détection directionnel pour les défauts monophasés et non directionnel pour les défauts polyphasés. Ces détecteurs sont destinés aux parties aériennes des réseaux HTA mixtes.
Cette spécification a été rédigée par :
MIllet, L. Perrault et J. Raymongué (EDF R&D)
Clément (ERDF)
Classe AFNOR / UTE
ERDF Direction Réseau Tour Winterthur 92085 Paris La Défense Cedex
EDF - R&D – Délégation aux normes 1, avenue du Général de Gaulle - 92141 Clamart Cedex
Tél. : 01 47 65 55 30
Fax : 01 47 65 52 45
EDF - R&D – Délégation aux normes
1, avenue du Général de Gaulle - 92141 Clamart Cedex
adresse site internet : norm.edf.fr
© EDF - 2009
2.1 Documents EDF
2.2 Normes françaises homologuées
2.3 Documents de normalisation de la CEI
3.1 Grandeurs électriques
3.2 Types de défaut et cycles d'élimination
4 Contexte d'utilisation du détecteur de défaut
4.1 Réseaux concernés
4.2 Rôle du détecteur de défaut
4.3 Différentes versions des détecteurs de défaut
4.4 Conditions d'installation
5 Constitution du détecteur de défaut
6 Détection des défauts
6.1 Supports de référence pour les seuils spécifiés
6.2 Détection directionnelle des défauts monophasés - terre
6.3 Détection des autres types de défauts
6.4 Détection de la présence tension directe HTA
7 Traitement des défauts
7.1 Contacts, compteurs et signalisations du détecteur de défaut
7.2 Priorité de détection des défauts
7.3 Défauts monophasés - terre - Principe de signalisation
7.4 Défauts Polyphasés ou doubles - Principe de signalisation
8 Logique de fonctionnement des dÉtecteurs de dÉfaut
8.1 Module de validation de détection
8.2 Module d’automatismes
8.3 Fonctionnement des contacts de signalisation vers l'horodateur - Incrémentation du ou des
9 Caractéristiques constructives
9.3 Interface opérateur
9.4 Dispositif de tests
9.6 Paramétrage et contrôle
9.7 Alimentation et autonomie
9.8 Caractéristiques des contacts de sortie
9.9 Caractéristiques des compteurs
9.10 Interface avec l'horodateur, la téléconduite et l'alimentation de l'IA2T
9.11 Protection contre les inversions de polarité
9.12 Tenue diélectrique
9.13 Valeurs de référence et domaines des grandeurs et facteurs d'influence
9.17 Documentation
Durée de vie Fiabilité Maintenance
Etiquetages et identifications
10.2 Conditions générales pour les essais
10.3 Classification des essais
10.4 Essais initiaux
10.5 Essais fonctionnels réalisés en grandeur réelle au laboratoire de génie électrique EDF R&D41
10.6 Essais fonctionnels en grandeurs réduites
10.7 Procédures de vérification de bon fonctionnement pour les essais d’influence et de
10.8 Essais aux limites d'emploi fonctionnelles (essais réalisés en grandeur réduite)
10.9 Essais d'appréciation du comportement dans le temps (essais réalisés en grandeur réduite)56
ANNEXE A (normative) Récapitulatif des différentes versions de détecteur de défaut avec leur équipement
ANNEXE B (normative) Caractéristiques du connecteur de liaison entre détecteur de défaut et horodateur
ANNEXE C (normative) Types de défauts et cycles d'élimination
ANNEXE D (informative) Types de défauts pour un réseau à neutre compensé
Ce document définit les détecteurs de défauts à critère de détection directionnel pour les défauts monophasés et non directionnels pour les défauts polyphasés destinés aux parties aériennes des réseaux HTA mixtes.
La mise à la terre du neutre d'une partie des réseaux mixtes HTA est réalisée par l'intermédiaire d'une impédance de compensation. Ce mode de mise à la terre, en compensant le courant capacitif résiduel des réseaux, permet de limiter le courant qui circule dans les défauts. Cette limitation du courant de défaut implique que les détecteurs dont le principe est basé sur un critère de détection ampèremétrique ne fonctionnent plus. Il est nécessaire de définir des détecteurs de défauts basés sur un principe directionnel de détection pour les défauts monophasés à la terre. La détection des défauts polyphasés est basée sur un principe ampèremétrique. Le présent document est la spécification fonctionnelle de ces nouveaux détecteurs de défauts destinés à être installés sur les parties aériennes des réseaux HTA mixtes.
La présente spécification s'applique aux détecteurs de défauts utilisables sur les parties aériennes des réseaux HTA mis à la terre par une impédance de compensation, ou par une impédance de limitation qui limite le courant de défaut franc à la terre à 150 ou 300 A. Trois modèles de détecteurs de défaut aériens relatifs à des contextes ou environnements d’utilisation différents sont définis :
le détecteur aérien d’aide à la conduite que nous appelons PDAC ;
le détecteur aérien pour support avec IAT que nous appelons PDAT ;
le détecteur aérien pour l’auscultation que nous appelons PDAU.
HN 46-R-01 : (Juin 1993), Directives générales de conception et de construction des matériels de commande, de protection et de télécommunication des réseaux électriques (DICOT).
- § 2.1 (A 2400) Documents de normalisation de la CEI. - § 2.2 (A 2200) Documents de normalisation française (UTE).
- § 2.3 (A 2100) Documents de normalisation française (AFNOR).
∑ Guide Technique de la Distribution d'Electricité.
∑ HN 52-S-50 : (juin 1989), Spécification technique pour la fourniture des bobines d'inductance triphasées de mise à la terre du neutre des réseaux à moyenne tension.
∑ HN 64-S-50 : (février 1988), Résistances métalliques monophasées destinées à la mise à la terre du neutre des réseaux à moyenne tension.
∑ HN 60-S-02 (juillet 1983), Matériaux synthétiques utilisés dans les matériels de distribution à basse tension.
∑ HN 60-E-02 (juillet 1983), Matériaux synthétiques utilisés dans l'appareillage électrique
∑ HN 64-S-46 : (janvier 1995), Interrupteurs aériens de type 3 télécommandés - En cours de révision.
∑ Carnet de prescriptions au personnel : (janvier 1991).
∑ prHN 45-S-54 (janvier 2001), Réseaux HTA - Spécification fonctionnelle de la protection wattmétrique homopolaire.
∑ prHN 52-S-25 (janvier 2001), Impédances de compensation pour la mise à la terre du neutre des réseaux HTA aériens et mixtes
∑ prHN 45-S-51 (janvier 2001), Réseaux HTA souterrains - Détecteurs de défauts monophasés directionnels et polyphasés non directionnels.
∑ HN 33-S-22 « Câble moyenne tension à isolation synthétique extrudée» mars 1971.
∑ HN 52-S-61 « Prises de courant 24 kV 200 A, 400 A et 630 A » 1978.
∑ HM-54/4054 (11/10/91), Spécifications techniques pour la fourniture des bobines d'inductance triphasées de mise à la terre du neutre des réseaux HTA aériens et mixtes"
∑ HM-63/95/125/C (décembre 1996), Spécification technique EDF - Procédure d'essais de type en vue de la qualification - Relais à courant continu instantanés à contacts - non classés ou classés
1E-K3.
UTE C 18-510 : (1988), Recueil d'instructions générales de sécurité d'ordre électrique.
NF C 11-201 : (1996), Réseaux de distribution publique d'énergie électrique.
NF C 64-140 : (1990), Appareillages à haute tension pour courant alternatif - Interrupteurs - Sectionneurs aériens - Règles
NF C 20-010 : (1992), Degrés de protections procurés par les enveloppes (Code IP) (remplacée par NF EN 60529 (2000)
NF C 20-015 : (1995), Degrés de protection procurés par les enveloppes des matériels électriques contre les impacts mécaniques externe (Code IK) (remplacée par NF EN 50102)
NF C 20-455 : (1989), Essais relatifs aux risques de feu – Méthodes d’essais – Essais au fil incandescent et guide (remplacée par NF EN 60695-2-10 (2001)
NF C 93-4xx (xx=21, 23 et 24) (1987, 1984, 1990) « Composants électroniques : organes de raccordement, connecteurs »
NF C 93-713 (1989) « Composants électroniques : cartes imprimés ».
NF P 99-021 (1991) « Régulation du trafic routier, signaux lumineux d’intersection - Méthodes d’essais pour la mesure des caractéristiques optiques ».
Documents de normalisation de la CEI
CEI 60068-2-1 (1990) "Essais A : froid"
CEI 60068-2-2 (1974) "Essais B : chaleur sèche".
CEI 60068-2-14 (1984) "Essai N : variations de température".
CEI 60068-2-3 (1969) "Essai Ca : Essai continu de chaleur humide".
CEI 60068-2-6 (1995) "Vibrations (sinusoïdales)".
CEI 60068-2-11 (1981) "Essai Ka : Brouillard salin".
CEI 60255-5 (2000) « Relais électriques : essais d’isolement des relais électriques .
CEI 61131-2 (1992) "automates programmables : spécifications et essais des équipements".
CEI 61000-4-2 (1995) "Essai d'immunité aux décharges électrostatiques"
"Essai
fréquences radioélectriques".
CEI 61000-4-4 (1995) "Essais d'immunité aux transitoires rapides en salves".
CEI 61000-4-5 (2001) "Essai d'immunité aux ondes de choc ».
CEI 61000-4-12 (2001) "Essai d'immunité aux ondes oscillatoires".
Définitions, symboles et abréviations
Tension composée U, tension simple V.
La tension composée U d'un réseau est la tension qui existe entre deux phases quelconques du réseau. Elle s'exprime en kilovolts ( kV ). La tension simple V d'un réseau est la tension qui existe entre une phase quelconque et le neutre du réseau. Elle s'exprime en kilovolts ( kV ).
3.1.2 Tension résiduelle et tension homopolaire
On appelle tension résiduelle Vr d'un système triphasé de tensions phases terre V 1 , V 2 , V 3, la somme vectorielle de ces trois tensions. On appelle tension homopolaire Vo d'un système triphasé de tensions phases terre V 1 , V 2 , V 3 , la somme vectorielle de ces trois tensions divisée par 3. Elle correspond à la tension entre le neutre du réseau et la terre.
3.1.3 Courant résiduel et courant homopolaire
On appelle courant résiduel Ir d'un système triphasé de courant I 1 , I 2 , I 3 (courant de phases), la somme vectorielle de ces trois courants. On appelle courant homopolaire Io d'un système triphasé de courant I 1 , I 2 , I 3 (courant de phases), la somme vectorielle de ces trois courants divisée par 3.
3.1.4 Capacité phase terre C 0
C'est la capacité C 0 existant entre une phase du réseau et la terre. On suppose dans cette définition, que les capacités phases - terre de chacune des phases du réseau sont égales.
3.1.5 Courant capacitif résiduel I C
Le courant capacitif résiduel I C d'un réseau ou d'une partie de réseau est caractéristique de la capacité totale à la terre 3C 0 de ce réseau ou partie de réseau. C'est le module du courant dans cette capacité si la tension simple du réseau est appliquée à ses bornes. Il s'exprime en ampères ( A ). Sa définition est :
3.1.6 Facteur de qualité
Le facteur de qualité Q d'une impédance donnée est le rapport qui existe :
∑ pour une représentation série entre son inductance x et sa résistance r,
∑ pour une représentation parallèle entre sa résistance R et son inductance X.
Types de défaut et cycles d'élimination
Défaut monophasé - terre
C'est un défaut d'isolement entre une quelconque des phases du réseau et la terre.
3.2.1.2 Défaut biphasé
C'est un défaut d'isolement entre deux phases quelconques du réseau. Un défaut biphasé peut être isolé de la terre ou présenter un défaut d'isolement par rapport à la terre.
3.2.1.3 Défaut triphasé
C'est un défaut d'isolement entre chacune des trois phases du réseau simultanément. Un défaut triphasé peut être isolé de la terre ou présenter un défaut d'isolement par rapport à la terre.
3.2.1.4 Défaut monophasé double
C'est un défaut d'isolement simultané entre deux phases différentes d'un réseau alimenté par le même transformateur HTB / HTA et la terre sur des terres différentes éloignées géographiquement. Les deux défauts peuvent se trouver sur le même départ HTA ou sur deux départs HTA différents.
