Disjoncteur réenclencheur monophasé 12 kV, réenclencheur avec communication DNP3.0, disjoncteur réenclencheur haute tension sur poteau 11 kV

La réenclôture monophasée est un mode de réenclôture automatique utilisé dans l'ingénierie électrique pour la protection des lignes de transport. Son fonctionnement est le suivant : en cas de défaut monophasé, seul le phase défectueux est coupé puis réenclôturé ; en cas de défaut interphasé, les trois phases sont coupées et la réenclôture triphasée est effectuée selon les circonstances ; si la réenclôture est effectuée sur un défaut permanent, les trois phases sont coupées. Ce mode est principalement appliqué aux systèmes à courant de terre important de 220 kV et plus, ce qui permet d'améliorer la fiabilité de l'alimentation et la stabilité transitoire du système. Comme le courant de défaut résiduel généré par le couplage capacitif et inductif mutuel entre les phases saines affecte l'extinction de l'arc au point de défaut, il est nécessaire d'adopter des mesures telles que la mise à la terre du neutre du réacteur haute tension ou l'insertion temporaire d'un interrupteur de mise à la terre pour éteindre l'arc. Ses éléments de sélection de phase incluent des types tels que la sélection de phase par distance, la sélection de phase par variation de la différence de courant de phase et la protection instantanée de courant de phase. À l'échelle internationale, les lignes ultra-haute tension de plus de 1000 kV adoptent majoritairement la réenclôture monophasée, tandis que les lignes doubles sur même pylône adoptent le mode de réenclôture par phase.

L'expérience de fonctionnement du système électrique prouve que la plupart des défauts sur les lignes aériennes sont temporaires, par exemple : la surtension due à la foudre provoquant un claquage superficiel de l'isolant, le contact temporaire des lignes dû au vent fort, la décharge à travers le corps des oiseaux, ainsi que le court-circuit causé par la chute de branches et autres objets sur les conducteurs. Lorsque la ligne défectueuse est coupée rapidement, l'arc s'éteint et la résistance d'isolation du point de défaut se rétablit. Par conséquent, si une réenclôture est effectuée après la coupure de la ligne, la fiabilité de l'alimentation peut être considérablement améliorée. Les lignes de 110 kV et moins adoptent majoritairement la réenclôture triphasée unique. Selon l'expérience de fonctionnement, sur les lignes aériennes haute tension des systèmes à courant de terre important de plus de 110 kV, plus de 70 % des défauts de court-circuit sont des courts-circuits monophasés à la terre. En particulier, sur les lignes aériennes de plus de 220 kV, en raison de la grande distance entre les phases, les défauts monophasés à la terre atteignent même environ 90 %. Dans ce cas, si seul le phase défectueux est coupé, puis une réenclôture monophasée est effectuée, et les deux phases non défectueuses continuent de fonctionner pendant la période de réenclôture, la fiabilité de l'alimentation et la stabilité de fonctionnement parallèle du système peuvent être considérablement améliorées. Par conséquent, dans les systèmes à courant de terre important de plus de 220 kV, la réenclôture monophasée est largement adoptée. Lorsque la protection de défaut monophasé temporaire de la ligne coupe un phase, les phases saines fournissent un courant capacitif au point de défaut à travers la capacité interphasée et la capacité phase-terre. En même temps, le courant de charge des phases saines génère une force électromotrice induite sur la phase défectueuse par couplage à travers les transformateurs interphasés, et fournit un courant inductif au point de défaut à travers la capacité interphasée et la capacité phase-terre. Ces deux parties de courant constituent ensemble le courant de défaut résiduel. La magnitude du courant de défaut résiduel est liée aux paramètres de la ligne. En général, plus la tension de la ligne est élevée et plus le courant de charge est important, plus le courant de défaut résiduel est grand. En raison de l'existence du courant de défaut résiduel, l'arc au point de défaut est difficile à éteindre, ce qui retarde la réenclôture monophasée. Lorsque la réenclôture monophasée rapide est adoptée, la réenclôture monophasée peut échouer et les trois phases doivent être coupées.

Le temps de réenclôture monophasée (temps entre la coupure de l'alimentation au point de défaut et la réapplication de la tension de fonctionnement) doit être supérieur au temps nécessaire à l'extinction de l'arc au point de défaut et à la récupération de l'isolation de la ligne. Contrairement à la réenclôture triphasée, pendant le processus de réenclôture monophasée où seul le phase défectueux est coupé, avant l'extinction de l'arc au point de défaut, le point de défaut est toujours alimenté par les sources des deux autres phases en fonctionnement à travers la capacité interphasée, ce qui maintient l'arc. Après l'extinction de l'arc, le point de défaut supporte principalement la tension de distribution formée par les deux sources en fonctionnement à travers la capacité phase-terre du phase défectueux. Lorsque l'arc s'allonge et s'éteint à cause du passage du courant de défaut par zéro, si la vitesse de récupération de l'isolation du point de défaut est inférieure à la vitesse d'ascension de l'onde de tension connectée, près du pic de cette onde de tension, l'isolation du point de défaut sera à nouveau rompue. À ce moment, en plus du courant d'arc fourni par les deux phases non défectueuses, l'énergie stockée dans la capacité de défaut est également libérée vers le point de défaut, formant un courant de réallumage dont le pic est bien supérieur au courant d'arc permanent initial. Ce phénomène se répète chaque demi-période industrielle, ce qui affecte le temps final d'extinction de l'arc. Plus la tension de fonctionnement de la ligne est élevée et plus sa longueur est grande, plus le temps final d'extinction de l'arc est long. Des essais de court-circuit artificiels et des enregistrements de fonctionnement réels ont confirmé cette conclusion. Afin de réduire le temps de réenclôture monophasée à une valeur raisonnable, par exemple pas plus d'environ 1 seconde, pour répondre aux exigences de stabilité du système (temps de réenclôture), de coordination de la protection relais, etc., tout en ne réduisant pas le taux de succès de la réenclôture, sur les lignes moyennes et longues de tension de 500 kV et plus, des mesures auxiliaires d'extinction de l'arc sont largement adoptées, principalement de deux types : ① Au niveau du neutre du réacteur haute tension connecté à la ligne pour compenser la capacité de la ligne, la mise à la terre par une réactance de valeur appropriée, dont l'effet est équivalent à celui d'un inductance résonante en parallèle, ce qui réduit considérablement le courant de défaut résiduel passant par le point de défaut et la tension de récupération traversant le point de défaut, fournissant une condition préalable à l'extinction rapide et réussie de l'arc de défaut. Cette méthode a été adoptée avec succès et largement utilisée dans le système électrique. ② Pendant le processus de réenclôture monophasée, aux deux extrémités de la ligne du phase défectueux coupé, insérer temporairement un interrupteur de mise à la terre, ce qui place le point de défaut à un potentiel pratiquement nul, atteignant ainsi l'objectif d'extinction rapide de l'arc. Pour les lignes à forte charge particulièrement importantes (lignes doubles sur même pylône), si l'on considère la réalisation réussie de la réenclôture par phase en cas de défaut de phases différentes (par exemple, défaut sur la phase A de la ligne A et sur la phase B de la ligne B), l'interrupteur de mise à la terre est une solution viable.