Techniques de simulation des transformateurs de courant pour des études de relais précises

Techniques de simulation des transformateurs de courant pour des études de relais précises

La simulation des transformateurs de courant (TC) est essentielle pour vérifier les performances des relais, évaluer les risques de saturation et optimiser les schémas de protection. Des modèles précis reproduisent le comportement du TC en conditions normales et en cas de défaut, garantissant que les systèmes de protection réagissent comme prévu.

Définition rapide : La simulation des transformateurs de courant consiste à modéliser mathématiquement et par logiciel les caractéristiques magnétiques, les effets de la charge et les courants secondaires afin de prédire leur performance dans des applications de protection et de mesure.

Principaux points clés du projet

• La simulation des TC nécessite des courbes de magnétisation précises et des données de charge conformes à la norme IEC 61869 ou IEEE C57.13.
• Des outils logiciels tels que PSCAD, EMTP-RV et MATLAB/Simulink aident à modéliser la saturation des TC et leur réponse transitoire.
• Enwei Electric fournit des fiches techniques de TC et des courbes d'excitation pour soutenir les études numériques.
• La validation par des essais sur site ou par simulation en temps réel (hardware-in-the-loop) confirme la précision des simulations.

Objectifs de la simulation

Les ingénieurs simulent les TC afin de vérifier les réglages des relais, d'identifier les seuils de saturation et d'évaluer l'impact des modifications du réseau. Les simulations soutiennent également les postes numériques, où des modèles virtuels valident la logique de protection avant le déploiement sur site.

Une modélisation adéquate permet de déterminer si les TC peuvent fournir des signaux précis lors de forts courants de défaut, évitant ainsi un mauvais fonctionnement des relais et garantissant la stabilité du système.

Principes fondamentaux de la modélisation des TC

Les modèles de TC incluent généralement une branche magnétisante représentant le comportement du noyau et une branche série représentant l'impédance de fuite et la charge. Les courbes de magnétisation non linéaires traduisent les caractéristiques de saturation. Les effets thermiques peuvent être intégrés pour les défauts de longue durée.

Dans les simulations transitoires, les équations de bilan de flux modélisent le rémanence et le décalage en courant continu. Pour les applications de mesure, une précision en régime permanent peut suffire, tandis que les études de protection exigent une fidélité transitoire.

Normes et données d'entrée

• IEC 61869-2 — Fournit les données d'excitation, les classes de précision et les limites thermiques pour les transformateurs de courant. Source : CEI
• IEEE C57.13 — Propose des normes américaines pour les paramètres et essais des transformateurs de courant. Source : IEEE
• IEC 60909 — Guide les calculs de court-circuit alimentant les simulations de transformateurs de courant. Source : CEI

La simulation précise dépend des courbes d'excitation du transformateur de courant, du rapport de transformation, de la puissance nominale et de la résistance secondaire. Enwei Electric fournit ces données dans la documentation produit.

Flux de travail de la simulation

1. Collecte de données : Recueillir les paramètres du TC — rapport, tension de coude, données de magnétisation, résistance de l'enroulement.

2. Création du modèle : Construire des modèles de circuit équivalent dans le logiciel choisi, incluant les caractéristiques de magnétisation non linéaires.

3. Définition des scénarios : Définir les courants de défaut, les charges et la dynamique du système (par exemple, décalage continu, rémanence).

4. Simulation: Effectuer des analyses transitoires et en régime permanent afin d'observer le comportement du courant secondaire et du flux.

5. Évaluation : Comparer le courant secondaire aux exigences de la protection, en garantissant une précision conforme aux limites de la classe.

Outils logiciels pour la simulation des transformateurs de courant

PSCAD/EMTDC : Offre une modélisation détaillée des régimes transitoires électromagnétiques avec des éléments non linéaires pour les études de saturation des transformateurs de courant.

EMTP-RV : Permet une modélisation souple des régimes transitoires dans les réseaux électriques, incluant des modules de transformateurs de courant et des composants personnalisés.

MATLAB/Simulink : Permet la création de modèles personnalisés de transformateurs de courant à l'aide de Simscape Electrical, adapté au développement de jumeaux numériques.

