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SPECIFICATION TECHNIQUE EDF
NOVEMBRE 2001 HN 45-S-54
Régime de neutre compensé - Spécificationde la protection wattmétrique homopolaire
ELECTRICITE DE FRANCE / CENTRE DE NORMALISATION
EDF HN 45-S-54SPECIFICATION TECHNIQUE Novembre 2001
TitreRégime de neutre compensé -Spécification de la protectionwattmétrique homopolaire
Nombre de pages 47 (y compris annexes)
Type Spécification technique
Document(s) associé(s) HM-63/01/004B - HR-44/01/003/B
Résumé L’industrialisation du nouveau régime de neutre compensénécessite le développement de nouveaux matériels. Cedocument est la spécification de la protection wattmétriquehomopolaire.
Auteurs Cette spécification a été rédigée par :- P. Juston (R&D/ER/EFSE)- L. Berthet (R&D/ER/FCR)- S. Vivier (R&D/ERMEL/CIMA)- A. Pinget (R&D/ERMEL/CIMA)- R. Jeanjean (R&D/CdN)
Classe AFNOR / UTE C 45
Direction responsable EDF - GDF SERVICESDélégation Réseaux Electricité - Mission Expertise Réseaux20 Place de la Défense92050 PARIS La Défense Cedex
Editeur Direction de la Stratégie et du DéveloppementEDF R&DCentre de Normalisation1, avenue du Général de Gaulle92141 Clamart CedexTél. : 01 47 65 55 30 Fax : 01 47 65 53 33
Distributeur Direction de la Stratégie et du DéveloppementEDF R&DCentre de Normalisation1, avenue du Général de Gaulle92141 Clamart CedexTél. : 01 47 65 55 30 Fax : 01 47 65 53 33adresse site internet : norm.edf.fr
Accessibilité Libre © EDF - 2001
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SOMMAIRE
1. Domaine d'application .......................................................................................................................... 5
1.1 Caractéristiques des réseaux mis à la terre par impédance de compensation.............................. 51.2 Caractéristiques des réseaux mis à la terre par impédance de limitation. ..................................... 5
2. Références normatives ........................................................................................................................ 5
2.1 Documents EDF ............................................................................................................................. 52.2 Normes françaises homologuées................................................................................................... 52.3 Documents de normalisation de la CEI .......................................................................................... 52.4 Autres documents de normalisation ............................................................................................... 6
3. Définitions, symboles et abréviations ................................................................................................... 7
3.1 Grandeurs électriques .................................................................................................................... 73.2 Types de défaut .............................................................................................................................. 7
4. Caractéristiques fonctionnelles ............................................................................................................ 8
4.1 Fréquence ...................................................................................................................................... 84.2 Grandeurs d'entrée......................................................................................................................... 84.3 Entrées sorties logiques ................................................................................................................. 94.4 Fonctions de la protection ............................................................................................................ 10
5. Caractéristiques assignées ................................................................................................................ 15
5.1 Conditions de service ................................................................................................................... 155.2 Découplage des entrées/sorties ................................................................................................... 165.3 Rigidité diélectrique ...................................................................................................................... 165.4 Alimentation auxiliaire................................................................................................................... 165.5 Protection des circuits .................................................................................................................. 165.6 Caractéristiques associées aux entrées/sorties ........................................................................... 175.7 Compatibilité électromagnétique .................................................................................................. 175.8 Autotests....................................................................................................................................... 185.9 Comportement dans le temps ...................................................................................................... 18
6. Caractéristiques constructives ........................................................................................................... 18
6.1 Technologie .................................................................................................................................. 186.2 Présentation - Boîtier .................................................................................................................... 196.3 Tension d'alimentation.................................................................................................................. 206.4 Face avant .................................................................................................................................... 206.5 Repérages .................................................................................................................................... 206.6 Indice de protection ...................................................................................................................... 20
7. Essais................................................................................................................................................. 21
7.1 Généralités ................................................................................................................................... 217.2 Conditions générales pour les essais........................................................................................... 217.3 Essais initiaux ............................................................................................................................... 257.4 Essais aux limites d'emploi fonctionnelles.................................................................................... 347.5 Essais d'appréciation du comportement dans le temps ............................................................... 417.6 Essais finaux ................................................................................................................................ 43
8. Règles pour le transport et le stockage.............................................................................................. 43
9. Fourniture du constructeur ................................................................................................................. 43
10. Étiquetages et identifications............................................................................................................ 43
11. Mise en exploitation de la protection wattmétrique .......................................................................... 43
12. Maintenance..................................................................................................................................... 44
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13. Sûreté de fonctionnement ................................................................................................................ 44
13.1 Disponibilité ................................................................................................................................ 4413.2 Fiabilité ....................................................................................................................................... 4413.3 Maintenabilité.............................................................................................................................. 44
14. Documentation ................................................................................................................................. 44
Annexe A (normative) PWH ENTREES-SORTIES LOGIQUES........................................................... 46Annexe B (normative) Modalités d’application des grandeurs d’alimentation....................................... 47
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Introduction
Le passage au régime de neutre compensé sur les réseaux HTA rend inefficaces les protectionsampèremétriques actuelles. Par ailleurs, sur les réseaux dont le neutre est mis à la terre par uneimpédance de limitation, le développement du câble provoque une diminution de la sensibilité desprotections ampèremétriques actuelles.Aussi, pour détecter les défauts phase-terre, EDF utilise des protections wattmétriques homopolairesobjet de cette spécification et dénommées ci-après PWH.
1. Domaine d'application
La présente spécification est applicable aux protections wattmétriques installées sur les réseaux HTA.Le neutre des réseaux HTA peut être mis à la terre soit par une impédance de compensation (réseauxcompensés) soit par une impédance de limitation.
1.1 Caractéristiques des réseaux mis à la terre par impédance de compensation.
Le courant capacitif résiduel du poste est de 1000 A maximum.Le courant capacitif résiduel d’un départ est de 160 A maximum.Le courant résistif minimum généré par l’impédance de compensation est de 20 A.Le désaccord est limité à 35 A en situation normale. Il peut être porté à 200 A temporairement en casde perte ou de rajout d’un départ avant que le réseau soit de nouveau réaccordé.
1.2 Caractéristiques des réseaux mis à la terre par impédance de limitation.
Le courant capacitif résiduel du poste est de 1000 A maximum.Le courant capacitif résiduel d’un départ est de 160 A maximum.Les conditions de mise à la terre par impédance limitatrice sont décrites dans le chapitre A13-11 duGuide Technique de la Distribution d’Électricité .
2. Références normatives
2.1 Documents EDF
HN 46-R-01 (juin 1993) “ Directives générales de conception et de construction des matériels decontrôle commande et de télécommunication des réseaux électriques (DICOT) ”§2.2 (A 2200) Documents de normalisation française (UTE)§2.3 (A 2100) Documents de normalisation française (AFNOR)§2.1 (A 2400) Documents de normalisation de la CEI
Directives techniques pour l'étude et la construction des postes "d" 90/20 kV et 63/20 kV
Guide Technique de la Distribution d’Électricité (chapitres B61-2 et B74-2)
HN 45-S-25, (Janvier 1977)“ Relais électriques à courant continu de tout ou rien instantanés àcontacts ”
2.2 Normes françaises homologuées
NF EN 50102 (1999) “ Degrés de protection procurés par les enveloppes de matériels électriquescontre les impacts mécaniques externes (Code IK) »
2.3 Documents de normalisation de la CEI
CEI 61131-2 (1992) “ Automates programmables : Spécifications et essais des équipements ”,CEI 61000-4-2 (1995) “ Essai d'immunité aux décharges électrostatiques ”, première édition 1995CEI 61000-4-3 (1995) “ Essai d'immunité aux champs électromagnétiques rayonnés aux fréquencesradioélectriques ”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 ”
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CEI 61000-4-6 (2001) “ Immunité aux perturbations conduites, induites par les champsradioélectriques ”CEI 61000-4-8 (2001) “ Essai d'immunité au champ magnétique à la fréquence du réseau ”
CEI 61000-4-12 (2001) “ Essai d'immunité aux ondes oscillatoires ”
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 60068-2-30 (1980) “ Essai Db et guide : Essai cyclique de chaleur humide (cycle de 12 + 12heures) ”
CEI 61069-5 (1994)“ Appréciation des propriétés d'un système en vue de son évaluation - partie 5 :évaluation de la Sûreté de Fonctionnement ”
CEI 60529 (2001) “ Degré de protection procurés par les enveloppes (code IP) ”
CEI 60255-3 (1989) “ Relais de mesure et dispositifs de protection à une seule grandeur d’alimentationd’entrée à temps dépendant ou indépendant ”
CEI 60255-5 (2000) “ Essais d'isolement des relais électriques ”
CEI 60255-12 (1980) “ Relais directionnels et relais de puissance à deux grandeurs d'alimentationd'entrée ”
CEI 60255-21-1 (1988) “ Essais de vibrations, de chocs, de secousses et de tenue aux séismesapplicables aux relais de mesure et aux dispositifs de protection - Section 1 : Essais de vibrations(sinusoïdales) ”
2.4 Autres documents de normalisation
ENV 50204 (1995) “ Essais d’immunité aux champs électromagnétiques rayonnés par lesradiotéléphones numériques »
EN 55022 (2001) "Limites et méthodes de mesure des caractéristiques de perturbationsradioélectriques produites par les appareils de traitement de l'information"
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3. Définitions, symboles et abréviations
3.1 Grandeurs électriques
3.1.1 Tension composée U et tension simple V.
La tension composée U d'un réseau est la tension qui existe entre deux phases quelconques duréseau. 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 duréseau. Elle s'exprime en kilovolts ( kV ).
3.1.2 Tension composée maximale d'exploitation UM et tension simple maximale d'exploitation VM
La tension composée maximale d'exploitation UM est la tension composée maximale pour laquelle lesystème est utilisé. Elle s'exprime en kilovolts ( kV ).Pour un réseau de tension nominale 20 kV, la tension composée maximale d'exploitation est de21,4 kV.Pour un réseau de tension nominale 15 kV, la tension composée maximale d'exploitation est de16,05 kV.
La tension simple maximale d'exploitation VM est la tension simple maximale sous laquelle le systèmeest utilisé. Elle s'exprime en kilovolts ( kV ).Pour un réseau de tension nominale 20 kV, la tension simple maximale d'exploitation est de21,4 / √3 kV.Pour un réseau de tension nominale 15 kV, la tension simple maximale d'exploitation est de16,05 / √3 kV.
3.1.3 Tension résiduelle et tension homopolaire
On appelle tension résiduelle Vr du système triphasé des trois tensions phase-terre V1-V2-V3 la sommevectorielle de ces trois tensions. Elle s'exprime en kilovolts ( kV ).On appelle tension homopolaire Vo du système triphasé des trois tensions phase-terre V1-V2-V3 lasomme vectorielle de ces trois tensions divisée par 3. Elle correspond à la tension entre le neutre duréseau et la terre. Elle s'exprime en kilovolts ( kV ).
3.1.4 Courant résiduel et courant homopolaire
On appelle courant résiduel Ir du système triphasé des trois courants de phase I1-I2-I3 la sommevectorielle de ces trois courants. Il s’exprime en A.On appelle courant homopolaire Io du système triphasé des trois courants de phase I1-I2-I3 la sommevectorielle de ces trois courants divisée par 3. Il s’exprime en A.
3.2 Types de défaut
La PWH réagit sur les différents types de défaut phase-terre décrits dans ce paragraphe.
3.2.1 Défaut autoextincteur
Un défaut autoextincteur est un défaut qui s'élimine naturellement, sans manoeuvre d’un appareil auposte-source ou en réseau. Ce type de défaut est fréquemment observé sur les réseaux compensés.
3.2.2 Défaut permanent réamorçant
Un défaut permanent réamorçant est un défaut permanent constitué d’une succession de défautsautoextincteurs. La fréquence de réamorçage peut varier de quelques millisecondes à quelquescentaines de millisecondes. Dans ce cas, les défauts autoextincteurs successifs constituent le mêmedéfaut.
3.2.3 Défaut permanent 50Hz
Un défaut permanent 50 Hz comporte un courant ayant une composante à 50 Hz prépondérante aprèsle régime transitoire lié à son apparition.
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4. Caractéristiques fonctionnelles
Les caractéristiques demandées dans cette spécification s’appliquent à la protection dans sonensemble : la protection elle même, les réducteurs de mesure autres que les Transformateurs deTension de l’installation, les équipements complémentaires faisant partie de la fourniture de la PWH.
4.1 Fréquence
La fréquence d'alimentation du réseau électrique a pour valeur nominale 50 Hz et peut varier dans laplage 47-53 Hz .
4.2 Grandeurs d'entrée
4.2.1 Mesure des tensions :
La PWH est alimentée à partir des Transformateurs de Tension (TT) de l’installation concernée. CesTT peuvent alimenter d’autres équipements (comptage, régulation de tension, capteurs detélémesures, autres protections, etc.).Un schéma de principe du raccordement des entrées tension de la protection aux transformateurs detension est indiqué à la figure 1.
terre localedu poste
transformateursde tension
Phases duréseau HTA
123
Protection wattmétriquehomopolaire
Autreséquipements
Figure 1 Raccordement des entrées tension de la protection
Les transformateurs de tension de l’installation sont de classe 1 et ont pour rapport de transformation :- 20000V / √3 / 100V / √3 pour un réseau de tension nominale 20 kV ;- 15000V / √3 / 100V / √3 pour un réseau de tension nominale 15 kV.
Les TT ne fournissent pas la tension résiduelle de manière directe, du fait de leurs autres utilisations.La reconstitution de cette tension résiduelle est à la charge du constructeur.Le rapport du transformateur spécifique éventuellement utilisé pour cette reconstitution est clairementaffiché et connu du client.
Si ce transformateur est physiquement séparé de la PWH, un dispositif protège contre un défautd’isolement le circuit tension entre ce transformateur et la PWH. Le circuit tension résiduelle, en avaldu transformateur, est coupé en moins d’une seconde sur un court-circuit franc, avec une tensionrésiduelle en amont du transformateur supérieure à 50% de sa valeur maximale. En cas defonctionnement du dispositif de protection du circuit de tensions, un contact associé au boîtier dutransformateur se ferme.
Le cos ϕ de la charge constituée par la PWH, GTR (Générateur de Tension Résiduelle) compris, estsupérieur à 0,8.
4.2.2 Mesure du courant résiduel :
La PWH est alimentée en courant résiduel :
• pour un départ HTA, par un tore de la fourniture du constructeur et dont le rapport estclairement affiché et connu du Client. La borne S2 du tore est mise à la terre en sortie de celui-ci.
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• pour une arrivée HTA, par le courant résiduel reconstitué à partir des Transformateurs deCourant Phase existants (rapport de transformation des TC : 800/5 ou 1200/5) ou son image.