3.2.1.5 Défaut évolutif
C'est un défaut d'un certain type qui évolue vers un type différent dans un temps qui varie de quelques millisecondes à plusieurs centaines de millisecondes. Par exemple, ce peut être :
un défaut monophasé qui évolue en défaut polyphasé,
un défaut monophasé qui évolue en défaut double.
Caractéristiques du défaut.
Défaut auto - extincteur
Voir ANNEXE C Un défaut auto - extincteur est un défaut qui s'élimine seul, sans coupure de l'alimentation ou fermeture du disjoncteur shunt. Les défauts auto - extincteurs sont généralement des défauts monophasés à la terre. Ce type de défaut ne comprend généralement pas de courant à composante
50 Hz notable et il est plus fréquemment observé sur des réseaux à neutre compensé.
3.2.2.2 Défaut réamorçant
Voir ANNEXE C Un défaut réamorçant est un défaut auto - extincteur qui réapparaît rapidement après son extinction précédente. La période de réamorçage peut varier de quelques millisecondes à quelques centaines de millisecondes. On considère dans ce cas cette succession de défauts comme le même défaut.
3.2.2.3 Défaut en régime établi à 50Hz
Un défaut en régime établi 50 Hz comporte un courant ayant essentiellement une composante à
50 Hz après son apparition.
3.2.3 Cycles d'élimination des défauts
3.2.3.1 Disjoncteur shunt
C'est un appareil installé dans le poste source. Il relie une phase du réseau à la terre durant environ 150 à 250 ms si un défaut monophasé non autoextincteur apparaît sur cette même phase durant un temps compris entre 60 et 100 ms. Cet appareil n'est utilisé que dans les postes sources dont le neutre HTA est mis à la terre par une impédance de limitation.
Cas des postes avec mise à la terre du neutre HTA par impédance de limitation
C'est un cycle qui s'exécute automatiquement sur un disjoncteur de poste source ou en réseau. Ce cycle se produit dans les conditions suivantes :
∑ le défaut est un défaut monophasé à la terre et un éventuel disjoncteur shunt en service dans le poste source a réalisé son cycle,
∑ si après ce cycle le défaut réapparaît durant un temps supérieur à 100 ms.
Ce cycle s'exécute dés la première apparition du défaut et si les conditions ci-dessous sont
∑ si le défaut est polyphasé,
∑ si le défaut dure un temps supérieur à 100 ms.
Le disjoncteur (au poste source ou en réseau) coupe l'alimentation du réseau en défaut durant
environ 300 ms (± 100 ms).
3.2.3.2.2 Cas des postes avec mise à la terre du neutre HTA par impédance de compensation.
Il n'y a pas, dans ce cas, de disjoncteur shunt comme décrit au § 3.2.3.1 Ce cycle s'exécute dés la première apparition du défaut et si les conditions ci-dessous sont remplies:
∑ si le défaut est monophasé et si le défaut dure plusieurs centaines de millisecondes (typiquement de 600 ms à 1s) que le défaut soit de type réamorçant ou en régime établi à 50 Hz.
∑ si le défaut est polyphasé et si le défaut dure un temps supérieur à 100 ms.
Si les conditions ci-dessus sont remplies, le disjoncteur (au poste source ou en réseau) coupe
l'alimentation du réseau en défaut durant environ 300 ms (± 100 ms).
3.2.3.3 Cycle lent
Ce cycle s'applique de la même manière au défaut polyphasé et monophasé et ceci quel que soit le mode de mise à la terre du neutre HTA. C'est un cycle qui s'exécute automatiquement sur un disjoncteur de poste source ou en réseau si les conditions ci-dessous sont remplies:
∑ après le cycle rapide (si celui-ci existe),
∑ et si le défaut dure :
plus de 500 ms (± 200 ms) en cas de défaut polyphasé, plus de 500 ms (± 200 ms) en cas de défaut phase terre, si la mise à la terre du neutre HTA est faite par une impédance de limitation, entre 800 et 1200 ms en cas de défaut phase terre, si la mise à la terre du neutre HTA est faite par une impédance de compensation. Il peut y avoir un ou deux cycles lents.
3.2.3.4 Déclenchement définitif
C'est le déclenchement qui intervient à la fin des différents cycles configurés sur le réenclencheur. Le disjoncteur reste ouvert jusqu'à l'intervention d'un opérateur. Les temps de déclenchement sont identiques aux temps de déclenchement des cycles lents.
C'est un défaut éliminé grâce au disjoncteur shunt seul ou par un cycle rapide.
3.2.4.2 Défaut semi - permanent
C'est un défaut éliminé grâce à un ou deux cycles lents (en général précédé d'un cycle rapide pour un défaut polyphasé, ou d'un fonctionnement du disjoncteur shunt suivi d'un cycle rapide pour un défaut monophasé en cas de réseau mis à la terre par une impédance de limitation).
3.2.4.3 Défaut permanent
C'est un défaut qui n'a pu être éliminé par les différents cycles de réenclenchement. Il a entraîné un déclenchement définitif du disjoncteur HTA
Contexte d'utilisation du détecteur de défaut
Les détecteurs de défauts de cette spécification fonctionnent sur les parties aériennes des réseaux HTA de tension nominale 15 kV ou 20 kV. Le neutre de ces réseaux peut être mis à la terre :
∑ soit par une impédance de limitation qui peut être constituée :
par une résistance de point neutre 300 A ,avec ou sans bobine de point neutre 1000 A (Q compris entre 3 et 6) en série - Courant capacitif résiduel total du réseau I C < 500 A, par une résistance de point neutre 300 A ,avec bobine de point neutre 300 A (Q compris entre 3 et 6) en série - Courant capacitif résiduel total du réseau I C < 400 A, par une résistance de point neutre 300 A ,avec bobine de point neutre 300 A (Q > 6) en série - 50A < Courant capacitif résiduel total du réseau I C < 250 A, par une résistance de point neutre 150 A - Courant capacitif résiduel total du réseau I C < 100 A,
∑ soit par une impédance de compensation assurant un courant actif résiduel minimal sur défaut franc de 20 A, le courant capacitif maximum résiduel par départ étant inférieur à 160 A.
1. La politique de mise à la terre du neutre HTA est définie dans le chapitre A 13-11 du Guide Technique de la Distribution d'Electricité.
2. Les caractéristiques des résistances de mise à la terre et des bobines d'inductance sont décrites dans les spécifications HN 64-S-50 et HN 52-S-50 et le chapitre B 52-11 du Guide Technique de la distribution d'Electricité.
3. Les caractéristiques de l'impédance de compensation sont décrites dans la spécification de l'impédance de compensation .
Pour les réseaux de tension nominale 15 kV, le fournisseur définit dans sa notice les conditions d’utilisation de son détecteur :
le seuil courant résiduel spécifié au chapitre 6.2.1.1 est inchangé ;
les seuils de tension directe et de tension résiduelle spécifiés aux chapitres 6.2.1.2, 6.2.1.3 et 6.4 sont à ajuster soit par réglage interne, soit par modification de la position de pose de l’appareil, ou par toute autre disposition équivalente ;
les seuils de courant définis aux chapitres 6.3.1.1 et 6.3.2.1 pour les défauts polyphasés et doubles sont inchangés.
Rôle du détecteur de défaut
Le détecteur de défaut a les 2 rôles suivants :
4.2.1 Localisation des défauts permanents
Lors d'un défaut permanent, il permet de déterminer la partie du réseau en défaut en vue de réalimenter rapidement les parties saines de ce réseau. Pour ce faire, le détecteur de défaut fournit les informations nécessaires :
∑ en local, par des signalisations visuelles,
∑ à distance, par des contacts qui fournissent les informations au système de téléconduite dans le cas d'un appareil télécommandé.
4.2.2 Aide à la localisation des origines des défauts non permanents
Il s'agit d'une fonction d'aide à la localisation d'un ouvrage HTA responsable d'un nombre de défauts d'isolement anormalement élevé. Elle apporte ainsi une aide à l'entretien du réseau. Pour cela le détecteur détecte les défauts non permanents et permanents et soit incrémente un compteur, soit fournit à un appareil externe des contacts différents de ceux décrits au § 4.2.1. Cet appareil externe, à partir de ces contacts, date les événements et les mémorise en vue de leur transmission.
Le détecteur de défaut est un appareil installé sur un support de ligne aérienne et destiné à la localisation des défauts permanents. Il peut éventuellement être équipé, suivant le besoin, d'un horodateur pour l'aide à la localisation des origines des défauts non permanents (ou éventuellement d'un autre équipement). Ce type de détecteur existe en deux versions :
∑ une version comprenant un atelier d'énergie propre et qui est donc dans ce cas entièrement autonome,
∑ une version associée à une IA2T utilisant l'atelier d'énergie de cet appareil télécommandé pour son alimentation.
Note : L'IA2T est défini dans le chapitre B51.23 du Guide Technique de la Distribution d'Electricité.
Ces détecteurs de défaut sont installés sur des supports de lignes aériennes.
4.4.1 Type de support
Les supports concernés peuvent être :
∑ en béton,
∑ en bois,
∑ métalliques.
Ces supports sont décrits dans le chapitre B-22 du Guide Technique de la Distribution d'Electricité.
4.4.2 Type d'armement
Les armements et configuration de conducteurs peuvent être des différents types rencontrés à EDF:
∑ nappe voûte,
∑ quinconce,
∑ drapeau,
∑ I.A.C.M (Interrupteur Aérien à Commande Manuelle),
∑ portique,
∑ Interrupteurs Aériens Télécommandés (IA2T)
Les caractéristiques des différents armements rencontrés sur les réseaux sont définis dans :
∑ le chapitre B 23 - 1 du Guide Technique de la Distribution d'Electricité,
∑ le chapitre B 31 - 15 du Guide Technique de la Distribution d'Electricité,
∑ le chapitre B 51 - 23 du Guide Technique de la Distribution d'Electricité,
∑ le chapitre B 65-1 du Guide Technique de la Distribution d'Electricité
∑ la norme NF C 11-201 - Annexe 6.
4.4.3 Installations exclues
On exclut l'installation de ces détecteurs:
∑ sur les supports d'étoilement,
∑ sur les supports mixtes (comprenant sur le même support des conducteurs HTA et BT),
∑ sur les R A S (remontée aéro-souterraines),
∑ sur les supports comportant deux départs HTA (lignes doubles),
∑ sur les réseaux à conducteurs isolés aériens,
∑ à proximité de lignes aériennes HTB.
4.4.4 Configuration du détecteur en fonction du type de support et d'armement
Trois caractéristiques de l'environnement du détecteur (type de support, type d'armement, hauteur sol - conducteur le plus bas) peuvent être configurées de manière simple dans le détecteur de défaut afin d'améliorer sa sensibilité de détection.
4.4.5 Position des détecteurs de défauts
La ou les parties qui nécessitent une intervention de l'utilisateur en dehors des périodes d'installation (relevés, maintenance de premier niveau, etc.) sont placés entre 1,5 m et 2,5 m du sol et entre 8 et 12 m du conducteur le plus bas de la nappe de conducteurs. Ils sont installables sous tension (sans faire appel aux équipes de Travaux Sous Tension d’EDF). Aucun des éléments du détecteur n'est donc situé à moins de 2 m du conducteur HTA le plus bas (voir Carnet de prescriptions au personnel - Prévention des risques électriques - § 2.5.1 et 2.5.2).
Le détecteur de défaut est constitué de 4 modules :
∑ des capteurs qui fournissent aux détecteurs les images des signaux du réseau nécessaires au fonctionnement de l'appareil (signaux concernés : courant de phases, courant résiduel, tension directe, tension résiduelle),
∑ d'un ensemble de traitement des signaux et de la logique de traitement,
∑ des signalisations visuelles et des contacts de signalisations vers d'autres équipements,
∑ de l'atelier d'énergie qui alimente le système (sauf dans le cas d'un appareil devant fonctionner avec un IA2T - voir § 9.7.2)
Tous ces éléments sont de la fourniture du constructeur du détecteur de défaut. Ils sont intégrés dans un seul boîtier ou installés dans deux boîtiers différents.
Supports de référence pour les seuils spécifiés
Les seuils indiqués dans la suite du document le sont pour un support béton équipé d'un des armements dont les caractéristiques sont indiquées ci-dessous.