DIgSILENT PowerFactory : Intègre des modèles de transformateurs de mesure dans les études de protection pour les simulations de court-circuit et dynamiques.

Scénarios d'application

Protection différentielle : Vérifier que les transformateurs de courant alimentant les relais différentiels restent linéaires en cas de défauts internes et externes.

Protection de distance : Évaluer les performances du TC en cas de défauts sur lignes longues avec un fort décalage en continu afin de garantir un bon réglage des relais.

Raccordements aux énergies renouvelables : Modéliser la réponse du TC à des courants de défaut générés par onduleur, qui peuvent être limités en amplitude mais présenter une forte teneur harmonique.

Postes numériques : Simuler les valeurs échantillonnées selon la norme IEC 61850 issues de modèles de TC afin de valider les algorithmes des unités de fusion.

Validation et Test

Les résultats de simulation doivent être comparés avec des essais en laboratoire ou des mesures sur site. Les tests par injection secondaire confirment la réponse du relais, tandis que l'injection primaire valide le comportement du TC en charge. Les configurations matérielles en boucle (hardware-in-the-loop) combinent des relais réels avec des signaux de TC simulés pour une validation complète.

Le maintien de l'alignement entre les modèles de simulation et les caractéristiques réelles des TC nécessite des mises à jour périodiques à partir des derniers rapports d'essais et des données de surveillance de l'état.

Liste de contrôle pour ingénieur

• Obtenir des courbes d'excitation précises du TC, ainsi que les valeurs exactes de rapport, d'impédance et de résistance.
• Choisir des outils de simulation capables de modéliser la magnétisation non linéaire.
• Définir les courants de défaut et les charges en cas de pire scénario pour l'analyse.
• Valider les résultats par rapport aux exigences des normes et aux spécifications des relais de protection.
• Documenter les hypothèses, les paramètres du modèle et les corrélations d'essais à des fins d'audit.

Ressources Enwei Electric sur les données des transformateurs de courant

Enwei Electric fournit des fiches techniques détaillées, des courbes d'excitation et des données thermiques pour soutenir les simulations. Découvrez les offres sur les transformateurs de courant sur https://www.enweielectric.com/products/current-transformers. L'intégration des données des transformateurs de courant avec les appareillages électriques Enwei Electric ( https://www.enweielectric.com/products/switchgear) et transformateurs ( https://www.enweielectric.com/products/transformers) garantit une modélisation cohérente.

FAQ technique sur la simulation du transformateur de courant

Pourquoi simuler les transformateurs de courant plutôt que de se fier aux données de plaque signalétique ?

La simulation permet de capturer le comportement non linéaire et les effets transitoires, révélant ainsi des risques de saturation ou de mauvais fonctionnement que les seules données de plaque signalétique ne peuvent pas prédire.

Quelles données sont essentielles pour une modélisation précise des transformateurs de courant ?

Les courbes d'excitation, le rapport de transformation, la charge nominale, la résistance secondaire et les limites thermiques sont des paramètres cruciaux.

Comment Enwei Electric soutient-il les équipes de simulation ?

Enwei Electric fournit des données détaillées sur les TC, une consultation technique et une personnalisation des produits afin de répondre aux exigences des études de protection.

Appel à l'action : Améliorez vos simulations de TC avec Enwei Electric

La simulation précise des transformateurs de courant protège les systèmes de protection et optimise la performance du réseau. Associez-vous à Enwei Electric pour bénéficier de données complètes sur les TC, d'un soutien technique et d'équipements intégrés. Contactez Enwei Electric dès aujourd'hui pour renforcer votre processus de simulation.

Applications du projet

Découvrez des exemples de déploiements réels et des sélections en galerie sur les centres produits d'Enwei Electric :

• Solutions transformateurs pour projets de distribution et industriels.
• Portefeuilles d'appareillages couvrant les salles de commande moyenne et basse tension.
• Plages de transformateurs de courant assurant une mesure précise et la protection.
• Sous-stations préfabriquées qui intègrent des transformateurs, des appareillages électriques et des tableaux.