Comment la magnétisation du noyau provoque de faux déclenchements de relais

Introduction

Parmi les modes de défaillance qui entraînent un mauvais fonctionnement des relais de protection dans les systèmes de moyenne tension des installations industrielles, la rémanence du noyau - le flux magnétique résiduel qui reste bloqué dans le noyau de fer d'un transformateur de courant après l'arrêt du courant primaire - est le mode le plus systématiquement mal compris et le plus souvent mal diagnostiqué. Lorsqu'une installation industrielle est confrontée à un déclenchement intempestif de la protection qui ne peut être corrélé à aucun événement de défaut réel, l'enquête se concentre généralement sur les réglages du relais, le matériel du relais et le câblage du circuit secondaire. Le noyau du TC est rarement examiné. Pourtant, dans une proportion significative de déclenchements intempestifs inexpliqués - en particulier ceux qui se produisent lors de la mise sous tension d'un transformateur, du démarrage d'un moteur ou du réenclenchement d'un circuit après un défaut - le flux rémanent du noyau du TC est la cause première, et aucun réglage de relais n'empêchera une récurrence tant que la condition de rémanence n'aura pas été identifiée et corrigée.

La réponse directe est la suivante : La rémanence du noyau du TC provoque de faux déclenchements de relais parce que le flux magnétique résiduel restant dans le noyau du TC après un défaut ou une exposition au courant continu déplace le point de fonctionnement du noyau sur sa courbe de magnétisation B-H, provoquant la saturation du TC plus tôt et plus sévèrement pendant le transitoire d'alimentation suivant - produisant une forme d'onde de courant secondaire déformée qui contient un décalage CC important et des composantes harmoniques que les relais de protection d'arc et de surintensité interprètent comme des signatures de courant de défaut, déclenchant une décision de déclenchement sur un circuit qui fonctionne normalement.

Pour les ingénieurs de protection des installations industrielles, les équipes de maintenance moyenne tension et les spécialistes des systèmes de protection contre les arcs électriques qui dépannent les opérations de relais inexpliquées, ce guide fournit une explication technique complète du développement de la rémanence du noyau, de la manière dont elle provoque des déclenchements intempestifs et de la façon de diagnostiquer, de corriger et de prévenir les défaillances de protection induites par la rémanence.

Table des matières

• Qu'est-ce que la rémanence du noyau du TC et comment se développe-t-elle dans les systèmes de moyenne tension des installations industrielles ?
• Comment la rémanence du noyau provoque-t-elle la saturation du TC et le déclenchement intempestif du relais ?
• Comment diagnostiquer les faux déclenchements induits par la rémanence dans les systèmes de protection des installations industrielles ?
• Comment corriger la rémanence du noyau du TC et prévenir la réapparition dans les systèmes de protection contre les arcs électriques à moyenne tension ?
• FAQ sur la rémanence des noyaux de TC et les déclenchements intempestifs de relais dans les applications industrielles

Qu'est-ce que la rémanence du noyau du TC et comment se développe-t-elle dans les systèmes de moyenne tension des installations industrielles ?

Le noyau de fer d'un transformateur de courant est un matériau ferromagnétique dont le comportement magnétique est décrit par son courbe d'aimantation b-h¹ - la relation entre la densité du flux magnétique B dans le noyau et la force de magnétisation H qui lui est appliquée. La courbe B-H d'un matériau ferromagnétique n'est pas une simple relation linéaire - c'est une boucle d'hystérésis, ce qui signifie que la densité du flux dans le noyau dépend non seulement de la force de magnétisation actuelle, mais aussi de l'histoire de la magnétisation précédente.

Lorsque la force de magnétisation H est réduite à zéro - lorsque le courant primaire cesse - la densité de flux B ne revient pas à zéro. Elle reste à une valeur résiduelle appelée densité de flux rémanent Br, qui peut atteindre 70-80% de la densité de flux de saturation Bsat pour l'acier au silicium à grains orientés utilisé dans les noyaux de TC. Ce flux résiduel - la rémanence - est enfermé dans la structure du domaine magnétique du noyau et persiste indéfiniment jusqu'à ce qu'il soit délibérément éliminé par démagnétisation ou écrasé par une force d'aimantation opposée suffisamment importante.

