thumb|Illustration d'une TTR après coupure d'un courant alternatif. La tension transitoire de rétablissement (TTR, ou TRV de l'anglais Transient Recovery Voltage) est la tension électrique qui se rétablit aux bornes d'un appareillage électrique lorsqu'il interrompt un courant alternatif.
C'est un paramètre qui influe fortement sur la réussite d'une coupure de courant dans un réseau à haute tension. Lors du développement d'un disjoncteur ou d'un interrupteur à haute tension, le constructeur doit démontrer que l'appareil supporte les TTR définies par les normes CEI ou IEEE. Pour leur part, les utilisateurs de ce matériel doivent définir les valeurs requises dans leurs spécifications.
Cette notion de TTR existe aussi en basse tension. Elle est explicitement définie pour caractériser les conditions d'essais et indique une fréquence de TTR maximale dans les stations d'essai dans deux cas : dans la norme CEI 60947-4 pour les contacteurs et dans la norme CEI 60898-1 pour les disjoncteurs à usage domestique. Dans les deux cas, ces normes recommandent de mettre une résistance en dérivation de l'inductance lorsque celle-ci est constituée d'une bobine dans l'air. Par contre, avec les inductances à fer (avec carcasse ferromagnétique), la TTR est amortie par les pertes (hystéresis et autres) et une résistance en dérivation devient inutile.
Généralités Historique L'importance de la TTR lors de la coupure d'un courant a été mise en évidence pendant les années 1950, elle a été introduite dans la norme des disjoncteurs CEI 56 (seconde édition) en 1954CIGRE Technical Brochure 304, Guide for application of IEC 62271-100 et IEC 62271-1, Part 1: General Subjects, by CIGRE Working Group A3-11, octobre 2006. Son influence sur la coupure des disjoncteurs à haute-tension commençait à être reconnue, par suite les valeurs en essai devaient être notées dans les rapports mais il était encore trop tôt pour spécifier des caractéristiques dans les normesBrochure technique CIGRE , page 10, octobre 2006.
Le terme de TTR et des valeurs normalisées des paramètres ont été introduits dans la norme CEI 56 en 1971, à la suite d'études effectuées par le CIGRE.
Caractéristiques thumb|Figure 1 - Exemples de formes de TTR La TTR se décrit suivant deux paramètres principaux : l'amplitude maximale de la tension (AF pour amplitude factor), et sa vitesse de montée (RRRV pour Rate of Rise of Recovery Voltage).
L'amplitude maximale peut être exprimée comme le ratio entre la valeur maximale de la surtension et la tension nominale du réseau (en PU pour « Par Unité »). Une amplitude trop importante peut entraîner la reformation d'un arc électrique après la coupure du courant dans un réseau.
La vitesse de montée, qui s'exprime en kV/µs, est un facteur qui va déterminer si un arc électrique va se reformer et s'entretenir aux bornes de l'appareillage de coupure, dans le cas où ce dernier n'est pas adapté pour l'application.
Facteurs d'influence Les paramètres de la TTR (amplitude, pente) dépendent des caractéristiques du réseau électrique où la coupure s'effectue et du type de défaut (monophasé, biphasé, triphasé, à la terre ou isolé). Ils sont définis par les normes internationales CEI et IEEE.
En première approximation (si les réflexions d'ondes de tension ne sont pas prises en compte), un réseau électrique peut être schématisé par un circuit RLC et les variations temporelles possibles de la TTR sont montrées par la figure 1.
La TTR est influencée en particulier par : la condition du neutre du réseau (effectivement à la terre, isolé, etc.) ; le type de charge (capacitive, inductive, etc.) ; le type de réseau (par câble, avec lignes aériennes, etc.).
La TTR la plus sévère est appliquée au premier pôle du disjoncteur ou de l'interrupteur qui interrompt un défaut, dans un système triphasé isolé de la terreTutorial TRV, chapitre 5, page 12.
