Protection
L’essai d’un relais de distance injecte une tension et un courant à partir d’une valise d’essai pour confirmer que l’élément du dispositif 21 mesure bien l’impédance, opère à la portée prévue dans chaque zone et agit au temps réglé, de sorte que les défauts de ligne soient éliminés de façon sélective.
Le dispositif 21 est le relais de distance, qui protège une ligne en estimant l’impédance entre le relais et un défaut. Un essai confirme que les éléments de mesure du relais opèrent là où l’étude de protection dit qu’ils doivent le faire. La valise d’essai fournit des tensions et des courants triphasés d’amplitudes et d’angles maîtrisés, et le relais est vérifié aux limites de ses zones pour les différents types de défaut : boucles entre phases et boucles phase-terre. Chaque zone a sa propre portée et son propre délai, et la première zone est normalement réglée pour agir sans délai intentionnel pendant que les zones suivantes la secondent avec des délais coordonnés. Le relais peut être électromécanique, à semi-conducteurs ou, le plus souvent aujourd’hui, une unité à microprocesseur dont la fonction de distance n’est qu’une parmi beaucoup d’autres. L’essai couvre la forme de la caractéristique, la portée et la direction, de même que le temps de fonctionnement.
Un relais de distance dont la portée est trop longue peut déclencher pour des défauts de la ligne voisine et coûter au réseau un circuit sain, alors que celui dont la portée est trop courte peut laisser une partie de sa propre ligne protégée seulement par une protection de secours plus lente. Les erreurs proviennent de données d’impédance de ligne erronées, de rapports mal choisis des transformateurs de courant ou de tension, d’un facteur de compensation de terre mal saisi ou d’un réglage modifié sans être documenté. Comme ces relais sont rarement sollicités, un mauvais réglage peut subsister des années. L’essai de réception confirme que le relais installé correspond à l’étude de protection. L’essai d’entretien confirme que les éléments de mesure, les temps et les contacts de sortie répondent toujours et que personne n’a modifié les réglages.
Un relais de distance compare la tension et le courant qu’il voit et calcule une impédance apparente. Dans le plan résistance-réactance, la caractéristique du relais est une frontière, souvent un cercle passant par l’origine ou une forme quadrilatérale, et le relais opère lorsque l’impédance mesurée tombe à l’intérieur. Comme l’impédance de la ligne est proportionnelle à sa longueur, l’impédance tient lieu de distance jusqu’au défaut. L’angle caractéristique et la portée de chaque zone sont réglés à partir des paramètres de la ligne, et une fonction directionnelle empêche l’opération pour les défauts situés derrière le relais. Les boucles de terre exigent un facteur de compensation pour que le relais mesure la bonne impédance en cas de défaut impliquant la terre. La valise d’essai recrée un défaut en appliquant un couple tension-courant dont le rapport et l’angle placent l’impédance apparente en un point choisi, puis déplace ce point vers la frontière jusqu’au changement d’état du relais. Le temps est vérifié en appliquant un défaut à l’intérieur de chaque zone et en mesurant l’intervalle jusqu’à la sortie de déclenchement.
Le relais est isolé des circuits de déclenchement du disjoncteur et des secondaires des transformateurs de mesure, selon les procédures de cadenassage et de permis de travail du propriétaire, et les secondaires des transformateurs de courant ne sont jamais ouverts sous tension. Une valise d’essai de relais capable d’injecter des tensions et des courants triphasés à angle ajustable est raccordée aux bornes d’essai du relais ou à son bornier, les réglages étant chargés ou lus depuis le relais. Des points d’impédance sont appliqués le long de l’angle caractéristique et à d’autres angles pour situer les frontières des zones, et la portée est déterminée en avançant vers la frontière jusqu’au déclenchement du relais, puis jusqu’à son retour. Chaque zone est éprouvée pour les boucles de défaut pertinentes, et le comportement directionnel est vérifié en amenant l’impédance apparente du côté inverse. Le temps de chaque zone est mesuré en appliquant un défaut à l’intérieur de la zone et en relevant le temps jusqu’à la sortie de déclenchement. Les fonctions d’empiétement de charge et de blocage sur perte de synchronisme, lorsqu’elles existent, sont sollicitées selon la procédure. Tout est rétabli à la fin et les réglages sont comparés à l’étude de protection.
Le dossier identifie le relais et les réglages auxquels il a été éprouvé, résume la performance de chaque zone de protection et de chaque caractéristique, et nomme la valise d’essai avec son état d’étalonnage. Les résultats tels que trouvés et tels que laissés sont consignés séparément, avec tout changement de réglage. Ces détails comptent, car un relais de protection se juge par rapport à son étude de réglages, et le réviseur ultérieur doit voir ce que le relais faisait avant et après les travaux pour confirmer que la protection fait toujours ce que l’étude prévoyait.
La portée et le temps mesurés sont comparés aux réglages de l’étude de protection, la tolérance retenue étant l’exactitude indiquée par le fabricant pour le relais, puisque les relais de distance varient selon le type d’élément et la boucle de défaut. Les résultats doivent concorder entre boucles semblables, et la vérification directionnelle ne doit montrer aucune opération pour le défaut inverse. Les tendances entre les essais d’entretien révèlent la dérive des unités électromécaniques et à semi-conducteurs plus anciennes. ANSI/NETA ATS-2025 présente les essais de réception des relais de protection. Pour les essais d’entretien, voir ANSI/NETA MTS-2023. Reportez-vous à votre propre exemplaire sous licence pour les critères et les tolérances.
Les catégories d’équipement et les articles de norme qui exigent cet essai, et les formulaires de UltraDb qui le comportent.
Il mesure une impédance apparente à partir de la tension et du courant au relais. Comme l’impédance de la ligne croît avec sa longueur, cette impédance indique la distance du défaut, ce qui permet au relais de déclencher pour les défauts de sa ligne et de temporiser pour les plus éloignés.
La première zone est réglée pour éliminer rapidement les défauts sur la majeure partie de la ligne. Les zones suivantes portent plus loin et ajoutent un délai afin de seconder les lignes voisines sans déclencher avant leur protection principale. Chaque zone exige sa propre vérification de portée et de temps.
Le relais mesure une boucle différente selon le type de défaut, et les boucles de terre dépendent d’un facteur de compensation que les boucles de phase n’ont pas. Un relais peut être juste pour les défauts de phase et se tromper pour ceux à la terre; on sollicite donc les deux familles de boucles.
Oui. Les valises d’essai se raccordent aux bornes d’essai ou au bornier du relais, et les circuits secondaires sont isolés ou court-circuités selon la procédure. Ouvrir un secondaire de transformateur de courant sous tension n’est jamais acceptable, car cela peut produire une tension dangereuse.
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