Que sont les surtensions et leurs causes dans les systèmes d'alimentation électrique

Dans l'article d'aujourd'hui, nous allons connaître les surtensions et leurs causes. Il y a tellement de sources concernées par les surtensions comme les générateurs, les transformateurs et les lignes de transmission. Ces surtensions peuvent être causées par la foudre, l'ouverture de disjoncteurs, la mise à la terre d'un conducteur, etc. Ces surtensions peuvent ne pas être d'une ampleur énorme mais leur effet peut interrompre le système de protection ou les appareils connectés au système. Les ingénieurs essaient toujours de limiter et de contrôler l'effet des surtensions sur les types d'équipements en fonctionnement. Maintenant, nous essayons de trouver les principales causes des surtensions. Comment ils peuvent être générés et affecter le système d'exploitation.

ces transitoires ou surtensions sont de nature temporaire et de courte durée (quelques centaines de µs) mais ils provoquent des surtensions sur le réseau électrique. Ils proviennent de la commutation et d'autres causes, mais les transitoires les plus importants sont ceux qui sont générés par les coups de foudre naturels sur les lignes de transmission. Lorsque la foudre frappe une ligne, la surtension se précipite le long de la ligne et un flot de tensions énormes se précipite dans le système, ce qui est capable d'endommager tous les appareils de protection et électriques.

La figure ci-dessus montre la forme d'onde de la foudre. L'accumulation de tension le long de l'axe des x et le temps le long de l'axe des y. Il semble tout à fait clair que la surtension génère une onde avant très raide en un temps très court qui s'appelle le front d'onde. Cette accumulation est très rapide, étant de l'ordre de 1 à 5 µs. Alors que la face arrière appelée queue d'onde passe lentement par rapport au front d'onde. Cela prend un peu plus de temps qu'une vague raide.

Causes des surtensions

Les surtensions sur le système d'alimentation peuvent être globalement divisées en deux catégories principales.

A) Causes internes B) Causes externes

Les causes internes ne produisent pas de surtensions de grande ampleur. L'expérience montre que la surtension interne augmente à peine la tension du système à deux fois la tension normale.

• Surtensions de commutation : Le premier type de surtension interne est les surtensions de commutation. Les surtensions produites sur le système électrique en raison des opérations de commutation sont appelées surtensions de commutation.1) Elles peuvent être provoquées lorsqu'une ligne non chargée est connectée à la source de tension. 2) En outre, cela peut être dû au fait qu'une ligne chargée est connectée. Supposons qu'un chargement soit soudainement interrompu. Cela créera une tension de transitoires.3) la cause la plus importante de surtensions dans les surtensions de commutation est le hachage de courant. Le hachage de courant entraîne la production de transitoires à haute tension sur les contacts du disjoncteur à jet d'air.

• Échec de l'isolation : le cas le plus important de défaut d'isolation dans un système électrique est la mise à la terre du conducteur. Supposons qu'un conducteur se masse au centre. Il produit des tensions négatives qui se propagent des deux côtés.

• Terre d'arc : Le phénomène d'arc intermittent qui se produit dans la ligne vers le défaut à la terre d'un système triphasé avec production conséquente de transitoires est connu sous le nom de terre arquée. Ces transitoires sont cumulatifs; ils peuvent être très dangereux et causer de graves dommages au système d'alimentation en provoquant une défaillance de l'isolation. La formation d'arcs à la terre peut être évitée en mettant le neutre à la terre.

• Résonance : La résonance est cette situation dans le système d'alimentation lorsque la réactance inductive du circuit devient égale à la réactance capacitive. Sous résonance, l'impédance et la résistance deviennent égales et le facteur de puissance est égal à l'unité. La résonance provoque des tensions élevées dans les lignes de transmission.

• Cause externe : La cause externe comprend uniquement la foudre. « Une décharge électrique entre un nuage et la terre, entre des nuages ​​ou entre le centre de charges d'un même nuage s'appelle la foudre ». Nous discuterons de cette cause dans le prochain article avec beaucoup de détails.