Protection
Le relais détecteur de terre, fonction 64, détecte un défaut à la terre sur un réseau isolé, à mise à la terre à haute résistance ou en courant continu, où le premier défaut ne cause pas un fort courant. L’essai simule le signal de terre, trouve le seuil et chronomètre l’alarme ou le déclenchement.
La fonction 64 est le relais détecteur de terre, appliqué là où un défaut à la terre ne s’annonce pas par un courant important. Cela comprend les réseaux à courant alternatif isolés et à mise à la terre à haute résistance, les enroulements statoriques de génératrices et de moteurs munis de résistances de mise à la terre, ainsi que les systèmes de commande et de batteries à courant continu isolés de la terre. Le relais détecte la terre de façon différente selon l’application : comme tension résiduelle ou de déplacement du neutre aux bornes d’un enroulement en triangle ouvert ou d’une résistance de neutre, comme faible courant de neutre, ou comme déséquilibre du potentiel du jeu de barres à courant continu par rapport à la terre, mesuré par un pont de résistances. Dans de nombreuses installations, il ne fait qu’émettre une alarme, parce que le premier défaut n’est pas une urgence, et dans d’autres il déclenche. L’essai confirme que le relais détecte une terre simulée au niveau prévu, agit après la temporisation prévue et atteint le circuit d’alarme ou de déclenchement.
Sur un réseau isolé ou à mise à la terre à haute résistance, un seul défaut à la terre laisse l’alimentation presque intacte, et c’est pourquoi on le tolère. Le danger est qu’il se cache : un second défaut sur une autre phase ou sur le pôle opposé le transforme en défaut entre phases ou en court-circuit de l’alimentation de commande, avec un fort courant, des dommages à l’équipement et une perte de l’alimentation de commande au pire moment. Une terre sur un système de batteries peut aussi faire opérer à tort des bobines de déclenchement ou maintenir des dispositifs enclenchés. Le détecteur de terre donne au personnel d’entretien la chance de trouver et d’éliminer le premier défaut avant l’arrivée du second. Un relais devenu sourd, un enroulement de détection mal raccordé ou un indicateur mort suppriment cet avertissement sans aucun signe; l’essai périodique est donc la seule assurance.
Le relais surveille la tension entre le réseau et la terre, ou le courant dans le trajet de mise à la terre. Dans un réseau sain à courant alternatif isolé, les trois tensions de phase sont équilibrées par rapport à la terre et la tension résiduelle est près de zéro. Un défaut sur une phase déplace le neutre et la grandeur résiduelle augmente; un élément sensible à la tension, raccordé à un secondaire en triangle ouvert, opère alors. Dans un réseau à mise à la terre à haute résistance, le courant de terre traversant la résistance de neutre développe une tension que le relais mesure. Dans un système à courant continu, deux résistances forment un pont entre les barres positive et négative et la terre, et un défaut sur l’un ou l’autre pôle déséquilibre le pont, ce que le détecteur lit. Dans la protection des machines, un élément à filtre rejette la tension normale de troisième harmonique pour que seul un véritable défaut à la terre fasse opérer le relais.
Le relais est isolé des secondaires des transformateurs de tension ou du circuit de la résistance de neutre pour que l’essai ne réalimente pas en sens inverse un réseau sous tension, et les sorties d’alarme ou de déclenchement sont bloquées ou les barrettes ouvertes afin que l’essai ne perturbe pas l’équipement en service. Pour un relais à courant alternatif, une valise d’essai de relais applique une tension résiduelle maîtrisée, ou une tension de neutre de phase et de fréquence convenables, à l’entrée de détection selon le raccordement attendu par le relais, en l’élevant graduellement pour trouver le seuil et en l’abaissant pour trouver le retour. La temporisation se mesure en appliquant un échelon et en chronométrant la sortie. Lorsque le filtrage des harmoniques fait partie de la fonction, le signal injecté est choisi à la bonne fréquence pour montrer que l’élément réagit à la fondamentale et non à la composante filtrée. Pour un détecteur à courant continu, on simule une terre en reliant de façon maîtrisée une résistance de forte valeur d’un pôle à la terre, ou l’on utilise la fonction d’essai de l’appareil lui-même, et l’on observe l’indicateur et l’alarme. On éprouve les raccordements de détection, l’alarme et le circuit de déclenchement, on remet les barrettes en place et les réglages sont laissés tels que trouvés.
Le relevé indique le type de relais et l’application, l’entrée de détection utilisée, les lectures de seuil et de retour trouvées et la temporisation mesurée. On y note la façon dont la terre a été simulée, la réponse des sorties d’alarme, d’indication et de déclenchement, l’appareil de mesure et l’état de son étalonnage, les barrettes bloquées puis remises en place, ainsi que les réglages tels que trouvés et tels que laissés avec toute réparation ou correction.
Le seuil se compare au réglage de l’étude du réseau, en admettant la tolérance publiée pour le relais, et la temporisation se juge par rapport à la valeur réglée. La réponse doit être cohérente sur chaque entrée de détection ou chaque pôle, car un détecteur qui voit une terre d’un côté et non de l’autre est mal étalonné ou mal câblé. Les résultats se comparent aux essais antérieurs du même relais pour déceler la dérive, et l’on vérifie que la sortie produit l’alarme ou le déclenchement que la conception prévoit. ANSI/NETA ATS-2025 et ANSI/NETA MTS-2023 traitent le relais détecteur de terre 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.
Sur un réseau isolé ou à mise à la terre à haute résistance, un défaut à la terre conduit peu de courant et ne perturbe pas l’alimentation; le service peut donc se poursuivre pendant qu’on le localise. L’alarme donne au personnel la chance de le trouver avant qu’un second défaut ne cause une panne réelle.
La valise d’essai simule le signal de détection à l’entrée du relais, comme une tension résiduelle, le relais étant isolé du réseau. Pour un détecteur à courant continu, une résistance maîtrisée ou la fonction d’essai intégrée représente la terre.
C’est un ensemble de secondaires de transformateurs de tension raccordés en triangle avec un coin laissé ouvert. Le coin ouvert montre presque aucune tension quand le réseau est équilibré et une tension résiduelle quand une terre apparaît, ce que le relais mesure.
Les génératrices produisent en fonctionnement normal une faible tension de troisième harmonique qui peut ressembler à un défaut à la terre. Les détecteurs qui la filtrent ou la mesurent séparément évitent les opérations intempestives et peuvent aussi aider à couvrir l’enroulement près du neutre.
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