• pour une protection masse, par un tore de type externe de la fourniture du constructeur et dontle rapport est clairement affiché et connu du Client. La borne S2 du tore est mise à la terre ensortie de celui-ci.En outre, le fournisseur précise dans sa notice les conditions de mise en oeuvre sur les TCmasse cuve et masse grille couramment utilisés à EDF.
Dans la suite de ce document, les grandeurs en courant sont relatives au courant résiduel HTA auniveau de l’équipement considéré.
4.2.3 Domaine de précision des grandeurs d’entrée tension et courant
En régime permanent le domaine de précision est de :
• 0 à 120 V efficaces en sortie d’un quelconque des Transformateurs de Tension,
• 0 à 240 A efficaces HTA pour un départ en régime de neutre compensé. En régime de neutreimpédant, le courant résiduel d’un départ peut aller jusqu’à 360 A efficaces actif et 1000 Aefficaces réactif.
• 0 à 1500 A efficaces HTA pour une arrivée.
En régime transitoire la plage de variation est de :
• 0 à 240 V crête en sortie d’un quelconque des Transformateurs de Tension,
• 0 à 600 A crête HTA pour un départ.
Nota : le courant crête peut atteindre plusieurs milliers d’ampères lors d’un défaut phase-terre. Dans ce cas le comportement de la PWH doit être équivalent à ce qui se passerait si lecourant crête était de 600 A.
• 0 à 4000 A crête HTA pour une arrivée.
4.2.4 Consommation
La consommation de la PWH est inférieure à :
• 0.3 VA par phase sur l'entrée tension ;
• 0,5 VA sur l'entrée courant.
4.2.5 Tenue thermique
4.2.5.1 Entrée tension
Hors défaut, chaque entrée tension supporte en permanence une tension efficace de 74 V (= 100 *1,07 * 1,2 / √3 V).Lors d’un défaut, les entrées tensions supportent en permanence sur chaque entrée une tensionefficace de 120 V (≈ 100 * 1,07 * 1,9 / √3 V).
4.2.5.2 Entrée courant
L’entrée courant résiduel est dimensionnée pour supporter 12500 A HTA pendant 1 seconde.Note : cette valeur couvre tous les cas de défaut vus par une protection départ ou arrivée, et les cas
d’un défaut HTB ou BT pour une protection masse (hors poste THT).
De plus :
• protection départ : l’entrée courant résiduel peut supporter un courant résiduel efficace de200 A HTA en permanent.
• protection arrivée : l’entrée courant résiduel peut supporter un courant résiduel efficace de1500 A HTA en permanent.
4.3 Entrées sorties logiques
4.3.1 Entrées logiques
La PWH reçoit du contrôle-commande du poste :
• la commande "Inhibition protection",
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• la commande "Inhibition temporisation".
sous la forme d’une polarité 48 V ou 125 V selon le palier de contrôle-commande du poste.
4.3.2 Sorties logiques
La PWH a les sorties et signalisations suivantes :
• une signalisation "Protection Inhibée" ;
• une signalisation "Temporisation Inhibée" ;
• deux sorties instantanées “ défaut amont ” ;
• deux sorties instantanées “ défaut aval ” ;
• deux sorties temporisées “ défaut aval ” ;
• une sortie anomalie Vr ;
• option : signalisation “ défaut équipement ” (contact fermé à l’état repos).En fonction de la technologie, les constructeurs peuvent ajouter cette signalisation. Elle estactivée si un dispositif de surveillance propre à la protection détecte une anomalie. Dans cecas, les sorties autres que "Défaut Équipement ” passent à l’état repos. Les conditionsd’activation de cette signalisation sont clairement définies dans la documentation.
Chaque sortie et signalisation (autre que “ protection inhibée ” et “ temporisation inhibée ”) engendre lafermeture d’un contact sec tel qu’indiqué en annexe A.
4.4 Fonctions de la protection
4.4.1 Module de détection
4.4.1.1 Définition des grandeurs réseau
En régime permanent, on définit les grandeurs réseau suivantes :Vreff : tension résiduelle efficace,Ireff : courant résiduel efficace,Pr : puissance active résiduelle,Sr : puissance apparente résiduelle.
En régime quelconque (permanent ou transitoire), on définit :Pm(t) : puissance moyenne résiduelle qui représente la puissance moyenne ayant circulée dans
le réseau sur les 60 ms précédentes. Cette puissance ne prend pas en compte lapuissance fluctuante à la fréquence double de celle de la composante fondamentale dusignal.
4.4.1.2 Définition des grandeurs filtrées
Pour élaborer les grandeurs utiles à la détection des défauts et éliminer la composante fluctuante à lafréquence double de celle de la composante fondamentale du signal, la protection élabore à partir d’unfiltre passe bas de réponse impulsionnelle H les grandeurs suivantes :
Tension résiduelle efficace filtréeLa tension résiduelle efficace filtrée VFreff est égale à la racine carrée de la composante bassefréquence de la grandeur Vr
2 :
reffVF ( ) ( ) ( )t H t V tr= ∗ 2 (1)
où * représente l’opérateur convolution.
Courant résiduel efficace filtréLe courant résiduel efficace filtré IFreff est égal à la racine carrée de la composante basse fréquencede la grandeur Ir
2 :
reffIF ( ) ( ) ( )t H t I tr= ∗ 2 (2)
où * représente l’opérateur convolution.
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Puissance moyenne résiduelle filtréeLa puissance moyenne résiduelle filtrée PFr est égale à la composante basse fréquence de lapuissance instantanée résiduelle Vr.Ir :
[ ]PF t H t V t I tr r r( ) ( ) ( ). ( )= ∗ (3)
où * représente l’opérateur convolution.
Puissance apparente résiduelle filtréeLa puissance apparente résiduelle filtrée SFr est définie par la relation suivante :
SF t VF t IF tr reff reff( ) ( ). ( )= (4)
Gabarit du filtre passe-bas.Les filtres utilisés pour élaborer les grandeurs VFreff, IFreff et PFr sont identiques. Le gain de ces filtresà la fréquence nulle est égal à 1.Le choix du filtre passe-bas (type, ordre, etc..) est laissé à l’initiative du constructeur. Lesperformances du filtre permettent de respecter les caractéristiques fonctionnelles de cettespécification.
4.4.1.3 Caractéristique de détection
A partir des grandeurs PFr et SFr, et que le défaut soit permanent ou réamorçant, le module dedétection élabore les informations logiques DPP et DPN.
• DPN (Détection Puissance Négative)
DPN = 1 si (PFr < -Sw) et ( SFr / PFr < 15)
DPN = 0 si (PFr > -Sw) ou ( SFr / PFr > 30)
• DPP (Détection Puissance Positive)
DPP = 1 si (PFr > α Sw) et ( SFr / PFr < 15)
DPP = 0 si (PFr < α Sw) ou ( SFr / PFr > 30)
Sw représente le seuil en puissance de la protection ; son domaine de réglage est donné au chapitre4.4.6.1. α est un coefficient réglé par le constructeur entre 0,5 et 0,9 afin d’assurer le bon fonctionnement dumodule d’inhibition interne (§ 4.4.3). Commentaire : Pour détecter les défauts autoextincteurs ou permanents réamorçants, la protection fonctionne sur lerégime transitoire d’apparition du défaut.
• départ en défaut : la protection voit en négatif, à chaque amorçage, la charge de la capacitéhomopolaire de l’ensemble des départs sains suivi, à chaque extinction, de la décharge enoscillatoire amorti de la capacité homopolaire du départ en défaut. Seule la grandeur DPN doitmonter.
• départ sain : la protection voit en positif, à chaque amorçage, la charge de sa propre capacitéhomopolaire suivi, à chaque extinction, de la décharge en oscillatoire amorti de cette mêmecapacité homopolaire. A l’amorçage l’information DPP peut monter pouvant engendrer àl’extinction du défaut la montée de l’information DPN. Le module d’inhibition interne décrit ci-après (§ 4.4.3) a pour but alors d’inhiber la détection d’un défaut AVAL.
La fréquence de l’oscillatoire amorti peut varier dans la plage [30-80 Hz].
4.4.1.4 Précision sur le seuil Sw et rapport de dégagement
Défaut permanentZone Sr / Pr < 15 :
• la valeur de la puissance active résiduelle Pr pour laquelle la protection opère ne doit pasdifférer de plus de ± 15 % de la valeur d’ajustement Sw.
• le rapport de dégagement en puissance active résiduelle est compris entre 85 et 95 %.
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Zone 15 < Sr / Pr < 30 :
• si la protection fonctionne, elle dégage dans la même zone et le rapport de dégagement enpuissance active résiduelle est inférieur à 95 %.
• • en aucun cas, il ne doit y avoir de pompage.
Défaut réamorçant ou autoextincteur. Précision sur le seuil Sw :
• si Pm(t) - puissance moyenne résiduelle sur 60 ms - devient inférieure à -2,5 Sw, l’informationDPN passe à 1.
• si Pm(t) reste toujours supérieure à -0,85 Sw, l’information DPN reste à 0.
• si Pm(t) devient supérieure à 2,5 α Sw, l’information DPP passe à 1.
• si Pm(t) reste toujours inférieure à 0,85 α Sw, l’information DPP reste à 0.
4.4.1.5 Temps de fonctionnement
Le temps de fonctionnement de la PWH est inférieur à 100 ms.Ce temps de fonctionnement est global pour la protection. Il prend donc en compte la duréenécessaire à l'élaboration des sorties instantanées.
4.4.1.6 Temps de dégagement
Lorsque TMDP et TMDN (§ 4.4.2 et § 4.4.6.4) sont égaux à 0, le temps de dégagement est inférieur à100 ms.Ce temps prend en compte la durée nécessaire à l'élaboration des sorties.
4.4.2 Traitement des informations élaborées par le module de détection.
Pour éviter la retombée des sorties AVAL ou AMONT entre les réamorçages lors d’un défautpermanent réamorçant, la PWH élabore les informations logiques DPPM (Détection PuissancePositive Maintenue) et DPNM (Détection Puissance Négative Maintenue) à partir des informationsDPP et DPN.
DPNM est élaborée à partir de DPN de la façon suivante :
• DPNM est mise à 1 lorsque DPN passe de 0 à 1 ;
• DPNM reste à 1 tant que DPN est à 1 ;
• lorsque DPN passe de 1 à 0, DPNM reste à 1 et on lance une temporisation de maintienTMDN (Temporisation de Maintien de Détection Négative) ;
• lorsque TMDN est en cours, si DPN réapparaît (passage de 0 à 1), la temporisation estréinitialisée sans être activée et DPNM reste à 1. La temporisation est de nouveau activéelorsque DPN passe de 1 à 0.
• lorsque TMDN arrive à échéance, DPNM est remise à 0.
DPPM est élaborée à partir de DPP de la façon suivante :
• DPPM est mise à 1 lorsque DPP passe de 0 à 1 ;
• DPPM reste à 1 tant que DPP est à 1 ;
• lorsque DPP passe de 1 à 0, DPPM reste à 1 et on lance une temporisation de maintien TMDP(Temporisation de Maintien de Détection Positive) ;
• lorsque TMDP est en cours, si DPP réapparaît (passage de 0 à 1), la temporisation estréinitialisée sans être activée et DPPM reste à 1. La temporisation est de nouveau activéelorsque DPP passe de 1 à 0.
• lorsque TMDP arrive à échéance, DPPM est remise à 0.
Les réglages de TMDN et TMDP sont identiques ; leur domaine de réglage est donné au paragraphe4.4.6.4.
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4.4.3 Module d’inhibition interne
Objectifs :
Lorsqu'un défaut à la terre se produit en réseau, les départs sains sont parcourus par leur courantcapacitif. A la disparition du défaut, soit après un amorçage soit parce que le défaut a été éliminé,l’énergie stockée dans la capacité homopolaire d’un départ, qu'il soit sain ou en défaut, se déchargedans l'impédance de neutre, en régime apériodique (neutre impédant) ou en régime oscillatoire amorti(neutre compensé).Les sorties "défaut aval", instantanées et temporisées, des PWH placées sur les départs sains doiventrester à 0 pendant cette remontée d'énergie du réseau vers le poste source.De plus, à la réouverture d’un éventuel disjoncteur shunt, ces sorties "défaut aval" et toujours sur lesdéparts sains doivent également rester à 0.
Description fonctionnelle :
Le module d’inhibition décrit ci-après constitue une solution possible. Une solution équivalenteprésentant les mêmes fonctionnalités peut être proposée.Lorsqu’il détecte la présence d’un défaut amont, le module d’inhibition élabore les informationslogiques II (Inhibition Interne) et IIM (Inhibition Interne Maintenue) pour inhiber temporairement lessorties AVAL Instantanées et Temporisées de la PWH.Le module d’inhibition n’influe pas sur l’élaboration de l’information DPNMT (§ 4.4.4.3).
Information logique II :
Elle est calculée à partir de l’équation suivante :II= DPPM ou [(Vr>Sv) et (non DPNM)]
avec DPPM et DPNM informations élaborées par le module de détection.
L’information (Vr > Sv) est validée lorsque la tension résiduelle du réseau devient supérieure au seuilSv. Ses caractéristiques sont :
• la montée de cette information est légèrement temporisée afin que, sur le départ en défaut,l’information DPNM soit déjà à 1 ;
• sur un départ sain, elle doit monter moins de 100 ms après la montée de l’information DPPMlors d’un défaut permanent 50 Hz ;
• le seuil Sv est ajusté par le constructeur pour avoir un fonctionnement correct du moduled’inhibition interne.
Information logique IIM
Elle est élaborée à partir de l’information II de la façon suivante :• IIM est mise à 1 lorsque II passe de 0 à 1 ;• IIM reste à 1 tant que II est à 1 ;• lorsque II passe de 1 à 0, IIM reste à 1 et on lance la temporisation de maintien TMI
(Temporisation de Maintien de l’Inhibition) ;• lorsque TMI est en cours, si II réapparaît (passage de 0 à 1), TMI est réinitialisée sans être
activée et IIM reste à 1. TMI est de nouveau activée si II passe de 1 à 0 ;• lorsque TMI arrive à échéance, IIM est remise à 0.
La durée de la temporisation TMI est de 550 ms ± 25 ms en neutre compensé et de 250 ms ± 25 msen neutre impédant.
4.4.4 Élaboration des sorties
4.4.4.1 Sorties instantanées "défaut amont"
L'état AMI (AMont Instantané) des sorties instantanées "défaut amont" est :AMI = DPPM
4.4.4.2 Sorties instantanées "défaut aval"
L'état AVI (AVal Instantané) des sorties instantanées "défaut aval" est :AVI = DPNM et (non IIM)
HN 45-S-54 - 14 -Novembre 2001
4.4.4.3 Sorties temporisées "défaut aval"
La protection élabore l'information logique DPNMT (DPNM Temporisée) à partir de l'information DPNMde la façon suivante :
• DPNMT est mise à 1 lorsque DPNM est à 1 depuis une durée égale ou supérieure à TAV(Temporisation Aval) ;
• DPNMT est remise à 0 lorsque DPNM passe de 1 à 0.
