Protection
Le relais à maximum de tension, fonction 59, déclenche ou signale quand la tension demeure au-dessus d’un niveau réglé. L’essai élève la tension injectée pour trouver le seuil et le retour, chronomètre la sortie à un niveau choisi au-dessus du seuil et confirme le trajet de déclenchement.
La fonction 59 est le relais à maximum de tension, un élément qui surveille la tension fournie par les transformateurs de tension et opère lorsqu’elle demeure au-dessus d’un niveau réglé. On l’applique sur les génératrices, les jeux de barres, les batteries de condensateurs, les moteurs et les charges sensibles, où une tension excessive menace l’isolation et l’équipement raccordé. Dans les conceptions électromécaniques, c’est un disque à induction ou une unité à attraction munie d’une bobine de tension. Dans les relais à semi-conducteurs et numériques, c’est une fonction de mesure, souvent à plusieurs étages : un étage à réglage bas avec une temporisation suivant une caractéristique inverse ou à temps défini, et un étage à réglage haut qui agit rapidement. L’essai confirme le seuil, le retour, le temps, le comportement de chaque étage et la sortie vers le circuit de déclenchement ou d’alarme, en utilisant la tension secondaire que le relais verrait en service, phase-neutre ou phase-phase selon le raccordement du relais.
Une surtension soutenue impose à l’isolation une contrainte excessive, accroît la saturation du noyau et réchauffe les transformateurs et les moteurs, abrège la vie des lampes et de l’électronique et peut endommager les batteries de condensateurs. Elle suit une perte de charge, une défaillance de régulateur de tension, des surtensions de manœuvre ou une ferrorésonance. Le relais à maximum de tension est ce qui transforme un tel événement en déclenchement maîtrisé. Un seuil dérivé vers le haut laisse la contrainte durer plus longtemps que prévu, un seuil qui a dérivé vers le bas cause des déclenchements intempestifs lors d’oscillations normales, et un mauvais délai peut annuler la coordination avec d’autres protections de tension. Des réglages mal entrés, une entrée de tension débranchée ou un contact de sortie ouvert donnent au relais l’apparence de la santé alors qu’il ne protège rien; c’est pourquoi un véritable essai par injection est la seule preuve fiable.
Un élément de tension compare une grandeur mesurée à un réglage. Dans le type à induction, le couple sur le disque croît avec la tension, de sorte que le disque tourne d’autant plus vite que la tension s’élève au-dessus du réglage, ce qui produit une caractéristique à temps inverse. Dans le type à attraction, la force de la bobine l’emporte sur un ressort lorsque la tension est assez élevée. Dans les relais numériques, l’entrée est échantillonnée, filtrée à la fréquence fondamentale et comparée au seuil; une temporisation court tant que la condition dure et retombe si la tension redescend. L’élément possède aussi un rapport de retour, c’est-à-dire qu’il se relâche à un niveau un peu inférieur à son seuil pour ne pas vibrer au point de bascule. Comme l’élément surveille une limite supérieure, l’essai consiste à élever la tension à partir d’un niveau normal et à noter où et à quelle vitesse le relais agit.
Le relais est isolé des secondaires des transformateurs de tension afin que la valise d’essai ne puisse pas réalimenter un jeu de barres sous tension, et les contacts de sortie sont bloqués ou les barrettes de déclenchement ouvertes pour que l’essai n’ouvre pas un disjoncteur. Une valise d’essai de relais est raccordée aux entrées de tension selon le raccordement attendu par le relais, avec la séquence de phases respectée pour les relais triphasés. Les réglages sont consignés tels que trouvés. On applique d’abord une tension à un niveau normal, puis on l’élève lentement jusqu’à ce que la sortie opère, en notant le seuil, avant de l’abaisser pour trouver le retour. Pour mesurer la temporisation, on applique un échelon du niveau normal à un niveau choisi au-dessus du seuil, et un chronomètre court de l’échelon à la fermeture du contact; on répète la procédure à d’autres niveaux quand la caractéristique est inverse. Les relais à plusieurs étages s’éprouvent étage par étage, et les éléments de chaque phase ou paire de phases s’éprouvent tour à tour. Les barrettes de déclenchement sont ensuite remises en place, la sortie est vérifiée sur le véritable circuit de déclenchement ou d’alarme, et les réglages sont laissés tels que trouvés, sauf directive contraire du bon de travail.
Le relevé indique le type de relais, le raccordement et l’étage éprouvés, les tensions de seuil et de retour trouvées et le temps d’opération mesuré à chaque niveau utilisé pour le chronométrage. On y note le raccordement de tension et la séquence de phases, l’appareil de mesure et l’état de son étalonnage, l’état du circuit de déclenchement ainsi que les réglages tels que trouvés et tels que laissés. Pour les unités électromécaniques, on ajoute des observations sur l’état mécanique, comme la propreté du disque et l’état des contacts.
Le seuil se compare au réglage de l’étude de protection, en admettant la tolérance publiée pour ce relais, et le retour se juge par rapport au rapport de retour donné par le fabricant. Le temps se compare à la temporisation réglée ou à la courbe inverse publiée pour le réglage, à chaque niveau éprouvé. La comparaison entre les phases et avec les résultats antérieurs du même relais fait ressortir une dérive ou un élément défaillant. ANSI/NETA ATS-2025 et ANSI/NETA MTS-2023 traitent le relais à maximum de tension parmi les essais des relais de protection. Pour les tolérances et les valeurs, reportez-vous à votre propre exemplaire sous licence de ces normes et au manuel d’instructions du relais.
Les catégories d’équipement et les articles de norme qui exigent cet essai, et les formulaires de UltraDb qui le comportent.
La fonction 59 réagit à une tension trop élevée, tandis que la fonction 27 réagit à une tension trop basse. On les éprouve de la même façon en sens inverse : on élève la tension pour le 59 et on l’abaisse pour le 27.
Les brèves oscillations de tension dues aux manœuvres ou aux variations de charge sont normales, et la temporisation évite que le relais déclenche pour elles. La surtension sévère est traitée par un étage à réglage haut qui agit rapidement, et l’essai éprouve les deux étages.
Il montre de combien la tension doit tomber sous le seuil pour que le relais se relâche. Un retour trop proche du seuil peut causer des vibrations, et un retour trop éloigné peut maintenir le déclenchement après le rétablissement de la tension.
Celle à laquelle le relais est raccordé en service. L’essai applique la tension aux mêmes bornes d’entrée et de la même façon, pour que le relais voie la grandeur qu’il verrait sur le réseau réel.
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