Une TTR se rétablit aux bornes d'un appareil lorsqu'il interrompt un courant de défaut (défaut aux bornes, défaut en ligne, discordance de phases) mais aussi dans des conditions normales de service (ouverture de lignes, déconnexion d'une réactance, d'un transformateur ou d'un moteur).
La coupure est généralement réalisée lors d'un passage par zéro naturel du courant alternatif, ou plus rarement lorsque l'appareil force le passage par zéro du courant (voir Coupure de charges inductives).
Pour réussir la coupure, la tension de tenue entre les contacts d'un disjoncteur ou d'un interrupteur après l'interruption du courant doit être supérieure à la TTR de façon à éviter un claquage diélectrique et un rétablissement du courant. Avec les techniques de coupure actuelles, il n'est généralement pas nécessaire de modifier la TTR pour obtenir la coupure de courants, y compris avec des valeurs très élevées de ou . Pour la coupure de défauts en lignes de forte intensité il peut être utile cependant de réduire la pente de la TTR à l'aide de condensateurs montés en parallèle à l'appareil ou entre le disjoncteur et la ligne aérienne Short-line fault – Triangular waveshape, Tutorial TRV for High Voltage Circuit breakers, page 12. Pour faciliter la coupure de faibles courants inductifs des circuits RC ou des varistances sont parfois utilisés pour respectivement réduire la pente ou l'amplitude de la TTR.
Circuit capacitif thumb|Figure 2 - Évolution des tensions dans le cas d'une coupure monophasée d'une charge capacitive. thumb|Figure 3 - Tension rétablie (TTR) aux bornes du premier pôle du disjoncteur (ou interrupteur) qui coupe une charge capacitive triphasée avec neutre isolé. thumb|Figure 4 - Évolution des tensions dans le cas d'un réamorçage, une demi-période après l'instant de coupure, lors d'une coupure monophasée d'une charge capacitive. thumb|Figure 5 - Comparaison des tensions rétablies dans des réseaux à et .
Dans le cas d'une coupure de courant dans un circuit monophasé capacitif, la tension rétablie maximale atteint 2 p.uP.U. étant l'acronyme de « Par Unité » en français ou de Per Unit en anglais. (1 p.u. étant la valeur crête de la tension de la source), une demi-période après l'instant de coupure du courant (figure 2).
La coupure du courant par un interrupteur s'effectue normalement à un passage par zéro du courant. À cet instant la tension aux bornes de la capacité de charge est maximale, du fait du déphasage courant-tension.
Lorsque la capacité est isolée du circuit d'alimentation, par la coupure de l'interrupteur, la capacité conserve la charge qu'elle possédait à l'instant de coupure. Par suite la tension en aval de l'interrupteur reste constante (si les pertes sont négligeables). Dans le même temps, la tension en amont de l'interrupteur est égale à la tension de la source et oscille à fréquence industrielle. La tension rétablie aux bornes de l'interrupteur, qui est la différence entre les tensions en amont et en aval, atteint par suite une valeur maximale de 2 p.u., comme on peut le voir sur la figure 2.
Ces types de TTR sont rencontrés en pratique lors de la coupure de courants de lignes à vide (ouvertes à l'autre extrémité), câbles à vide et de batteries de condensateurs.
La figure 3 montre que dans le cas d'une coupure de charge triphasée la tension aux bornes du premier pôle qui coupe est plus élevée. Ceci est dû au fait que la tension du point neutre de la charge augmente de 0,5 p.u. (1 p.u. = , U étant la tension entre phases côté source) après la coupure du premier pôle. La valeur crête de la TTR dans le cas d'une batterie de condensateurs à neutre isolé est égale à 2,5 p.u.