L'état AVT (AVal Temporisé) des sorties temporisées "défaut aval" est :AVT = DPNMT et (non IIM)
4.4.4.4 Sortie anomalie VR
Sur présence d’un signal Vr supérieur à un seuil donné pendant un temps donné, la PWH s’inhibe etune sortie “ Anomalie Vr ” est émise. Cette fonction peut être mise hors service par une action simplesur le relais. Sur disparition du seuil la protection se désinhibe en moins d’une seconde
Réglage du seuil : 20% de la pleine tension résiduelle ;
Réglage du temps : entre 10 et 30 s.
4.4.5 Traitement des entrées logiques de la protection
4.4.5.1 Commande "Inhibition protection"
Lorsque la commande "Inhibition protection" est à 1, le module de détection est inhibé. Lesinformations logiques internes à la protection et les sorties AMI, AVI et AVT sont à 0. La signalisation“ Protection inhibée ” est à 1.
A l'apparition de la commande "Inhibition protection" (passage de 0 à 1), la protection passe dans l'étatci-dessus en moins de 50 ms.A la disparition de la commande "Inhibition protection" (passage de 1 à 0), la protection est activemoins de 50 ms après la disparition de la commande.
4.4.5.2 Commande "Inhibition temporisation"
Lorsque la commande "Inhibition temporisation" est à 1, la sortie temporisée AVT est identique à lasortie instantanée AVI et la signalisation “ Temporisation inhibée ” est à 1.
A l'apparition de la commande "Inhibition temporisation" (passage de 0 à 1), la protection passe dansson nouvel état de fonctionnement en moins de 50 ms.A la disparition de la commande "Inhibition temporisation" (passage de 1 à 0), la temporisation estactive moins de 50 ms après la disparition de la commande.
4.4.6 Configuration et réglage de la PWH
L’affichage des paramètres usuels de la protection (seuil de puissance, temporisations, neutreimpédant/neutre compensé) se fait de manière simple en face avant, sans recourir à un dispositifexterne.
4.4.6.1 Réglage du seuil Sw
Le seuil en puissance Sw est réglable, par un dispositif accessible sur la face avant de la protection,sur les quatre valeurs suivantes pour un réseau 20 kV : 8 - 12 - 20 - 40 kW.Le seuil Sw est identifié par l’inscription : “ Sw - Seuil Wattmétrique en kW 20 kV”. Les unités deréglage sont données par le constructeur en kW ramenés en HTA pour les différentes applications.
Dans le cas de la protection masse, un réglage à 40 kW peut s’avérer insuffisant, avec un risque dedéclenchement intempestif à cette valeur compte tenu des conditions d’exploitation des postessources. Aussi, le fournisseur met un œuvre des conditions permettant de désensibiliser la protectiond'un facteur 10 environ, soit une plage de réglage portée de 80 à 400 kW environ, ou toute autresolution après accord d’EDF. La solution mise en oeuvre doit chercher à préserver l'interchangeabilitédes PWH (par exemple réutilisation d’une PWH masse en tant que PWH départ ou inversement).
Sur un réseau 15 kV, la PWH est utilisée dans sa configuration 20 kV sans changement d’inscription.La coordination entre protections reste assurée par un réglage croissant du seuil SW.
- 15 - HN 45-S-54Novembre 2001
4.4.6.2 Réglage de la temporisation TAV
La temporisation TAV est réglable dans la plage 100 à 3000 ms, par pas de 50 ms. La précision sur latemporisation TAV est de ±20 ms.La temporisation TAV est réglée par un dispositif accessible sur la face avant de la protection. Latemporisation TAV est identifiée par l'inscription "TAV - temporisation en ms".
La temporisation TAV peut aussi être exprimée en s (secondes), à condition que son affichage en faceavant soit sans ambiguïté pour l’utilisateur.
4.4.6.3 Réglage de la temporisation TMI
En neutre compensé, et quand le module d’inhibition est réalisé conformément à la description du§ 4.4.3, la temporisation TMI est réglable dans la plage 0 à 950 ms par pas de 50 ms. La précision surla temporisation TMI est de ± 25 ms. Le réglage de la temporisation TMI est interne à la protection touten permettant une possibilité d’intervention.
En sortie d’usine, la valeur de la temporisation TMI est de 550 ms en neutre compensé et de 250 msen neutre impédant”.
4.4.6.4 Réglage des temporisations TMDP/TMDN
Les deux temporisation TMDP et TMDN sont paramétrables à la même valeur TMD, qui estconfigurable aux valeurs suivantes : 0, 100 ms, 200 ms.La précision sur le paramètre TMD est de 10 %.TMD est réglable en face avant de la protection par un dispositif accessible et identifié par l’inscription“ TMD - temps de maintien en ms ”.
En sortie d’usine, TMD est réglé à 200 ms en neutre compensé et à 0 ms en neutre impédant.
4.4.6.5 Configuration du régime de neutre et des temporisations associées
Le régime de neutre utilisé est configuré par un dispositif accessible en face avant de la protection. Ilest identifié par les inscriptions “ Neutre Impédant ” et “ Neutre Compensé ”.
En fonction du régime de neutre, la configuration de la protection est donnée dans le tableau ci-après :
TEMPORISATION NEUTRE IMPEDANT NEUTRE COMPENSE
TEMPORISATION MODULE D’INHIBITION TMI 250 ms 550 ms
TEMPS DE MAINTIEN TMDP / TMDN 0 ms 200 ms
La temporisation TMI du module d’inhibition est interne à la protection ; elle est applicable quand lemodule d’inhibition est réalisé conformément à la description du § 4.4.3.
4.4.6.6 Configuration des sorties instantanées et temporisées défaut aval
En sortie d’usine, les quatre contacts défaut aval sont configurés en deux contacts instantanés et deuxcontacts temporisés. Au moins une sortie instantanée peut être reconfigurée simplement en sortietemporisée.
5. Caractéristiques assignées
Les caractéristiques des éléments constitutifs du système sont définies de manière générale dans lanorme HN 46-R-01-5 - Directives générales de conception et de construction des matériels decommande, de protection et de télécommunication des réseaux électriques (DICOT).
5.1 Conditions de service
La présente spécification s'applique aux PWH qui sont prévues pour être installées dans les bâtimentsde commande des postes-sources, dans les conditions de service suivantes (classe 3 de laspécification HN-46-R-01) :
a) températures :
• domaine nominal de fonctionnement : de - 5 °C à + 45 °C,
HN 45-S-54 - 16 -Novembre 2001
• domaine limite de fonctionnement : de - 10 °C à + 55 °C,
• domaine limite de stockage : de - 25 °C à + 70 °C,
b) humidité relative de fonctionnement : comprise entre 5 % et 95 %,
c) condensation : possible,
d) pression atmosphérique de fonctionnement : comprise entre 86 kPa et 106 kPa.
5.2 Découplage des entrées/sorties
Les circuits d'entrées/sorties précisés ci-dessous sont galvaniquement indépendants.
• Circuits d’alimentation d’entrée.
• Circuit d’alimentation auxiliaire.
• Chaque sortie instantanée et temporisée.
• Commande d’inhibition de la détection
• Commande d’inhibition de la temporisation.
5.3 Rigidité diélectrique
La protection doit supporter sur les circuits d’alimentation d’entrée, d’alimentation auxiliaire, decommande, de sortie et de signalisation, les contraintes diélectriques suivantes :
Contrainte Mode commun Mode différentielEntre circuits
Entre circuits etmasse
Entre borne d’unmême circuit
Entre bornes d’uncontact ouvert
Résistance d’isolement 500 V CC, 1 min Non appliqué 500 V CC, 1 min
Tenue 50 Hz 2 kV Non appliqué 500 V
Onde de choc (1.2 /50 µs) 5 kV 5 kV(*)3 kV(**)
1 kV
Tableau 1
(*) uniquement pour les circuits alimentés directement par des transformateurs de mesure.(**) uniquement sur le circuit d'alimentation auxiliaire.
5.4 Alimentation auxiliaire
La constitution et les règles définissant les installations à basse tension des postes, qui permettent depréciser l'environnement dans lequel est utilisé le système, sont décrites dans le document "Directivestechniques pour l'étude et la construction des postes "d" 90/20 kV et 63/20 kV" - Chapitre 8 et 9.
La source d'énergie à courant continu est constituée par les ensembles batterie/chargeur du postesource. En conséquence, le matériel doit être conçu pour ce type de source, dont les caractéristiquessont les suivantes (Cf. HN 46-R-01-4 § 2.1.1) :
• tension nominale Un : 48 V ou 125 V continu,
• domaine nominal de variation : de - 20% à + 15% de Uan en 48 V de - 20% à + 10% de Uan en 125 V
• ondulation résiduelle : 3 % de Uan (crête à crête, f ³ 100 Hz),
• coupures brèves : 20 ms (conformément à la HN 46-R-01-4).
5.5 Protection des circuits
5.5.1 Protection des circuits de sortie
Pour le palier classique, la protection des circuits de sortie est réalisée par les disjoncteurs de trancheet de sous-tranche et par la tenue des contacts à un courant de court-circuit de 100 A pendant 30 ms,conformément au DICOT.
- 17 - HN 45-S-54Novembre 2001
Pour le palier 86, les dispositions sont précisées dans la Brochure Bleue (annexe du chapitre B74.2 dela GTDE).
5.5.2 Protection contre les inversions de polarité
(voir HN 46-R-01-4 § 2.1.1)Si par erreur le système est alimenté par des polarités inversées, aucun composant ne doit êtredétérioré (à l'exception de la fusion éventuelle d'un fusible).
5.6 Caractéristiques associées aux entrées/sorties
5.6.1 Polarités
Les informations d'entrées logiques sont disponibles sous forme d'une polarité - 48V ou + 125V selonle palier de contrôle-commande du poste.
5.6.2 Conditions d 'acquisition des entrées tout ou rien
Pour l'acquisition des entrées tout ou rien, on tient compte de la durée de maintien dans le nouvel étataprès le changement d'état, selon les indications du tableau ci dessous :
Durée de maintien dans le nouvel état Prise en compte du changement d'étatInférieure à 5 ms
Comprise entre 5 et 30 msSupérieure à 30 ms
NonPossible
Oui
5.7 Compatibilité électromagnétique
La protection PWH doit présenter les niveaux d'insensibilité suivants :
Contrainte Mode commun Mode différentielEntre circuits
Entre circuits et masseEntre bornesd’un même
circuit
Entre bornesd’un contact
ouvert
Immunité aux ondesoscillatoires amorties(CEI 1000-4-12)
2.5 kV 1 kV Non appliqué
Immunité aux transitoiresélectriques rapides ensalves (CEI 61000-4-4)
Alimentation d’entrée et auxiliaire(*): 4 kV
Autres entrées/sorties : 2 kV
Non appliqué Non appliqué
Immunité aux ondes dechoc (CEI 61000-4-5)
Voir paragraphe correspondant
Immunité aux perturbationsconduites, induites par leschampsradioélectriques (CEI 61000-4-6)
10 V de 150 kHz à 80 MHz
Immunité aux déchargesélectrostatiques(CEI 61000-4-2)
8 kV au contact, 15 kV dans l’air
Immunité au champélectromagnétiquerayonné (CEI 61000-4-3)
10 V / m de 80 MHz à 1 GHz
Immunité au champ 50 Hz(CEI 61000-4-8)
30 A / m permanent, 300 A/m 1 à 3 s
Perturbationsradioélectriques produites(EN 55022)
Classe A : à 10 m, 40 dB µV/m entre 30 et 230 MHz, 47 dB µV/m entre230 et 1 GHz
Tableau 2
(*) secondaires des capteurs TT et TC, et alimentation auxiliaire 48 V ou 125 V.
HN 45-S-54 - 18 -Novembre 2001
5.8 Autotests
La protection PWH peut disposer d'autotests effectués régulièrement et couvrant un large pourcentagedes fonctions du système, ceci dans le but d’éviter toute panne dormante.
Les résultats de ces autotests sont regroupés et affectés d’une part à un contact de sortie “Défautéquipement” à manque de tension, et d’autre part à une signalisation en face avant de l'équipement.
5.9 Comportement dans le temps
Les PWH doivent présenter une durée de vie d'au moins 15 ans.
6. Caractéristiques constructives
Les caractéristiques des éléments constitutifs du système sont définies de manière générale dans lanorme HN 46-R-01-5 - Directives générales de conception et de construction des matériels decommande, de protection et de télécommunication des réseaux électriques (DICOT).
6.1 Technologie
6.1.1 Choix des composants
En règle générale, il doit être possible de se procurer tous les composants auprès de plus d'unesource d'approvisionnement. Dans le cas contraire, l'accord d'EDF est requis.Les composants électroniques standard dont l'ancienneté de fabrication est inférieure à 1 an ne sontpas utilisés sauf cas dûment justifié.Pour les produits spécifiques tels que les ASIC, c'est l'ancienneté de l'utilisation en production de lafilière technologique dont est issu le composant qui est prise en compte.
Note : Une filière technologique est définie comme la succession d'étapes technologiques élémentairesà réaliser pour obtenir le composant. Elle est souvent caractérisée par une finesse de gravuredonnée en microns.
Le constructeur doit joindre au Dossier d'Identification les références et caractéristiques techniquesdes 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 homologués1 par un organisme français, européen ou étranger,⇒ le taux de fiabilité du composant à 25°C.
Dès que possible, mais de toute façon avant les essais d'acceptation de type, les plans et lanomenclature des composants du matériel doivent être soumis à EDF.
EDF réalise une analyse de liste de ces composants et vérifie notamment que les composants sontaptes à supporter les contraintes diélectriques et thermiques requises. En outre, un jugement est porté sur la pérennité des composants (filière technologique, sourcesmultiples d'approvisionnement...) Cette étude peut être complétée d'une visite chez le constructeur au cours de laquelle est évoquée sapolitique en matière de composants électroniques.
Condensateurs :
Les condensateurs électrolytiques aluminium à électrolyte non solide sont du type à longue durée devie tel que défini dans la norme CECC 30-300 : durée de vie garantie au moins égale à 5 000 h à85°C.
L'emploi des condensateurs électrolytiques aluminium à électrolyte non solide doit être limité auxseules fonctions pour lesquelles aucun autre type de condensateur ne répond au besoin. Ils sont àéloigner des sources chaudes, ou des courants de convection qui en sont issus.
Support pour circuits intégrés :
Leur emploi doit se limiter : 1Les listes ou systèmes officiels utilisables sont notamment l'IECQ (liste QC 00 1005) au niveau international, lamarque européenne CECC (liste CECC 00-200), la marque française NF (liste UTE C 00-191). Les listesmilitaires ou des organismes de télécommunication (liste LNZ pour la France) sont aussi utilisables.
