Contribution à l’étude de la coordination des isolements des postes de transformation haute tension basée sur l’emploi de parafoudres ZnO
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Université Sétif 1 - Ferhat ABBAS , Faculté de Technologie
Abstract
Insulation coordination is defined as the selection of the dielectric strength of equipment in relation to the voltages which can appear on the system for which the equipment is intended and taking into account the service environment and the characteristics of the available protective devices. In an insulation coordination study, the voltage levels of power system equipment are determined in order to ensure the protection of equipment against overvoltages. In this thesis, an insulation coordination study is performed for lightning overvoltages in 400 kV substations in Algeria High Voltage Electricity System. Several approaches have been proposed to study the overvoltages caused by lightning strokes that impact a line connected to a substation. Regarding the random nature of the lightning phenomenon, the procedure must be statistical and generally the Monte Carlo method is used as the solution for this type of studies. In the first part, a statistical method based on Monte Carlo technique for evaluating lightning performance of a complete air insulation substation (AIS) using the capability of simulation tools is presented. This technique has been coded in MATLAB and linked to EMTP/ATP program to perform the network simulations. The simulations are carried out considering several protection scenarios. It is corroborated that the installation of ZnO arresters at line input and in the vicinity of the autotransformer gives an acceptable mean time between failures (MTBF) at different points in the substation and then provides an adequate protection. Although the studies presented in the second part were aimed at estimating substation equipment MTBF, the procedure can also be used to select surge arresters or substation BILs, once the desired MTBF is fixed and arrester locations have been selected, the surge arrester ratings can be selected by following the detailed procedure; only those surge arresters with which the MTBF exceeds the specified value should be considered. The parallel computing feature of MATLAB has permitted a more accurate prediction of the overvoltages at different points in the substation and significantly reduces the CPU run time of the overall solution process
Description
La coordination des isolements est définie comme la sélection de la rigidité diélectrique de l'équipement par rapport aux tensions qui peuvent apparaître sur le système auquel l'équipement est destiné, et en tenant compte de l'environnement de service et des caractéristiques des dispositifs de protection disponibles. Dans une étude de coordination des isolements, les niveaux de tension de l'équipement du système de puissance sont déterminés afin d'assurer la protection de l'équipement contre les surtensions. Dans cette thèse, une étude de coordination des isolements est réalisée pour des surtensions de foudre dans le poste haute tension de 400 kV dans l’EST de l’Algérie. Plusieurs approches ont été proposées pour étudier les surtensions causées par les coups de foudre qui impactent une ligne connectée à un poste. En ce qui concerne le caractère aléatoire du phénomène de foudre, la procédure doit être statistique et la méthode de Monte Carlo est généralement utilisée comme solution pour ce type d'études. Dans la première partie, une méthode statistique basée sur la technique de Monte Carlo pour évaluer la performance de la foudre d'un poste complet avec une isolation par l'air (AIS) en utilisant la capacité des outils de simulation est présentée. Cette technique a été codée dans MATLAB et liée au programme EMTP / ATP pour effectuer les simulations de réseau. Les simulations sont réalisées en considérant plusieurs scénarios de protection. Il est corroboré que l'installation des parafoudres ZnO à l’entrée de la ligne et à proximité de l'autotransformateur donne un temps moyen entre défaillances (MTBF) acceptable à différents points dans le poste et assure ensuite une protection adéquate. Bien que les études présentées dans la deuxième partie visent à estimer l’MTBF de l'équipement du poste, la procédure peut également être utilisée pour sélectionner les parafoudres ou les BIL adéquats, une fois que l’MTBF désiré est fixé et que les emplacements des parafoudres ont été sélectionnés; seuls les parafoudres avec lesquels l’MTBF dépasse la valeur spécifiée doivent être pris en compte. La fonction de calcul parallèle de MATLAB a permis une prédiction plus précise des surtensions à différents points dans le poste et réduit d’une manière significative le temps d'exécution du processus global de la solution.