Ce relais de protection n’est
départs. Son principe est exposé ici essentiellement pour
relais de protection numérique.
C’est une protection modulaire, constitue de module
- Détection défaut ou mise route.
- Mesure de distance de défaut (zone de défaut).
- Relais directionnel.
- Relais anti pompage.
Mise en route .
C'est une mise en route commutée, c'est à dire possédant 3 éléments dont les grandeurs
d'entrées sont modifiées par la présence de courant résiduel. Chaque élément est réalisé par un
transducteur magnétique: un circuit magnétique possède deux enroulements. Le premier est
parcouru par un courant continu proportionnel au module de la tension, obtenu par
redressement et filtrage.
Ce courant sature le circuit magnétique. Le second est parcouru par
le courant sinusoïdal i. Si pendant l'alternance où les ampères - tours créés par i sont de signes
opposés à ceux créés par u la valeur crête de i est supérieur à u, le circuit magnétique se dé -
sature et se sature en sens inverse. La variation brutale d'induction crée alors, dans un
troisième enroulement, une force électromotrice qui provoque la fermeture d'un relais.
Le basculement est obtenu pour : |V| - K* |I| * √ 2 < 0.
Mesure de distance
Elle est réalisée par un relais à induction dont le principe est le suivant:
Un disque ou un cylindre, en aluminium peut tourner dans l'entrefer de deux circuits
magnétiques.
Chacun des circuits est magnétisé par un courant. Nous appellerons ces courants
I1 et I2, déphasés l'un par rapport à l'autre d'un angleϕ.
Le courant I1 crée dans le circuit magnétique une induction B1
qui lui est proportionnelle. Cette induction crée dans le disque
des forces électromotrices induites, proportionnelles à la
dérivée de I1 qui fait circuler des courants de Foucault
pratiquement en phase avec elles.
Les courants de Foucault passant dans l'entrefer du deuxième
circuit magnétique créent, avec l'induction B2, un couple qui
fait tourner le disque. Il
en est de même des courants de
Foucault crées par I2 dans l'induction B1.
Le couple agissant sur le disque d'aluminium est de la forme:
C = K * (i2 * di1 / dt - i1 * di2 / dt)
En posant i1 = |I1| * sin (ω * t), et i2 = |I2| * sin (ω * t +ϕ ) en obtient
C = K * ω* |I1| * |I2|* sin ϕ
Pour réaliser une mesure de distance, le relais à induction est alimenté par un courant I, et par
une tension V1 = V - z *I. Cette tension crée dans sa bobine un courant en phase avec elle :
lorsque V1 et I sont en phase, le couple est nul.
En appelant ZL l'impédance de la ligne (poste PJ0 – Poste GHANEM) la protection est
assurée selon des zones définies à partir poste PJ0 (vers le poste ghanem) :
Première zone, (réglée à 80 %): V1 = (Va - Vb) - 0,8 * ZL * (Ia - Ib)
Deuxième zone, (réglée à 120 % = 1,5 * 0,8): V1 = (Va - Vb) / 1,5 - 0,8 * ZL * (Ia - Ib)
Troisième zone qui sera vue par un relais directionnel.
Relais directionnel.
Ce relais détecte les défauts qui sont éloignés (3ème zone), le fonctionnement du relais de
déclenchement dépend uniquement de la mise en route et suivant le choix de l’utilisateur : un
contact de sélection d’activation ou désactivation du relais directionnel.
C'est un relais à induction alimenté par une tension composée Uab = Va - Vb , et un courant
I = Ic. Le circuit tension est conçu de telle sorte que Uab fasse circuler dans sa bobine un
courant I' déphasé de 70° en arrière. Nous voyons donc que si le courant Ic est déphasé de 20°
en avance sur Vc, les deux courants sont en opposition de phase et le couple est nul.
Donc se relais détecte le sens de transit de puissance de défaut s’il circule vers poste
GHANEM ou vers le Poste PJ0 : le relais directionnel se bloque en interdisant le
déclenchement du disjoncteur si la puissance de défaut est digérée vers le poste GHANEM,
s’elle est dirigée vers le poste PJ0 le disjoncteur déclenche.
Cette protection comporte un seul relais, connecté à une seule phase en position repos, et
commuté sur les autres phases par les relais de mise en route. Il est alimenté par:
Ubc et Ia si le défaut est entre la phase a et la terre, ou s'il est entre les phases a et b,
Uca et Ib si le défaut est entre la phase b et la terre, ou s'il est entre les phases b et c.
Relais anti pompage
C'est un relais de conception identique aux relais de mise en route, mais réglé à une
impédance plus élevée, généralement 1, 5 fois. Lors d'une perte de synchronisme, appelée
plus communément pompage, entre un groupe d'alternateurs et les autres alternateurs débitant
sur le réseau, il faut ouvrir certaines liaisons prédéterminées,
Or, dans ce cas, le point représentatif de l'impédance vue du point A peut être confondu avec
celui d'un défaut.
Pour discriminer les défauts des pertes de synchronisme, on joue sur le fait qu'un défaut
provoque une variation brutale de l'impédance vue de A, alors que la perte de synchronisme
provoque une variation progressive de cette impédance.
Si, entre l'instant où l'impédance passe d’une valeur Z1 et celui où il passe par une autre
valeur Z2, il s'écoule un temps supérieur à ∆t = 15 ms (variation progressive) par exemple, la
protection est bloquée pendant une durée de 2s par exemple. C'est la fonction anti pompage.