Le mécanisme d'influence des harmoniques sur le fonctionnement des dispositifs de protection contre les fuites à la terre est très complexe. Selon les circonstances, les facteurs déterminants pour le bon fonctionnement de ces dispositifs varient également. Cet article traite principalement de l'influence des formes d'onde harmoniques sur la fiabilité des dispositifs de protection contre les fuites à la terre. Nous négligeons les effets de la saturation magnétique et de l'hystérésis, en supposant une transmission fidèle du courant de fuite du primaire au secondaire, et analysons l'impact des harmoniques de bas et de haut ordre sur ces dispositifs.
L'impact des harmoniques sur les dispositifs de protection contre les fuites à la terre
Les harmoniques de bas et de haut rang affectent le bon fonctionnement des dispositifs de protection contre les fuites à la terre, mais leurs principaux facteurs d'influence diffèrent. L'influence des harmoniques de bas rang se manifeste sous deux aspects : leur amplitude et leur phase. Les variations de phase et d'amplitude entraînent une distorsion notable de la forme d'onde du courant de fuite, modifient son facteur d'amplitude et provoquent des erreurs ou des fluctuations de la protection. Bien que les harmoniques de haut rang varient rapidement (leur forme d'onde se modifie périodiquement 49 fois par cycle de fréquence industrielle), leur facteur de phase a un faible impact sur le seuil de déclenchement du dispositif de protection contre les fuites à la terre. Cependant, comme pour les harmoniques de bas rang, leur amplitude influe également sur la protection.
L'influence des harmoniques sur les différents types de dispositifs de protection contre les fuites à la terre (électroniques, électromagnétiques) diffère. Les dispositifs électroniques réduisent efficacement l'impact des harmoniques sur leur sensibilité grâce aux éléments de filtrage intégrés à leurs composants. Ces éléments filtrent les harmoniques au secondaire du transformateur de courant de fuite, puis appliquent le signal traité au relais. De ce fait, ils offrent une fiabilité supérieure aux dispositifs électromagnétiques.
Mesures de protection contre l'impact des harmoniques sur les dispositifs de protection contre les fuites à la terre
Cet article propose des mesures pratiques pour réduire l'impact des courants harmoniques du réseau électrique sur la fiabilité de fonctionnement des dispositifs de protection contre les fuites à la terre et améliorer leur fiabilité.
Les perturbations harmoniques générées par les moteurs monophasés au démarrage et en fonctionnement, notamment leur amplitude et leur durée, dépendent de l'angle de phase initial de la tension aux bornes des moteurs, de la distance entre ces moteurs et les boîtes de distribution basse tension, ainsi que du nombre de moteurs monophasés connectés à une même phase. Pour éliminer ou réduire les déclenchements intempestifs des dispositifs de protection dus à ces perturbations harmoniques, plusieurs méthodes peuvent être mises en œuvre :
Répartissez la charge du moteur monophasé aussi uniformément que possible sur les trois phases et évitez un excès d'harmoniques dans le circuit. Augmentez en conséquence le courant différentiel résiduel nominal du disjoncteur différentiel ; cela réduira considérablement les risques de déclenchement intempestif dû aux interférences harmoniques lors du démarrage du moteur monophasé.
Pour atténuer l'impact des harmoniques générées par les équipements à fréquence variable utilisés dans les réseaux électriques ruraux basse tension sur les dispositifs de protection contre les fuites à la terre, il est possible d'augmenter le seuil de déclenchement et le temps de réaction du dispositif de protection totale contre les fuites à la terre afin de supprimer les perturbations causées par ces harmoniques. En ajustant le temps de réaction et le seuil de déclenchement du dispositif de protection totale contre les fuites à la terre pulsé, et en utilisant une protection coordonnée entre la protection totale et la protection finale, le déclenchement intempestif du dispositif de protection peut être efficacement évité.
• En plus des méthodes susmentionnées, la réduction du contenu harmonique du courant de ligne par la gestion des harmoniques peut également réduire l'impact des harmoniques dans le réseau électrique sur les dispositifs de protection contre les fuites à la terre.
Pour les dispositifs de protection contre les fuites à la terre électromagnétiques installés dans les réseaux ruraux, l'impact des harmoniques sur la fiabilité de la protection est relativement important, car ils ne comportent pas d'éléments de filtrage électroniques. Il est donc conseillé d'ajouter des filtres en sortie du dispositif afin de réduire le courant harmonique qui y circule.
Dans les zones où des dispositifs de protection contre les fuites à la terre sont sur le point d'être installés dans les réseaux ruraux, il est recommandé d'accroître l'utilisation de dispositifs électroniques de protection contre les fuites à la terre et de tirer parti de leurs éléments de filtrage internes pour réduire l'impact des harmoniques sur la protection.
Date de publication : 6 mai 2025