Pour les considérations suivantes, on suppose un réseau avec trois sorties et un défaut à la terre sur la ligne 1 de la sortie A. En raison du défaut à la terre, la ligne 1 est amenée au potentiel de terre et la tension phase-terre des deux lignes saines est multipliée par Ö3. Cette tension accrue conduit maintenant un courant accru de Ö3 vers la terre à travers la capacité du conducteur sain. Le conducteur défectueux ne fournit aucune partie du courant dans les sorties saines. La somme de tous les courants vers la terre passe par le point de défaillance et dans la sortie défectueuse du conducteur défectueux pour revenir au transformateur. Si les courants totaux des trois conducteurs sont mesurés au début des sorties et de la tension homopolaire UNE dans la sous-station, les affirmations suivantes peuvent être faites :
- La somme des courants dans les prises saines est capacitive et conduit la tension homopolaire UNE de 90°.
- La somme des courants dans les sorties défectueuses est inductive et la tension homopolaire UNE la précède de 90°.
- Le courant total dans la sortie défectueuse correspond à la somme des courants totaux des sorties saines: |ISA| = |ISB| + |ISC|
La direction du courant peut maintenant être utilisée pour la détection des défauts à la terre, d’une part, par rapport à la tension homopolaire et, d’autre part, pour la recherche du courant maximal.
Localisation des défauts à la terre dans les réseaux compensés
Si le réseau devient plus grand, le flux de courant total à travers le point de défaillance atteint des ordres de grandeur auxquels, d’une part, un arc existant ne peut plus être éteint et où, d’autre part, les limites pour les tensions de contact et de pas sont dépassées. Une réduction du courant sur le point de défaillance peut être réalisée en passant à une bobine de Petersen au point neutre du transformateur.
La figure 2 montre clairement que la tension U1N entraîne un courant à travers la bobine de Petersen et le point de défaillance auquel le courant sur le point de défaillance précédemment considéré est contraire. En ajustant la taille de la bobine de Petersen, le courant traversant le point de défaillance peut être réduit à une petite composante active. En y regardant de plus près, on constate qu’avec une compensation idéale, les courants provenant de la capacité de la terre de phase s’écoulent directement vers la bobine de Petersen.
Bien que les rapports soient améliorés au point de défaillance par la bobine de Petersen, cela complique la localisation du défaut à la terre, car avec une compensation parfaite, le courant capacitif mesuré à la sortie défectueuse est le même que si cette sortie était saine.
La simple différenciation entre courant inductif et courant capacitif, telle qu’elle est utilisée dans les réseaux isolés, n’est plus possible. Dans la sortie défectueuse, seule une petite composante active a été ajoutée, mais pour la déterminer, on exige beaucoup de la précision du transformateur, en particulier en termes d’erreur angulaire.
Apparition de tensions harmoniques
En raison de charges non linéaires dans le réseau, des courants harmoniques sont générés dans les trois conducteurs.
Comme la charge n’est pas reliée à la terre, la somme des courants de charge est nulle à tout moment. D’autre part, ces courants harmoniques produisent des chutes de tension le long de l’impédance série du réseau et en particulier au niveau de l’impédance relativement élevée du transformateur. Ces chutes de tension entraînent une distorsion des tensions de phase U12, U23 et U31. En raison de la symétrie des capacités de terre de phase, la distorsion de la tension homopolaire UNE ne peut pas être mesurée. Mais cela signifie que dans un réseau sain avec des capacités symétriques, aucun courant harmonique ne circule à travers la terre ou à travers la bobine de Petersen, même si les tensions du réseau comprennent des tensions harmoniques importantes et que les courants de phase contiennent des courants harmoniques importants.
Il convient de souligner une fois encore que la distorsion de la tension du réseau est essentiellement causée par la chute de tension au niveau du transformateur. Ainsi, la tension de ligne déformée est présente dans toute la section du réseau, que les charges non linéaires se trouvent dans la sortie A, B ou C.