Mécanismes de développement de la rémanence dans les systèmes de moyenne tension des installations industrielles

Les systèmes de moyenne tension des installations industrielles exposent les noyaux des TC à des conditions génératrices de rémanence bien plus fréquemment que les systèmes de distribution conventionnels - parce que la combinaison de charges de moteur importantes, de défauts fréquents et du fonctionnement du système de protection contre les arcs électriques crée une séquence de conditions de courant qui entraînent systématiquement les noyaux des TC vers des états de rémanence élevés.

Mécanisme 1 : décalage asymétrique du courant de défaut en courant continu

La source de rémanence la plus importante dans les installations industrielles de TC. Lorsqu'un défaut se produit sur un système de moyenne tension, le courant de défaut contient une composante de décalage en courant continu dont l'ampleur dépend du point sur l'onde auquel le défaut se produit et du système. Rapport x/r²:

$i_{fault}(t) = I_{peak} \times \left[\sin(\omega t + \phi) - \sin(\phi) \times e^{-t/\tau}\right]$

Où $\NPartie$ est l'angle de début de défaut et$$\tau = L/R$$ est la constante de temps en courant continu. Pour les systèmes de moyenne tension des installations industrielles avec des rapports X/R de 15 à 30, la constante de temps en courant continu est de 48 à 95 ms, ce qui signifie que la composante de décalage en courant continu persiste pendant 5 à 10 cycles de fréquence d'alimentation avant de tomber à des niveaux négligeables.

La composante continue du courant de défaut entraîne le point de fonctionnement du noyau du TC progressivement vers la saturation dans une direction sur la courbe B-H. Lorsque le défaut est éliminé par le relais de protection - généralement dans un délai de 60 à 200 ms - le flux entraîné par le courant continu reste dans le noyau sous forme de rémanence. L'ampleur du flux rémanent dépend de l'ampleur du décalage en courant continu et du temps d'élimination du défaut :

$B_{remanent} \N-approx B_{sat} \times \left(1 - e^{-t_{clearing}/\tau_{core}}\right) \times \sin(\phi)$

Pour un angle d'amorçage du défaut le plus défavorable ($\NPartie$ = 90°) avec un temps de dégagement de 100 ms, le flux rémanent peut atteindre 60-75% de Bsat.

Mécanisme 2 : Relais de protection Courant de déclenchement DC

Les relais de protection contre les arcs électriques et certains relais de surintensité utilisent le courant continu de la bobine de déclenchement pour actionner les mécanismes de déclenchement des disjoncteurs. Lorsque le courant de la bobine de déclenchement circule dans le circuit secondaire du TC - ce qui peut se produire par couplage inductif ou par des connexions de terre partagées dans certaines configurations de câblage d'installations industrielles - il applique une force de magnétisation à courant continu au noyau du TC qui l'amène à un état de rémanence indépendamment de toute condition de courant primaire.

Mécanisme 3 : Courant d'appel du transformateur

Lorsqu'un transformateur moyenne tension est mis sous tension, le courant d'appel contient une importante composante de décalage CC qui peut persister pendant 0,5 à 2 secondes - beaucoup plus longtemps que le décalage CC du courant de défaut. Pour les TC installés sur le départ primaire du transformateur, cette exposition prolongée au courant continu conduit le noyau à des niveaux de rémanence proches de la saturation. Si le transformateur est ensuite mis hors tension et remis sous tension - ce qui est fréquent lors de la mise en service et de la maintenance d'une installation industrielle - le noyau du TC accumule de la rémanence à chaque mise sous tension.

Mécanisme 4 : test du circuit secondaire avec des sources de courant continu

Le test de résistance d'isolement des circuits secondaires des TC à l'aide d'un mégohmmètre de 500 V ou 1 000 V CC applique une tension CC à l'enroulement secondaire du TC. Si l'enroulement secondaire n'est pas court-circuité pendant le test IR - une erreur de test fréquente - la tension de test DC entraîne un courant de magnétisation à travers le noyau du TC, laissant un état de flux rémanent qui peut ne pas être reconnu comme un artefact de test.

