Le courant capacitif homopolaire, un phénomène électrique important dans la conception des réseaux électriques. Apprenez comment ce phénomène se forme, ses effets sur les systèmes électriques, et comment il peut être pris en compte lors de la conception et de l’analyse des réseaux électriques.
Le courant capacitif homopolaire
Les impédances transversales sont principalement constituées des réactances de capacité des lignes et des câbles ainsi que des résistances de fuite. Bien que ces dernières soient peu influentes, elles sont généralement négligées dans les calculs relatifs à l’étude des courants de courts-circuits. En revanche, la réactance de capacité homopolaire est un élément crucial de l’impédance homopolaire du réseau.
La réactance de capacité homopolaire joue un rôle important dans la définition du plan de protection et affecte les niveaux de surtensions temporaires ainsi que les montées en potentiel des prises de terre. Sa valeur est l’un des paramètres clés qui influencent le choix du régime de neutre. Il est donc crucial de prendre en compte cette valeur lors de la conception du réseau électrique afin de garantir une protection adéquate et des niveaux de tension sûrs.
En somme, bien que les résistances de fuite soient souvent négligées, la réactance de capacité homopolaire est un élément crucial qui doit être pris en compte dans la conception et l’analyse du réseau électrique. Sa valeur influence divers aspects du système électrique, notamment la protection et la stabilité des niveaux de tension, et son choix est donc un élément clé pour assurer un fonctionnement optimal et sûr du réseau.
Capacitif résiduel et capacitif homopolaire
Le courant capacitif homopolaire fait référence au courant {I}_{co} qui se produit lors d’un court-circuit avec la terre et qui circule dans la réactance de capacité homopolaire {X}_{co} des lignes et des câbles. Ce courant est un élément important à prendre en compte lors de la conception et la modélisation d’un réseau électrique, car il contribue au courant de défaut total qui se produit lors d’un court-circuit.
Le courant de défaut total est composé du capacitif résiduel 3{I}_{co} et du courant qui circule dans le neutre. La réactance de capacité homopolaire joue un rôle important dans la définition de ce courant, car elle détermine la valeur du courant capacitif qui se produit lors d’un court-circuit avec la terre.
Il est donc crucial de prendre en compte le capacitif homopolaire lors de la conception du réseau électrique, car cela permet de garantir une protection adéquate contre les courts-circuits et de minimiser les risques d’endommagement du matériel électrique. En outre, une compréhension approfondie de ce concept peut aider à optimiser la conception du réseau électrique et contribuer à améliorer sa performance globale.
Prise en compte du courant capacitif homopolaire dans les calculs
La figure ci-dessous montre comment le courant capacitif homopolaire évolue en fonction de l’impédance de mise à la terre ZN, pour une tension de réseau. Pour une impédance directe et une résistance de défaut donnée, le capacitif est d’autant plus important que l’impédance de mise à la terre ZN est importante. On peut observer que le capacitif augmente lorsque l’impédance de mise à la terre augmente, pour des valeurs données de l’impédance directe, de la réactance de capacité homopolaire et de la résistance de défaut.
Il est important de noter que les réseaux exploités avec un neutre direct à la terre présentent généralement un capacitif qui peut être négligé dans les calculs. En revanche, pour les réseaux exploités avec un neutre isolé, impédant ou compensé, cette caractéristique doit être prise en compte dans les calculs et la conception du réseau.
En somme, la figure met en évidence l’importance de l’impédance de mise à la terre pour le capacitif du réseau électrique. Cette caractéristique doit être prise en compte lors de l’étude du réseau électrique, en particulier pour les réseaux électriques exploités avec un neutre isolé, impédant ou compensé, afin de garantir une protection fiable du réseau.
Origine du courant capacitif homopolaire
Effectivement, le réseau électrique triphasé est constitué d’une combinaison de lignes aériennes et de câbles souterrain, où les phases sont isolées entre elles et par rapport à la terre. Cette disposition crée des condensateurs qui ont une influence sur les performances et la stabilité du réseau électrique.
