Essai du relais d’équilibre de tension (dispositif 60) : détection de perte de tension

De quoi il s’agit

La fonction 60 est le relais d’équilibre de tension, surtout un élément de supervision. Il compare deux jeux de tension, typiquement deux secondaires de transformateurs de tension du même jeu de barres, ou un transformateur et une seconde référence, et opère lorsque les deux cessent de concorder. Un fusible de potentiel sauté, un secondaire ouvert, un disjoncteur miniature déclenché ou un transformateur de tension défaillant font qu’un jeu s’effondre ou se déséquilibre alors que le réseau primaire est sain. Le relais détecte ce désaccord et agit comme détecteur de perte de potentiel. Sa sortie bloque habituellement les fonctions de protection qui dépendent de la tension, comme les fonctions de distance, de minimum de tension, directionnelles et de synchronisation, ou émet une alarme ou transfère la commande à une source de réserve. Le même numéro de fonction couvre aussi des schémas d’équilibre de courant dans certaines applications. L’essai confirme le point d’opération, la temporisation et la sortie de chaque fonction supervisée.

Pourquoi on le fait

Les relais qui dépendent de la tension interprètent une perte de potentiel comme un défaut : un relais à minimum de tension voit un effondrement, un relais de distance voit un court-circuit apparent et un élément directionnel peut perdre sa référence. Sans supervision, un fusible sauté peut déclencher un disjoncteur, transférer un jeu de barres de moteurs ou délester une charge sans raison réelle. L’erreur inverse est tout aussi grave, car un relais de supervision incapable d’opérer laisse passer inaperçue une perte de potentiel jusqu’à l’arrivée d’un défaut, et la protection se comporte mal. L’élément reste normalement muet pendant des années; un élément inopérant n’est donc pas évident. L’essai démontre que la comparaison réagit bel et bien à un déséquilibre et que les contacts de blocage agissent sur les circuits qu’on a câblés pour superviser.

Le principe

Le relais forme la différence entre les deux jeux de tension, phase par phase ou comme une grandeur combinée. Lorsque les deux sont sains et égaux, la différence est presque nulle et l’élément est retenu. Lorsqu’un jeu chute ou se déséquilibre, la différence augmente et l’élément opère en franchissant un seuil. Dans un relais d’équilibre électromécanique, les deux tensions produisent des couples opposés sur un fléau ou un disque, et le contact se ferme quand un côté l’emporte sur l’autre. Dans les relais numériques, les deux jeux sont mesurés séparément et comparés par logiciel, souvent avec la possibilité d’exiger que la tension du côté sain soit présente pendant que l’autre ne l’est pas, afin de ne pas confondre une véritable perte du jeu de barres avec un fusible sauté. Une courte temporisation empêche l’opération pendant les manœuvres ou les transitoires de défaut.

Comment on le réalise

Le relais est isolé des deux secondaires de transformateurs de tension pour que rien ne réalimente en sens inverse un réseau sous tension, et ses sorties sont bloquées ou les barrettes ouvertes afin que les actions de blocage et de transfert ne s’exécutent pas sur de l’équipement en service. Une valise d’essai de relais fournit une tension équilibrée aux deux entrées, avec des amplitudes égales et la bonne séquence de phases, et l’on confirme que le relais demeure au repos. On réduit ensuite une entrée, ou on en retire une phase, par paliers, pour trouver le point où l’élément opère, puis on ramène la tension à la normale pour trouver le retour. La temporisation se mesure en passant brusquement de l’état équilibré à l’état déséquilibré et en chronométrant la fermeture du contact. L’essai se répète pour chaque phase de chaque entrée et pour chaque sens du désaccord, car les deux côtés de la comparaison peuvent se comporter différemment. On éprouve ensuite les contacts de sortie et les circuits de blocage, d’alarme ou de transfert, on remet les barrettes en place et les réglages sont laissés tels que trouvés.

Ce qui est consigné

Le relevé indique le type de relais et ses réglages, la tension appliquée à chaque entrée, le déséquilibre auquel l’élément a opéré pour chaque phase et chaque entrée, le point de retour, la temporisation mesurée et la réponse de chaque sortie. On y note le raccordement d’essai et la séquence de phases, l’appareil de mesure et l’état de son étalonnage, les barrettes ou blocages appliqués puis remis en place, ainsi que les réglages tels que trouvés et tels que laissés.

Comment les résultats sont jugés

Le point d’opération se compare au réglage de l’étude de protection, en admettant la tolérance publiée pour le relais, et les deux entrées se comparent entre elles, puisque la comparaison doit réagir également des deux côtés. Les différences entre phases à l’intérieur d’une même entrée évoquent un élément défectueux ou une erreur de raccordement. La temporisation se juge par rapport à la valeur réglée et le retour par rapport aux données du fabricant, et les résultats se comparent aux essais antérieurs du même relais. ANSI/NETA ATS-2025 et ANSI/NETA MTS-2023 incluent le relais d’équilibre 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.