Paramètres techniques clés définissant la rémanence des noyaux de tomodensitométrie :

Paramètres	Définition	Valeur typique	Impact sur les performances
Densité de flux rémanent (Br)	Résidu B lorsque H = 0	0,8-1,4 T (60-80% de Bsat)	Déplacement du point de fonctionnement vers la saturation
Densité du flux de saturation (Bsat)	Maximum B à haute H	1,8-2,0 T pour l'acier au silicium	Définit le seuil d'apparition de la saturation
Force coercitive (Hc)	H nécessaire pour réduire B à zéro	10-50 A/m pour l'acier à cœur CT	Détermine le courant de démagnétisation nécessaire
Constante de temps DC (τ)	L/R du circuit de courant de défaut	20-100 ms pour les systèmes MV	Détermine la durée de persistance du décalage DC
Facteur de rémanence (Kr)	Br/Bsat	0,6-0,8 pour les noyaux CT standard	iec 61869-23 définit Kr ≤ 0,1 pour les noyaux de classe PR
Norme applicable	IEC 61869-2 Classe PR	Spécification du noyau protégé contre la rémanence	Kr ≤ 0,1 grâce à l'entrefer dans le noyau

Comment la rémanence du noyau provoque-t-elle la saturation du TC et le déclenchement intempestif du relais ?

Le passage de la rémanence du noyau au déclenchement d'un faux relais implique une séquence spécifique d'événements électromagnétiques qui se produisent au cours des premiers cycles de circulation du courant primaire après l'établissement de l'état de rémanence - généralement lors de la mise sous tension d'un transformateur, du démarrage d'un moteur ou du réenclenchement d'un circuit après l'élimination d'un défaut.

La séquence rémanence-saturation

Étape 1 : Le flux rémanent établit un point de fonctionnement décalé

Après un défaut, le noyau du TC conserve le flux rémanent Br. Sur la courbe B-H, le point de fonctionnement du noyau est à (H=0, B=Br) - déplacé de l'origine par le flux rémanent. La variation de flux disponible avant saturation est maintenant :

$\Delta B_{disponible} = B_{sat} - B_{remanent}$

Pour un noyau avec Bsat = 1,9 T et Bremanent = 1,3 T (68% de Bsat), la variation de flux disponible n'est que de 0,6 T - contre 1,9 T pour un noyau entièrement démagnétisé. La capacité du TC à reproduire avec précision le courant primaire est proportionnelle à la variation de flux disponible - un noyau avec 68% de rémanence n'a que 32% de sa capacité de flux normale disponible pour une reproduction précise du courant.

Étape 2 : Le transitoire d'énergisation conduit le noyau à la saturation

Lorsque le circuit est remis sous tension - mise sous tension du transformateur, démarrage du moteur ou réenclenchement après élimination du défaut - le courant primaire contient une composante asymétrique avec un décalage en courant continu. Le décalage du courant continu entraîne le flux du noyau dans la même direction que la rémanence (dans le pire des cas, lorsque la polarité de la rémanence correspond à la direction du décalage du courant continu). Le noyau atteint la saturation après seulement une fraction du premier demi-cycle :

$t_{saturation} = \frac{B_{sat} - B_{remanent}}{dB/dt_{normal}}$

Pour un noyau avec une rémanence de 68%, la saturation se produit environ 3 fois plus tôt que pour un noyau entièrement démagnétisé - potentiellement dans le premier quart de cycle du transitoire de mise sous tension.

Étape 3 : Le TC saturé produit une forme d'onde secondaire déformée

Lorsque le noyau du TC sature, l'inductance magnétisante s'effondre - le noyau ne peut plus supporter un flux croissant et le courant primaire n'est plus reproduit dans l'enroulement secondaire. Au lieu de cela, le courant secondaire chute brusquement vers zéro alors que le courant primaire continue à circuler. La forme d'onde secondaire est gravement déformée - elle contient des pics importants pendant les parties non saturées de chaque cycle et un courant presque nul pendant les parties saturées.

La forme d'onde secondaire déformée contient :

• Composante CC importante : D'après le modèle de saturation asymétrique - le TC sature plus fortement sur un demi-cycle que sur l'autre.
• Contenu harmonique impair important : 3e, 5e et 7e harmoniques de la forme d'onde écrêtée
• Transitoires di/dt élevés : Transitions rapides du courant aux limites entre les régions saturées et non saturées.