D'une manière générale, lorsque le circuit de charge a des capacités entre phases et par rapport à la terre, la tension maximale aux bornes du premier pôle qui coupe (le plus contraint) est fonction du rapport entre les capacités directe et homopolaire du circuit de charge Greenwood (A.). Electrical Transients in Power Systems, (livre) edition, John Wiley & Sons, 1991, Figure 6.10 page 139. Dans le cas de lignes à haute tension, la valeur maximale de la TTR définie par les normes CEI et IEEE pour la coupure triphasée par des disjoncteurs à haute tension est égale à 2,4 p.uCEI 62271-100: Appareillage à haute tension –Partie 100: Disjoncteurs à courant alternatif à haute tension, soit 20 % de plus par rapport à une coupure monophasée.
La figure 4 montre l'évolution des tensions lorsqu'un disjoncteur (ou un interrupteur) réamorce une demi-période après l'instant de coupure. La tension du côté source rejoint instantanément la tension de la charge (-1 p.u. à cet instant), puis tend à rejoindre la tension de la source qui vaut +1 p.u. au même instant, soit une différence de 2 p.u. L'amortissement étant habituellement négligeable, la tension sur les deux bornes de l'appareil oscille autour de la valeur +1 p.u. et atteint par suite 1 + 2 = 3 p.u. Le réamorçage provoque dans ce cas une surtension élevée sur le circuit.
À noter que la figure 4 illustre le cas le plus défavorable où le réamorçage conduit à la surtension maximale, un réamorçage effectué un quart de période après l'instant de coupure aurait conduit à une tension maximale de 1 p.u., il n'y aurait pas eu de surtension. Par suite les claquages qui se produisent entre 0 et 1/4 de période après l'instant de coupure sont appelés réallumages. Les réallumages sont autorisés car ils ne provoquent pas de surtensions.
Le réamorçage d'un pôle d'appareil en coupure triphasée d'une charge avec neutre isolé donne lieu à des surtensions plus élevées qu'en monophasé, du fait de la variation importante de la tension du point neutre de la charge provoquée par le réamorçage, il conduit généralement au réamorçage d'au moins un des autres pôles voir chapitre 6.4 de Greenwood (A.), Electrical Transients in Power Systems, (livre) edition, John Wiley & Sons (1991)..
Un interrupteur ou disjoncteur doit être capable de supporter cette tension rétablie lors de l'ouverture du circuit, par suite il doit séparer ses contacts avec une vitesse suffisante pour assurer que la tension de tenue entre contacts est toujours supérieure ou égale à la tension rétablie imposée par le circuit/réseau. Une vitesse insuffisante conduirait à un réamorçage de l'appareil et à une surtension susceptible d'endommager les composants connectés au circuit ou au réseau.
La figure 5 montre que la tension se rétablit plus rapidement dans un réseau à , par rapport à un réseau à , une vitesse de déclenchement plus élevée est donc nécessaire pour assurer la coupure sans réamorçage dans un réseau à .
Circuit inductif thumb|Figure 6 - Défaut aux bornes et défaut en ligne dans un réseau à haute tension. La coupure dans un circuit inductif est rencontrée en pratique dans deux cas principaux : courants de court-circuit ; courants de charges inductives (transformateur à vide, moteur peu chargé, réactance shunt, etc.).
Les normes CEI et IEEE distinguent deux cas principaux de coupure de court-circuit dans un réseau électrique à haute tension : le défaut aux bornes et le défaut en ligne (figure 6). L'établissement et la coupure de courants dans deux réseaux en discordance de phases peut aussi s'effectuer avec des courants de défaut de forte intensité.
La coupure du défaut en ligne n'est applicable qu'aux disjoncteurs reliés directement à des lignes aériennes.
Coupure de défaut aux bornes thumb|Figure 7 - TTR après coupure de court-circuit dans un circuit inductif. thumb|Figure 8a - Schéma simplifié montrant un défaut aux bornes d'un disjoncteur.
La coupure d'un défaut aux bornes est faite normalement à un passage par zéro du courant et, par suite, à un instant où la tension du réseau est maximale. La tension en amont du disjoncteur, qui est nulle avant interruption du courant de défaut, tend à rejoindre la tension du réseau avec un régime transitoire dont la fréquence vaut plusieurs kilohertz (figure 7).