6.1.1 Armement nappe voûte
H=10.5 m
Figure 1 - Caractéristiques dimensionnelles du support de référence (poteau de 11 m - armement nappe voûte type NV1)
6.1.2 IA2T
Figure 2 - Caractéristiques du support de référence IA2T (hauteur du support hors sol : 10,3 m)
Les essais d'acceptation de type seront réalisés sur ces supports.
6.1.3 Sensibilités des détecteurs dans d'autres configurations
A partir des supports de référence, le constructeur fournit les sensibilités de détection obtenues pour
des hauteurs différentes (entre 7 et 12 m au minimum tous les mètres) et des armements différents. Ces seuils seront indiqués en tenant compte de l'éventuel paramétrage indiqué au § 4.4.4.
Les défauts monophasés - terre sont détectés suivant un principe directionnel. Pour ce faire le détecteur analyse le sens de circulation de la puissance et / ou de l'énergie résiduelle pour déterminer la position du défaut. Ces défauts sont caractérisés par des signaux transitoires sur le courant résiduel et la tension résiduelle lors de leur apparition. La caractéristique de ces transitoires permet de déterminer la position du défaut par rapport au détecteur.
6.2.1 Caractéristiques de la détection des défauts monophasés - terre
Un défaut monophasé terre est caractérisé :
∑ par le dépassement d'un seuil de courant résiduel,
∑ et dans les 2 ms qui suivent, par le dépassement d'un seuil de tension résiduelle.
Les signaux de fréquence supérieure à 2 kHz ne sont pas pris en compte.
6.2.1.1 Seuil de courant résiduel
Le seuil de courant résiduel est considéré franchi si le courant résiduel est supérieur à 70 A crête.
Il n'est pas considéré comme franchi si le courant résiduel est inférieur à 50 A crête.
6.2.1.2 Seuil de tension résiduelle
Le seuil de tension résiduelle est considéré franchi si la tension résiduelle est supérieure à 11 kV crête.
Il n'est pas considéré comme franchi si la tension résiduelle est inférieure à 7 kV crête.
6.2.1.3 Validation de la détection
Afin de fiabiliser la détection du défaut, on valide cette détection par l'existence d'une tension résiduelle Vr calculée sur la fenêtre 30-50 ms après le franchissement du seuil de détection du
courant résiduel, de fréquence comprise entre 35 et 75 Hz et supérieure au seuil défini ci-dessous. Le seuil de tension est considéré comme franchi si la tension résiduelle est supérieure à 4 kV
Il n'est pas considéré comme franchi si la tension résiduelle est inférieure à 3 kV efficace.
6.2.1.4 Valeurs maximales admissibles des grandeurs considérées
Le courant résiduel peut atteindre une valeur maximale de 10000 A efficace pendant 1 s (défaut polyphasé). La tension résiduelle peut atteindre une valeur maximale de 44,5 kV efficace pendant 1 s (défaut monophasé).
Tous les défauts autres que monophasés - terre sont détectés suivant un principe basé sur un dépassement de seuil ampèremétrique.
6.3.1 Détection des défauts polyphasés (isolés ou à la terre)
Le dispositif détecte le dépassement d'un seuil de courant de phase significatif de la présence d'un défaut. L'information est délivrée délivré par les capteurs de courant. Deux phases au moins sont
6.3.1.1 Seuil de détection des défauts polyphasés
Les seuils de détection indiqués ci-après le sont pour un défaut triphasé équilibré et isolé de la terre. Le constructeur doit indiquer la sensibilité de détection correspondante pour un défaut biphasé, suivant les phases considérées, le courant dans la troisième phase étant nul (pour les armement de référence décrit au § 6.1). Le détecteur considère comme un défaut un courant dont la valeur efficace est supérieure à 530 A. Il ne considère pas comme un défaut un courant dont la valeur efficace est inférieure à 370 A.
6.3.1.2 Durée des défauts à détecter
Tout franchissement du seuil défini ci-dessus pendant un temps inférieur à 60 ms n'est pas considéré comme un défaut. Tout franchissement du seuil défini ci-dessus pendant un temps supérieur à 100 ms est considéré comme un défaut. Voir § 8.1
6.3.1.3 Valeurs maximales admissibles du courant dans une phase
Le courant maximal par phase possible est de 12500 A pendant 1 seconde.
6.3.2 Détection des défauts monophasés doubles
Par défaut double, on signifie un défaut monophasé en aval du détecteur et le deuxième défaut en amont. Le courant de défaut vu en aval par le détecteur n'affecte donc qu'une seule phase du réseau. On prend comme phase de référence la phase centrale de l'armement.
6.3.2.1 Seuil de détection des défauts monophasés doubles.
Le détecteur considère comme un défaut un courant résiduel dont la valeur efficace est supérieure à 300 A.
Il ne considère pas comme un défaut un courant résiduel dont la valeur efficace est inférieure à 200
Si les deux défauts sont en aval du détecteur, le défaut double est vu par le détecteur comme un
défaut polyphasé (sous réserve que le courant de défaut soit supérieur au seuil du détecteur).
6.3.2.2 Durée des défauts à détecter
6.3.2.3 Valeurs maximales admissibles du courant dans une phase
Le courant maximal par phase possible est de 10000 A efficace pendant 1 seconde sur une quelconque des phases.
La présence de la tension directe sur la ligne est faite comme suit :
La tension est considérée comme présente si la tension efficace entre phase est supérieure à 12 kV;
La tension est considérée comme absente si la tension efficace entre phase est inférieure à 8 kV pendant au moins 120 ms.
Contacts, compteurs et signalisations du détecteur de défaut
Les différentes signalisations sont optionnelles suivant le type de détecteur choisis. Voir en ANNEXE A les différentes options.
Si le détecteur détecte simultanément un défaut polyphasé et / ou un défaut monophasé double et / ou un défaut monophasé - terre, il traitera:
1. En priorité le défaut polyphasé ou le défaut double, regroupés dans la suite du document sous l'appellation "défaut polyphasé",
2. puis le défaut monophasé - terre.
Seules les informations concernant le défaut de plus haute priorité sont sorties par le détecteur. Si durant une phase de traitement d'un défaut, un défaut de plus haute priorité apparaît, c'est ce dernier qui est traité. Voir § 8.1
Les défauts monophasés - terre sont traités suivant un principe directionnel (voir § 6.2). La détection directionnelle des défauts phase - terre utilisée dans ce type de détecteur permet de situer le défaut, comme indiqué sur le schéma de la Figure 3 et ceci indépendamment de la position du poste source.
Ligne aérienne HTA
LV LR
Détecteur de défaut installé sur un support
installé sur un support
signalant le défaut vers
: Installation HTA (Poste HTA/BT, ACT, etc.)
Coté "Rouge" du détecteur
Coté "Vert" du détecteur
Figure 3 - Principe de signalisation d'un défaut phase - terre
1. Les détecteurs de défaut situés en aval du défaut peuvent détecter les défauts qui ont lieu sur le réseau situé en amont, sous réserve que le courant capacitif résiduel en aval du détecteur soit suffisant.
2. Le coté « vert » du détecteur de défaut est situé du coté support.
La détection de défaut se fait par 2 signalisations (locales et visuelles) :
∑ une signalisation visuelle de couleur verte (LV),
∑ une signalisation visuelle de couleur rouge (LR),
et par 2 groupes de signalisations par contacts :
∑ un à destination d'un appareil externe (horodateur ou autre) (CV1 et CR1).
∑ un à destination de la téléconduite (CV 2 et CR2).
Chacun de ces contacts et de ces signalisations désigne :
∑ une signalisation DEFAUT vers la direction "Verte"
∑ une signalisation DEFAUT vers la direction "Rouge",
Sur le terrain, les directions "verte" et "rouge" seront repérées par un nom désignant la direction d'un ouvrage situé sur le réseau HTA (poste HTA/BT, appareil de coupure, etc.). Les signalisations visuelles et les contacts associés peuvent être associés indifféremment à une
direction ou à l'autre en fonction du sens de pose du détecteur. Lors de la pose, il faut pouvoir "orienter" le détecteur de défaut. Le sens de pose du détecteur ou des capteurs doit permettre de déterminer sans ambiguïté les signalisations qui correspondent à chacune des 2 directions (voir § 9.5.2). D'ou le schéma de principe de signalisation pour un détecteur (Figure 4) :
Bornes Voir § 9.8.1
Connecteur HARTING Voir ANNEXE A
Figure 4 - Signalisations locales et, contacts vers l'horodateur et la téléconduite, compteurs
∑ LV et LR sont les signalisations locales lumineuses "Défaut vers la direction Verte" et "Défaut vers la direction Rouge".
∑ CV1 et CR1 sont les contacts "Défaut vers la direction Verte" et "Défaut vers la direction Rouge" à destination de l'appareil externe (horodateur ou éventuellement autres équipements).
∑ CV2 et CR2 sont les contacts de "Défaut vers la direction Verte" et "Défaut vers la direction Rouge" à destination de la téléconduite. Ils sont alimentés par une polarité commune venant de la téléconduite.
Les compteurs "Vert" et "Rouge" totalisent les défauts "Vers la direction Verte" et "Vers la direction Rouge" (voir § 8).
La signalisation des défauts polyphasés ou doubles n'est pas directionnelle. Seuls les détecteurs de défauts situés entre le poste source et le défaut signalent la position de celui-ci ("passage" du courant de défaut). La détection de ce type de défaut se fera par :
∑ l'activation des deux signalisations locales lumineuses LV et LR (voir § 8.2 et 9.2.1.3);
∑ la fermeture simultanée des contacts CV1 et CR1 à destination de l'appareil externe (horodateur ou éventuellement autres équipements).
∑ la fermeture simultanée des contacts CV2 et CR2 à destination de la téléconduite;
Le compteur "Polyphasé" totalise les défauts polyphasés qui sont détectés. Un défaut polyphasé incrémente le compteur "Polyphasé", mais n'incrémente ni le compteur "Vert", ni le compteur "Rouge" (voir § 8).
Logique de fonctionnement des dÉtecteurs de dÉfaut
Module de validation de détection
Dans la suite, on note :
∑ Typedef la variable de type de défaut, Typedef pouvant prendre les valeurs [rien, défaut
monophasé rouge, défaut monophasé vert, défaut polyphasé]. Ces valeurs sont notées de manière condensée : [Rien, DHR, DHV, DP]. NOTE :
DHR ou DHV signifie défaut homopolaire rouge ou vert , correspondant à un défaut monophasé - terre
∑ Par commodité, on note [resp. vert] ou [resp. LV] lorsque la même description s’applique pour un défaut monophasé « vert » et non « rouge », ceci afin de ne pas répéter deux fois la même description d’état.
∑ On appelle T50 la temporisation de confirmation de 50 ms de la présence de tension résiduelle telle que définie dans le § 6.2.1.3.
∑ On appelle T3 la temporisation de sortie de l'information de défaut 3s (± 10 %) après détection du type de défaut (voir diagramme de la Figure 5 ci-dessous).
∑ "Armer une temporisation", est l'action de démarrer le décompte du temps de cette temporisation
∑ "Désarmer une temporisation" est l'action de stopper le décompte du temps de cette temporisation et de la réinitialiser.
Figure 5 : Diagramme des états de la détection des défaut
8.1.1 Etat A.: « module détection en veille »
∑ Si on détecte en entrée du DDD des pics correspondant à un défaut rouge [resp. vert], alors :
Typedef = DHR [resp. vert], on arme une temporisation T40, on passe dans l’état B « pics monophasés détectés ».
∑ Si on détecte en entrée du DDD un défaut polyphasé, alors :
Typdef = DP, on arme une temporisation T3, on passe dans l’état C « défaut polyphasé détecté ».
8.1.2 Etat B : « pics monophasés détectés »
∑ A l'échéance de la temporisation T40 :
Si la tension résiduelle du réseau est supérieure au seuil SVr, alors :
on arme une temporisation T3, on passe dans l’état D « défaut monophasé confirmé par présence Vr » Si la tension résiduelle du réseau est inférieure au seuil SVr, alors :
Typedef = Rien, on passe dans l’état A « module détection en veille ».
Typdef = DP, on désarme la temporisation T40, on arme une temporisation T3, on passe dans l’état C « défaut polyphasé détecté ».
8.1.3 Etat C : « défaut polyphasé détecté »
∑ Si on détecte un défaut monophasé ou polyphasé, on ne fait rien et on reste dans l’état C.