Étape 4 : La distorsion du courant secondaire déclenche un faux déclenchement du relais

La forme d'onde déformée du courant secondaire est présentée au relais de protection comme le courant primaire mesuré. La réponse du relais dépend de son algorithme de mesure :

• Relais de protection d'arc (lumière + détection de courant) : Les relais de protection contre les arcs électriques utilisent une mesure instantanée du courant - ils réagissent au pic de la forme d'onde du courant secondaire. Les pics de grande amplitude de la forme d'onde secondaire déformée du TC pendant les parties non saturées de chaque cycle peuvent dépasser le seuil de courant du relais de protection d'arc, déclenchant une décision de déclenchement même s'il n'y a pas de défaut d'arc.
• Relais de surintensité instantanée (50 éléments) : Répond au courant secondaire de pointe - les pointes de la forme d'onde déformée peuvent dépasser le seuil de déclenchement instantané, provoquant un faux déclenchement instantané.
• Relais temporisé à maximum de courant (51 éléments) : Répond au courant efficace - la forme d'onde déformée a un contenu efficace élevé qui peut dépasser le seuil d'interception et déclencher un déclenchement temporisé.
• Relais différentiel (élément 87) : Le relais différentiel compare les courants secondaires des TC des deux côtés de l'équipement protégé ; si un seul TC est affecté par la rémanence, le courant différentiel pendant la mise sous tension contient une composante importante de l'asymétrie de saturation induite par la rémanence, qui peut dépasser le seuil de fonctionnement du relais différentiel.

La relation mathématique entre le flux rémanent et la probabilité de faux déclenchement :

$P_{faux,trip} \propto \frac{B_{remanent}}{B_{sat} - B_{remanent}} \times \frac{I_{DC,offset}}{I_{rated}} \times \frac{1}{t_{relay,pickup} \N-temps f}$

Cette relation montre que la probabilité de faux déclenchement augmente avec le niveau de rémanence, avec l'ampleur du décalage CC et avec la vitesse du relais - ce qui explique pourquoi les relais de protection d'arc (temps de fonctionnement le plus rapide : 5-10 ms) sont les plus vulnérables aux faux déclenchements induits par la rémanence.

Cas client - Poste industriel de 11 kV, fabrication automobile, Europe centrale :
Un ingénieur de protection d'une usine de fabrication automobile a contacté Bepto Electric après avoir constaté sept déclenchements inexpliqués de relais de protection contre les arcs électriques sur une période de 14 mois - tous survenus dans les 100 premières ms de l'alimentation d'un transformateur de 2 MVA alimentant le système de ventilation d'un atelier de peinture. Chaque déclenchement intempestif a entraîné l'arrêt d'une ligne de production, ce qui a coûté environ 45 000 euros par événement. L'analyse oscillographique post-événement du relais de protection contre les arcs électriques a montré que le relais avait détecté à la fois de la lumière (provenant d'une décharge de corona sur la bague du transformateur pendant la mise sous tension) et une surintensité - l'élément de surintensité avait fonctionné sur une forme d'onde de courant secondaire déformée avec des pics 3,2 fois supérieurs au seuil de courant du relais. Le test de la courbe d'excitation du TC a révélé que les trois TC sur l'alimentation primaire du transformateur avaient des niveaux de flux rémanent de 71%, 68% et 74% de Bsat respectivement - accumulés à partir des six événements de défaut précédents sur l'alimentation au cours des trois années précédentes. La démagnétisation des trois TC a permis de réduire la rémanence à moins de 5% de Bsat. Au cours des 18 mois qui ont suivi la démagnétisation, aucun déclenchement de protection contre les faux arcs électriques ne s'est produit sur la ligne d'alimentation du transformateur. L'ingénieur de protection a déclaré : “Sept faux déclenchements, sept arrêts de production et une perte totale de plus de 300 000 euros, tous causés par le magnétisme résiduel de trois noyaux de TC dont la démagnétisation a pris quatre heures. Le relais de protection contre les arcs électriques fonctionnait exactement comme prévu. Le tomodensitomètre lui donnait de fausses informations”.”

Comment diagnostiquer les faux déclenchements induits par la rémanence dans les systèmes de protection des installations industrielles ?

Les faux déclenchements induits par la rémanence produisent une signature diagnostique caractéristique qui les distingue des autres causes de faux déclenchements - erreurs de réglage des relais, défauts du circuit secondaire et véritables événements de défaut. La méthodologie de diagnostic suit une séquence structurée qui va de l'analyse de l'événement à la confirmation en passant par le test du TC.

