Protection
Un relais à maximum de courant directionnel, dispositif 67, déclenche sur un courant élevé seulement s’il circule dans le sens protégé. L’essai vérifie la décision de direction, le seuil de courant et la temporisation, avec un courant injecté et une référence de polarisation.
Un relais à maximum de courant directionnel, dispositif ANSI 67, est un élément de surintensité supervisé par une décision de direction. Il compare la phase du courant de fonctionnement à une grandeur de référence, habituellement une tension, et n’autorise le déclenchement que si le courant circule dans le sens que le schéma désigne comme direct. L’essai confirme que cette décision est prise correctement et que l’élément de surintensité qui la suit démarre et se temporise comme prévu. Il s’exécute sur des relais électromécaniques, statiques et à microprocesseur qui protègent des départs en boucle ou en parallèle, des jeux de barres en anneau, des sources pouvant alimenter un défaut par les deux extrémités et des circuits de terre où le courant peut revenir par plus d’un chemin. L’unité directionnelle et l’unité de surintensité peuvent être des éléments distincts dans un même boîtier ou une seule fonction d’un relais numérique, et chacune est sollicitée seule puis en combinaison.
Lorsqu’un défaut peut être alimenté de plus d’un côté, un relais de surintensité simple ne distingue pas un défaut sur son propre départ d’un défaut derrière lui; il peut donc déclencher un circuit sain ou mal se coordonner avec ses voisins. L’élément de direction est ce qui rend possible l’élimination sélective sur les boucles, les lignes en parallèle et la production raccordée aux deux extrémités. Si cet élément a la mauvaise polarité, un raccordement inversé de courant ou de tension, un angle mal réglé ou une source de polarisation défaillante, le relais peut déclencher sur un défaut inverse, coupant une charge saine, ou se bloquer sur un défaut qu’il devait éliminer, ce qui laisse le défaut à une protection de secours plus lente. Ces erreurs sont courantes après des modifications de câblage ou un échange de relais et restent invisibles jusqu’au défaut. Un essai à direction connue les révèle pendant que le circuit est hors service.
Le relais a besoin de deux entrées : le courant à juger et une référence dont la phase ne change pas avec le sens du défaut. Pour les éléments de phase, cette référence est normalement une tension choisie pour garder un rapport de phase stable avec le courant de défaut. Pour les éléments de terre, ce peut être une grandeur homopolaire ou inverse, ou un courant de neutre. L’élément de direction mesure l’angle entre le courant de fonctionnement et la référence. Sa caractéristique est un demi-plan délimité par une droite à un angle de conception appelé angle de couple maximal : le courant du côté direct produit un couple de fonctionnement et celui du côté inverse un couple de retenue. Près de la frontière, la sortie est faible, d’où l’exigence d’une tension de polarisation minimale ou d’une mémoire dans bien des relais. Quand l’élément de direction l’autorise, l’élément de surintensité applique sa propre caractéristique : instantanée, à temps constant ou à temps inverse avec un cadran de temps. L’essai trouve donc où la décision de direction bascule quand on fait tourner l’angle injecté, puis vérifie le seuil et la temporisation dans le sens autorisé.
Le relais est isolé de ses transformateurs de courant et de tension, des circuits de déclenchement et de toute voie de défaillance de disjoncteur ou de verrouillage, selon le plan de sécurité du propriétaire, et les réglages sont lus sur la fiche de réglage en vigueur. Le boîtier est inspecté et l’identification du relais est notée. La résistance d’isolement entre les circuits du relais et le châssis est mesurée au niveau d’essai que prévoit la norme, une fois la lecture stabilisée. Une valise d’essai de relais fournit ensuite un courant et une tension, de sorte que l’angle de phase entre les deux puisse être maîtrisé. Avec une tension de polarisation saine, on augmente le courant par paliers pour trouver le seuil, puis on balaie l’angle dans chaque sens pour repérer les points où le relais cesse et commence à fonctionner, ce qui situe les frontières et l’angle de sensibilité maximale. Le technicien confirme le fonctionnement dans la région directe et le blocage dans la région inverse, et essaie tour à tour chaque phase et l’élément de terre, avec la polarité propre à chacun. L’élément de surintensité est ensuite chronométré à partir du seuil réglé, à un ou plusieurs multiples, la direction étant autorisée, et le contact est surveillé à la sortie de déclenchement. Si le relais utilise une tension de mémoire ou un courant de polarisation issu d’un transformateur distinct, ces entrées sont aussi vérifiées. Tout est remis aux réglages de service et une vérification de bout en bout confirme que le signal de déclenchement atteint le disjoncteur. La polarité des raccordements de la valise compte, et on les compare donc aux schémas.