- 19 - HN 45-S-54Novembre 2001
⇒ au montage des composants du type reprogrammable lorsque leur effacement et leurprogrammation nécessitent par principe une extraction du circuit imprimé ;
⇒ à certains composants dont l'extraction s'avère nécessaire pour la testabilité des cartes.
Dans tous les autres cas, l'usage des supports est à justifier.
Relais de sortie :
Insérés dans un circuit conventionnel 6 V à vide (ouvert) - 10 mA fermé, ils doivent présenter unechute de tension inférieure à 500 mV aux bornes des contacts fermés (§ 7.2.5).Les circuits de sortie polarisés doivent présenter une résistance maximale de 50 Ω.
Piles et batteries :
L'usage de piles ou batteries est exclu, vu la durée de vie spécifiée pour le matériel.
Fusibles :
L'usage de fusibles sur les circuits d’entrées/sorties est interdit.
6.1.2 Câblage interne au boîtier
La fixation des éventuels sous-ensembles doit permettre le débrochage et l'embrochage desconnecteurs sans difficulté particulière, et sans contrainte mécanique excessive pour les sous-ensembles.
L'emploi de support se limite au montage des composants du type reprogrammable lorsque leureffacement et leur reprogrammation nécessitent par principe une extraction du circuit imprimé et si leuremploi s'avère indispensable à celui des microprocesseurs et microcontrôleurs (par exemple pour latestabilité des cartes).
Les circuits intégrés pour montage en surface présentés en boîtier céramique sont montés sursupport, excepté dans le cas où le circuit imprimé est réalisé en stratifié dont les caractéristiquesthermiques sont adaptées à celles de la céramique.
Dans tous les autres cas, l'usage des supports est à justifier.
6.1.3 Visserie
Toute la visserie doit être inaltérable par nature ou protégée contre les agents atmosphériques. Les visde serrage doivent être munies obligatoirement de dispositifs empêchant le desserrage.
6.1.4 Connecteurs
Les connecteurs doivent être munis d'un dispositif de détrompage.
Il doit être possible d'extraire sous tension la protection de son tiroir, sans détérioration descomposants et sans fonctionnement anormal du reste du matériel.
Les circuits aux secondaires des capteurs de courant ne doivent jamais se trouver en circuit ouvert.Pour ce faire, il est possible d’utiliser des court-circuiteurs qui interviennent lors de l’extraction de laprotection.
6.2 Présentation - Boîtier
La protection peut s'insérer dans une sous-tranche départ ou arrivée d'un poste source, sur un châssisde poste source ou dans une armoire normalisée (rack 19 "). Le poste source peut être du type "palier86" ou "palier classique".
Dans le cas des boîtiers montés sur châssis, la connectique se fait par l'intermédiaire d'un bornier à vissitué à l'arrière.
HN 45-S-54 - 20 -Novembre 2001
Pour le “ palier classique ”, les caractéristiques des bornes sont définies dans le tableau ci dessous.
Type de circuit Nombre de bornespar fil
nombre de conducteurs parborne et diamètre
Bornes d’alimentation 1 borne 1 ou 2 conducteurs 1,5 mm²Bornes de contrôle-commande 1 borne 1 ou 2 conducteurs 1,5 mm²Circuits tension sur la protection (1) 1 borne 1 conducteur de 4 mm² maxCircuits courant 1 borne 1 conducteur de 6 mm²
Tableau 3
(1) sur le bornier d’entrée du rack ou de la tranche, la borne est doublée.
Pour les racks départ et arrivée du “ palier 86 ”, la protection est intégrée au rack et les entrées-sortiesdu rack sont normalisées. Le raccordement de la protection est conforme aux pratiques du palier 86 etest de la responsabilité du fournisseur.
Les contacts des entrées-sorties sont conformes à la spécification technique EDF HN 45-S-25 et declasse C.
6.3 Tension d'alimentation
La protection est alimentée soit en 48 V cc soit en 125 V cc. La tension d'alimentation est précisée lorsde la commande.La protection est opérationnelle en moins de 20 secondes après sa mise sous tension. En cas decoupure d’alimentation, la protection conserve ses réglages et sa configuration.La puissance consommée par la protection est inférieure à 15 W.
6.4 Face avant
6.4.1 Signalisations
L'état de la protection est affiché en face avant, avec a minima les signalisations suivantes :
• instantané aval,• temporisé aval,• instantané amont,• inhibition protection,• inhibition temporisation,• anomalie Vr,• défaut équipement.
6.4.2 Temporisations
Les temporisations TAV, TMDP et TMDN sont accessibles en face avant.
6.4.3 Configuration et réglage du seuil
La configuration neutre impédant neutre compensé est accessible en face avant.Le seuil Sw est réglable en face avant.
6.5 Repérages
Les entrées analogiques de la PWH sont repérées comme suit :• circuits courant : bornes S1 et S2,
Note : Les bornes S1 et S2 de la protection sont telles que, sur un départ poste source, avecla borne S2 reliée au S2 du tore, la protection fonctionne correctement lors d’un défautaval.
• circuits tension : soit bornes VN, V1, V2, V3 soit bornes VN, Vr.
De plus, le tore est repéré P1 et P2 sur ses faces et S1 et S2 pour ses bornes secondaires.
Toutes dispositions complémentaires peuvent être prises par le fournisseur pour assurer un montagesans ambiguïté de sa protection.
6.6 Indice de protection
La protection doit répondre au minimum à l’IP30 et à l’IK07 (choc de 2 joules).
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7. Essais
7.1 Généralités
•• Injection des signaux :
Pour tous les essais, l'injection des signaux de tension est effectuée comme indiquée en annexe B.Pour tous les essais, l'injection de courant Ir s'effectue au primaire du tore de courant fourni avec la
PWH. Il est autorisé de boucler plusieurs fois le circuit de courant dans le tore pour multiplier le niveauinjecté, à condition que la précision d'essai soit maintenue.
•• Association tore/protection :
L'acceptation de type considère les ensembles tore/protection. Si une protection peut être associée àplusieurs tores, chaque couple tore/protection subit l'ensemble des essais de caractérisation de lacourbe de déclenchement en régime permanent et de fonctionnement en régime transitoire. En accordavec EDF, on peut se limiter à retenir les tores présentant les caractéristiques les plus extrêmes. Enrevanche, tous les autres essais sont menés avec un seul et unique tore (en accord avec EDF).
Les injections de courant sont toujours pratiquées au primaire du tore.
Les essais d’acceptation de type sont en principe réalisés avec un tore fermé.Pour les autres tores proposés au catalogue (tores ouvrants, tores extérieurs - notamment pour lesPWH masse -, ...), une évaluation des performances de l’ensemble protection + tore est fournie par leconstructeur. Elle comprend notamment des résultats d’essais et/ou de simulation et doit permettred’apprécier l’influence de chaque type de tore sur les caractéristiques de déclenchement. Lesexigences éventuelles de mise en œuvre des tores (longueur maximale de la liaison tore-protection,conditions de pose des tores, conditions d’environnement, ...) sont précisées.
Les performances de la spécification sont à respecter dans les différentes configurations proposées.Si ce n’est pas le cas, l’accord préalable d’EDF est à demander dans le cadre de la démarched’acceptation de type poursuivie.
•• Alimentation :
Si le constructeur fournit deux protections différentes suivant le niveau de tension d'alimentation (uneprotection 48 V, une protection 125 V), chaque type de matériel doit subir l'ensemble des essais saufdérogation accordée par EDF en début d'essais d'acceptation de type.
Si le constructeur fournit une seule et même protection supportant les deux tensions d'alimentation, lesessais sont effectués pour la seule tension d'alimentation 48 V, excepté pour l'essai de variation de latension d'alimentation (l'essai est effectué pour les deux niveaux de tension) et pour l'essai defonctionnement prolongé (effectué pour la seule tension de 125 V).
7.2 Conditions générales pour les essais
7.2.1 Préconditionnement
Avant tout essai ou groupe d'essais effectué dans les conditions de référence, le matériel alimenté doitsubir un préconditionnement de 3 heures dans les conditions de référence.
7.2.2 Conditions atmosphériques normales d'essais
Lorsqu'elles ne sont pas spécifiées, les conditions atmosphériques normales d'essais sont lessuivantes (tolérances larges) :
• 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.
HN 45-S-54 - 22 -Novembre 2001
7.2.3 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 :
Grandeur d'influence Tolérances pour les essaisalimentation auxiliaire Un ± 5 %
tension d'entrée ± 1 %courant d'entrée ± 1 %
déphasage à 50 Hz ± 0,05°fréquence ± 0,2 %
taux de distorsion ≤ 1 %
Tableau 4
Les moyens d'essais employés doivent assurer le respect des conditions de référence.
7.2.4 Configuration de la protection pour les essais
Sauf indication contraire dans les modalités d'essais, la protection est configurée comme suit :
• Neutre Compensé,• Sw = 8 kW,• TAV = 400 ms,• TMDP/TMDN = 200 ms.
Les grandeurs d'entrée sont injectées comme indiqué en annexe B : injection du courant résiduel auprimaire du tore de mesure de la protection, injection des 3 tensions simples à partir d'une alimentationstabilisée offrant la possibilité de faire varier l'amplitude de la tension d'une des 3 phase ou bieninjection des 3 tensions simples à partir d'une alimentation stabilisée triphasée dont le point neutre estrelié à une source variable de tension de mode commun (Vc).
7.2.5 Critères d’établissement des circuits de contacts de sortie.
Pour déterminer sans ambiguïté si les contacts de sortie sont ouverts ou fermés, on recommanded'insérer les contacts libres de toutes polarités dans un circuit conventionnel2 d'essai caractérisé parles valeurs suivantes :
• tension continue à vide : 6 V,• courant de court-circuit : 10 mA (en supposant que la résistance de contact est négligeable),• nature de la charge : résistive.
Le contact est considéré comme fermé seulement si la chute de tension mesurée aux bornes deraccordement de l'appareil est inférieure à 500 mV (ou lorsque l'impédance mesurée aux bornes ducontact fermé est inférieure à 50 Ω).
En tout état de cause, les relais de sortie doivent répondre à cet exigence.
2Exemple de circuit conventionnel :
10V
1,5 kOhm
1 kOhm
système testé
contact de sortie
- 23 - HN 45-S-54Novembre 2001
7.2.6 Classification des essais
Les essais proposés dans ce paragraphe sont regroupés de la façon suivante :
• essais initiaux et fonctionnels,• essais d'influence,• 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 dumatériel à l'état neuf, en particulier celles retenues comme critères de dérive ou de comportementdans le temps dont le contrôle est repris au cours de la séquence des essais.
But des essais d'influence :
Ces essais ont pour but de vérifier certaines composantes de la sûreté du matériel, c'est à dire que :
• dans le domaine nominal de chaque grandeur d'influence variant seule, les caractéristiquesfonctionnelles restent à l'intérieur des valeurs limites spécifiées.
• dans le domaine limite de chaque grandeur d'influence variant seule, le matériel alimenté estapte à en supporter les contraintes et que les caractéristiques fonctionnelles contrôlées aprèsretour 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'unepart d'estimer la robustesse, la qualité de fabrication et de mettre en évidence les points faibles dumatériel en effectuant des essais conventionnels et d'autre part d'apprécier le comportement dans letemps du matériel par le cumul des essais conventionnels.
But des essais finaux :
Ces essais ont pour but de vérifier certaines caractéristiques du matériel à l'issue de la séquenced'essais d'appréciation du comportement dans le temps.
7.2.7 Planification et ordre de succession des essais
Pour permettre la mise en parallèle de certains essais, les essais sont menés sur deux spécimenssuivant la répartition présentée dans le tableau ci-après. Toute dérogation à ce tableau doit aupréalable faire l'objet d'un accord entre EDF et le constructeur.
La règle suivante doit être respectée : les essais de variation rapide de température, de vibration, dechaleur humide cyclique et de fonctionnement prolongé sont réalisés dans l'ordre indiqué sur un seulet même spécimen. A l'issue, ce spécimen subit les essais finaux.
HN 45-S-54 - 24 -Novembre 2001
ESSAIS A REALISER PARAGRAPHE SPECIMENSn°1 n°2
Essais initiauxAnalyse de liste, examen visuel et conformité avec le D.I. 7.3.1 et 7.3.2Continuité des masses 7.3.3 X XRésistance d'isolement 7.3.4 X XRigidité diélectrique à 50 Hz 7.3.5 X XTenue diélectrique au choc 7.3.6 X XDegré de protection des enveloppes 7.3.7 (1)Mesure de la consommation 7.3.8 XCourt-circuit sur les sorties 7.3.9 XCaractéristiques fonctionnelles en régime permanent 7.3.10 XCaractéristiques fonctionnelles en régime transitoire 7.3.11 XEssais d'influenceVérification du bon fonctionnement (préalable aux essais) 7.4.1 X XInfluence de la température ambiante 7.4.2 XInfluence de l'humidité 7.4.3 XInfluence de l'alimentation auxiliaire
. variation de tension dans le domaine nominal 7.4.4.1 X
. insensibilité à une ondulation résiduelle 7.4.4.2 X
. insensibilité aux coupures brèves 7.4.4.3 X
. variations graduelles de l'alimentation 7.4.4.4 X
. inversion de polarité 7.4.4.5 XTenue aux surcharges des entrées 7.4.5 XInfluence de perturbations électriques conduites
. onde oscillatoire amortie 7.4.6.1 X
. transitoires électriques rapides 7.4.6.2 X
. ondes de choc 7.4.6.3 X
. Immunité aux perturbations conduites induites par deschamps radioélectriques
7.4.6.4 X
Influence de décharges électrostatiques 7.4.7 XInfluence d'un champ électromagnétique rayonné 7.4.8 XInfluence d'un champ magnétique 50 Hz 7.4.9 XPerturbations électromagnétiques rayonnées par le matériel 7.4.10 XEssais d'appréciation du comportement dans le tempsEssai de variations rapides de température (VRT) 7.5.1 X(2)Essai de vibrations mécaniques 7.5.2 X(2)Essai cyclique de chaleur humide 7.5.3 X(2)Essai de fonctionnement prolongée 7.5.4 X(2)Essais finauxContinuité des masses 7.3.3 XRésistance d'isolement 7.3.4 XRigidité diélectrique à 50 Hz 7.3.5 XTenue diélectrique au choc 7.3.6 XVérification finale du fonctionnement 7.4.1 X X
Tableau 5
(1) rapports d'essais fournis par le constructeur.(2) essais effectués dans l’ordre indiqué.
- 25 - HN 45-S-54Novembre 2001
7.3 Essais initiaux
7.3.1 Analyse de la liste des composants électroniques utilisés
Une analyse de la liste des composants électroniques utilisés est effectuée selon deux axesd'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 pourra être complétée par une visite chez le constructeur au cours de laquellesera 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 pouressais de qualification.