Étape 1 : Analyse de l'enregistrement du faux déplacement

L'enregistrement des événements du relais de protection et la capture oscillographique fournissent la première preuve de diagnostic :

• Corrélation temporelle : Les déclenchements intempestifs induits par la rémanence se produisent dans les 1 à 5 premiers cycles de circulation du courant primaire - pendant la mise sous tension du transformateur, le démarrage du moteur ou le réenclenchement. Un faux déclenchement qui se produit plus de 200 ms après la mise sous tension du circuit a peu de chances d'être induit par la rémanence.
• Forme d'onde du courant secondaire : La saturation induite par la rémanence produit une forme d'onde asymétrique caractéristique - pics importants sur un demi-cycle, forme d'onde supprimée ou écrêtée sur l'autre demi-cycle. Une forme d'onde déformée symétrique suggère une cause différente
• Composante continue du courant secondaire : La saturation induite par la rémanence produit une composante continue significative dans la forme d'onde du courant secondaire - visible dans la capture oscillographique sous la forme d'une forme d'onde qui ne traverse pas le zéro de manière symétrique.
• Corrélation avec des événements de défaut antérieurs : Examiner l'historique des événements du relais de protection pour les 6 à 12 mois précédant le faux déclenchement - la rémanence s'accumule à partir des événements de défaut ; un faux déclenchement après une période de fréquence de défaut élevée est cohérent avec la rémanence comme cause.

Étape 2 : Test de la courbe d'excitation du TC

Le test de la courbe d'excitation est le diagnostic définitif de la rémanence du cœur du scanner :

1. Mettre le TC hors tension et l'isoler : le test de la courbe d'excitation exige que le TC soit mis hors tension et que le circuit primaire soit ouvert.
2. Appliquer une tension alternative à l'enroulement secondaire : Augmenter la tension alternative de zéro à la tension du point d'inflexion⁴ tout en mesurant le courant magnétisant ; tracer B (proportionnel à la tension appliquée) en fonction de H (proportionnel au courant magnétisant).
3. Comparez avec le certificat d'essai de l'usine : Un TC affecté par la rémanence présente une courbe d'excitation décalée - le point d'inflexion se produit à une tension appliquée inférieure à la valeur du certificat d'usine, et le courant de magnétisation au point d'inflexion est supérieur à la valeur d'usine.
4. Calculer le niveau de rémanence : Le décalage de la tension du point d'inflexion de la courbe d'excitation par rapport à la valeur d'usine permet d'estimer le niveau de flux rémanent :

$B_{remanent} \N-approx B_{sat} \time \left(1 - \frac{V_{knee,measured}{V_{knee,factory}}\right)$

Étape 3 : Confirmation par la mesure du flux de courant continu

Pour une mesure définitive de la rémanence, la méthode du flux continu fournit une mesure directe de la densité du flux rémanent :

1. Appliquer une impulsion de courant continu connue à l'enroulement secondaire dans la direction qui conduirait le noyau à la saturation positive.
2. Mesurer le changement de flux de l'état rémanent à la saturation à l'aide d'un intégrateur de flux (mesure en volt-seconde).
3. Répéter l'opération dans le sens négatif pour mesurer le changement de flux de l'état rémanent à la saturation négative.
4. Calculer la rémanence : L'asymétrie entre les variations de flux positives et négatives quantifie directement le flux rémanent :

$B_{remanent} = \frac{(\Delta\Phi_{positif} - \Delta\Phi_{négatif})}{2 fois A_{core}}$

Où $A_{core}$ est la surface de section transversale de l'âme du TC indiquée dans le certificat d'essai de l'usine.

Matrice de décision diagnostique

Observation	Rémanence indiquée	Cause alternative
Déclenchement intempestif dans les 3 premiers cycles de la mise sous tension	Indicateur fort	—
Forme d'onde secondaire asymétrique avec composante DC	Indicateur fort	Saturation du TC en raison d'une surintensité
Faux déclenchement après l'historique de l'événement de défaut précédent	Indicateur fort	—
Point d'inflexion de la courbe d'excitation décalé	Confirmé	Dommages au cœur (si le déplacement est >20%)
Faux déclenchement à tout moment, forme d'onde symétrique	Indicateur faible	Réglage du relais, défaut du circuit secondaire
Déclenchement intempestif sans antécédents	Indicateur faible	Erreur de réglage du matériel du relais
Le relais fonctionne uniquement sur détection de lumière (relais d'arc)	Pas de rémanence	Corona externe, éclair d'arc

Comment corriger la rémanence du noyau du TC et prévenir la réapparition dans les systèmes de protection contre les arcs électriques à moyenne tension ?

