Variateurs de vitesse et localisation de défaut de terre par impulsions

Variateur de fréquence Et la protection intégrée contre les défauts à la terre

Les variateurs de vitesse comportent souvent une fonction de protection contre les défauts à la terre. Cependant, dans la plupart des cas, la protection n'est pas compatible avec les systèmes mis à la terre par haute résistance (HRG). Souvent la protection n'est pas ajustable à une valeur inférieure du courant nominal permissif de la résistance de mise à la terre du neutre (NGR).

Lorsque c'est le cas et que la détection des défauts à la terre est une exigence de la conception du système, un dispositif supplémentaire de protection contre les défauts à la terre, généralement un contrôleur/moniteur à courant différentiel résiduel, doit être utilisé.

Transformateur de courant pour la localisation de défauts à la terre Pour la protection contre les défauts à la terre des variateurs de fréquence

Les variateurs de vitesse à basse tension (jusqu'à 600 V) ont généralement un simple étage d'entrée de redresseur à six impulsions qui crée un bus c.c. à partir duquel un étage onduleur crée une sortie de fréquence et de tension contrôlées. Cette sortie est utilisée pour contrôler la vitesse du moteur raccordé et la charge entraînée pour le contrôle du processus.

Un transformateur de courant homopolaire (ZSCT), connecté à un contrôleur à courant différentiel résiduel, peut être utilisé pour détecter un défaut à la terre dans le variateur, le câblage et le moteur. La zone de protection se situe en aval (côté charge) du TC. S'il est installé au centre de commande du moteur d'alimentation (emplacement 1 sur la figure),un défaut à la terre dans le moteur et le câblage, entre le moteur et l'entraînement, sera également détecté.

Cet emplacement fournit la plus grande zone de protection. S'il est installé à l'entrée du variateur (emplacement 2), le variateur est en plus inclus dans la zone de protection. Et s'il est installé du côté de la charge du variateur (emplacement 3), un défaut à la terre dans le moteur et le câble, entre le moteur et le variateur, sera détecté.

Standort der Umrichter für den Erdschlussschutz der Frequenzumrichter

Protection contre les défauts à la terre c.a. /c.c. pour les VFD

Les variateurs de vitesse comprennent des composants semi-conducteurs tels que les diodes et les IGBT et ont une section de bus c.c. Un défaut à la terre dans l'un de ces éléments est un défaut à la terre c.c. Les VFD sont parfois exploités à des vitesses très basses, et par conséquent la fréquence de sortie faible sera aussi la fréquence fondamentale du défaut à la terre.

Les contrôleurs/moniteurs de défaut à la terre de type courant différentiel résiduel typiques ne peuvent pas détecter un défaut à basse fréquence ou un défaut à la terre en courant continu. — Il sont insensibles aux fréquences inférieures à 20 ou 30 Hz. Un système avec VFD devrait inclure des détecteurs de défaut à la terre capables de détecter les défauts à basse fréquence et à courant continu. Des relais à courant résiduel spéciaux utilisant des transformateurs de courant spéciaux sont disponibles pour effectuer cette fonction.

L'effet des harmoniques des VFD sur la protection contre les défauts à la terre

Les variateurs de vitesse utilisent des composants semi-conducteurs pour redresser et inverser la tension et le courant. Pour créer une sortie c.a., la tension continue interne est rapidement commutée. Il en résulte des composantes de tension à haute fréquence qui conduisent l courant à travers la capacité du système distribué à la terre — courant qui n'est pas le résultat d'un défaut à la terre.

Les détecteurs simples de défaut à la terre sensibles à large bande sont trompés par ces signaux à haute fréquence et peuvent indiquer à tord des défauts à la terre inexistants. Ceci peut être facilement évité en utilisant des contrôleurs/moniteurs de courant résiduel avec des filtres passe-bas ou passe-bande qui ignorent les bruits à haute fréquence.

Qu'est-ce qu'un système de localisation de défaut à la terre à impulsions ?

Dans un réseau électrique à basse tension (généralement 600 V ou moins) mis à la terre à haute résistance (HRG), le courant de défaut à la terre est limité à un niveau suffisamment bas pour que le système n'ait pas besoin d'être déclenché immédiatement.

Lorsqu'il est configuré comme un système à impulsions, le défaut à la terre est localisé à l'aide d'une pince ampèremétrique. Lorsqu'elle est appliquée en amont du défaut, la pince ampèremétrique affiche le courant de défaut. Lorsqu'elle n'est pas appliquée en amont du défaut, la pince ampèremétrique peut afficher le courant de fuite. Pour pouvoir faire la différence entre les deux affichages, le circuit d'impulsions est activé et “pulse” le courant de défaut à la terre, qui se distingue facilement du courant de charge lors de la lecture de la pince ampèremétrique.

Bender propose des composants tels que l'appareil de surveillance de résistance de mise à la terre NGRM700, qui dispose d'une fonction de contrôle des impulsions et peut fournir un système HRG complet avec contrôle des impulsions et ampèremètre.