7.3.2 Examen visuel et examen des documents
Ce contrôle est fait sur le matériel à l'état neuf, ainsi qu'à l'issue des essais d'évaluation ducomportement dans le temps.
Références :HN 46-R-01-6.
Modalités :Sur le matériel à l'état neuf, on vérifie la conformité des cartes électroniques au Dossierd'Identification, ainsi que la qualité générale de fabrication :
• la présence éventuelle de défauts majeurs (au sens de la norme NFC 93-713) au niveau de lagravure,
• les éventuelles réparations et retouches effectuées,• qualité de la mise en oeuvre, du repérage.
A l'issue des essais d'évaluation du comportement dans le temps, on observe :
• les éventuelles dégradations mécaniques (chute de composants, fissuration des isolants, ...),• la présence éventuelle de trace de corrosion (trace de rouille 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.
Sanctions : Sur le matériel à l'état neuf :
• schéma de la carte conforme au Dossier d'Identification,• aucun défaut majeur n'est admis,• les réparations et retouches doivent respecter le guide UTE C 93-723.
A l'issue des essais d'évaluation du comportement dans le temps :
• aucune dégradation mécanique,• en cas de changement d'aspect au niveau des cartes à circuit imprimé, il pourra être procédé
à une analyse chimique afin de vérifier l'absence sur la carte de composés chimiquessusceptibles de corroder les circuits, la soudure ou la carte (la responsabilité de cette analyseincombe à EDF),
• si un brunissement est observé à l'issue de l'essai de mise sous tension prolongée, celui-cipourra être poursuivi pour investigations complémentaires.
7.3.3 Continuité des masses
Cet essai est effectué en préalable aux essais de rigidité diélectrique.
Références :CEI 61131-2
HN 45-S-54 - 26 -Novembre 2001
Modalités :L'intensité du courant de défaillance, d'une amplitude de 30 A DC, est appliqué entre tous points de lamasse métallique du matériel et l’extrémité de la connexion rigide ou de la tresse métallique deraccordement à la terre de protection, prise sur une longueur de 2 m. (On pourra se limiter auxquelques points de la masse métallique les plus éloignés en terme de résistance du raccordement à laterre.)
Sanctions :La résistance maximale mesurée ne doit pas excéder 0,1 Ω.
7.3.4 Résistance d'isolement
Références :CEI 60255-5 et HN 46-R-01-6 § 3.1.
Modalités :Les points d'application de la tension sont les mêmes que ceux définis pour l'épreuve de rigiditédiélectrique 50 Hz.La mesure de la résistance d'isolement est effectuée sous une tension continue de 500 V, après unedurée d'application de la tension égale à 1 minute.
Sanctions :La résistance d'isolement doit être supérieure ou égale à 100 MΩ en mode commun, et supérieure ouégale à 100 kΩ en mode différentiel entre bornes de contacts ouverts.
7.3.5 Rigidité diélectrique à 50 Hz
Références :CEI 60255-5 et HN 46-R-01-6 § 3.1.
Modalités :La tension d'essai est appliquée pendant une minute successivement :
• en mode commun, avec une valeur de 2 kV efficace :• entre chaque groupe de circuits galvaniquement indépendant et l'ensemble des
autres circuits reliés entre eux et à la masse,• entre tous les circuits reliés entre eux et la masse.
• en mode différentiel, avec une valeur de 500 V efficace, entre les bornes de chaque contact desortie (contact ouvert).
Note : dans le cas de circuits équipés de condensateurs d'antiparasitage entre lesconducteurs et la masse, ceux-ci ne doivent pas être débranchés pendant l'essai. Si en ce quiconcerne ces condensateurs, il est pratiquement impossible d'effectuer l'essai avec une tensionalternative, on utilisera une tension continue égale à 2 fois la valeur efficace spécifiée,l'intensité de la source étant limitée à 5 mA.
Sanctions :• On ne doit constater aucun amorçage, ni perforation, ni contournement, ni courant de fuite
d'intensité ≥ 5 mA efficace.• A l'issue de l'épreuve, le fonctionnement du matériel doit être correct.
7.3.6 Tenue diélectrique au choc
Références :CEI 60255-5 et HN 46-R-01-6 § 3.1
Modalités :L’essai consiste à appliquer au matériel, l’onde de choc normalisée 1.2 ms / 50 ms.La tension crête à vide du générateur étant réglée aux valeurs spécifiées au § 5.3, on applique 3 chocspositifs et 3 chocs négatifs. Deux chocs successifs sont séparés par un intervalle d'au moins 5 s.
• en mode commun :• 5 kV entre chaque groupe de circuits galvaniquement indépendant et l'ensemble
des autres circuits reliés entre eux et à la masse,• 5 kV entre tous les circuits reliés entre eux et la masse.
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• en mode différentiel :• 5 kV entre les bornes des circuits reliés aux secondaires des capteurs (TC, TT),• 3 kV entre les bornes des circuits reliés aux alimentations auxiliaires,• 1 kV entre les bornes d’un contact ouvert.
Sanctions : 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 ne devant
donner lieu à aucune décharge disruptive.
En mode différentiel, on admet une tenue limitée à 1 kV pour les entrées de mesure de courant et detension si ces entrées sont protégées par des circuits de protection. Dans ce cas : 1°) on vérifie qu'iln'y a pas amorçage à 1 kV (3 chocs positifs, 3 chocs négatifs), 2°) on effectue un essai pour unetension préréglée de 5 kV (3 chocs positifs, 3 chocs négatifs) et on vérifie à l'issue de l'essai le bonfonctionnement du matériel.
En mode différentiel, pour les circuits reliés aux alimentations auxiliaires, on effectue un essai pourune tension préréglée de 3 kV (3 chocs positifs, 3 chocs négatifs) et on vérifie à l'issue de l'essai lebon fonctionnement du matériel (les claquages sont admis si les circuits sont protégés).
Dans tous les cas, à l'issue de l'épreuve le fonctionnement du matériel doit être correct.
7.3.7 Degré de protection des enveloppes
Le constructeur fournit les rapports d'essais visant à vérifier les indices de protection contre les corpssolides, de protection contre les corps liquides et de protection mécanique selon les prescriptions desnormes CEI 60529 (IP 30) et NF EN 50102 (C 20-015) édition de 06/1995 (IK 07, choc de 2 joules).
7.3.8 Mesure de la consommation
Références :Mesure spécifique aux PWH.
Modalités :On effectue la mesure de la consommation (puissance active, et puissance apparente pour lesgrandeurs alternatives) des circuits suivants :
• circuit d'entrée d'alimentation auxiliaire,• circuits issus des capteurs MT pour les valeurs extrêmes des grandeurs d'alimentation
d'entrée.
La consommation des entrées tension et courant est mesurée respectivement pour une tensionhomopolaire de 120 V secondaire et pour un courant résiduel de 200 A primaire.
On relève en outre la valeur de l'impédance d'entrée à 50 Hz des circuits issus des capteurs HTA,c'est-à-dire le circuit d'entrée courant de la protection, au secondaire du tore (mesure avec un pont demesure Z=U/I).Sanctions :La consommation des circuits d’entrée des grandeurs d'alimentation doit être inférieure à 0,3 VA parphase sur les entrées tension, et inférieure à 0,5 VA sur l'entrée courant.Pour le circuit d'entrée d'alimentation auxiliaire, la consommation de l’ensemble du matériel doit êtreinférieure à 15 Watts.
7.3.9 Court-circuit sur les sorties
Références :HN 46-R-01-6 (et CEI 61131-2 § 6.3.8.3.2).
Modalités :On applique les contraintes suivantes :
• 100 A - 30 ms pour les circuits de sortie.• Pour les sorties reliées à de la filerie téléphonique (palier 86...) : le courant doit être limité à 4 A
sous 48 V pendant 1 mn lorsque la sortie est fermée (la source 48 V utilisée pour l'essai doitprésenter une puissance de 250 VA minimum).
Note : les relais de sortie sont positionnés fermés pour cet essai.
HN 45-S-54 - 28 -Novembre 2001
Sanctions :Aucune détérioration consécutive à l'essai ne doit être constatée, ni en phase de repos, ni en phase defonctionnement. L'essai ne doit pas entraîner le changement d'un fusible ou autre composant dumatériel. Le besoin d'un réarmement de disjoncteur est autorisé.
7.3.10 Caractéristiques fonctionnelles en régime permanent
7.3.10.1 Courbe de déclenchement dans la zone où Sw est opérant
Modalités :Le but de cet essai est de déterminer la courbe de déclenchement correspondant au seuil depuissance active Sw, dans la zone où celui-ci est opérant, soit pour un défaut permanent : |Sr/Pr|<15
et Pr<(-Sw).
Dans cette zone, le fonctionnement correspond à celui d'un relais de puissance, et dans ce cas, lanorme CEI 60255-12 prévoit que l'essai de précision de la caractéristique de fonctionnement soit faitpar variation du courant d'entrée, à tension d'entrée et déphasage constants.
Mesures :On effectue la détermination de la courbe de fonctionnement et de dégagement en puissance pour lesvaleurs de réglage du seuil Sw et pour différentes valeurs de la tension résiduelle Vr, à savoir :
• réglage Sw = 8 kW : Vr = 12,5 V, 180 V ;
• réglage Sw = 12 kW : Vr = 15 V, 180 V ;
• réglage Sw = 20 kW : Vr = 20 V, 180 V ;
• réglage Sw = 40 kW : Vr = 30 V, 180 V.
Pour déterminer chaque courbe, on applique sur la protection une tension constante Vr et une rampe3
de courant Ir croissante (200 pas de durée 200 ms) entre Irmin et Irmax, ces 2 signaux étant déphasés
de Φ.
On recherche les points de la courbe correspondant aux valeurs de Φ = 0°, ± 30°, ± 60°, ± 80°, ± 85°.
Pour le seuil Sw = 8 kW et Vr = 12,5 V seulement, et pour l’angle 0° seulement, on effectue à l’issuede la rampe de courant Ir croissante une rampe décroissante (200 pas de durée 500 ms) entre Irmin etIrmax, de sorte à relever le seuil de dégagement de la protection.
Les bornes Irmin et Irmax sont calculées de telle façon que l'on obtienne une rampe en puissance
active entre 70 % et 120 % de Sw, soit :
Vr.Irmin.cosΦ = 0,7.Sw,
Vr.Irmax.cosΦ = 1,2.Sw.
On effectue 5 cycles tels que ci-dessus. Au cours de chaque cycle, on relève la valeur de la puissanceactive résiduelle Pr1 provoquant l'apparition de la signalisation instantanée. Pour Sw = 8 kW,Vr = 12,5 V et Φ = 0°, on relève également la puissance active résiduelle Pr2 provoquant sondégagement.
3Afin de réduire la durée de l'essai, la rampe montante peut être écourtée 5 secondes minimum après ledéclenchement instantané de la protection, de même pour la rampe descendante. La rampe a alors l'alluresuivante :
seuil de fonct.
seuil de dégag.
1,2 Sw
5 s min.
5 s min.
0,8 Sw
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On détermine pour chaque cycle :
• l'erreur relative :
δ iw
w
SS
=−Pr1
• pour le cycle Sw = 8 kW, Vr = 12,5 V et Φ = 0°, le rapport de dégagement :
ri =PrPr
21
Note : on prendra soin, au cours des essais, de ne pas atteindre la tenue thermique desentrées de mesure (il peut être nécessaire d'attendre entre chaque cycle).
Sanctions : Erreur relative :
• Si la valeur absolue de chaque erreur relative δi est ≤ 15 %, l'essai est concluant.
• Si la valeur absolue de 2 erreurs relatives est > 15 %, l'essai n'est pas concluant.• Si la valeur absolue d'une seule erreur relative est > 15 %, on reprend une série de 5 mesures.
Si au cours de cette seconde série, la valeur absolue de chaque erreur relative est ≤ 15 %,l'essai est concluant, sinon l'essai n'est pas concluant.
Rapport de dégagement : 85 % ≤ ri ≤ 95 %, pour chaque cycle, sans pompage.
7.3.10.2 Courbe de déclenchement en dehors de la zone où Sw est opérant
Modalités :Le but de cet essai est de déterminer la courbe de fonctionnement et de dégagement en dehors de lazone où Sw est opérant, soit Φ ≤ -86° ou Φ ≥ +86°.
Dans cette zone, le fonctionnement correspond à celui d'un relais directionnel, et dans ce cas, lanorme CEI 60255-12 prévoit que l'essai de précision de la caractéristique de fonctionnement puisse sefaire par variation du déphasage, à tension et courant d'entrée constants.
Mesures :On effectue la détermination de la courbe de fonctionnement et de dégagement pour chacune desvaleurs de réglage du seuil Sw et pour différentes valeurs de la tension résiduelle Vr.
Pour déterminer chaque courbe, on applique sur la protection une tension constante Vr et un courant
constant Ir, le déphasage Φ entre ces 2 signaux variant selon une rampe4 décroissante (par pas de
0,02°, de durée 1 s). puis croissante (par pas de 0,02°, de durée 2 s) entre 89° et 85°.
Pour le seuil Sw = 8 kW et Vr = 15 V seulement, on effectue à l’issue de la rampe de phasedécroissante une rampe décroissante (par pas de 0,02°, de durée 2 s) entre 89° et 85°, de sorte àrelever le seuil de dégagement de la protection.
On recherche les points de la courbe pour plusieurs valeurs de Ir, supérieures à 15.(Sw/Vr), dans les
limites de la tenue thermique de l'entrée courant, à savoir:
4Afin de réduire la durée de l'essai, la rampe montante peut être écourtée 5 secondes minimum après ledéclenchement instantané de la protection, de même pour la rampe descendante. La rampe a alors l'allure déjàdécrite pour la rampe en zone Sw opérant.
HN 45-S-54 - 30 -Novembre 2001
Seuil Sw 8 kW 12 kW 20 kW 40 kWV résiduel 5 V 15 V 180 V 20 V 180 V 180 V 180 VI résiduel
3 A •5 A •6 A •8 A •10 A •12 A •15 A •16 A •20 A •25 A • •30 A •40 A •45 A •50 A • • • •55 A •65 A •100 A • • • • • •120 A •200 A • • • • • • •
On effectue 5 cycles tels que ci-dessus. Au cours de chaque cycle, on relève, à l'aide d'un wattmètrenumérique la valeur de la puissance active résiduelle Pr1 provoquant l'apparition de la signalisationinstantanée, puis la puissance active Pr2 provoquant son dégagement.
Pour chaque cycle, on relève l'angle φ1 de fonctionnement (correspondant à Pr1) et l'angle φ2 dedégagement (correspondant à Pr2) de la protection.
Pour le seuil Sw = 8 kW et Vr = 15 V seulement, on détermine pour chaque cycle le rapport dedégagement :
ri =PrPr
21
On reprend ces mesures pour la zone comprise entre -89° et -85°.
