Le générateur et le moteur sont deux types d'équipements mécaniques différents. Le premier convertit une autre forme d'énergie en énergie électrique pour produire de l'électricité, tandis que le second convertit l'énergie électrique en énergie mécanique pour actionner d'autres objets. Cependant, ces deux éléments ne sont pas interchangeables. Certains types de générateurs et de moteurs peuvent l'être après quelques modifications. En cas de panne, le générateur bascule automatiquement en mode moteur ; c'est le mécanisme de protection contre l'inversion de polarité du générateur dont nous allons parler aujourd'hui.
Qu'est-ce que la puissance inverse ?
Comme chacun sait, le courant produit par le générateur devrait circuler du générateur vers le réseau. Cependant, pour une raison ou une autre, lorsque la turbine perd sa puissance motrice et que l'interrupteur de sortie du générateur ne se déclenche pas, le courant circule du réseau vers le générateur ; autrement dit, le générateur se met en marche comme un moteur. Dans ce cas, le générateur absorbe de la puissance active du réseau : c'est ce qu'on appelle la puissance inverse.
Les méfaits de la force inverse
La protection contre l'inversion de polarité du générateur empêche la fermeture de la vanne principale de la turbine à vapeur et la coupure de l'alimentation électrique initiale. Dans ce cas, le générateur se transforme en moteur pour entraîner la rotation de la turbine. La rotation à grande vitesse des pales de la turbine en l'absence de vapeur provoque un frottement important, notamment au niveau des pales du dernier étage, ce qui peut entraîner une surchauffe et endommager les pales du rotor.
Par conséquent, la protection contre l'inversion de puissance est en réalité la protection d'une turbine à vapeur sans fonctionnement à la vapeur.
Protection contre l'inversion de polarité programmée du générateur
La protection contre l'inversion de polarité du générateur vise principalement à empêcher le déclenchement intempestif de l'interrupteur de sortie du générateur sous une certaine charge, lorsque la vanne d'étranglement principale de la turbine à vapeur n'est pas complètement fermée. Dans ce cas, le groupe turbo-alternateur risque de s'emballer, voire de s'accélérer. Afin d'éviter cette situation, pour certaines protections sans court-circuit, après l'envoi du signal d'action, la vanne d'étranglement principale de la turbine à vapeur est d'abord fermée. Après l'activation de la protection contre l'inversion de polarité du générateur, la vanne d'étranglement principale est fermée, ce qui déclenche la protection contre l'inversion de polarité après un court délai, et l'arrêt complet est obtenu.
Différence entre la protection contre l'inversion de polarité et la protection contre l'inversion de polarité programmée
La protection contre l'inversion de polarité empêche le générateur de se transformer en moteur après une inversion de courant, ce qui entraînerait la rotation de la turbine à vapeur et l'endommagerait. En définitive, je crains que le moteur principal ne soit actionné par le système en cas de panne de courant !
Le système de protection contre l'inversion de puissance vise à prévenir la survitesse de la turbine causée par la fermeture incomplète du papillon des gaz principal après la déconnexion soudaine du groupe électrogène. L'inversion de puissance est donc utilisée à cette fin. En définitive, je crains qu'une puissance excessive du moteur principal n'entraîne une survitesse du groupe.
Par conséquent, à proprement parler, la protection contre l'inversion de polarité est un type de protection par relais de générateur, mais elle protège principalement les turbines à vapeur. La protection programmée contre l'inversion de polarité n'est pas une protection à proprement parler, mais un processus d'action configuré pour réaliser un déclenchement programmé, également appelé déclenchement programmé, généralement appliqué en mode d'arrêt.
L'élément clé est que le système se déclenche dès que la puissance inverse atteint la valeur de consigne. Outre l'atteinte de cette valeur, la puissance inverse programmée requiert également la fermeture du papillon principal de la turbine à vapeur. Par conséquent, toute action de puissance inverse doit être évitée lors du raccordement au réseau pendant le démarrage de l'unité.
Voici les fonctions de la protection contre l'inversion de polarité du générateur et l'explication de la puissance inverse du générateur. Pour un générateur de turbine à vapeur connecté au réseau, la fermeture du papillon principal de la turbine provoque un fonctionnement en moteur synchrone : il absorbe la puissance active et entraîne la rotation de la turbine, fournissant ainsi de la puissance réactive au réseau. Lorsque le papillon principal est fermé, le frottement de la vapeur résiduelle sur l'aube de la turbine engendre des pertes par soufflage, pouvant entraîner une surchauffe et endommager cette aube lors d'un fonctionnement prolongé. La protection contre l'inversion de polarité permet alors de préserver la turbine.
Date de publication : 10 janvier 2022
