Protection des Alternateurs : Stratégies Complètes Contre les Défauts

Protection des Alternateurs

Après avoir traité la protection des transformateurs et lignes, rappelons que les systèmes électriques modernes comprennent : alternateurs, transformateurs, barres de poste, lignes de transport, etc. Chaque partie doit être protégée contre les défauts. Les relais de protection détectent les comportements anormaux. Les défauts les plus graves sur les alternateurs concernent les enrouleurs du stator. Le schéma de base est la protection différentielle : sa nature différentielle la rend plus sensible et fiable que les autres systèmes.

Les groupes de production, surtout les gros, sont peu nombreux mais coûtent très cher. Il est crucial de les protéger. Voici les principaux défauts possibles :

Défaillance du Moteur Principal (Prime Mover) :

Si l'entrée du moteur principal faillit, l'alternateur tourne en moteur synchrone et puise du courant du réseau. C'est le « fonctionnement inversé ».

Perte de l'Excitation (Champ) :

Rare, mais si elle survient, elle n'endommage pas l'alternateur. Si l'alternateur tourne sans excitation, on peut le déconnecter manuellement ; pas de système automatique requis.

Surintensité :

Due à rupture partielle de l'isolement des enroulements ou surcharge du réseau. Parfois, la protection contre surintensité est inutile car :

1) Les enroulements modernes à haute impédance supportent un court-circuit aux bornes assez longtemps pour une déconnexion manuelle.

2) Un relais de surcharge pourrait déconnecter l'alternateur pour des défauts extérieurs momentanés, perturbant la continuité de service.

Survitesse :

Cause principale : perte soudaine d'une grosse charge. Un dispositif centrifuge mécanique sur l'arbre d'entraînement actionne la vanne principale du moteur principal en cas de survitesse dangereuse.

Surtension :

Le système d'excitation est bien conçu pour l'éviter, mais la surtension peut survenir par survitesse du moteur principal (perte brutale de grosse charge). Un système mécanique sur l'arbre permet de la contrôler.

Déséquilibre de charge :

Courants de phase différents dans l'alternateur. Causé par défaut à la terre ou entre phases. S'il persiste, peut brûler les enroulements ou endommager les fixations mécaniques.