Sanctions :Les courbes de fonctionnement et de dégagement obtenues doivent être incluses entre les zones dedétection certaine et de non détection certaine, à savoir :
• Si pour chaque cycle les valeurs absolues de φ1 et φ2 sont comprises entre 86,18° et 88,09°,l'essai est concluant.
• Si par 2 fois la valeur absolue de φ1 ou φ2 n'est pas comprise entre 86,18° et 88,09°, l'essain'est pas concluant.
• Si pour un cycle seulement la valeur absolue de φ1 ou φ2 n'est pas comprise entre 86,18° et88,09°, on reprend une série de 5 mesures. Si au cours de cette seconde série, la valeurabsolue de l'angle est toujours comprise entre 86,18° et 88,09° l'essai est concluant, sinonl'essai n'est pas concluant.
Rapport de dégagement : ri ≤ 95 %, pour chaque cycle, sans pompage.
7.3.10.3 Temps de fonctionnement
Modalités :Le but de cet essai est de déterminer le temps de fonctionnement des sorties instantanées ettemporisées.
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Pour un réglage du seuil de puissance active Sw = 8 kW, on effectue la mesure du temps de
fonctionnement des sorties instantanées et temporisées pour les configurations suivantes :1°) "Neutre Impédant", TAV = 100 ms,2°) "Neutre Compensé", TAV = 400 ms,3°) " Neutre Compensé", TAV = 1 s.
Le courant Irmax est calculé de telle façon que l'on obtienne la relation suivante (Pr1 étant la
puissance de fonctionnement de la protection ) :
Vr.Irmax.cosΦ = 1,2.Pr1 (avec cosΦ = 1)
Pour chaque réglage de temporisation et pour chaque réglage de régime de neutre, on applique sur laprotection une tension constante d'amplitude Vr = 12,5 V et un courant constant d'amplitude nulle en
phase avec la tension. A t=0 s, le courant est brusquement augmenté jusqu'à Irmax, pendant une
durée permettant aux sorties de fonctionner. Le courant est ensuite ramené à zéro.
On effectue 5 cycles tels que ci-dessus. Au cours de chaque cycle, on relève les temps defonctionnement des sorties, à savoir :
• le temps Ti séparant t=0 s de l'instant d'apparition de la sortie "instantanée protection",• le temps Tt séparant l'instant d'apparition de la sortie "instantanée protection" de l'instant
d'apparition de la sortie "temporisée protection".
Pour faciliter la réalisation de l'essai, la mesure de ces deux temps peut être réalisée en deux essaissuccessifs.
Sanctions : Temps de fonctionnement sorties instantanées : Ti ≤ 100 ms, pour chaque cycle.
Temps de fonctionnement sorties temporisées :
• configuration 1°) : 80 ms ≤ Tt ≤ 120 ms,• configuration 2°) : 380 ms ≤ Tt ≤ 420 ms,• configuration 3°) : 950 ms ≤ Tt ≤ 1050 ms (soit 1000 ms ± 5%)
Si au cours d'un seul cycle, la valeur du temps de fonctionnement est en dehors de la plage indiquée,on reprend une série de 5 mesures. Si au cours de chaque cycle de cette seconde série, la valeur dutemps de fonctionnement est dans la plage indiquée, l'essai est concluant, sinon l'essai n'est pasconcluant.
7.3.10.4 Temps de dégagement
Modalités :Le but de cet essai est de déterminer le temps de dégagement des sorties instantanées ettemporisées.
Pour un réglage du seuil de puissance active Sw = 8 kW, on effectue la mesure du temps de
fonctionnement des sorties instantanées et temporisées pour la configuration suivante :
• "Neutre Impédant", TAV = 100 ms.
Le courant Irmax est calculé de telle façon que l'on obtienne la relation suivante (Pr1 étant la
puissance de fonctionnement de la protection ) :
Vr.Irmax.cosΦ = 10.Pr1 (avec cosΦ = 1)
On applique sur la protection une tension constante d'amplitude Vr = 12,5 V et un courant constant
d'amplitude nulle en phase avec la tension. Le courant est augmenté jusqu'à Irmax, pendant une
durée permettant aux sorties de fonctionner. A l'instant t=0, le courant est ensuite brutalement ramenéà zéro et on mesure à partir de cet instant les temps de dégagement au bout desquels les sortiesinstantanée et temporisée retombent à zéro.
On effectue 5 cycles tels que ci-dessus. Au cours de chaque cycle, on relève les temps dedégagement des sorties.
Sanctions :Le temps de dégagement de la sortie instantanée doit être inférieur à 100 ms.
HN 45-S-54 - 32 -Novembre 2001
Le temps de dégagement de la sortie temporisée doit être inférieur à 200 ms.
Si au cours d'un seul cycle, la valeur du temps de dégagement est supérieure à celle indiquée, onreprend une série de 5 mesures. Si au cours de chaque cycle de cette seconde série, la valeur dutemps de dégagement est inférieure à celle indiquée, l'essai est concluant, sinon l'essai n'est pasconcluant.
7.3.10.5 Vérification de l'entrée d'inhibition de la détection
Modalités :La protection est configurée comme suit :
• "Neutre Compensé",• Sw = 8 kW,• TAV = 500 ms,• TMDN/TMDP = 200 ms.
Le courant Irmax est calculé de telle façon que l'on obtienne la relation suivante (Pr1 étant la
puissance de fonctionnement de la protection ) :
Vr.Irmax.cosΦ = 10.Pr1 (avec cosΦ = 1)
1°) L'entrée "inhibition de la détection" étant préalablement positionnée à 1, on applique sur laprotection une tension constante d'amplitude Vr = 12,5 V et un courant constant d'amplitude nulle en
phase avec la tension. Le courant est brusquement augmenté jusqu'à Irmax pendant 1 seconde
minimum. On surveille l'état des sorties.On effectue un seul cycle tel que ci-dessus.
2°) On applique sur la protection une tension constante d'amplitude Vr = 12,5 V et un courant constant
d'amplitude nulle en phase avec la tension. Le courant est brusquement augmenté jusqu'à Irmax, puis
300 ms après on fait passer l'entrée "inhibition de la détection" de 0 à 1 (le courant étant maintenu).Onmesure le temps t1 séparant le passage à 1 de l'entrée inhibition du passage à zéro de la sortieinstantanée.On effectue 5 cycles tels que ci-dessus.
3°) On applique sur la protection une tension constante d'amplitude Vr = 12,5 V et un courant constant
d'amplitude nulle en phase avec la tension. Le courant est brusquement augmenté jusqu'à Irmax.
Après passage à 1 des sorties instantanée et temporisée, on fait passer l'entrée "inhibition de ladétection" de 0 à 1 (le courant étant maintenu).On mesure le temps t2 séparant le passage à 1 del'entrée inhibition du passage à zéro de la sortie instantanée, et le temps t3 séparant le passage à 1 del'entrée inhibition du passage à zéro de la sortie temporisée.On effectue 5 cycles tels que ci-dessus.
Sanctions :1°) Les sorties instantanée et temporisée doivent rester à zéro.
2°) t1 doit toujours être inférieur à 50 ms. La sortie temporisée doit rester à zéro.
3°) t2 et t3 doivent toujours être inférieurs à 50 ms.
On vérifie en outre que la signalisation "protection inhibée" est présente dès inhibition de la détection.
7.3.10.6 Vérification de l'entrée d'inhibition de la temporisation
Modalités :On reprend pour la configuration "Neutre Impédant" et TAV = 400 ms uniquement la mesure destemps de fonctionnement comme indiqué au § 7.3.10.3, alors que l'entrée "inhibition temporisation" estactivée.On effectue un seul cycle de mesure.
Sanctions :Les temps de fonctionnement des sorties instantanée et temporisée doivent être égaux (à 20 ms près)et inférieurs à 100 ms.
- 33 - HN 45-S-54Novembre 2001
7.3.11 Caractéristiques fonctionnelles en régime transitoire
Le fonctionnement des protections est testé en injectant en entrée de ces dernières des signaux (U, I)large bande, correspondant à des signaux soit relevés sur un départ affecté par un défaut, soit relevéssur un départ sain alors qu'un défaut se produit sur un départ voisin. La protection testée doit, suivantle cas, détecter (départ en défaut) ou ne pas détecter (départ sain) le défaut dans le respect destemporisations respectivement instantanée et temporisée.
Ces signaux (au nombre de quelques dizaines), font partie d'une bibliothèque de défauts mise àdisposition par le Département Fonctionnement et Conduite des Réseaux d’EDF R&D(EDF R&D/ER/FCR). Pour information (non normative) : le format des fichiers respecte le standardCOMTRADE, les signaux sont échantillonnés à des fréquences comprises entre 3 et 10 kHz.
Précisions concernant la bibliothèque de défauts et les modalités d’essais :
La bibliothèque FIDERETM comprend des fichiers de signaux enregistrés et des fichiers de signauxissus de simulation numérique. Les premiers sont désignés par un nom de fichier génériqueBANQxxxx à 4 chiffres, les seconds par un nom de fichier générique DEFSIMxx à 2 chiffres. Chaquefichier contient les courants d’un départ en défaut et de deux départs sains. On doit s’assurer dufonctionnement de la PWH testée tant pour le courant correspondant au départ en défaut qu’auxcourants correspondant aux départs sains, soit trois essais distincts à effectuer par fichier.Par défaut, la PWH est configurée avec une valeur de 400 ms pour la temporisation TAV, et le seuil defonctionnement est réglé à 8 kW. Certains fichiers nécessitent des réglages spécifiques : cela estprécisé suivant leur nature.
• Sanctions de l’essai sur départ sain : Les sorties instantanée et temporisée aval de la PWH ne doivent jamais monter. La sortie instantanéeamont peut monter ou non, sans sanction si elle ne monte pas. • Sanctions sur départ en défaut :Les sanctions dépendent de la nature du fichier considéré. Une fiche descriptive est jointe à labibliothèque de défauts FIDERETM, cette fiche étant mise à jour en cas d’évolution de la bibliothèque.
1. Pour les fichiers simulant le déclenchement du départ en défaut, suivi du réenclenchement dudisjoncteur départ et de la réapparition du défaut : la temporisation TAV est réglée de sorte àobtenir la montée de la sortie temporisée aval 50 à 150 ms avant la disparition du défaut(ouverture effective du disjoncteur départ). Ce réglage est assuré par dichotomie en répétantl’essai autant de fois que nécessaire (on conseille de débuter avec TAV = 600 ms). On vérifieque les sorties instantanée et temporisée retombent pendant le creux du cycle rapide simulé,avant réapparition du défaut.
Note : si les sorties ne retombent pas d’elles-mêmes, il est alors nécessaire de prévoir lasimulation du retour de position des interlocks disjoncteurs ; cette simulation (à réaliser)doit renvoyer à la PWH les interlocks en position “ disjoncteur ouvert ” 80 à 120 msaprès disparition du défaut (ouverture effective du disjoncteur).
2. Pour les fichiers simulant le déclenchement d’un disjoncteur en réseau, suivi de sonréenclenchement et de la réapparition du défaut : l’ouverture du disjoncteur conduit àl’observation d’un oscillatoire amorti au niveau du départ en défaut pendant le creux du cyclerapide. La temporisation TAV est réglée à 1 seconde, pour être certain de ne pas avoir lamontée de la sortie temporisée avant le déclenchement du disjoncteur. On vérifie que la sortieinstantanée retombe pendant le creux du cycle rapide simulé, avant réapparition du défaut. Onvérifie aussi que la sortie temporisée ne monte jamais tout au long de l’essai.
Note : la sortie instantanée retombe d’elle-même, sans inhibition par un interlock disjoncteur,puisque le disjoncteur du départ reste en position fermée.
3. Pour les fichiers simulant un défaut de type masse-cuve ou masse-grille : aucun des troisdéparts n’est en défaut (pas de courant de défaut) ; en revanche le fichier comporte un courantIn neutre-terre non nul. On teste les PWH en configuration de protection masse-cuve oumasse-grille, avec le tore adapté à cette configuration. On applique au primaire du tore lecourant In, d’abord dans un sens, ensuite dans l’autre sens. On vérifie le déclenchementinstantané aval dans un sens, instantané amont dans l’autre sens.
HN 45-S-54 - 34 -Novembre 2001
4. Pour les fichiers simulant un défaut au niveau des arrivées d’un transformateur doubleattache : le “ départ en défaut ” correspond en fait aux signaux perçus par l’arrivée en défaut.Les deux “ départs sains ” correspondent en fait aux signaux perçus par l’arrivée saine, maispour deux valeurs de courant capacitif différentes. Il est admis pour cet essai d’injecterdirectement le courant en entrée de la PWH, en respectant le rapport de transformationthéorique des capteurs. On vérifie lors de l’essai que l’instantané amont de la PWH surl’arrivée saine monte bien lors du défaut, même de manière fugitive.
5. Pour les fichiers correspondant à des défauts autoextincteurs : on vérifie que la sortietemporisée du départ en défaut ne monte pas.
Pour permettre de juger les résultats d’essais, le rapport d’essais doit comprendre l’enregistrementdes sorties instantanées et temporisée de la PWH, pour chaque essai de chaque fichier de labibliothèque FIDERETM.
Le moyen de restitution de ces signaux enregistrés doit permettre de générer le courant résiduelprimaire et les tensions de phase secondaires vus par la protection. Ce moyen doit assurer une bandepassante de restitution de 10 Hz à 1 kHz, avec une erreur de phase inférieure à 0,05° (à 50 Hz) et uneerreur d'amplitude sur les signaux inférieure à 1%. Le taux de distorsion doit être inférieur à 1%.Pour la restitution du courant résiduel, il est admis d'effectuer plusieurs boucles sur le primaire du torede mesure de la protection.
Si la protection dispose de plusieurs tores, les essais sont effectués pour chaque tore.
EDF R&D se réserve le droit de faire évoluer cette bibliothèque de défauts et en tient averti leslaboratoires qui procèdent aux essais de qualification.
7.4 Essais aux limites d'emploi fonctionnelles
7.4.1 Vérifications à effectuer
Lors de chacun des essais d'influence qui suivent, ainsi qu'à l'issue des essais d'évaluation ducomportement dans le temps (§ 7.5) et des essais finaux (§ 7.6), un certain nombre de vérificationssont à effectuer. Selon les essais, ces vérifications sont de deux natures :
• vérification de bon fonctionnement,• vérification des dérives.
7.4.1.1 Vérification du bon fonctionnement
Sauf indication contraire, il est admis pour cette vérification d'injecter directement le courant résiduelau secondaire du tore (essai effectué sans le tore).
Modalités :La protection est configurée comme suit :
• "Neutre compensé",• Sw = 8 kW,• TAV = 400 ms,• TMDP/TMDN = 200 ms,
On applique sur la protection une tension constante Vr d'amplitude 12,5 V. Cette amplitude estmaintenue constante tout au long des essais. La phase entre les signaux de tension et de courant estconstamment maintenue égale à zéro.