∑ A l'échéance de la temporisation T3 :
on émet l’information « défaut polyphasé validé » vers le module d’automatismes du DDD. Typedef = Rien on passe dans l’état A « module détection en veille ».
8.1.4 Etat D : « défaut monophasé validé par présence Vr »
Si on détecte en entrée du DDD des pics correspondant à un défaut rouge ou vert, alors :
on ne fait rien et on reste dans l’état D
Si on détecte un défaut polyphasé, alors :
Typedef = DP, on passe dans l'état C « défaut polyphasé détecté » (sans désarmer la temporisation T3).
A l'échéance de la temporisation T3 :
si Typedef = DHR alors on émet l’information « défaut monophasé rouge validé» vers le module d’automatismes du DDD, si au contraire Typedef = DHV alors on émet l’information« défaut monophasé vert validé», Typedef = Rien on passe dans l’état A « module détection en veille ».
Module d’automatismes
Le module d'automatisme qui traite les informations issues du module de détection est représenté dans la Figure 6 ci-dessous, avec les définitions suivantes :
∑ Ud la tension directe du réseau à l’endroit du détecteur de défaut.
∑ Ud < signifie que la tension directe est inférieure à un seuil défini dans le § 6.4 (réseau hors tension)
∑ Ud >/5s signifie que la tension directe est supérieure à un seuil défini dans le § 6.4 (réseau sous tension) depuis plus de 5 secondes(± 10 %).
∑ MemoDef est la variable logique qui peut prendre les valeurs [rouge, vert, poly, rien].
∑ T70 est la temporisation de 70 s (± 10 %) avant activation des signalisations lumineuses et des contacts à destination de la téléconduite. Cette temporisation est paramétrable (sous une forme laissée à l’initiative du constructeur après accord d’EDF), avec deux valeurs possibles : 40 et 70 s. Elle est configurée à 70 s en sortie d’usine.
∑ T2h est la temporisation de 2h (± 10 %) de retombée des signalisations lumineuses et des contacts à destination de la téléconduite.
∑ Par ailleurs, l’action sur le bouton de remise en veille du DDD est sans effet, sauf pour les états où les conséquences de cette action sont précisées.
Figure 6 : Diagramme des états et des transitions des détecteurs de défaut
8.2.1 Etat E0 : « module en veille, ligne hors tension »
Cet état correspond à l’état du DDD au moment de son installation sur un réseau supposé hors tension. Dans cet état, Ud est égal à zéro : le câble au niveau du détecteur de défaut est hors tension.
∑ Si on reçoit l’information « défaut monophasé rouge [resp. vert] validé » en provenance du module de validation de détection, alors :
on ne fait rien (on reste dans l’état E0).
∑ Si Ud passe au-dessus de son seuil de détection pendant plus de 5s, alors :
on passe dans l’état E1 « module en veille, ligne sous tension ».
∑ Si on reçoit l’information « défaut polyphasé validé » en provenance du module de validation de détection, alors :
on ferme simultanément les contacts CR1 et CV1 pendant une durée de 100 ms, on incrémente le compteur "Polyphasé" on arme la temporisation T70, on passe dans l’état E2 « défaut polyphasé détecté, attente 70 s », on mémorise MemoDef = poly.
8.2.2 Etat E1 : « module en veille, ligne sous tension »
∑ Si Ud passe en dessous de son seuil de détection et qu’aucun défaut n’est en cours de détection, alors :
on mémorise MemoDef = rien, on passe dans l’état E0 « module en veille, ligne hors tension ».
on ferme simultanément les contacts CR1 et CV1 pendant une durée de 100 ms, on incrémente le compteur "Polyphasé" on mémorise MemoDef = poly, on arme la temporisation T70, on passe dans l’état E2 « défaut polyphasé détecté, attente 70 s ».
on ferme le contact CR1 [resp. CV1] pendant une durée de 100 ms, on incrémente le compteur "Rouge" [resp. "Vert"] on mémorise MemoDef = rouge [resp. vert], on arme la temporisation T70, on passe dans l’état E3 « défaut monophasé rouge [resp. vert] détecté, attente 70 s ».
8.2.3 Etat E2 : « défaut polyphasé détecté, attente 70 s »
∑ Si Ud passe en dessous de son seuil de détection, alors :
on ne fait rien (on reste dans l’état E2).
∑ Si Ud reste au dessus de son seuil de détection pendant un temps supérieur à 5 secondes, alors :
on désarme la temporisation T70, on mémorise MemoDef = rien, on passe dans l'état E1 "module en veille, ligne sous tension".
∑ Si on reçoit l’information “ défaut monophasé rouge [resp. vert] validé ” ou “ défaut polyphasé validé ” en provenance du module de validation de détection, alors :
on ferme simultanément les contact CR1 et CV1 pendant une durée de 100 ms, on incrémente le compteur "Polyphasé" on reste dans l’état E2.
∑ A l'échéance de la temporisation T70 :
on ferme les contacts CR2 et CV2 (jusqu’au prochain ordre d’ouverture), on allume les signalisations LR et LV simultanément , on arme la temporisation T2h, on passe dans l’état E4 “ défaut permanent polyphasé signalé, attente 2 h ”.
8.2.4 Etat E3 : « défaut monophasé rouge [resp. vert] détecté, attente 70 s »
on ne fait rien (on reste dans l’état E3).
∑ Si Ud reste au-dessus de son seuil de détection pendant un temps supérieur à 5 secondes, alors :
∑ Si on reçoit l’information “ défaut monophasé rouge [resp. vert] validé ” en provenance du module de validation de détection, alors :
Si MemoDef = rouge : alors on ferme le contact CR1 pendant 100 ms ; si au contraire MemoDef = vert : alors on ferme le contact CV1 pendant 100 ms, Si MemoDef = rouge : alors on incrémente le compteur "Rouge" ; si au contraire MemoDef = vert : alors on incrémente le compteur "Vert", on reste dans l’état E3.
∑ Si on reçoit l’information “ défaut polyphasé validé ” en provenance du module de validation de détection, alors :
on mémorise MemoDef = poly, on ferme simultanément les contacts CR1 et CV1 pendant 100 ms, on incrémente le compteur "Polyphasé" on passe dans l’état E2 “ défaut polyphasé détecté, attente 70 s ”.
si MemoDef = rouge on ferme le contact CR2 [resp. si MemoDef= vert on ferme le contact CV2] (jusqu’au prochain ordre d’ouverture), on allume la signalisation LR [resp. LV], on arme la temporisation T2h de 2 heures, on passe dans l’état E5 “ défaut permanent monophasé rouge [resp. vert] signalé, attente 2 h ”.
8.2.5 Etat E4 : « défaut permanent polyphasé signalé, attente 2 h »
∑ Si on reçoit l’information « défaut monophasé rouge [resp. vert] validé » ou « défaut polyphasé validé » en provenance du module de validation de détection, alors :
on désarme la temporisation T2h, on ouvre les contacts CR2 et CV2, on éteint les signalisations LR et LV, on ferme simultanément les contacts CR1 et CV1 pendant 100 ms, on incrémente le compteur "Polyphasé" on arme la temporisation T70, on passe dans l’état E2 « défaut polyphasé détecté, attente 70 s ».
∑ Si Ud passe au dessus de son seuil de détection pendant un temps supérieur à 5 secondes, alors :
on désarme la temporisation T2h, on ouvre les contacts CR2 et CV2, on éteint les signalisations rouge et verte, on mémorise MemoDef = rien, on passe dans l’état E1 « module en veille, ligne sous tension ».
∑ Si l’opérateur actionne le bouton de remise en veille du DDD, alors :
on désarme la temporisation T2h, on ouvre les contacts CR2 et CV2, on éteint les signalisations LR et LV, on passe dans l’état E6 « défaut polyphasé mémorisé après chute des signalisations ».
∑ A l'échéance de la temporisation T2h :
on ouvre les contacts CR2 et CV2, on éteint les signalisations LR et LV, on passe dans l’état E6 « défaut polyphasé mémorisé après chute des signalisations ».
8.2.6 Etat E5 : « défaut permanent monophasé rouge [resp. vert] signalé, attente 2 h »
∑ Si on reçoit l’information « défaut monophasé rouge validé » ou « défaut monophasé vert validé » en provenance du module de validation de détection, alors :
on désarme la temporisation T2h, si MemoDef = rouge on ouvre le contact CR2 [resp. si MemoDef = vert on ouvre le contact
CV2],
si MemoDef = rouge on éteint la signalisation LR [resp. si MemoDef = vert on éteint la signalisation LV], si MemoDef = rouge on ferme le contact CR1 pendant 100 ms [resp. si MemoDef = vert on ferme le contact CV1 pendant 100 ms], si MemoDef = rouge on incrémente le compteur "Rouge" [resp. si MemoDef = vert on incrémente le compteur "Vert"], on arme la temporisation T70, on passe dans l’état E3 « défaut monophasé rouge [resp. vert] détecté, attente 70s ».
si MemoDef = rouge on éteint la signalisation LR [resp. si MemoDef = vert on éteint la signalisation LV], puis on mémorise MemoDef = poly, on ferme simultanément les contacts CR1 et CV1 pendant 100 ms, on incrémente le compteur "Polyphasé" on arme la temporisation T70, on passe dans l’état E2 « défaut polyphasé détecté, attente 70 s ».
on désarme la temporisation T2h, on ouvre le contact CR2 [resp. CV2], on éteint la signalisation LR [resp. LV], on mémorise MemoDef = rien, on passe dans l’état E1 « module en veille, ligne sous tension ».
on désarme la temporisation T2h, on ouvre le contact CR2 [resp. CV2], on éteint la signalisation LR [resp. LV], on passe dans l’état E7 « défaut monophasé rouge [resp. vert] mémorisé après chute des signalisations ».
on ouvre le contact CR2 [resp. CV2], on éteint la signalisation LR [resp. LV], on passe dans l’état E7 « défaut monophasé rouge [resp. vert] mémorisé après chute des signalisations ».
8.2.7 Etat E6 : « défaut polyphasé mémorisé après chute des signalisations »
on mémorise MemoDef = rien, on passe dans l’état E1 « module en veille, ligne sous tension ».
on ferme simultanément les contacts CR1 et CV1 pendant 100 ms, on incrémente le compteur "Polyphasé" on arme la temporisation T70, on passe dans l’état E2 « défaut polyphasé détecté, attente 70 s ».
8.2.8 Etat E7 : « défaut monophasé rouge [resp. vert] mémorisé après chute des signalisations »
Si Ud passe au dessus de son seuil de détection pendant un temps supérieur à 5 secondes, alors :
Si on reçoit l’information « défaut monophasé rouge [resp. vert] validé » en provenance du module de validation de détection, alors :
si MemoDef = rouge : alors on ferme le contact CR1 pendant 100 ms [resp. si MemoDef = vert : alors on ferme le contact CV1 pendant 100 ms], si MemoDef = rouge : alors on incrémente le compteur "Rouge" [resp. si MemoDef = vert :
alors on incrémente le compteur "Vert"], on arme la temporisation T70, on passe dans l’état E3 « défaut monophasé rouge [resp. vert] détecté, attente 70 s ».
Si on reçoit l’information « défaut polyphasé validé » en provenance du module de validation de détection, alors :
on mémorise MemoDef = poly, on ferme simultanément les contact CR1 et CV1 pendant 100 ms, on incrémente le compteur "Polyphasé" on arme la temporisation T70, on passe dans l’état E2 « défaut polyphasé détecté, attente 70 s ».
Fonctionnement des contacts de signalisation vers l'horodateur - Incrémentation du ou des compteurs
Dans un temps inférieur à 200 ms après l'émission des sorties par le module de validation de détection, les contacts de signalisation CR1 et / ou CV1 correspondant au défaut, se ferment durant un temps de 100 ms ± 10 ms.
Dans un temps inférieur à 200 ms après l'émission des sorties par le module de validation de détection, le ou les compteurs sont incrémentés.
8.3.1 Fonctionnement des signalisations visuelles locales et des contacts à destination de l'appareil télécommandé
Ces signalisations et contacts sont activées lors d'un défaut permanent seulement avec les caractéristiques suivantes :
∑ La signalisation visuelle est une signalisation clignotante(voir 9.2.1.3)
∑ La fermeture des contacts est continue durant tout le temps où la signalisation visuelle est active. Le constructeur a la possibilité, s'il le désire, de prévoir un commutateur interne au coffret du détecteur (parfaitement repéré et accessible) pour inhiber les relais de sortie en cas de non raccordement du détecteur de défaut à un appareil télécommandé.