Procédure de démagnétisation des noyaux de tomodensitométrie

La démagnétisation du cœur du TC - l'élimination contrôlée du flux rémanent en faisant passer le cœur par des boucles d'hystérésis de plus en plus petites jusqu'à ce que le point de fonctionnement revienne à l'origine de la courbe B-H - est la correction définitive pour les faux déclenchements induits par la rémanence. La procédure nécessite la mise hors tension et l'isolement du TC, mais ne nécessite pas le retrait de l'installation.

Méthode de réduction de la tension AC (recommandée) :

1. Connecter un autotransformateur variable à l'enroulement secondaire du TC avec le circuit primaire en circuit ouvert ; connecter une résistance de limitation de courant en série pour éviter un courant magnétisant excessif.
2. Augmenter la tension alternative à 120% de la tension du point d'inflexion du TC - ceci conduit le noyau à la saturation dans les deux directions à chaque cycle, établissant une grande boucle d'hystérésis symétrique qui écrase le flux rémanent.
3. Réduire lentement la tension alternative jusqu'à zéro à un taux d'environ 5% par seconde - ceci réduit progressivement la taille de la boucle d'hystérésis tout en maintenant la symétrie, ramenant le point de fonctionnement à l'origine de la courbe B-H.
4. Vérifier la démagnétisation : Répéter le test de la courbe d'excitation - la tension au point d'inflexion doit correspondre à la valeur du certificat d'essai de l'usine à ±5% ; le courant de magnétisation au point d'inflexion doit correspondre à la valeur de l'usine à ±10%.
5. Documenter la démagnétisation : Enregistrez la courbe d'excitation avant la démagnétisation, les paramètres de la procédure de démagnétisation et la courbe d'excitation après la démagnétisation dans le dossier d'entretien du TC.

Méthode d'inversion du courant continu (alternative) :

Pour les TC où il est difficile d'accéder à l'enroulement secondaire sous tension alternative, la méthode d'inversion du courant continu applique une série d'impulsions de courant continu de polarité alternée et de magnitude progressivement décroissante, ce qui permet d'obtenir la même réduction progressive de la boucle d'hystérésis que la méthode de la tension alternative.

Prévention : Spécification des noyaux de tomodensitométrie protégés contre la rémanence

Pour les nouvelles installations de TC dans les applications de protection contre les arcs électriques des installations industrielles où les déclenchements intempestifs induits par la rémanence constituent un risque connu, spécifier des noyaux de classe PR (protégés contre la rémanence) selon la norme IEC 61869-2 :

• Définition de la classe PR : Facteur de rémanence Kr = Br/Bsat ≤ 0,10 - flux rémanent maximal de 10% après tout historique d'aimantation.
• Comment cela se produit-il ? Un petit entrefer est introduit dans le circuit magnétique du noyau du TC ; l'entrefer stocke de l'énergie qui force le flux à revenir vers zéro lorsque la force magnétisante est supprimée, ce qui limite la rémanence à ≤10% de Bsat.
• Compromis : l'entrefer réduit l'inductance magnétisante du TC, ce qui augmente le courant magnétisant et réduit légèrement la précision aux faibles courants primaires ; les noyaux de classe PR sont généralement spécifiés pour les applications de protection uniquement, et non pour le comptage des revenus.
• Application : Spécification obligatoire pour tous les noyaux de TC connectés aux relais de protection contre les arcs électriques dans les installations industrielles de moyenne tension avec un rapport X/R supérieur à 10.

Mesures de prévention au niveau du système

Au-delà de la spécification du cœur du TC, des mesures au niveau du système réduisent le taux d'accumulation de rémanence dans les systèmes de protection contre les arcs électriques à moyenne tension des installations industrielles :