Partant de Vr = 12,5V et Ir tel que la puissance active soit à 80 % du seuil de réglage, on augmente lecourant de sorte à passer à 120% du seuil de réglage. On relève le comportement de l'ensemble dessorties. On ramène ensuite la puissance active à 80% du seuil (en diminuant l'amplitude du courant, àphase nulle), puis on relève à nouveau le comportement des sorties.
Sanctions :A 80% du seuil, les sorties respectivement instantanée et temporisée ne doivent pas déclencher(après un temps suffisant pour permettre leur déclenchement). A 120% du seuil, les sortiesinstantanée et temporisée doivent déclencher (après un temps suffisant pour permettre leurdéclenchement).
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7.4.1.2 Vérification des dérives
Pour cette vérification, la protection doit être associée à son tore et le courant doit être injecté auprimaire du tore.
Modalités :L'objet de cette vérification est de s'assurer qu'un certain nombre de paramètres restent dans leurslimites autorisées dans toute l'étendue du domaine nominal des grandeurs d'influence.
La protection est configurée comme suit :• "Neutre compensé",• Sw = 8 kW,• TAV = 300 ms,• TMDP/TMDN = 100 ms,
a) On reprend la détermination de la courbe de fonctionnement et de dégagement dans la zone où Swest opérant (pour le réglage Sw = 8 kW, pour Vr = 12,5 V et pour Φ = 0° et ± 80° seulement).
b) On reprend la détermination de la courbe de fonctionnement et de dégagement en dehors de lazone où Sw est opérant (pour le réglage Sw = 8 kW, pour Vr = 180 V et pour Ir = 6 A et 200 A
seulement). Sanctions : Essais a) et b) : Erreur relative :
• Si la valeur absolue de chaque erreur relative δi est ≤ 15 %, l'essai est concluant.
• Si la valeur absolue de 2 erreurs relatives est > 15 %, l'essai n'est pas concluant.• Si la valeur absolue d'une seule erreur relative est > 15 %, on reprend une série de 5 mesures.
Si au cours de cette seconde série, la valeur absolue de chaque erreur relative est ≤ 15 %,l'essai est concluant, sinon l'essai n'est pas concluant.
Rapport de dégagement : 85 % ≤ ri ≤ 95 %, pour chaque cycle, sans pompage.
7.4.2 Influence de la température ambiante
Références :HN 46-R-01-4 (annexe A) pour les plages de température ; essai Nb de la CEI 60068-2-14,essai Ad de la CEI 60068-2-1 et essai Bd de la CEI 60068-2-2 pour les conditions d'essai.
Modalités :Pour cet essai, le matériel est testé tel qu'installé en poste source, c'est-à-dire dans son boîtier tiroir, etson rack d'accueil le cas échéant, de sorte à reproduire les conditions de confinement thermique.
Le comportement du matériel est étudié dans les domaines nominaux et limites de la températureambiante.
Le matériel alimenté est placé dans une enceinte non ventilée (ou ventilée à 2 m/s au maximum)portée successivement aux paliers de température suivants :
Palier n° Température1 -10°C2 -5°C3 +55°C4 +45°C
HN 45-S-54 - 36 -Novembre 2001
-5°C
+45°C
°C
t-10°C
+55°C
Entre 2 paliers, la vitesse de variation de la température est inférieure à 3°C ± 0,6°C par minute. Ladurée de chaque palier est de 2 heures (minimum).
Pour les paliers -5°C et +45°C, après 2 heures de stabilisation à la température du palier, on effectueune vérification des dérives (§ 7.4.1.2), à température maintenue.
Note : à l'issue de l'épreuve, on élimine toute la condensation interne et externe par ventilation.
Sanctions :Celles prévues pour une vérification des dérives.
7.4.3 Influence de l'humidité
Références :CEI 60068.2.3 essai Ca, HN 46-R-01-6 § 6.3.
Modalités :Les modalités de cet essai sont conformes à celles de la norme CEI 60068.2.3 en vigueur, essai Ca.Le matériel, alimenté à sa tension nominale, est maintenu à une température de 40°C avec unehumidité relative de 93 %, pendant 4 jours. Si le constructeur le souhaite, la protection est testéeinstallée dans son tiroir et/ou dans son rack d'accueil (fournis par le constructeur en début dequalification) pour cet essai.
On prendra soin d'éviter la formation de condensation sur le matériel, par exemple en le préchauffantavant introduction dans la chambre d'essai.
Pendant l'épreuve, on s'assure régulièrement de l'absence de la signalisation "défaut équipement", etde l'absence de commutation intempestive des sorties.
Après au moins 90 heures dans les conditions d'épreuve, on effectue une vérification de bonfonctionnement (§ 7.4.1.1).
A l'issue de l'essai, le matériel est placé dans les conditions atmosphériques de reprise pendant2 heures, puis on effectue un essai de rigidité diélectrique à 50 Hz et un essai de tenue à l'onde dechoc 1,2/50 tels que définis dans le chapitre "essais initiaux", avec les mêmes niveaux de sévérité.
Sanctions :Celles prévues pour une vérification du bon fonctionnement. La tenue diélectrique doit être conservée.
7.4.4 Influence de l'alimentation auxiliaire
7.4.4.1 Variation de tension dans le domaine nominal
Références :CEI 61131-2, HN 46-R-01-4 § 2.1.1 (pour l'amplitude de variation).
Modalités :L'essai est effectué dans les conditions atmosphériques normales d'essai.
On effectue deux vérifications des dérives (§ 7.4.1.2), l'une pour une tension d'alimentation auxiliaireUn + 15% (48 V) ou Un + 10% (125 V) , l'autre pour Un - 20%.
Si le matériel supporte deux tensions d'alimentation (48V et 125 V), l'essai doit être effectué pour lesdeux tensions.
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Sanctions :Celles prévues pour une vérification des dérives.
7.4.4.2 Insensibilité à une ondulation résiduelle
Références :CEI 61131-2, HN 46-R-01-4 § 2.1.1.
Modalités :On effectue une vérification de bon fonctionnement (§ 7.4.1.1), pendant laquelle le matériel estalimenté avec une tension d'alimentation auxiliaire comportant une ondulation résiduelle de 3 % (crêteà crête) de Un et de fréquence 100 Hz.
Sanctions :Celles prévues pour une vérification du bon fonctionnement.
7.4.4.3 Insensibilité aux coupures brèves
Références :CEI 61131-2, HN 46-R-01-4
Modalités :On effectue des vérifications du bon fonctionnement (§ 7.4.1.1), pendant laquelle l'alimentationauxiliaire du matériel est soumise à des coupures de durée 20 ms, espacées d'une seconde. Lescoupures et les vérifications de bon fonctionnement doivent être synchronisées de sorte que lescoupures se produisent un peu avant (100 ms), pendant et un peu après (100 ms) le franchissementdu seuil Sw.
On répète l'essai au moins 10 fois de sorte à avoir réparti les coupures brèves sur l'ensemble de laplage [-100 ms, +100 ms] centrée sur le franchissement du seuil.
Sanctions :Celles prévues pour une vérification du bon fonctionnement.
7.4.4.4 Variation graduelle de l'alimentation
Références :CEI 61131-2 (Essai A).
Modalités :La séquence suivante est reproduite 3 fois, chaque séquence étant espacée de 10 secondes :
• la tension d'alimentation descend à vitesse constante à zéro en 60 secondes (minimum),• cet état persiste 10 secondes,• la tension remonte à vitesse constante à la tension nominale en 60 secondes (minimum).
Pendant cette séquence, les grandeurs d'entrée U et I sont maintenues à zéro.
Sanctions :Le matériel ne doit émettre aucune sortie intempestive. En particulier, aucun ordre ne doit être émis.La position des sorties doit rester stable.
La reprise de service doit être automatique après retour de la tension nominale. Aucune sortieintempestive ne doit être émise au cours de cette reprise de service.
7.4.4.5 Inversion de polarités
Références :CEI 61131-2, HN 46-R-01-6.
Modalités :La tension d'alimentation auxiliaire est inversée par rapport au branchement normal pendant 1 minute.A l'issue de l'épreuve, on effectue une vérification du bon fonctionnement (§ 7.4.1.1).
Sanctions :On s'assure qu'aucun composant n'est détérioré. Aucun changement de composant (fusibles...) nedoit être nécessaire.
Après relance des éventuels disjoncteurs (s'ils sont situés en amont des branchements), cellesprévues pour une vérification de bon fonctionnement.
HN 45-S-54 - 38 -Novembre 2001
7.4.5 Tenue aux surcharges des entrées
Références :HN 46-R-01-6 § 3.4.
Modalités :Cet essai doit être mené avec l'ensemble des tores pouvant être appairés avec la protection (auminimum avec les 2 tores présentant les caractéristiques les plus extrêmes).
1°) On injecte au primaire de l'ensemble tore/protection un courant résiduel de 12,5 kA efficacependant 1 s.
2°) On injecte au primaire de l'ensemble tore/protection un courant résiduel de 200 A efficacependant au moins 2 heures.
Sanctions :L'ensemble tore/protection ne doit avoir subi aucune dégradation et doit conserver ses caractéristiquesfonctionnelles. Une vérification réduite du fonctionnement (vérification du bon déclenchement surdépassement de seuil) est menée à l'issue de l'essai pour s'en assurer.
7.4.6 Influence de perturbations électriques conduites
7.4.6.1 Onde oscillatoire amortie
Références :CEI 61000-4-12 et HN 46-R-01-6 § 4.7.
Modalités :La perturbation est générée pour les fréquences 100 kHz et 1 MHz et la cadence de répétition estchoisie entre 40 et 400 fois par seconde conformément à la norme CEI 61000-4-12.
La perturbation est appliquée sur chaque circuit galvaniquement indépendant. Les valeurs de latension de crête maximale (première alternance) par type de circuit, sont définies au § 5.7.
Mesures :On effectue pendant la perturbation, une vérification du bon fonctionnement (§ 7.4.1.1).
La séquence d’essais (contrôle de bon fonctionnement et perturbations), sera répétée (au moins 10fois) de façon à ce que les perturbations se produisent un peu avant (moins de 100 ms), pendant, etun peu après (moins de 100 ms), le franchissement du seuil Sw.
Sanctions :Celles prévues pour une vérification du bon fonctionnement (§ 7.4.1.1).
7.4.6.2 Transitoires électriques rapides
Références :CEI 61000-4-4 et HN 46-R-01-6 § 4.7.
Modalités :La perturbation est appliquée sur chaque circuit galvaniquement indépendant. Les niveaux par type decircuit, sont définis au § 5.7. L’injection des perturbations est réalisée par couplage direct pourl’ensemble des circuits.
Mesures :On effectue pendant la perturbation, une vérification du bon fonctionnement (§ 7.4.1.1).
La séquence d’essais (contrôle de bon fonctionnement et perturbations), sera répétée (au moins 10fois) de façon à ce que les perturbations se produisent un peu avant (moins de 100 ms), pendant, etun peu après (moins de 100 ms), le franchissement du seuil Sw.
Sanctions :Celles prévues pour la vérification de bon fonctionnement.
7.4.6.3 Immunité aux ondes de choc
Références :CEI 61000-4-5.
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Modalités :La perturbation est appliquée sur chaque circuit galvaniquement indépendant. Les niveaux sont lessuivants :
Tension d'épreuve, couplage entre :Circuits Fils de ligne Fil et terre
raccordés aux secondaires des TC etTT
1kV 2kV
raccordés aux auxiliaires 48V et 127 Vcontinu
1kV 2kV
circuits TOR 1kV(**) 2kV(*)
Tableau 6
(*) si le câble comporte un blindage, la tension est appliquée sur le blindage comme indiquépar la norme (figure 13 ou figure 14 de la norme, suivant le raccordement du blindage).(**) l’essai n’est pas effectué si ces circuits sont raccordés par des paires torsadées (filerietéléphonique par exemple)
Mesures :On effectue pendant la perturbation, une vérification du bon fonctionnement (§ 7.4.1.1).
La séquence d’essais (contrôle de bon fonctionnement et perturbations), sera répétée (au moins 10fois) de façon à ce que les perturbations se produisent un peu avant (moins de 100 ms), pendant, etun peu après (moins de 100 ms), le franchissement du seuil Sw.
Sanctions :Celles prévues pour la vérification de bon fonctionnement.
7.4.6.4 Immunité aux perturbations conduites induites par les champs radioélectriques
Références :CEI 61000-4-6.
Modalités :On applique sur l’ensemble des entrées/sorties une perturbation d’amplitude 10 V (classe 3) sur uneplage de fréquence comprise entre 150 kHz et 80 MHz.
Mesures :On effectue pendant la perturbation, une vérification du bon fonctionnement (§ 7.4.1.1).
La séquence d’essais (vérification du bon fonctionnement et perturbations), sera répétée plusieursfois. La durée de l'essai est au minimum égale à la durée du contrôle de bon fonctionnement.
Sanctions :Celles prévues pour la vérification de bon fonctionnement.
7.4.7 Influence des décharges électrostatiques
Références :CEI 61000-4-2 et HN 46-R-01-6 § 4.7.
Modalités :Si le constructeur le souhaite, la protection est testée installée dans son tiroir et/ou dans le rackd'accueil (fournis par le constructeur) pour cet essai.
La méthode d’essai utilisée est celle de la décharge au contact avec un niveau de 8 kV sauf si lessurfaces accessibles sont non conductrices (boutons en plastique par exemple), auquel cas laméthode sera celle de la décharge dans l'air avec un niveau de 15 kV.
Les points d'application sont ceux accessibles à l'opérateur en exploitation normale, y compris lesréglages protégés par un capot (le capot est ôté avant l'essai). Les boutons de commande ouparamétrage opérateur en face avant seront soumis à la décharge dans l'air.
Mesures :On effectue pendant les décharges électrostatiques, une vérification du bon fonctionnement(§ 7.4.1.1).
HN 45-S-54 - 40 -Novembre 2001
La séquence d’essais (vérification du bon fonctionnement et perturbations), sera répétée (au moins 10fois) de façon à ce que les perturbations se produisent un peu avant (moins de 100 ms), pendant, etun peu après (moins de 100 ms), le franchissement du seuil Sw.
Sanctions :Celles prévues pour la vérification de bon fonctionnement.
7.4.8 Influence d'un champ électromagnétique rayonné
Références :CEI 61000-4-3, ENV 50204 et HN46-R-01-6 § 4.7.
Modalités :Si le constructeur le souhaite, la protection est testée installée dans son tiroir et/ou dans le rackd'accueil (fournis par le constructeur) pour cet essai.