8.3.2 Remise à zéro des signalisations du détecteur de défaut
Il existe 3 possibilités de remise à zéro des signalisations du détecteur :
∑ manuellement par une intervention de l'exploitant,
∑ automatiquement après 2 heures (± 10 %) de signalisation
∑ par le système lorsque celui ci détecte le retour en exploitation normale du réseau, c'est à dire le retour de la tension directe (voir § 6.4).
Il est à noter que la remise à zéro manuelle ou automatique après deux heures ne remet à zéro que les signalisations du détecteur (signalisations visuelles et à destination de la téléconduite). La mémorisation du type de défaut est conservée. Le retour de la tension directe efface la mémorisation du type de défaut. Voir § 8.2.
Toutes les caractéristiques des éléments constitutifs du système sont définies de manière générale dans la norme HN 46-R-01-5 - Directives générales de conception et de construction des matériels de commande, de protection et de télécommunication des réseaux électriques (DICOT) - Partie 5 :
Eléments constitutifs des matériels.
Liste des composants employés
On se réfère à la norme UTE C 46-450. Dès que possible, et avant les essais d’acceptation de type, les plans et la nomenclature des composants du matériel sont soumis à EDF. EDF se réserve le droit, après enquête et examen des procédures de surveillance de qualité, de refuser l'emploi de types de composants ou le choix d'un fabricant qui ne présentent pas les garanties requises. En règle générale, il doit être possible de se procurer tous les composants auprès de plus d'une source d'approvisionnement. Dans le cas contraire, l'accord d'EDF doit être requis. Les composants électroniques standard dont l'ancienneté de fabrication est inférieure à 1 an ne sont pas utilisés sauf cas dûment justifié. Le constructeur doit joindre au Dossier d’Identification les références et caractéristiques techniques des composants employés dans son matériel, avec pour chaque composant :
∑ la référence complète du composant chez le fabricant,
∑ les fournisseurs principaux et secondaires sélectionnés,
∑ les composants homologués par un organisme français, européen ou étranger,
∑ le taux de fiabilité du composant à 40°C.
Pour les produits spécifiques tels que les ASIC, c’est l’ancienneté de l’utilisation en production de la
EDF réalise une analyse de liste de ces composants et vérifie notamment que les composants sont aptes à supporter les contraintes diélectriques et thermiques requises. EDF porte en outre un jugement sur la pérennité des composants (filière technologique, sources
multiples d’approvisionnement,
Cette étude pourra être complétée d’une visite chez le
constructeur au cours de laquelle sera évoquée sa politique en matière de composants électroniques.
Fusibles : l’usage des fusibles est interdit.
dont est issu le composant qui est pris en compte.
9.1.2 Câblage interne au coffret
La fixation des éventuels sous-ensembles doit permettre le débrochage et l'embrochage des connecteurs associés à ces sous-ensembles, sans difficulté particulière, et sans contrainte mécanique excessive pour les sous-ensembles.
∑ Circuits imprimés :
- Ils doivent être conformes aux normes en vigueur et notamment aux normes NFC 93-713, NFC 93-421, NFC 93-423 et NFC 93-424. Ils doivent être conçus de façon à permettre le remplacement de tout composant défectueux, sans détérioration pour le reste du circuit.
- Aucun cavalier nécessaire au changement d'une fonction, monté sur circuit imprimé, ne doit être soudé directement à ce circuit. Il doit être aisément accessible.
- Les circuits imprimés doivent obligatoirement affecter à chacun des composants discrets un emplacement bien différencié.
- Les connecteurs de cartes imprimées enfichables doivent répondre aux spécifications des normes NFC 93-421, NFC 93-423 et NFC 93-424. Ils doivent être munis d'un dispositif de détrompage.
1 C’est la succession d’étapes technologiques élémentaires à réaliser pour obtenir le composant. La filière technologique est souvent caractérisée par une finesse de gravure donnée en microns.
∑ Supports :
- Tous les éléments fixés sur circuit imprimé doivent en règle générale être soudés par toutes leurs connexions. Des points tests peuvent être prévus.
- L'emploi de support se limite au montage des composants du type re programmable lorsque leur effacement et leur re programmation nécessitent par principe une extraction du circuit imprimé et si leur emploi s'avère indispensable à celui des microprocesseurs et micro contrôleurs (par exemple pour la testabilité des cartes).
- Les circuits intégrés pour montage en surface présentés en boîtier céramique sont montés sur support, excepté dans le cas où le circuit imprimé est réalisé en stratifié dont les caractéristiques thermiques sont adaptées à celles de la céramique.
- Dans tous les autres cas, l'usage des supports est à justifier.
- L'extraction des circuits intégrés s'effectue à l'aide d'un extracteur adapté.
∑ Filerie :
- La filerie est réalisée à l'aide de conducteurs souples en cuivre à isolement thermoplastique.
- Elle est disposée de façon à ne pas masquer les repères distinctifs des éléments fonctionnels.
- Il convient de prendre toutes précautions pour minimiser les couplages inductifs et capacitifs entre circuits de nature différente.
9.1.3 Influence des composants sur la consommation et l’autonomie
Le constructeur doit fournir à EDF un dossier permettant de justifier que le matériel présenté dispose effectivement d’une autonomie de fonctionnement minimale de 4 ans. Dans les conditions normales de fonctionnement un DDD voit en moyenne 12 défauts permanents par an avec pour chaque défaut l’équivalent de 2 heures de fonctionnement de la signalisation lumineuse.
9.1.4 Visserie
Toute la visserie doit être inaltérable par nature ou protégée contre les agents atmosphériques. Les vis de serrage doivent être munies obligatoirement de dispositifs empêchant le desserrage.
Caractéristiques mécaniques des éléments
Le détecteur peut être présenté dans un coffret unique ou au maximum dans deux coffrets séparés. S'il est constitué de deux coffrets séparés, les liaisons entre les deux coffrets sont de la fourniture du constructeur. Le (ou les) coffret(s) doit (doivent) présenter le degré de protection IP 54 tel que défini dans la norme NF C 20-010 (CEI 60529), et, pour la protection contre les chocs mécaniques doit présenter le degré IK 09 de la norme NF C 20-015. Le système de fermeture du coffret permet la pose d'un système de plombage pour contrôler son inviolabilité.
9.2.1.2 Caractéristiques des matériaux - Protection contre les agents d'environnement
Les différents matériaux (métaux, matériaux synthétiques ou organiques) ou leur revêtement de surface et leur mise en œuvre sont conformes aux prescriptions des normes en vigueur et utilisés suivant les règles de l'art. Le constructeur apporte tous les éléments lui permettant de garantir leur bon comportement pendant toute la durée de vie utile du matériel. Les matériaux synthétiques, thermoplastiques ou thermodurcissables utilisés pour le boîtier doivent répondre aux essais à 750°C de la norme NF C 20-455 . Ils satisfont aux exigences des spécifications d'entreprise HN 60-E-02 et HN 60-S-02. Ils satisfont aux exigences des spécifications d'entreprise HN 60 E 02 et HN 60-S-02. Les performances sont celles des matériels de branchement extérieur. Pour faciliter le traitement du matériel en fin de vie, le constructeur remet une liste de tous les éléments toxiques ou nocifs contenus dans le matériel.
9.2.1.3 Caractéristiques des signalisations visuelles
Les signalisations visuelles sont visibles de jour comme de nuit par temps clair à une distance de 50m dans un angle de 90°dans le plan horizontal et de 60°dans le plan vertical Elles sont constituées de deux signalisations de couleurs :
∑ une signalisation de couleur rouge,
∑ une signalisation de couleur verte.
Leur principe de fonctionnement est décrit dans le § 8, Pour le défaut monophasé - terre, la cadence de clignotement pour l'affichage visuel local est d'un allumage toutes les secondes En cas de défaut polyphasé ou monophasé double, les deux indicateurs sont activés simultanément et s'allument alternativement une fois par seconde.
Le détecteur comporte, accessibles sans ouverture du boîtier et clairement identifiés (en fonction des options définies dans l’annexe A) :
∑ un bouton de test qui permet, à tout moment, en l'absence ou en présence de la tension, de tester
tout ou partie du fonctionnement du système. Ce dispositif permet de vérifier à minima l'état de l'alimentation auxiliaire. Il active le fonctionnement des signalisations visuelles locales durant un temps d'une minute et le fonctionnement des signalisations de sortie vers l'horodateur et la téléconduite,
∑ un bouton de remise à zéro simultanée des 3 compteurs (Vert, Rouge, Polyphasé).
∑ un bouton de remise en veille du DDD utilisable pour faire chuter les signalisations.
1. Les boutons accessibles à l'opérateur sans ouverture du coffret, sont protégés contre les décharges électrostatiques.
2. Les boutons peuvent être remplacés par tout autre dispositif, sous réserve d'acceptation par EDF.
3. La remise à zéro du détecteur de défaut peut-être déportée dans un dispositif commun avec le dispositif de test.
Un bouton ou un dispositif de tests est proposé par le constructeur afin de permettre, à tout moment, en l'absence ou en présence de la tension HTA sur la ligne aérienne, de tester tout ou partie du fonctionnement du système. Ce dispositif permet de vérifier à minima l'état de l'alimentation auxiliaire. Il active le fonctionnement des signalisations visuelles locales durant un temps d'une minute, le fonctionnement des signalisations de sortie vers l'horodateur et la téléconduite, et une incrémentation du compteur de défauts polyphasés. Ce dispositif ne fait pas partie de la fourniture du détecteur s'il constitue un ensemble séparé. Il permet de tester le détecteur sans ouverture du boîtier.
Fixation sur le support
Les détecteurs sont installés dans les conditions décrites au § 4.4. Ils sont fixés sur le support par deux feuillards métalliques inoxydables de largeur 20 mm.
9.5.2 Repérage du sens d'installation du détecteur
Chaque détecteur possède une face côté support, repérée par un marquage vert, et une face côté réseau, éventuellement repérée par un marquage rouge. La signalisation lumineuse de couleur verte, les contacts CV1 et CV2 et le compteur "Vert" signalent les défauts qui se situent dans la direction du support. La signalisation lumineuse de couleur rouge, les contacts CR1 et CR2 et le compteur "Rouge" signalent les défauts qui se situent dans la direction du réseau.
Les détecteurs peuvent comporter un paramétrage tel que défini au § 4.4.4. Ce paramétrage est réalisé par des commutateurs internes au coffret à l'exclusion de tous systèmes de type potentiomètre. Ils sont facilement accessibles et modifiables sans outillage. Le repérage de ces réglages est placé à proximité du moyen de réglage. Le paramétrage du détecteur ou sa modification ultérieure ne nécessite aucun essai pour validation de ce réglage. Il peut être prévu une ou plusieurs signalisations internes au coffret qui informent l'exploitant si les conditions d'installation du détecteur sont incompatibles avec son bon fonctionnement (environnement trop perturbé, niveau de signal trop fort ou trop faible, etc.). Les conditions de fonctionnement de ces signalisations sont indiquées par le constructeur dans sa notice d'utilisation.
Détecteur de défaut autonome
Le mode d'alimentation du détecteur de défaut est laissé au choix du constructeur. Si le détecteur comprend des piles ou des batteries internes, elles ne nécessitent une maintenance que tous les 4 ans ou plus (remplacement éventuel) pour un fonctionnement de 100 heures par périodes de deux heures équi-réparties sur 4 ans. Les batteries ou piles utilisées sont des modèles standard du commerce et leur fourniture est multi-source. Elles sont étanches. Elles peuvent comprendre un système de connectique et un conditionnement particulier à condition que ceux-ci puissent être approvisionnés de manière courante avec les piles et ne nécessitent pour l'installation aucun outillage particulier, ni soudure. Le temps de mise en œuvre est de l'ordre de la minute.
9.7.2 Détecteur de défaut raccordé à un IA2T
Ce détecteur de défaut utilise, pour son alimentation, l'atelier d'énergie de l'IA2T. L'atelier d'énergie fournit une tension 12 V continue. En veille ou pendant les cycles de fonctionnement, la source 12 V reste dans la plage de tension 10,8V et 15,6 V (12 V, +30 %, -10 %). Le taux d'ondulation résiduelle est inférieur à 2% des valeurs assignées de 50 Hz à 3000 Hz. La tension continue peut descendre jusqu'à 6 V pendant 0,5 s. Le fonctionnement du détecteur de défaut ne doit pas être perturbé, mais la signalisation lumineuse peut être temporairement affectée.
