Principe de fonctionnement de l'armoire de résistance de mise à la terre neutre

LeArmoire de résistance de mise à la terre neutreest un dispositif de protection de sécurité essentiel dans les systèmes de distribution d'énergie moyenne et haute tension. Il est largement adopté dans les systèmes électriques avec mise à la terre à faible courant de 6 kV, 10 kV et 35 kV pour les installations industrielles et minières, les sous-stations, les centrales photovoltaïques et éoliennes. Sa fonction principale est de résoudre les problèmes tels que les surtensions, le réamorçage d'arc et les pannes d'équipement déclenchés par des défauts monophasés à la terre afin de garantir un fonctionnement sûr et stable du système. Son principe de fonctionnement global est basé sur les caractéristiques de mise à la terre du point neutre des systèmes électriques, combinées à des mécanismes de limitation de courant basés sur des résistances, de stabilisation de tension et de retour de signal, fonctionnant dans deux conditions : fonctionnement normal et conditions de défaut.
Dans des conditions de fonctionnement normal du système, les tensions triphasées restent symétriques et équilibrées. Le potentiel du point neutre des transformateurs et des générateurs est égal à zéro, sans différence de potentiel par rapport à la terre. À l'heure actuelle, les composants de résistance, les transformateurs de mesure et les modules de câblage à l'intérieur de l'armoire de résistance de mise à la terre neutre fonctionnent dans des conditions de veille à vide, sans courant circulant. L'appareil ne génère aucune perte ni chaleur et reste simplement prêt à fonctionner. Il n'a aucun impact négatif sur l'alimentation électrique normale et ne consomme aucune énergie électrique, ce qui s'adapte au fonctionnement à long terme du système en régime permanent.
Dès que des défauts monophasés vers la terre se produisent, tels qu'un dommage à l'isolation, une chute de câble à la terre ou une panne d'équipement, l'équilibre triphasé est rompu. La tension de la phase défectueuse chute fortement tandis que les tensions des phases non défectueuses augmentent, entraînant un décalage du potentiel du point neutre par rapport à la terre. Une boucle conductrice se forme entre le point neutre et la terre, et le courant de défaut de mise à la terre circule à travers l'armoire de résistance de mise à la terre neutre pour créer un chemin de décharge complet, qui sert de déclencheur principal pour l'activation de l'appareil.
Son mécanisme de base réside dans la limitation du courant basée sur les résistances et la suppression des surtensions. Dans les systèmes à point neutre purement non mis à la terre, les défauts monophasés vers la terre génèrent un courant de défaut capacitif de faible amplitude mais avec un risque élevé d'arcs électriques intermittents, qui provoquent en outre un pic de surtension résonante à 3 à 4 fois la tension nominale. Une telle surtension peut endommager l'isolation des câbles, des appareillages de commutation et des transformateurs et entraîner une panne d'équipement à grande échelle. Une fois l'armoire de résistances de mise à la terre neutre mise en service, le courant de défaut doit traverser des résistances haute tension haute puissance à l'intérieur de l'armoire. Les résistances limitent avec précision l'amplitude du courant de défaut et évitent les chocs de courant important sur l'équipement.
De plus, les résistances dissipent rapidement l'énergie de résonance générée par les défauts, limitent la génération et le réallumage des arcs intermittents, éliminent les surtensions de mise à la terre des arcs et les surtensions de ferro-résonance et stabilisent les tensions du système à la terre dans des plages de sécurité. De plus, des transformateurs de courant intégrés collectent les signaux de courant en temps réel provenant des boucles de défaut et les transmettent aux unités de protection basées sur un micro-ordinateur. Dans les systèmes traditionnels non mis à la terre, un faible courant de défaut empêche les relais de protection d'identifier les défauts avec précision. L'armoire de résistance de mise à la terre neutre augmente artificiellement le courant de défaut actif, permettant aux dispositifs de protection de capturer rapidement les informations sur les défauts, de localiser les défauts avec précision et d'envoyer des signaux d'alarme ou de déclencher un déclenchement en temps opportun.
Selon les valeurs de résistance, les armoires sont divisées en modes de mise à la terre à haute résistance, moyenne et faible résistance pour différents scénarios d'application. La mise à la terre à haute résistance se concentre sur la suppression des surtensions et la protection de l'isolation et permet un fonctionnement du système à court terme avec des défauts existants. La mise à la terre à résistance moyenne et faible met l'accent sur une limitation rapide du courant et un déclenchement de protection fiable pour une isolation rapide des défauts, adaptée aux sites nécessitant une sécurité d'alimentation élevée et une vitesse de réponse rapide aux pannes. En général, grâce à la limitation passive du courant, à la stabilisation de la tension par dissipation d'énergie et au retour de signal actif, l'armoire de résistance de mise à la terre neutre élimine fondamentalement les principaux risques cachés dans les systèmes de mise à la terre à faible courant et équilibre la fiabilité de l'alimentation électrique et la sécurité des équipements. Il constitue un appareil de protection indispensable pour les réseaux de distribution d'énergie moyenne tension.