Le matériel est soumis à un champ électromagnétique rayonné d'intensité 10 V/m sur la plage 80 MHzà 1 GHz suivant les modalités du document CEI 61000-4-3.Cet essai est complété par un essai de champ électromagnétique rayonné d’intensité 10 V/m auxfréquences fixes de 900 MHz et 1,89 GHz suivant les modalités du document ENV 50204.Mesures :Pour chaque essai, on effectue une vérification de bon fonctionnement (§ 7.4.1.1) pendant toute ladurée de l'application du champ électromagnétique (en restant en dessous du seuil defonctionnement). A l'issue de l'application de la perturbation, on franchit le seuil de fonctionnement.
Sanctions :Celles prévues pour la vérification de bon fonctionnement. Aucun fonctionnement intempestif n'estadmis.Une perturbation temporaire des éventuels afficheurs est admise, pourvu qu'elle soit réversible.
7.4.9 Influence d'un champ magnétique 50 Hz
Références :CEI 61000-4-8 et HN 46-R-01-6 § 4.7.
Modalités :Si le constructeur le souhaite, la protection est testée installée dans son tiroir et/ou dans son rackd'accueil (fournis par le constructeur) pour cet essai.
Le matériel est soumis à un champ magnétique 50 Hz d'amplitude 30 A/m pour l'essai permanent etd'amplitude 300 A/m pour l'essai 1 à 3 s (classe de sévérité 4).
Mesures :On effectue une vérification de bon fonctionnement (§ 7.4.1.1) pendant toute la durée de l'applicationdu champ magnétique 50 Hz (en restant en dessous du seuil de fonctionnement). A l'issue del'application de la perturbation, on franchit le seuil de fonctionnement.
Sanctions :Celles prévues pour la vérification de bon fonctionnement. Aucun fonctionnement intempestif n'estadmis.Aucune perturbation des éventuels afficheurs n'est admise pour l'essai en champ permanent.Une perturbation temporaire des éventuels afficheurs est admise pour l'essai 1 à 3 s, pourvu qu'ellesoit réversible.
7.4.10 Perturbations électromagnétiques rayonnées par le matériel
Référence :EN 55022 (NF C 91-022).
Modalités :L’objectif de cet essai est d’apprécier le champ électromagnétique perturbateur maximum rayonné parle matériel.
Toutes les sorties sont câblées avec leur charge nominale. On effectue des vérifications du bonfonctionnement successives, aussi rapprochées que possible.
On mesure le champ émis par le matériel, pendant ces vérifications de bon fonctionnement.
Sanctions :
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Classe A (EN 55022) : A 10 mètres, le champ ne doit pas dépasser 40 dB µµV/m dans la bande 30 à230 MHz, et ne doit pas dépasser 47 dB µµV/m dans la bande 230 à 1000 MHz.
7.5 Essais d'appréciation du comportement dans le temps
Afin d'évaluer son comportement dans le temps, le matériel subit dans l'ordre :
• un essai de variation rapide de température ayant pour but de provoquer des chocsthermiques et de contraindre les matériaux ainsi que les soudures des circuits imprimés,
• un essai de vibrations mécaniques devant amplifier les fissures créées précédemment etvérifier la robustesse des soudures ainsi que la bonne tenue mécanique d'ensemble,
• un essai de chaleur humide qui va corroder ces fissures.• un essai de fonctionnement prolongé qui met en évidence les points faibles du matériel suite à
ces essais, ainsi que les mauvais dimensionnements thermiques.
7.5.1 Essai de variations rapides de température (VRT)
Références :CEI 60068-2-14 essai Na, HN 46-R-01-6 § 6.3.
Modalités :Le matériel n’est pas alimenté pendant l'épreuve.
Cet essai comprend 5 cycles successifs, chacun comportant les phases suivantes :
• le matériel est introduit dans une enceinte ventilée portée à la température basse de stockage,soit -25 °C. Il y séjourne pendant 3 heures.
• le matériel est introduit dans une enceinte ventilée portée à la température haute de stockage,soit +70 °C. Il y séjourne pendant 3 heures.
Le volume de la chambre et la vitesse de brassage de l'air doivent être largement dimensionnés parrapport au volume du matériel : la variation de température dans la chambre consécutive àl'introduction du matériel doit être inférieure à 2°C.
Les intervalles de temps séparant soit la phase 1 de la phase 2, soit 2 cycles consécutifs, sont comprisentre 2 et 3 minutes.
Mesures :A l’issue de l’épreuve on effectue une vérification du bon fonctionnement (§ 7.4.1.1).
Sanctions :Celles prévues pour la vérification de bon fonctionnement.
7.5.2 Essai de vibrations mécaniques
Références :CEI 60068-2-6 (et CEI 60255-21-1), HN 46-R-01-6.
Modalités :Le matériel n’est pas alimenté pendant l'épreuve.Le matériel est bridé sur la table vibrante de façon à ne pas présenter de porte-à-faux, et à constituerun ensemble solidaire de la table vibrante. Il est soumis à des vibrations sinusoïdales qui lui sontappliquées suivant les 3 directions tri-rectangulaires. Les essais comprennent les 3 phases suivantes :
• la détermination des fréquences critiques (à 0,5 g),• un essai d'endurance à fréquence variable de 10 cycles de balayage (durée environ 2h) dans
chacune des 3 directions (1 octave par minute),• un essai d'endurance à fréquence fixe de 10 minutes dans chacune des 3 directions, pour
l'ensemble des fréquences critiques éventuellement découvertes, ou à une fréquence fixe de100 Hz si aucune fréquence critique ne ressort.
HN 45-S-54 - 42 -Novembre 2001
Les paramètres des essais d'endurance sont les suivants :
• gamme de fréquence : 10 Hz à 500 Hz,
• fréquence de transfert : comprise entre 57 Hz et 62 Hz,
• amplitude de l'accélération constante : 2 g (valeur crête),
• amplitude du déplacement constant : 0,15 mm (valeur crête).
Mesures :Entre chaque essai d'endurance à fréquence variable ou fixe, il est recommandé de s'assurer que lematériel n'est pas dégradé (examen visuel), et qu'il fonctionne correctement (simple mise sous tensionet observation de la signalisation par exemple).
A l’issue de l’épreuve on effectue une vérification du bon fonctionnement (§7.4.1.1).
Sanctions :Celles prévues pour la vérification de bon fonctionnement.
7.5.3 Essai cyclique de chaleur humide
Références :CEI 60068-2-30 (variante 2), HN 46-R-01-6 § 6.3.
Modalités :Le matériel n’est pas alimenté pendant l'épreuve.
Le matériel est introduit dans une enceinte et est maintenu pendant 24 heures à 25 °C ± 3 °C avec unehumidité relative comprise entre 45 % et 75 %. L'humidité relative est ensuite augmentée en un tempsinférieur à 1 heure, jusqu'à une valeur supérieure ou égale à 95 %.
Le matériel est ensuite soumis à 6 cycles tels que définis dans la norme pour l’essai Db, variante 2(12 heures à + 55 °C, 12 heures à + 25 °C).
A la fin des 6 cycles on effectue une reprise contrôlée de durée égale au temps de stabilisationthermique du matériel (entre 1 et 2 h suivant le volume).
7.5.3.1.1 Mesures
A l’issue de l’épreuve :• Examen visuel (§ 7.3.27.3.2).• Vérification du bon fonctionnement (§ 7.4.1.1).
Sanctions :Celles prévues pour l'examen visuel.Celles prévues pour la vérification de bon fonctionnement.
7.5.4 Essai de fonctionnement prolongé
Références :HN 46-R-01-6.
Modalités :Le matériel, paramétré comme pour la vérification de bon fonctionnement, est placé pendant1000 heures à + 45 °C, la tension d'alimentation auxiliaire étant de Un + 10 % et les entrées courant et
tension étant parcourues par des grandeurs d'alimentation d'entrée Ir et Vr en phase, d'amplitude telle
que la tension résiduelle est de 30 V et la puissance active est de 0,8.Sw. Si le matériel supporte les
deux tensions d'alimentation 48V et 125V, on n'effectuera l'essai que pour la tension 125V.
Tout au long des 1000 heures, on surveille que la protection n'émet aucune sortie intempestive, etnotamment que la sortie "défaut équipement" reste inactive.
Après une reprise de 16 heures dans les conditions de référence, sans interrompre les grandeursd'alimentation d'entrée (Ir et Vr), l'amplitude du courant est amenée à une valeur telle que la puissance
active est de 1,2.Sw).
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Sanctions :En cours d'essai, la protection ne doit émettre aucune sortie intempestive.Le matériel doit répondre normalement, dès la première sollicitation.
7.6 Essais finaux
Modalités :Reprise des essais suivants :
• Continuité des masses (7.3.3)• Résistance d'isolement (§ 7.3.4).• Rigidité diélectrique à 50 Hz (§ 7.3.5).• Tenue diélectrique au choc (§ 7.3.6).• Vérification des dérives (§ 7.4.1.2).
Sanctions :Celles prévues pour les essais de résistance d'isolement, de rigidité diélectrique à 50 Hz, de tenuediélectrique au choc et de vérification des dérives.
8. Règles pour le transport et le stockage
8.1.1 Transport
Le constructeur précise les conditions de manutention et de transport, en particulier pour les circuitsimprimés.
8.1.2 Stockage
Le matériel doit pouvoir être stocké entre -25°C et +70°C.
9. Fourniture du constructeur
La fourniture comprend tout ou partie des composants suivants : la protection elle-même, le tore decourant résiduel pour une protection installée sur un départ, le générateur de tension résiduelleéventuel s’il n’est pas intégré dans la protection, et les câbles nécessaires au raccordement de cesappareils. La distance maximum entre le tore de courant résiduel de la protection et le boîtier de laprotection est de 50 m.
Cette distance peut être portée à 200 m dans le cas de la protection masse. Pour cette protection, leFournisseur définit dans sa notice les conditions de mise en oeuvre, notamment le type de câble,choisi parmi les câbles de contrôle-commande couramment utilisés dans les postes sources à EDF.
10. Étiquetages et identifications
Chaque élément de la protection est étiqueté et repéré. Les règles concernant cet étiquetage sontdéfinies dans la norme HN 46-R-01-5 § 5.3.La référence constructeur permet d’identifier aisément la PWH objet de cette spécification de la PWHutilisable seulement sur les réseaux à neutre impédant, appelée PWH1.
11. Mise en exploitation de la protection wattmétrique
Le constructeur définit les opérations à effectuer à la mise en service.Pour mettre en exploitation la protection wattmétrique, une série d'opérations doit être effectuée. Cesont dans l'ordre :
• connexion des bornes du boîtier de la protection wattmétrique au contrôle-commande, auxréducteurs de mesure et à l'alimentation du poste source;
• mise sous tension de la protection;• réglage des paramètres de la protection.
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12. Maintenance
La terminologie de ce terme est définie dans la norme HN 46-R-01-1 § 4-2-2.La protection wattmétrique ne nécessite aucune maintenance préventive durant sa durée de vie.
13. Sûreté de fonctionnement
Les termes ci dessous sont définis dans la spécification technique EDF HN 46-R-01-3 § 3.
13.1 Disponibilité
Si la protection fournit une signalisation “ Défaut Équipement ”, les conditions d’élaboration de cettesignalisation sont indiquées dans la documentation.
13.2 Fiabilité
Le taux de pannes est inférieur à 0.5.10-2 / an.En cas de défaut interne, la protection ne doit émettre aucun ordre intempestif.
Le constructeur doit présenter 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 (Mean Time Between Failure) 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. Cescalculs seront menés suivant la méthode et les données du document MIL HDBK 217 (dernièreversion), en retenant pour hypothèses un environnement “Ground Benign”.
13.3 Maintenabilité
La durée nécessaire à l’échange de la protection est inférieure à 10 minutes. Il est possible dedéconnecter et de reconnecter la protection sous tension, hors circuit de mesure, sans détériorationdes composants ni fonctionnement anormal de la protection.Les circuits secondaires des transformateurs de courants ne doivent en aucun cas être ouverts àl’occasion du débrochage de la protection.
14. Documentation
Les documents à fournir correspondent aux documents décrits dans la spécification HN 46-R-01§ A 4240 :
• Guide utilisateur (§ A 4241) et guide de mise en service (§ A 4243), ces deux documentspouvant être regroupés.
• Notice technique (ou guide expert, § A 4245).• Dossier d’Identification (§ A4246).
Les dossiers "Guide installateur" et "Guide mise en service et maintenance" peuvent être regroupés enun seul dossier. Cette documentation est complétée par un dossier d'aptitude qui comprend les dossiers suivants :
• l'étude de fiabilité du matériel,
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• un dossier d'essais : le constructeur fournit les procès-verbaux des essais qu'il aéventuellement réalisés ou fait réaliser. Ces résultats doivent clairement indiquer quellaboratoire a effectué ces essais et sur quel matériel ont porté les essais : prototype, tête desérie, matériel de série identifié sans ambiguïté (numéro de série). En fonction de la crédibilitédes résultats présentés (essais en laboratoire accrédité EN 45001...), ceux-ci pourront êtrepris en compte lors de la qualification. Ces éléments contribuent à la qualification par analysetelle que présentée dans le § B 2220 de la spécification HN 46-R-01 (DICOT - Volume B :Qualification et agrément).
Cette documentation est remise en trois exemplaires à EDF.
Cette documentation ne couvre pas les documents relatifs aux procédures d'Assurance Qualité, quifont l'objet d'une demande EDF spécifique.
La documentation est en français.
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Annexe A (normative)
PWHENTREES-SORTIES LOGIQUES
Ce schéma illustre le câblage interne à la PWH des entrées-sorties logiques. Il ne préjuge pas ducâblage interne au rack de protections.
Alimentation 48 ou 125 Vcc
Instantané Aval
Inhibition Protection
Inhibition Temporisation
Borne
Anomalie Vr
Défaut interne Protection
Instantané Aval
Temporisé Aval
Instantané amont
Instantané amont
Temporisé Aval
Commentaires :
1. Défaut aval : trois contacts indépendants pour la mise en oeuvre ; possibilité de regroupementselon les caractéristiques de la protection
2. Anomalie Vr : regroupé par demi-rame3. Défaut interne protection : regroupé par rack4. Inhibition protection : pour RSE B (interne au rack)
Inhibition temporisation : pour RSE A (interne au rack)
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Annexe B (normative)
Modalités d’application des grandeurs d’alimentation
Les moyens d'essais employés doivent dans tous les cas garantir le respect des conditions deréférence. Les modalités d’application des grandeurs d’alimentation d’entrée sont :
• injection du courant homopolaire au primaire du tore de mesure,
• injection des 3 tensions simples à partir d’une alimentation stabilisée triphasée offrant la possibilitéde faire varier l’amplitude de la tension d’une des 3 phases ;
• ou bien, injection des 3 tensions simples à partir d’une alimentation stabilisée triphasée dont lepoint neutre est relié à une source variable de tension de mode commun (Vc). Se reporter auschéma ci-dessous.
Source de tension triphasée équilibrée
123
N N
123 Vo
VcVo=Vc
PWH