La polarité - (négative) de l'atelier d'énergie est relié à la masse du coffret de l'IA2T, qui est lui même raccordé à la terre des masses du support. Cet atelier d'énergie alimente :
∑ l'accès transmission (AT) radio (consommant 400mA maximum en veille et 4A maximum en émission) ou téléphone (consommation comprise avec celle du PA),
∑ le poste asservi (PA) consommant 170 mA en veille et 400 mA en émission.
Le temps d'émission est d'environ 20 s. La consommation du détecteur de défaut ne devra pas être supérieure à 50 mA en veille et à 150 mA lorsque les signalisations lumineuses fonctionnent (pendant 2 heures maximum).
Les relais employés doivent être conformes à la classe C définie dans la spécification HM-63/95/125/C (Spécification technique EDF - procédure d'essais de type en vue de la qualification - Relais à courant continu instantanés à contacts - non classés ou classés 1E-K3) Note :
Ils devront être conformes à la classe C4, c'est-à-dire :
∑ pouvoir de manœuvres compris entre 0,65W et 5W,
∑ tenue du relais (pris isolément) à une surcharge de courte durée de 100A pendant 30ms,
∑ 50 000 manœuvres sous une charge inductive de constante de temps 5ms,
∑ temps de fonctionnement et de relâchement du relais inférieurs à 30ms,
Des caractéristiques inférieures pourront être acceptées, pour un motif dûment justifié, après accord
Voir le fonctionnement de ces compteurs aux § 7 et 8 Le détecteur de défauts comptabilise(en fonction des options définies en ANNEXE A) les défauts monophasés "Vert", "Rouge" et les défauts polyphasés. Les défauts comptabilisés sont ceux que le détecteur émet vers l'appareil externe (horodateur ou autre). Il comporte 3 compteurs allant à minima de 0 à 999 totalisant :
∑ Les défauts vers la direction « Verte »,
∑ Les défauts vers la direction « Rouge »,
∑ Les défauts polyphasés.
Ces compteurs sont consultables soit simultanément, soit successivement, éventuellement avec un outil propre au constructeur. Les trois registres sont remis à zéro simultanément par un dispositif défini au § 9.3. Les caractéristiques de ces compteurs sont les suivantes :
∑ lecture de jour,
∑ visible à 3 m
∑ conditions nominales de lecture : 0°C / +45°C,
∑ conditions normales de fonctionnement : -25 °C / + 55 °C.
Interface avec l'horodateur, la téléconduite et l'alimentation de l'IA2T
Interface vers la téléconduite
Les contacts vers la téléconduite sont sortis sur deux bornes à visser internes au boîtier (voir Figure 4). Ces bornes peuvent recevoir chacune deux fils de section 1,5 mm². Un presse étoupe est prévu dans la partie basse du boîtier pour sortir un câble de 4 x 1,5 mm², câble commun à l’alimentation 12 V (2 conducteurs) et aux contacts CV2 et CR2 destinés à la téléconduite (2 conducteurs). Le commun des contacts CV2 et CR2 est relié au pôle négatif du 12 V d’alimentation en interne au détecteur.
9.10.2 Interface vers l'horodateur
Un connecteur pour les contacts à destination de l'horodateur (ou d'autres équipement éventuels) est fixée à la base du coffret. Les caractéristiques de ce connecteur et son câblage sont définis en ANNEXE B. Le connecteur est fourni avec un obturateur. Le câble entre le détecteur de défaut et l'horodateur a une longueur maximum de 2 mètres.
9.10.3 Alimentation du détecteur de défaut relié à un IAT
Deux bornes à visser internes au boîtier pouvant recevoir chacune 2 fils de section 1,5 mm² sont prévues pour fournir l'alimentation du détecteur de défaut depuis l'atelier d'énergie de l'IA2T. Ces deux fils sont issus du câble commun à l’alimentation et aux contacts CV2 et CR2 destinés à la téléconduite.
(voir HN 46-R-01-4 § 2.1.1) Un système de détrompage ou à minima un repérage indélébile est prévu pour éviter les inversions de polarité. Si par erreur, le système est alimenté par des polarités inversées, aucun composant ne doit être détérioré
La tenue diélectrique du détecteur est définie dans la Figure 8 ci après qui représente le détecteur de défaut dans son environnement.
du détecteur de défaut
(Expl : capteurs,
0 V électronique
Coffret du détecteur
d (en m)
- Tenue diélectrique demandée :
- Entrée 1 et 2 -
(entre l'entrée considérée et toutes les autres entrées réunies
et l'extérieur du coffret du détecteur)
kV 50 Hz
kV choc (1,2 / 50)
5 kV x d (en mètres) choc (1,2 / 50)
Détecteur de défaut non raccordé à un appareil de coupure (téléconduite)
Figure 7 - Tenue diélectrique du détecteur de défaut autonome
9.12.2 Détecteur de défaut raccordé à un IA2T
TP d'alimentation de l'IAT
d < 1m
Sorties signalisation
vers téléconduite
Coffret IAT
Tenue diélectrique :
Tenue diélectrique demandée :
(entre l'entrée considérée et la masse constituée par le boitier
2 kV 50 Hz 5 kV choc (1,2 / 50)
Figure 8 - Tenue diélectrique du détecteur de défaut autonome (relié à un IA2T)
1. Les tenues diélectrique indiquées sur les Figures 8 et 9 en mode commun. Pour les tenues diélectriques
en mode différentiel, se reporter à la spécification d'essais.
2. Les tenues diélectriques sont définies pour un IA2T équipotentiel.
Les conditions climatiques d'utilisation sont définies dans la spécification HN 46-R-01-4, à l'exception des grandeurs d'influence qui sont définies ci-dessous.
extrêmes de
20°C ± 2°C 60% ± 15 %
-25°C à +55°C 10 à 100% Condensation possible
-25°C à +70°C 10 à 100% Condensation possible
Tension d'alimentation auxiliaire (pour détecteurs sur 'IA2T uniquement)
Voir HN 64-S-46
9.14 Durée de vie
Le détecteur a une durée de vie de 15 ans.
9.15 Fiabilité
Elle est de 5.10 -3 pannes par an, tous composants électroniques compris, sans les piles. Le terme ci dessus est défini dans la norme HN 46-R-01-3 § 3. Le constructeur présente les études de fiabilité réalisées lors de la conception de son matériel. Ces études peuvent puiser dans les outils suivants :
∑ l'analyse préliminaire des risques
∑ l'analyse fonctionnelle
∑ l'analyse des modes de défaillance, de leurs effets et de leur criticité,
∑ l'arbre de défaillance,
∑ le graphe de Markov illustrant les enchaînements entre états,
∑ les calculs de MTBF résultants, avec les hypothèses suivies (justification du taux de panne des
composants ) Au minimum, le constructeur réalise et présente les calculs de MTBF portant sur son matériel. Ces
calculs sont menés suivant la méthode et les données du document MIL HDBK 217 (dernière version), en retenant pour hypothèses un environnement "Ground Benign" et une température d'environnement de 40°C.
9.16 Maintenance
La définition de ce terme est donnée dans la norme HN 46-R-01-1 §4.2.2. Le système ne nécessite durant sa durée de vie aucune maintenance préventive autre que celle définie dans le § 9.7. En cas de panne, la maintenance se limite à l'échange du détecteur. En ce qui concerne les piles ou batteries, il est possible de connecter et de déconnecter ces éléments, le détecteur de défaut étant en ordre de marche, c'est à dire sans déposer l'appareil. Le matériel est repéré de manière à permettre le remplacement en évitant toute inversion de polarité dans les raccordements. Le constructeur précise dans sa notice les conditions d'interchangeabilité des piles ou batteries (précautions à prendre et type de batteries ou piles à utiliser).
La documentation technique remise à EDF comporte les dossiers décrits dans la spécifications technique EDF HN 46-R-01 section 4.2, ou son équivalent en vigueur. Les dossiers "guide Installateur" et "Guide de mise en service et de maintenance" peuvent être regroupés en un seul dossier.
Cette documentation est complétée le cas échéant par un dossier d'aptitude qui comprend les dossiers suivants :
∑ l'étude de fiabilité du matériel,
∑ un dossier d'essais, qui comprend les résultats des essais effectués par le fournisseur; ces essais, pour être pris en compte par EDF lors de la procédure de qualification, doivent être réalisés et présentés selon les règles définies entre EDF et le fournisseur.
Ces dossiers sont remis en 3 exemplaires à EDF.
Cette documentation ne couvre pas les documents relatifs aux procédures d'Assurance Qualité, qui font l'objet d'une demande EDF spécifique.
9.18 Etiquetages et identifications
Chaque élément du détecteur est étiqueté et repéré. Les règles concernant cet étiquetage sont définies dans la norme HN 46-R-01-5 §5.3
Le constructeur présente par version de DDD retenue, pour les essais d’acceptation de type, au minimum deux spécimens comme indiqué dans le tableau du § 10.3.1.
∑ EDF décide, au préalable à l’acceptation de type, des essais à réaliser pour les différentes versions. Ces essais constitueront un sous-ensemble des essais décrits dans la suite du document.
∑ Dans tous les cas, les caractéristiques spécifiées pour le DDD s'imposent au fournisseur.
Conditions atmosphériques normales d'essais
Sauf indication contraire, les conditions atmosphériques normales d'essais sont les suivantes (tolérances larges) :
1) Essais en grandeur réelle, avant l'ensemble des essais, le matériel est placé durant 24 heures dans les conditions atmosphériques extérieures au moment des essais et conformes aux plages de températures de 9.13.
2) Essais en grandeur réduite, avant l’ensemble des essais, le matériel est placé durant 24 heures dans les conditions définies ci-dessous en grandeur réduite.
- température de l'air ambiant : entre + 15°C et + 35°C,
- humidité relative : entre 45 % et 75 %,
- pression atmosphérique : entre 86 kPa et 106 kPa.
10.2.2 Conditions de référence
Sauf indication contraire, les essais sont effectués dans les conditions de référence dont les valeurs, pour chaque grandeur ou facteur d'influence, sont données ci-après :
Tolérances pour les essais
20 °C ± 2 K
entre 45% et 75%
entre 86 kPa et 106 kPa
tension alternative entre phase
20 kV / ÷3 ± 7%
50 Hz ± 0,2%
10.2.3 Réalisation des essais diélectriques en mode commun
Les essais d’isolement en mode commun sont réalisés en enveloppant le coffret dans une feuille d’aluminium raccordée à la référence de terre, chaque entrée-sortie étant testée par rapport à l’ensemble des autres entrées-sorties raccordées pour l’essai à cette référence de terre.
Les essais proposés dans ce paragraphe sont regroupés de la façon suivante :
- essais initiaux,
- essais aux limites d'emploi fonctionnelles,
- essais permettant l'appréciation du comportement dans le temps,
- essais finaux. But des essais initiaux :
Ces essais ont pour but de mesurer les principales caractéristiques constructives et fonctionnelles du matériel à l'état neuf. But des essais aux limites d'emploi fonctionnelles :
Ces essais ont pour but de vérifier certaines composantes de la sûreté du matériel, il s’agit :
- dans le domaine nominal d’une grandeur d'influence variant seule, que les caractéristiques fonctionnelles restent à l'intérieur des valeurs limites spécifiées.
- dans le domaine limite d’une grandeur d'influence variant seule, que le matériel alimenté soit apte à en supporter les contraintes et que les caractéristiques fonctionnelles contrôlées après retour dans le domaine nominal restent à l'intérieur des valeurs limites spécifiées. But des essais d'appréciation du comportement dans le temps :
Ces essais ont pour but de vérifier une autre composante de la sûreté du matériel. Ils permettent d'estimer la robustesse, la qualité de fabrication et de mettre en évidence les points faibles du matériel soumis à un certain nombre de contraintes de fonctionnement et d'environnement spécifiques. But des essais finaux :
Ces essais ont pour but de vérifier certaines caractéristiques du matériel à l'issue de la séquence d'essais d'appréciation du comportement dans le temps.