• Réduire le temps d'élimination des défauts : Un fonctionnement plus rapide de la protection réduit la durée d'exposition au décalage CC par événement de défaut, réduisant ainsi l'accumulation de rémanence par événement ; le temps d'élimination des défauts visé est inférieur à 80 ms pour les applications de protection contre les arcs électriques.
• Mettre en œuvre commutation point sur onde⁵ pour la mise sous tension du transformateur : La commutation contrôlée qui alimente le transformateur au passage par zéro de la tension minimise le décalage de courant continu dans le courant d'appel, réduisant ainsi l'accumulation de rémanence à chaque événement d'alimentation.
• Planifier la démagnétisation périodique des TC : Pour les installations existantes avec des noyaux de TC standard (Kr = 0,6-0,8), prévoir une démagnétisation tous les 3 ans ou après tout événement de défaut où le courant primaire a dépassé 50% du courant nominal de courte durée - selon ce qui se produit en premier.
• Séparer les noyaux de TC de protection de l'arc des noyaux de TC de mesure : Utiliser des noyaux de TC dédiés à la mesure du courant du relais de protection de l'arc - noyaux qui peuvent être démagnétisés sans affecter la précision du comptage des revenus.

Erreurs courantes en matière de gestion de la rémanence

• Démagnétiser uniquement le TC qui a été identifié comme affecté par la rémanence : Dans une installation triphasée, les trois TC de phase sont exposés au même historique de courant de défaut ; si l'un des TC présente une rémanence significative, les trois doivent être évalués et démagnétisés en tant qu'ensemble.
• Réalisation d'un test de précision du rapport avant la démagnétisation : Les résultats du test de précision du rapport sur un TC affecté par la rémanence ne sont pas représentatifs de la performance réelle de la classe de précision du TC ; il faut toujours démagnétiser avant de procéder au test de précision du rapport.
• Spécification des noyaux de classe PR pour les applications de comptage des revenus : L'entrefer qui limite la rémanence dans les noyaux de classe PR augmente le courant magnétisant et dégrade la précision à de faibles courants primaires ; la classe PR est une spécification de noyau de protection - les compteurs de revenus nécessitent des noyaux standard de classe 0.2S ou 0.5 sans entrefer.
• Ajuster les réglages du relais de protection de l'arc pour éviter les déclenchements intempestifs sans traiter la rémanence du TC : L'augmentation du seuil de courant du relais de protection de l'arc pour éviter les déclenchements intempestifs induits par la rémanence réduit la sensibilité du relais aux véritables défauts d'arc à faible courant - échangeant la prévention des déclenchements intempestifs contre l'échec de la détection des défauts authentiques.

Conclusion

La rémanence du noyau du TC est la variable cachée de la fiabilité des systèmes de protection moyenne tension des installations industrielles - invisible à l'inspection des plaques signalétiques, invisible aux tests de mise en service standard et invisible aux calculs de réglage des relais, mais parfaitement capable de faire fonctionner les relais de protection d'arc et de surintensité sur des formes d'ondes de courant secondaire déformées qui n'ont aucun rapport avec le courant primaire réel pendant les premiers cycles critiques de la mise sous tension du circuit. Le mécanisme est bien compris, la méthodologie de diagnostic est simple et la correction - la démagnétisation du noyau du TC - est une activité de maintenance de quatre heures qui élimine complètement la condition de rémanence. Dans les systèmes de protection contre les arcs électriques de moyenne tension des installations industrielles, où un faux déclenchement coûte des dizaines de milliers d'euros en perte de production et où un véritable défaut d'arc manqué coûte des vies, l'évaluation de la rémanence et la démagnétisation du noyau du TC n'est pas une activité de maintenance discrétionnaire - c'est le fondement technique d'un système de protection auquel on peut faire confiance pour fonctionner correctement et uniquement correctement lorsque cela est le plus important.

FAQ sur la rémanence du noyau du TC et les faux déclenchements de relais

1. Fournit les principes physiques fondamentaux expliquant comment les matériaux ferromagnétiques réagissent aux champs magnétiques appliqués et conservent le flux résiduel. ↩

2. Explique la relation entre la réactance et la résistance du système dans la détermination de l'ampleur et de la durée du décalage en courant continu lors de défauts électriques. ↩

3. Dirige les lecteurs vers la norme internationale spécifiant les exigences de performance et les protocoles d'essai pour les transformateurs de courant de classe de protection. ↩

4. Offre des définitions techniques et des méthodes de calcul pour le seuil de tension critique où commence la saturation du noyau du transformateur de courant. ↩

5. Détaille la technologie et les avantages opérationnels de la synchronisation du fonctionnement des disjoncteurs avec les passages à zéro de la tension afin de minimiser les courants d'appel transitoires. ↩