Éléments clés des systèmes de mise à la terre des transformateurs : méthodes, résistance et tests

Pourquoi la mise à la terre du transformateur est un élément essentiel de la conception

La mise à la terre des neutres et des boîtiers des transformateurs a trois objectifs : elle limite les tensions sur les phases saines lors de défauts à la terre, elle fournit un chemin de retour défini qui permet à la protection de fonctionner de manière sélective et elle maintient les tensions de contact et de pas dans des limites de sécurité pour le personnel. Un système de mise à la terre mal conçu transforme un défaut de routine en une défaillance d'isolation ou en un risque d'électrocution. Le potentiel du point neutre, la méthode de mise à la terre et les valeurs de résistance doivent tous être étudiés en même temps que les caractéristiques du réseau.

Contrôle du potentiel de mise à la terre du point neutre

Le potentiel de mise à la terre du point neutre doit être maintenu dans des seuils de sécurité ; un potentiel trop élevé sollicite l'isolation et peut provoquer une panne. Les neutres des transformateurs de distribution doivent être mis à la terre de manière fiable et une liaison équipotentielle doit être appliquée afin que toutes les parties conductrices exposées de l'installation restent au même potentiel pendant un défaut.

Méthodes de mise à la terre

Mise à la terre solide (efficace)

Adaptée aux systèmes à haute tension-de 110 kV et plus, une mise à la terre solide limite les surtensions sur les phases saines et maintient le système stable en cas de défauts-monophasés.

Mise à la terre de la bobine de suppression d'arc (bobine Petersen)

Idéale pour les réseaux de distribution 6 - 35 kV, la bobine compense le courant de charge capacitif du réseau de sorte qu'un courant de défaut à la terre monophasé- soit suffisamment faible pour permettre un fonctionnement continu pendant la localisation du défaut.

Mise à la terre de résistance

La mise à la terre par résistance contrôle le courant de défaut à un niveau défini, ce qui est préféré dans les sites industriels ayant des exigences de fiabilité élevées où le défaut doit être détecté rapidement sans dommages excessifs.

Exigences de résistance à la terre

La résistance de mise à la terre du transformateur de distribution ne doit pas dépasser 4 ohms.

Les électrodes de mise à la terre indépendantes doivent avoir une résistance ne dépassant pas 10 ohms.

Pour les grilles de mise à la terre composites, des corrections de coefficient saisonnier doivent être appliquées afin que la résistance reste dans les limites pendant les saisons sèches et gelées.

Points d'installation et de construction

Les électrodes de terre doivent être enterrées sous la couche de sol gelée et éloignées des sources de corrosion afin que la résistance reste stable pendant des décennies de service.

La section transversale du conducteur de mise à la terre-doit satisfaire aux exigences de stabilité thermique pour le courant de court-circuit potentiel-, afin que le conducteur ne surchauffe pas lors d'un défaut.

Les connexions doivent utiliser un soudage exothermique ou des pinces à compression approuvées pour maintenir une faible résistance de contact ; les connexions boulonnées doivent être serrées au couple spécifié et protégées contre la corrosion.

Tous les boîtiers métalliques, réservoirs, écrans de câbles et le point neutre doivent être reliés à la même grille de mise à la terre.

Tests et maintenance

La résistance de mise à la terre doit être vérifiée tous les trimestres à l'aide d'un testeur de résistance de mise à la terre dédié, en utilisant une méthode de-chute de potentiel-ou de serrage-appropriée à la disposition des électrodes. Des enregistrements doivent être conservés par point de test afin que les augmentations progressives de la résistance soient remarquées avant qu'elles ne deviennent un problème de sécurité. Après tout défaut de terre ou éclair, les connexions concernées doivent être inspectées et la résistance re-mesurée.

Erreurs de conception courantes

Utiliser une seule petite tige lorsque la résistivité du sol nécessite une grille ou plusieurs tiges parallèles.

Peindre ou isoler les surfaces de connexion, ce qui augmente la résistance de contact.

Connecter le neutre et l'enceinte par des chemins différents, créant des différences de potentiel dangereuses.

FAQ

Quelle est la résistance de mise à la terre maximale pour un transformateur de distribution ?

La mise à la terre du transformateur de distribution ne doit généralement pas dépasser 4 ohms, avec des électrodes indépendantes jusqu'à 10 ohms ; les codes locaux tels que GB 50065 ou IEEE 142 doivent être vérifiés pour la valeur applicable.

Pourquoi les bobines de suppression d'arc sont-elles utilisées dans les réseaux 6 - 35 kV ?

Ils compensent le courant de défaut à la terre capacitif-, ce qui permet au réseau de continuer à fonctionner pendant un défaut simple-phase-à-à la terre et réduit le risque de réapparition d'arc et de surtension.

À quelle fréquence la résistance de mise à la terre doit-elle être mesurée ?

Une exigence courante est un contrôle trimestriel avec un testeur dédié ; une vérification annuelle est le minimum pour les sites stables, et la mesure après chaque panne ou événement de foudre est une bonne pratique.

Pourquoi les électrodes doivent-elles être enterrées sous la ligne de gel ?

Le sol gelé a une résistivité beaucoup plus élevée, de sorte qu'une électrode peu profonde peut afficher une lecture faible en été et une résistance élevée dangereuse en hiver ; l'enfouissement sous la ligne de gel maintient la résistance stable toute l'année.

Le réservoir du transformateur peut-il être mis à la terre via le conducteur neutre ?

Le neutre et le boîtier doivent tous deux être connectés au réseau de mise à la terre, mais le chemin de terre de protection ne doit pas reposer uniquement sur le conducteur neutre, car un neutre cassé mettrait le boîtier sous tension.