10.3.1 Ordre de succession des essais
Le tableau de planification des essais est indicatif. En revanche, certaines règles doivent être respectées :
Après l'analyse de la liste des composants électroniques utilisés (§ 10.4.1) et l'examen visuel initial (§ 10.4.2), les spécimens de qualification subissent dans l'ordre les groupes d'essais récapitulés dans le tableau ci-après :
1° essais initiaux, 2° essais aux limites d'emploi fonctionnelles, 3° essais d'appréciation du comportement dans le te mps, 4° essais finaux. Les essais de variation rapide de température, de vibration mécanique, de brouillard salin et de fonctionnement prolongé seront réalisés dans l'ordre indiqué, sur un même spécimen.
Essais à réaliser
Rigidité diélectrique à 50 Hz
Tenue diélectrique au choc
Degré de protection des enveloppes
Durée de vie de l’alimentation
Essais fonctionnels grandeur réelle
défauts +
Essais fonctionnels grandeur réduite
Essais aux limites d'emploi fonctionnelles
Influence d'une inversion de polarité
Influence de l’alimentation de l’IAT
- Variation de tension dans le domaine nominal
- Insensibilité aux harmoniques
Influence des décharges électrostatiques
Influence champ électromagnétique rayonné
Influence perturbations électriques conduites
Onde oscillatoire amortie
10.8.7.1
Transitoires électriques rapides
10.8.7.2
Immunité aux ondes de chocs (énergétique)
10.8.7.3
Essais de comportement dans le temps
Essai de variations rapides de température
Essai de vibrations mécaniques
Essai de fonctionnement prolongé
Vérification finale de bon fonctionnement
2 Vérification de bon fonctionnement de type 1 (voir § 10.7.1)
Vérification de bon fonctionnement de type 2 (voir § 10.7.2)
4 Vérification par bouton-poussoir de test 5 Vérification finale de bon fonctionnement exposé en §10.10.4
Analyse de la liste des composants électroniques utilisés
Une analyse de la liste des composants électroniques utilisés est effectuée selon deux axes d'investigation :
- analyse de la qualité et de la fiabilité des composants électroniques utilisés,
- analyse de la fiabilité et de la pérennité des sources d'approvisionnements.
Cette analyse de liste peut être complétée par une visite chez le constructeur au cours de laquelle sera évoquée sa politique dans le domaine des composants électroniques.
Note : cette analyse doit être menée au plus tôt, de préférence avant la réception du matériel pour essais d’acceptation de type.
10.4.2 Examen visuel
Ce contrôle est fait sur le matériel à l'état neuf, ainsi qu'à l'issue des essais d'évaluation du comportement dans le temps.
Sur le matériel à l'état neuf, on vérifie la conformité des cartes électroniques au Dossier
d'Identification, ainsi que la qualité générale de fabrication, avec notamment les points suivants :
- la présence éventuelle de défauts majeurs (au sens de la norme NFC 93-713) au niveau de la gravure,
- les éventuelles réparations et retouches effectuées,
- la qualité de la mise en œuvre, du repérage et du câblage des liaisons. A l'issue des essais d'évaluation du comportement dans le temps, on observe :
- les éventuelles dégradations mécaniques (chute de composants, fissuration des
- la présence éventuelle de trace de corrosion (trace d’oxydation au niveau des soudures, changement d'aspect au niveau des cartes à circuit imprimé),
- le brunissement éventuel du circuit imprimé dû à la dissipation thermique d'un composant.
Sur le matériel à l'état neuf :
- le schéma de la carte doit être conforme au Dossier d'Identification,
- aucun défaut majeur n'est admis,
- le câblage des liaisons est conforme au § 6.
A l'issue des essais d'évaluation du comportement dans le temps :
- aucune dégradation mécanique ne doit être constatée,
- en cas de changement d'aspect au niveau des cartes à circuit imprimé, il sera procédé à une analyse chimique afin de vérifier l'absence sur la carte de composés chimiques susceptibles de corroder les circuits, la soudure ou la carte (la responsabilité de cette analyse incombe à EDF),
- si un brunissement est observé à l'issue de l'essai de mise sous tension prolongée, ce dernier essai sera poursuivi pour investigations complémentaires.
10.4.3 Résistance d'isolement
CEI 60255-5, HN 46-R-01-6
Les points d'application de la tension sont les mêmes que ceux définis pour l'épreuve de rigidité diélectrique (§ 10.4.4). La mesure de la résistance d'isolement est effectuée sous une tension continue de 500 V, après une durée d'application de la tension égale à 1 minute. Pour le PDAC, la résistance d’isolement sera mesurée entre la tresse de masse éventuelle et le plan du support (enveloppe du DDD).
La résistance d'isolement doit être ≥ 100 M en mode commun et ≥ 100 k en mode différentiel entre bornes des contacts ouverts.
10.4.4 Rigidité diélectrique à 50 Hz
HN 46-R-01-6, CEI 60255-5
Les essais sont effectués avec une feuille d’aluminium disposée entre le détecteur de défauts et le support de fixation. Les essais en mode commun sont effectués entre les sorties ou points concernés (voir [17]) et toutes les autres sorties et entrées réunies et l’extérieur du coffret du détecteur (coffret porté au potentiel via la feuille d’aluminium) pour les essais en mode commun et entre chaque entrée pour les essais en mode différentiel. Pour le PDAC, la rigidité diélectrique sera mesurée entre la tresse de masse éventuelle et le plan du support (enveloppe du DDD).
En mode commun :
- Rigidité diélectrique demandée : 2 kV
- Vérifications : celles prévues pour une vérification de bon fonctionnement de type 1 conf § 10.7.1.
- On ne doit constater aucun amorçage, ni perforation, ni contournement, ni courant de fuite d'intensité ≥ 5 mA efficace. En mode différentiel :
- Rigidité diélectrique demandée : 500 V pour chaque contact ouvert.
- On ne doit constater aucun amorçage, ni perforation, ni contournement, ni courant de fuite d'intensité ≥ 5 mA efficace.
10.4.5 Tenue diélectrique au choc
Les essais sont effectués avec une feuille d’aluminium disposée entre le détecteur de défauts et le support de fixation. Pour le PDAU et le PDAT, les essais en mode commun sont effectués entre les sorties ou points concernés (voir [17]) et toutes les autres sorties et entrées réunies et l’extérieur du coffret du détecteur (coffret porté au potentiel via la feuille d’aluminium) pour les essais en mode commun et entre chaque entrée pour les essais en mode différentiel. Pour le PDAC, la tenue diélectrique sera mesurée entre la tresse de masse éventuelle et le plan du support (enveloppe du DDD).
Il est appliqué successivement 5 ondes de choc de polarité positive puis 5 ondes de choc de polarité négative à chacun des points d’application.
∑ En mode commun :
- 5 kV choc (1,2 / 50)
- en plus, lorsque les capteurs sont à l’extérieur du DDD : 5KV par mètre entre le capteur et le coffret du DDD.
∑ En mode différentiel :
Tenue diélectrique demandée : 1 kV entre contacts ouverts
∑ On examine la forme d'onde de chaque choc afin de mettre en évidence un amorçage éventuel : si aucune décharge disruptive ne se produit, l'essai est satisfaisant, si l'on constate plus d'une décharge disruptive, l'essai est non satisfaisant. Si l'on constate une seule décharge disruptive, on applique 6 chocs supplémentaires de la même polarité que pour la décharge disruptive observée ne devant donner lieu à aucune décharge disruptive.
∑ Vérification : celles prévues pour une vérification de bon fonctionnement de type 1 (cf. §10.7.1 « Vérification de bon fonctionnement de type 1 »).
10.4.6 Degré de protection des enveloppes
Le constructeur fournit les rapports d'essais permettant de vérifier les indices de protection contre les corps solides et de protection contre les corps liquides selon les prescriptions de la norme NF C 20- 010 (IP 54 pour les signalisations visuelles et le coffret) et la norme NFC 20-015 (IK 09 pour les signalisations visuelles et le coffret).
10.4.7 Durée de vie de l’alimentation pour PDAC et PDAU
EDF établit un profil de mission à partir duquel les constructeurs spécifient une procédure d’essais adaptée au type de source d’énergie proposée ; cette procédure comporte deux pôles relatifs à l’évolution de la capacité (A/h) dans le temps (sur la base d’un critère de vieillissement) et à l’autonomie. Chaque pôle fait l’objet d’un chapitre théorique (les données utilisées seront justifiées) et pratique (mesures). Tout essai effectué par le constructeur fait l’objet d’un programme d’essais précédemment validé par EDF. A l’issue des essais, les résultats sont fournis à EDF. Tout essai effectué par le constructeur prend en compte les détecteurs de défauts de type PDAU et PDAC selon le profil suivant (ce § ne s’applique pas au PDAT qui ne possède pas d’alimentation autonome) :
Durée de vie de l’alimentation : supérieure à 4 ans ; Nombre de fermeture de contacts par an : environ 750. Type et durée des défauts :
- 10 défauts monophasés permanents par an ;
- 2 défauts polyphasés permanents par an ;
750 fermetures de contacts par an dus à des défauts fugitifs. Durée : 2 heures par défaut permanent
Signalisation lumineuse et affichage compteur de défauts
Essai « 100 heures »
Avant le début de l’essai, le DDD est en état de veille. La variable Ir (courant résiduel de défaut) est nulle tout au long de l’essai. 1-Il capte la tension directe (Vd) de référence (20 kV) pendant un temps supérieur à 10 s. 2-A t=0 : la tension directe est ramenée à zéro. 3-La séquence se constitue de la façon suivante : un courant Iphase de fréquence 50 Hz, d’amplitude suffisante de sorte à assurer le fonctionnement du DDD et de durée égale à 120 ms. On attend ensuite 2 heures maximum (la tension directe restant toujours nulle). 4-Cette séquence est répétée en boucle 50 fois au minimum. Les 25 premières séquences sont réalisées à la température de +55°C et les 25 séque nces suivantes à la température de -25°C.
∑ Les deux signalisations lumineuses doivent s’être toutes deux allumées pour signaler le défaut polyphasé pendant toute la durée de la présence des défauts, avec des pauses de 73 s environ à chaque réapparition de défaut (durée de confirmation de caractère permanent du défaut).
∑ A l’issue de l’essai, les deux signalisations lumineuses fonctionnent toujours correctement, ainsi que les éventuels contacts. Le compteur de défauts polyphasés est incrémenté.
∑ Note : à l'issue de l'essai, s'il est satisfaisant, les piles ou batteries du DDD peuvent être remplacées.
10.4.8.2 Visibilité de la signalisation lumineuse et de l’afficheur
EDF vérifie la conformité des caractéristiques des signalisations lumineuses et de l’afficheur énoncées en [17]. En cas de litige, le constructeur réalise un essai conformément à la norme référencée NF P 99-021 [26].
10.5 Essais fonctionnels réalisés en grandeur réelle au laboratoire de génie électrique EDF R&D
La caractérisation fonctionnelle est effectuée sur le réseau HTA aérien d’essais d’EDF R&D décrit ci- après. Il permet de reproduire des défauts de type monophasé-terre, polyphasé, monophasé double et également de reproduire les différents cycles de fonctionnement de la protection d’un départ dans un poste source.
Le coffret du DDD est fixé sur un support armé en nappe voûte à une hauteur comprise entre 1,5 m et 2 m du sol selon les directives d’installation de la notice fournie par le constructeur.
L’électronique du détecteur est configurée selon les directives d’installation de la notice fournie par le constructeur. Les piles utilisées (lorsqu’il y en a), sont celles fournies par le constructeur avec le coffret.
Le but de ces essais est de vérifier la détection satisfaisante des différents défauts pour les valeurs spécifiées de courant et de tension. Un enclencheur électrique permet de créer les défauts monophasés ou polyphasés. Pour les essais en neutre impédant, la prise en compte par les DDD des défauts décrits ci-dessous nécessite un angle spécifique d’apparition du signal de défaut par rapport au zéro de tension. En neutre compensé, l’utilisation d’un éclateur permet de répartir les angles d’amorçage. L’éclateur est inutilisable en neutre impédant à cause du niveau d’intensité des courants de défaut, ce qui nécessite une exploration de l’angle de défauts par rapport au zéro de tension. De plus, l'atteinte des seuils en courant, tension et temps, également indiqués ci-après, est nécessaire pour l’activation du DDD. Dans le cas du défaut polyphasé, le défaut franc n'est pas considéré. Nous rappelons qu’il peut entraîner, de par l'amplitude des signaux générés, une saturation de l'électronique. Dans la mesure où le PDAC dispose d’une base matérielle très proche des PDAT et PDAU, les essais en grandeur réelle ne seront pas réalisés sur le PDAC.
