Protection
L’élément à maximum de courant instantané, fonction 50, déclenche sans retard intentionnel quand le courant dépasse un niveau réglé. L’essai injecte du courant au secondaire du relais, trouve le seuil, vérifie la vitesse de la sortie et éprouve le circuit de déclenchement vers le disjoncteur.
La fonction 50 est l’élément à maximum de courant instantané que l’on trouve dans les relais de protection électromécaniques, à semi-conducteurs et à microprocesseur. Il surveille le courant fourni par les transformateurs de courant et ferme son contact de sortie dès que ce courant dépasse un niveau réglé, sans retard délibéré. Dans les relais électromécaniques, c’est habituellement une unité à attraction distincte, à plongeur ou à armature articulée, montée à côté d’un disque à maximum de courant temporisé. Dans les relais numériques, c’est un élément du groupe de réglages pour chaque phase et pour le circuit de terre ou résiduel. L’essai vérifie que l’élément démarre à la valeur réglée, qu’il réagit rapidement, qu’il ne réagit pas à un courant inférieur à son réglage et que sa sortie atteint bel et bien le circuit de déclenchement. Il s’applique aux départs, aux moteurs, aux transformateurs et aux disjoncteurs de couplage de jeux de barres des appareillages basse et moyenne tension.
L’élément instantané est la défense la plus rapide contre un court-circuit sévère, et c’est cette rapidité qui limite les dommages aux conducteurs, aux barres, aux traversées et aux enroulements, tout en réduisant l’énergie d’arc à l’équipement. Un seuil qui a dérivé vers le haut laisse le défaut persister jusqu’à ce qu’un élément plus lent ou un dispositif en amont l’élimine, alors qu’un seuil qui a dérivé vers le bas peut déclencher sur un courant de démarrage de moteur ou un courant d’enclenchement de transformateur et causer une panne inutile. Une armature collante, un contact contaminé, une prise erronée ou une erreur de réglage commise à la mise en service ne se révèlent que lorsqu’on sollicite l’élément. L’essai de réception éprouve l’appareil tel qu’il a été installé avant qu’on ne compte sur lui, et sa répétition à l’entretien décèle le vieillissement et l’usure mécanique avant qu’un vrai défaut ne le fasse.
Un élément à maximum de courant compare le courant mesuré à un réglage. Dans une unité électromécanique à attraction, le courant traverse une bobine et la force magnétique exercée sur une armature l’emporte sur un ressort ou un contrepoids lorsque le courant est assez élevé; le réglage est donc la tension du ressort ou la prise. Dans un relais à semi-conducteurs ou numérique, le signal d’entrée est filtré, converti en une grandeur, puis comparé au seuil réglé dans le micrologiciel ou dans les circuits analogiques, et la sortie est libérée après un très court délai de traitement. Comme l’élément doit être rapide, la manière d’appliquer le courant compte : un échelon soudain peut comporter une composante continue qui fait opérer certaines unités électromécaniques à un niveau permanent inférieur à celui d’un courant appliqué en rampe, un effet appelé dépassement transitoire, que couvre une tolérance fixe du fabricant. Les relais numériques filtrent cette composante et suivent donc en général la grandeur permanente de beaucoup plus près.
Le relais est mis hors tension et isolé des circuits vivants des transformateurs de courant, et les secondaires de ces derniers sont court-circuités au bloc d’essai avant de déplacer le moindre conducteur, car un secondaire ouvert peut produire une tension dangereuse. Une valise d’essai de relais, source de courant travaillant du côté secondaire, est raccordée aux entrées de courant de la phase éprouvée. Le technicien note les réglages tels qu’il les trouve, augmente graduellement le courant injecté jusqu’à ce que le contact de sortie opère, relève le seuil, puis le diminue pour observer le retour de l’élément. Il applique ensuite une impulsion, ou un échelon d’une valeur nettement inférieure au seuil à une valeur bien supérieure, pendant qu’un chronomètre mesure l’intervalle entre l’application et la fermeture du contact. L’injection reste brève, parce que la bobine et les circuits d’entrée ont des limites thermiques de courte durée et qu’une longue injection à un niveau élevé peut les surchauffer. Chaque phase et l’élément de terre s’éprouvent séparément, et le contact de déclenchement se vérifie en confirmant que le circuit de déclenchement du disjoncteur, ou un indicateur de remplacement, réagit. Les réglages sont laissés tels qu’ils ont été trouvés, sauf directive contraire du bon de travail.
Le relevé indique le type de relais et son groupe de réglages, les lectures de seuil et de retour trouvées pour chaque phase et pour l’élément de terre, ainsi que le temps d’opération mesuré de l’injection en échelon jusqu’au contact de sortie. On y note si un drapeau ou un indicateur est tombé, si le circuit de déclenchement ou le disjoncteur a réagi, l’appareil de mesure et l’état de son étalonnage, ainsi que les réglages tels que trouvés et tels que laissés. Toute réparation ou tout ajustement y est consigné aussi, afin que l’essai suivant se compare à un historique propre.
Le seuil se compare au réglage émis par l’étude de protection, en admettant la tolérance publiée pour ce modèle de relais ou par le fabricant, et les trois phases se comparent entre elles, car une valeur atypique évoque un défaut local de l’unité. Le temps d’opération se juge par rapport à la vitesse que le fabricant déclare pour l’élément et, pour les modèles numériques, par rapport au temps de traitement indiqué dans le manuel d’instructions. Les résultats se comparent aussi aux essais antérieurs du même relais pour déceler une dérive lente. Les critères de réception et d’entretien de l’élément sont traités dans ANSI/NETA ATS-2025 et ANSI/NETA MTS-2023, qui rangent l’élément instantané parmi les essais des relais de protection. Reportez-vous à votre propre exemplaire sous licence de ces normes, et au manuel du fabricant, pour les tolérances et les valeurs.
Les catégories d’équipement et les articles de norme qui exigent cet essai, et les formulaires de UltraDb qui le comportent.
La fonction 50 opère sans retard intentionnel dès que le courant dépasse son réglage, tandis que la fonction 51 retarde son opération selon une courbe temps-courant, de sorte que les courants plus élevés déclenchent plus vite. Elles sont souvent réunies dans un même relais : le 50 traite les défauts sévères et le 51 les surcharges et les défauts plus légers.
L’élément instantané s’éprouve à des niveaux bien supérieurs à la charge normale, et les entrées du relais ne tolèrent cela que brièvement. Une impulsion ou un court échelon permet de mesurer proprement le seuil et le temps sans risquer d’endommager thermiquement la bobine ou les circuits d’entrée.
Un transformateur de courant sous tension dont le secondaire est ouvert peut développer une tension très élevée, dangereuse pour les personnes et nuisible à l’isolation. Court-circuiter le secondaire au bloc d’essai, puis isoler le relais, garde le circuit sûr pendant le raccordement de la valise d’essai.
Non. Même si la logique est un logiciel, les entrées analogiques, la chaîne de conversion, le réglage réellement chargé et les contacts de sortie peuvent être fautifs; un essai par injection éprouve donc tout le trajet, des bornes jusqu’au contact de déclenchement.
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.