Le relevé comprend l’identification du relais et les réglages en usage, les rapports des transformateurs de courant et de tension, la source de polarisation et son raccordement, les frontières mesurées de la décision de direction et l’angle de sensibilité maximale, les seuils trouvés, les temps de fonctionnement observés, la lecture d’isolement, l’instrument employé ainsi que l’état à l’arrivée et au départ. Toute modification de réglage est consignée avec sa raison, afin qu’une revue ultérieure distingue un relais qui a dérivé d’un relais qui a été réglé de nouveau.
Les résultats se jugent par rapport aux réglages du relais lui-même et aux données de tolérance et de courbes publiées par le fabricant, non par rapport à un chiffre unique et universel. La décision de direction doit basculer près de l’angle de conception et garder bien distinctes les régions directe et inverse. Le seuil doit se répéter dans la précision déclarée du relais, et chaque point de temps doit tomber sur la courbe du cadran et de la famille de courbes choisis. Les phases et les éléments se comparent entre eux, et un résultat qui diffère des essais antérieurs du même relais fait l’objet d’une vérification même s’il reste dans la tolérance. La lecture d’isolement s’interprète avec le tableau qui correspond à la tension du circuit. Les cadres de réception et d’entretien applicables, ANSI/NETA ATS-2025 et ANSI/NETA MTS-2023, rangent la fonction à maximum de courant directionnel parmi les essais de relais de protection; reportez-vous à vos exemplaires sous licence des deux, et aux données du fabricant, pour les valeurs et les critères.
Les catégories d’équipement et les articles de norme qui exigent cet essai, et les formulaires de UltraDb qui le comportent.
C’est l’angle de phase entre le courant et la référence de polarisation pour lequel l’élément de direction est le plus sensible. La région directe est un demi-plan construit autour de cet angle. L’essai balaie l’angle injecté pour trouver où le relais commence et cesse de fonctionner, et confirme que ces points correspondent aux réglages et à la documentation du relais.
Le courant seul n’indique pas de quel côté se trouve le défaut, car sa phase varie selon l’emplacement de celui-ci. La tension fournit une référence de phase stable pour que le relais puisse comparer les deux. Sans référence saine, bien des relais se fient à la mémoire ou bloquent le fonctionnement.
On trouve surtout une polarité inversée sur un transformateur de courant, des phases permutées, un raccordement de polarisation erroné et un angle mal réglé. Chacun peut faire déclencher le relais sur un défaut inverse ou le bloquer sur un défaut direct. Injecter une direction connue aux bornes du relais les met au jour avant la mise sous tension du circuit.
On peut chronométrer seul l’élément de surintensité si la supervision directionnelle est satisfaite ou désactivée par des réglages d’essai, mais cela ne prouve que la moitié de la fonction. Un essai complet confirme aussi que le relais bloque en sens inverse et fonctionne en sens direct, puis que les réglages sont rétablis.
UltraDb renvoie aux normes ASTM, ANSI, IEEE, NETA, NFPA, NEMA, FAA, TIA et IEC de façon descriptive, afin d’identifier les méthodes publiées à partir desquelles ses formulaires sont créés. UltraDb et Verlecta ne sont ni affiliés, ni cautionnés, ni certifiés, ni autorisés par NETA, ASTM, ANSI, IEEE, NFPA, NEMA, FAA, TIA, IEC ou Megger. Les noms des normes et les numéros de section sont la propriété de leurs organisations respectives. Effectuez toujours les essais selon l’édition que précise votre contrat. Lorsqu’une norme est vendue par la boutique en ligne d’ANSI, Verlecta peut toucher une commission sur un achat effectué par notre lien, sans frais supplémentaires pour vous. Une commission ne décide jamais des normes que nous citons ni de la façon dont un formulaire est construit.