∑ La mise en état de veille des détecteurs de défauts s'effectue par mise sous tension de la ligne pendant 10s avant l’apparition du défaut.
∑ La ligne est mise hors tension à la fin de chaque essai.
∑ L'enregistrement des signaux courant et tension est effectué au départ de la ligne et à l ‘endroit du défaut.
∑ Les essais sont effectués dans les conditions atmosphériques citées en § 10.2.1 et, pour la plupart des essais, sous les deux régimes de neutre spécifiés (soit en neutre compensé et en neutre impédant).
∑ Le cas échéant, l’enregistrement des contacts « horodateur » et « téléconduite » est effectué.
Détection des défauts monophasés à la terre ; cas du neutre compensé :
Caractéristiques de la ligne d’essais
∑ Impédance de court-circuit de la source de 2,1
20 MVA.
par phase correspondant à un transformateur de
∑ Mise à la terre du neutre du transformateur : R=600 et L =32
∑ Désaccord maximum : 10%
∑ Répartition du capacitif : 320A (80%) sur le jeu de barres et 80A (20%) en ligne dont 60A (15%) en aval des DDD
Disjoncteur départ HTA
de défaut terre
homopolaires
SIMULATEUR DE DEFAUTS -TERRE
Résistance de défaut
M.A.L.T : Lw=32ohms
R=600 ohms
225KV/20KV
10.5.1.2 Défaut validé
Une tension de source de 20 kV est appliquée 10 secondes avant l’apparition du défaut. La durée du défaut est de 100ms avec coupure de la source et sans ré-enclenchement. La résistance du défaut est telle que le pic de courant Ir soit supérieur à 70 A crête (courant de seuil=60A majoré de 20%) et la tension résiduelle supérieure à 11 KV crête. La validation de la détection est assurée par la présence entre 30 et 50 ms après le franchissement du seuil de détection du courant résiduel d’une tension résiduelle de fréquence comprise entre 35 et 75 Hz et supérieure à 4KV efficaces. Un cycle de 40 essais est effectué pour un défaut situé à l’aval du DDD conformément au schéma ci- dessus.
∑ Le DDD doit détecter et valider le défaut.
∑ Le cas échéant, le contact de signalisation à destination de l’horodateur est activé (défaut vers l’extrémité du réseau).
∑ L’afficheur du compteur de défauts s’incrémente.
∑ Le contact destiné à la téléconduite est activé (défaut vers l’extrémité du réseau).
∑ Allumage de la lampe «défaut vers l’extrémité du réseau».
4 non détections sur 40 sont tolérées. Au delà, les matériels sont considérés comme non conformes aux spécifications. Aucune erreur de directionnalité n’est tolérée.
10.5.1.3 Défaut invalidé
Une tension de source de 20 kV est appliquée 10 secondes avant l’apparition du défaut. La durée du défaut est de 100ms avec coupure de la source et sans ré-enclenchement. La résistance de défaut est telle que le pic de courant résiduel soit inférieur à 50 A crête, ou le pic de tension résiduel soit inférieur à 7 KV crête. Un cycle de 20 essais est effectué pour un défaut situé à l’aval du DDD conformément au schéma ci- dessus.
Le DDD ne doit pas détecter le défaut. Conformité :
EDF tolère que le DDD détecte le défaut, à la condition que cette détection soit fiable et répétitive pour un niveau de tension et de courant donné, et qu’il ne se produise aucune erreur de directionnalité.
Détection des défauts monophasés à la terre ; cas du neutre impédant :
∑ Mise à la terre du neutre du transformateur : R=40
∑ Répartition du capacitif : 320A sur le jeu de barres et 80A en ligne dont 60A en aval des DDD
M.A.L.T :
R=40 ohms
10.5.2.2 Défaut validé
Une tension de source de 20 kV est appliquée 10 secondes avant l’apparition du défaut. La durée du défaut est de 100ms avec coupure de la source et sans ré-enclenchement. La résistance du défaut est telle que le pic de courant Ir soit supérieur à 70 A crête (courant de seuil=50A crête majoré de 20%) et la tension résiduelle supérieure à 11 KV crête. La validation de la détection est assurée par la présence entre 30 et 50 ms après le franchissement du seuil de détection du courant résiduel d’une tension résiduelle de fréquence comprise entre 35 et 75 Hz et supérieure à 4KV efficaces. Un cycle de 20 essais est effectué avec réglage des instants d’apparition de défaut équi-répartis d’1ms entre 2 et 5 ms après le zéro de tension pour un défaut situé à l’aval du DDD conformément au schéma ci-dessus.
∑ Allumage de la lampe « défaut vers l’extrémité du réseau ».
2 non détections sur 20 sont tolérées. Au delà, les matériels sont considérés comme non conformes aux spécifications. Aucune erreur de directionnalité n’est tolérée.
10.5.3 Détection des défauts monophasés doubles (à composante 50 Hz)
∑ Le courant de seuil S ma est de 250 A eff
∑ On fait circuler dans les phases concernées un courant (I ph ) égal à 200 A pendant un temps
t = 120 ms.Un cycle de 5 essais est effectué.
∑ On fait circuler dans les phases concernées un courant (I ph ) égal à 300 A pendant un temps
t < 50 ms.Un cycle de 5 essais est effectué.
Un essai est effectué toutes les 120 secondes.
∑ Pour I ph = 200 A et t = 120 ms le DDD n’active pas ses contacts.
∑ Pour I ph = 300 A et t = 120 ms le DDD doit détecter et valider le défaut.
∑ Les deux indicateurs lumineux (l’un et l’autre) doivent s’allumer en cas de défaut permanent ; vérification visuelle.
∑ Les deux contacts de relais destinés à la téléconduite doivent être activés simultanément.
∑ Les deux contacts de relais destinés à l’auscultation doivent être activés simultanément.
∑ Le compteur de défauts s’incrémente.
∑ Pour I ph = 300 A et t < 50 ms, le DDD n’active pas ses contacts.
Aucun mauvais fonctionnement n’est attendu. Toutefois, si 1 essai sur 5 n’est pas satisfaisant, une nouvelle série de 5 essais est effectuée sur le même matériel ; si un essai est alors non satisfaisant, le matériel est déclaré non conforme. Pour la 1 ère série de 5 essais, si au moins 2 essais sont non satisfaisants, le matériel est déclaré non conforme.
10.5.4 Détection des défauts polyphasés
Pour ce type de défaut, on effectue :
∑ pendant un temps t = 120 ms, un cycle de 5 essais pour une valeur de I ph < 370 A eff
∑ pendant un temps t = 120 ms, un cycle de 5 essais pour une valeur de I ph > 530 A eff
∑ pendant un temps t < 50 ms, un cycle de 5 essais pour une valeur de I ph > 530 A eff
∑ Pour I ph < 370 A et t = 120 ms le DDD n’active pas ses contacts.
∑ Pour I ph > 530 A et t = 120 ms le DDD doit détecter et valider le défaut.
∑ Les deux indicateurs lumineux (l’un et l’autre) doivent s’allumer simultanément sur défaut permanent ; vérification visuelle.
∑ Les deux contacts de relais destinés à la télé signalisation via un OMT doivent être activés simultanément.
∑ Le cas échéant, les deux contacts de relais destinés à l’horodateur doivent être activés simultanément et le compteur de défauts doit s’incrémenter.
∑ Pour I ph > 530 A et t < 50 ms le DDD n’active pas ses contacts.
Essais fonctionnels en grandeurs réduites
Moyen d’essais « grandeur réduite »
Le moyen d’essais en grandeur réduite, doit générer des composantes électromagnétiques B et E permettant d’atteindre les seuils de détection.
Les amplitudes de ces composantes sont réglées empiriquement par l’opérateur de sorte qu’elles correspondent à des grandeurs de tension et de courant du réseau supérieures (ou inférieures si souhaité) aux seuils de détection du DDD.
Les formes de signaux simulées font l’objet d’un accord EDF/constructeur selon les consignes du constructeur. L’électronique du détecteur est configurée selon les directives d’installation de la notice fournie par le constructeur. Les piles utilisées, sont celles fournies par le constructeur avec le coffret.
Le but de ce moyen d’essais est de vérifier, pour le détecteur :
la logique de fonctionnement complète sur défaut monophasé-terre et défaut polyphasé,
la gestion de priorité de défauts,
10.6.2 Sanctions associées aux essais fonctionnels grandeur réduite
Les trois modèles de détecteurs directionnels de défauts ayant des sorties optionnelles et différentes, les sanctions indiquées ci-après en § 7.6.3 sont à considérer uniquement si la sortie correspondante est présente sur le modèle testé.
Priorités de défauts : essais réalisés en grandeur réduite
Séquences de défauts
On réalise les séquences de défauts décrites ci-après. Des graphiques ci-après présentent les séquences fonctionnelles à réaliser. Les grandeurs injectées par les sources sont représentées (Tension et courant résiduel, tension directe et courant de phase). Note : les graphiques présentés sont indicatifs et ne respectent notamment pas les échelles de temps.
10.6.3.1.1 Défaut monophasé-terre
1-Cas d’un défaut permanent
Avant le début de l’essai, le DDD est en état de veille.
Il capte la tension directe (Vd) de référence (20 kV) pendant au moins 10s.
La tension directe Vd est ramenée à zéro. On applique un transitoire Vr et Ir d’amplitude suffisante pour activer le DDD. Immédiatement à l'issue de ce transitoire, on applique une tension Vr de durée
égale à 60 ms, de fréquence 50Hz et d'amplitude suffisante pour que le seuil de 4kV soit jugé atteint par le DDD (de sorte à confirmer le défaut, ajustage manuel si nécessaire).
A t=900 ms : «cycle lent»
On applique un transitoire Vr et Ir d’amplitude et durée de sorte à assurer l’activation du DDD (voir
A t=15,9s : «déclenchement définitif»
On applique un transitoire Vr et Ir d’amplitude et durée de sorte à assurer l’activation du DDD (voir schéma ci-dessous).
A t=118,9s : la tension directe de référence est rétablie.
A t=3s : horodatage du défaut et incrément du compteur de l’afficheur. On vérifie que le temps de
fermeture du contact d’horodatage est de 100 ms plus ou moins 10ms.
A t=18,9s : horodatage de la 2°apparition du défau t et incrément du compteur de l’afficheur
A t=73s : allumage d’une des signalisations visuelles et fermeture d’un des contacts à destination de
l’OMT. A t=123,9 s : suppression de la signalisation visuelle et ouverture des contacts à destination de l’OMT.
Vr : durée = 60ms
et amplitude > 4kV
référence HTA
2-Cas d’un défaut invalidé 1°cas : sur absence de tension résiduelle
La tension directe Vd est ramenée à zéro. On applique un transitoire Vr et Ir d’amplitude et durée suffisante de sorte à assurer l’activation du DDD. Immédiatement à l'issue de ce transitoire, on applique une tension Vr de fréquence 50Hz et d'amplitude 4kV, pendant une durée égale à 20ms (de sorte à ne pas valider le défaut).
Le défaut n’est pas validé par le DDD, à savoir : aucune information n’est horodatée, les signalisations visuelles et les contacts à destination de l’OMT ne sont pas activés. Le compteur de défauts n’est pas incrémenté.
Vr : durée = 20ms
2°cas : sur absence de tension directe (Vd) avant transitoire de défaut
Avant essai, le DDD est en état de veille, tension directe présente pendant au moins 10s (donc aucun défaut mémorisé).
Au moins 10s avant le début de l’essai, on supprime la tension directe, que l’on maintient ensuite à zéro pendant toute la suite de l’essai.
On applique un transitoire Vr et Ir d’amplitude et durée de sorte à activer le DDD. Immédiatement à l'issue de ce transitoire, on applique une tension Vr de fréquence 50Hz et d'amplitude telles que le seuil de 4kV soit dépassé par le DDD, et ce pendant 60ms.
Le défaut n’est pas validé par le DDD. Aucune information n’est horodatée, les signalisations visuelles et les contacts à destination de l’OMT ne sont pas activées, le compteur de défauts n’est pas incrémenté.
Vr : durée = 60ms et amplitude > 4kV
(Note : on rappelle qu’avant essai le DDD doit avoir été soumis à une tension directe pendant 10s au moins afin