La capacité directe, également appelée capacité de service, est composée de la mise en parallèle d’un couplage en triangle et d’un couplage en étoile, et représente la quantité de charge électrique stockée par la ligne lorsque celle-ci est sous tension à vide.
Notes de calcul
La valeur de la capacité directe peut être calculée en mesurant la puissance réactive triphasée lorsqu’elle est sous tension à vide. Cette mesure permet d’évaluer la quantité de puissance réactive nécessaire pour compenser l’effet capacitif de la ligne, et donc de déterminer la capacité directe de la ligne.
{X}_{cd} = \frac{U^2}{Q}
Il est important de prendre en compte la capacité directe lors de la conception du réseau électrique triphasé, car elle peut avoir un impact significatif sur les performances et la stabilité du réseau, en particulier lors de l’utilisation de charges inductives. Une compréhension approfondie de ce paramètre peut aider à optimiser la conception et la performance du réseau électrique triphasé, en garantissant une stabilité et une fiabilité optimales du système.
Les valeurs respectives des capacités dépendent donc de la constitution et des conditions de pose des conducteurs. Le courant capacitif d’une ligne aérienne dépend de sa longueur et de la géométrie des armements équipant les supports. Toutefois, les lignes aériennes ont des capacités suffisamment faibles pour être ignorées lors de l’étude des courants de court-circuit, à l’exception des lignes THT de grande longueur.
Par contre, en haute tension, le courant capacitif des câbles ne peut pas être négligée. La capacité directe par exemple génère de la puissance réactive et relève le profil de tension.
La capacité d’un câble peut être calculé à partir de la relation suivante :
C(\mu F) = \frac{\varepsilon (\mu F /km)}{18*L(km)*\frac{D(mm)}{d(mm)}}
- \varepsilon est la permittivité de l’isolant
- D est le diamètre extérieur du câble
- d est le diamètre du conducteur
L’évaluation du courant de capacité résiduelle d’un câble se calcule par la relation :
3{I}_{co} (A) = \frac{U(kV)*C(\mu F)* \omega * \sqrt{3}}{1000}
Les capacités homopolaires C4, C5 et C6 sont des paramètres importants pour évaluer la stabilité d’un réseau électrique. Elles représentent les capacités homopolaires, et ont une influence sur le courant de défaut et le courant de capacité résiduelle.
En ce qui concerne le courant de capacité résiduelle, il s’agit du courant capacitif qui circule dans la ligne ou le câble lorsqu’ils ne sont pas en service, c’est-à-dire lorsqu’il n’y a pas de courant actif qui circule dans la ligne. Ce courant est généralement négligé dans les études pour les lignes aériennes, car il est de l’ordre de 0.05 A par kilomètre, ce qui est une valeur relativement faible.
En revanche, pour les câbles souterrain HTA, le capacitif résiduel peut varier de 2 à 5 A/km, en fonction de la constitution du câble et de la technologie employée. Cette valeur est beaucoup plus importante que pour les lignes aériennes, et doit donc être prise en compte dans les études et la conception du réseau électrique.
Conclusion
Le capacitif homopolaire peut avoir différentes origines, mais il est principalement dû aux condensateurs formés entre les conducteurs de même phase dans une ligne électrique triphasée. Ces condensateurs se forment en raison de l’isolation électrique entre les conducteurs et la terre.
Les conducteurs de même phase étant à la même tension, ils constituent un circuit capacitif homopolaire qui peut générer un courant de circulation de puissance réactive entre eux. Ce phénomène peut être pris en compte dans la modélisation des lignes électriques pour évaluer leur comportement lors de la propagation de l’énergie électrique et en cours des défauts à la terre. Pour cela, je vous recommande de lire notre article sur la protection directionnelle de terre (67N) pour comprendre comment nous pouvons distinguer entre un courant de défaut et courant capacitif, pour protéger le réseau contre les déclenchements intempestifs.
Waouh merci pour cela.
J’aimerais connaître d’avantage pourquoi pas modéliser un réseau aussi parfait .