Quelles sont les protections des condensateurs haute tension ?

4 principes permettent de protéger et de garantir le bon fonctionnement des condensateurs H.T. "tout film" et de leurs éléments :

• protection externe par contrôle déséquilibre
• protection externe par contrôle déséquilibre + fusibles internes
• protection externe par fusibles HPC
• protection externe par fusibles HPC + surpresseur

Le choix se fait en fonction :

• des caractéristiques électriques des condensateurs : valeur de la puissance (kvar), tension (kv) et couplage
• des attentes en matière de sensibilité de la protection utilisée

Protection par fusibles internes

Dans cette technologie, chaque capacité élémentaire constituant le condensateur est protégée par son propre fusible interne : lors du défaut d’une capacité élémentaire, le fusible interne élimine la capacité correspondante et la continuité de service du condensateur est assurée.

Le fonctionnement d’un fusible interne est provoqué :

• lorsque la tension du condensateur atteint sa valeur maximale (et donc l’intensité, sa valeur minimale) : la d.d.P. aux bornes de la capacité élémentaire "défectueuse" provoque la fusion du fusible correspondant
• lorsque l’intensité atteint sa valeur maximale (et donc la tension, sa valeur minimale) : l’écoulement dans la capacité "en défaut" de l’énergie stockée dans les capacités saines en parallèle, provoque la fusion du fusible correspondant

Protection par surpresseur

La protection par surpresseur est intéressante chaque fois que la protection du condensateur (pour des problèmes de caractéristiques électriques ou de coût) ne peut être réalisée correctement par fusibles internes ou par contrôle déséquilibre.

Réalisée individuellement par condensateur, cette protection est formée d’un pressostat vissé hermétiquement à la cuve du condensateur. Ce pressostat est constitué d’une "membrane" sensible à l’augmentation de la pression, générée dans la cuve lors d’éventuels claquages de capacités élémentaires, et d’un contact "O.F." permettant de déclencher l’organe de manœuvre de la batterie (contacteur, interrupteur, etc.).

• les condensateurs haute tension "tout film" de la génération actuelle ont une excellente tenue dans le temps et des pertes de puissance très faibles
• ils peuvent être complétés avec des accessoires de protection tels que :

- les selfs anti-harmoniques : elles permettent d’éviter les anomalies harmoniques dans le cas d’un réseau fortement pollué par les harmoniques

- les selfs de choc : elles sont nécessaires dans le cas de batteries à gradins, de puissance de court-circuit du réseau très importante par rapport à la puissance de la batterie à connecter, ou de manœuvres fréquentes de la batterie de condensateurs

• monophasés ou triphasés, les condensateurs unitaires peuvent être assemblés et interconnectés pour réaliser un ensemble de puissance importante appelé batterie de condensateurs
• pour constituer une batterie de condensateurs, il existe plusieurs possibilités de câblage ou connexion par association de condensateurs :

- systèmes en triangle : ils sont utilisés pour des batteries de faible puissance et de tension nominale inférieure à 12 kV

- systèmes en double étoile : adaptés aux batteries de toutes puissances et tensions, ils contiennent une protection de déséquilibre (transformateur et relais de courant) qui provoque l’ouverture de l’organe de manœuvre de la batterie en cas de défauts internes d’un condensateur

- systèmes en H : ils sont destinés aux batteries H.T. monophasées et aux batteries triphasées T.H.T. de grande puissance

• la puissance des batteries de condensateurs dépend à la fois de l’énergie qu’elles consomment (la charge des récepteurs) et de la manière dont varie le facteur de puissance (qui apporte aux batteries un effet de compensation réactive)