Relais de protection de ligne d'alimentation

Définition du relais de protection de ligne d'alimentation

Un relais de protection de ligne d'alimentation est défini comme un dispositif qui protège les lignes d'alimentation des systèmes électriques contre les défauts tels que les courts-circuits et les surcharges.

Il mesure l'impédance (Z) de la ligne d'alimentation en utilisant les entrées de tension (V) et de courant (I) provenant du transformateur de tension (PT) et du transformateur de courant (CT). L'impédance est calculée en divisant la tension par le courant : Z = V/I.

Le relais compare l'impédance mesurée à une valeur prédéfinie qui représente l'impédance maximale autorisée pour un fonctionnement normal. Si l'impédance mesurée est inférieure, cela signifie qu'il y a un défaut, et le relais envoie un signal de déclenchement au disjoncteur pour l'isoler. Le relais peut également afficher sur son écran les paramètres du défaut tels que le courant de défaut, la tension, la résistance, la réactance et la distance du défaut.

La distance du défaut est la distance entre le relais et le défaut, estimée en multipliant l'impédance mesurée par l'impédance de la ligne par kilomètre. Par exemple, si l'impédance mesurée est de 10 ohms et que l'impédance de la ligne par kilomètre est de 0,4 ohms/km, la distance du défaut est de 10 x 0,4 = 4 km. Connaître cette information aide à localiser et à réparer rapidement le défaut.

Relais de protection par distance

Mesure l'impédance pour détecter les défauts et envoie un signal de déclenchement pour isoler la section défectueuse.

Caractéristique quadrilatérale

Les relais de protection par distance peuvent avoir diverses caractéristiques de fonctionnement, y compris circulaires, mho, quadrilatérales ou polygonales. La caractéristique quadrilatérale est populaire dans les relais numériques modernes pour sa flexibilité et sa précision dans la définition des zones de protection.

Une caractéristique quadrilatérale est un graphique en forme de parallélogramme qui définit la zone de protection du relais. Le graphique comporte quatre axes : résistance avant (R F), résistance arrière (R B), réactance avant (X F) et réactance arrière (X B). Le graphique a également un angle de pente appelé angle caractéristique du relais (RCA), qui détermine la forme du parallélogramme.

La caractéristique quadrilatérale peut être tracée en suivant les étapes suivantes :

• Définissez la valeur R F sur l'axe X positif et la valeur R B sur l'axe X négatif.

• Définissez la valeur X F sur l'axe Y positif et la valeur X B sur l'axe Y négatif.

• Tracez une ligne de R F à X F avec une pente de RCA.

• Tracez une ligne de R B à X B avec une pente de RCA.

• Complétez le parallélogramme en reliant R F à R B et X F à X B.

La zone de protection est à l'intérieur du parallélogramme, ce qui signifie que si l'impédance mesurée se trouve dans cette zone, le relais va déclencher. La caractéristique quadrilatérale peut couvrir quatre quadrants de fonctionnement :

• Premier quadrant (les valeurs R et X sont positives) : Ce quadrant représente une charge inductive et un défaut avant par rapport au relais.

• Deuxième quadrant (R est négative et X est positive) : Ce quadrant représente une charge capacitive et un défaut arrière par rapport au relais.

• Troisième quadrant (les valeurs R et X sont négatives) : Ce quadrant représente une charge inductive et un défaut arrière par rapport au relais.

• Quatrième quadrant (R est positive et X est négative) : Ce quadrant représente une charge capacitive et un défaut avant par rapport au relais.

Zones de fonctionnement

Les relais de protection par distance ont différentes zones de fonctionnement, définies par des réglages d'impédance et des retards temporels. Ces zones s'articulent avec d'autres relais pour fournir une protection de secours pour les lignes d'alimentation adjacentes.

Les zones de fonctionnement typiques pour un relais de protection par distance sont :

• Zone 1 : Cette zone couvre 80% à 90% de la longueur de la ligne d'alimentation et n'a pas de retard temporel. Elle fournit une protection primaire pour les défauts dans cette zone et déclenche instantanément.

• Zone 2 : Cette zone couvre 100% à 120% de la longueur de la ligne d'alimentation et a un court retard temporel (généralement 0,3 à 0,5 secondes). Elle fournit une protection de secours pour les défauts au-delà de la zone 1 ou dans les lignes d'alimentation adjacentes.

• Zone 3 : Cette zone couvre 120% à 150% de la longueur de la ligne d'alimentation et a un retard temporel plus long (généralement 1 à 2 secondes). Elle fournit une protection de secours pour les défauts au-delà de la zone 2 ou dans les lignes d'alimentation éloignées.

• Certains relais peuvent également avoir des zones supplémentaires, telles que la Zone 4 pour l'encroachment de charge ou la Zone 5 pour les défauts de surportée.

Critères de sélection

• Choisissez des relais numériques plutôt que des relais électromécaniques ou statiques pour une meilleure performance, fonctionnalité, flexibilité et diagnostic.

• Choisissez des relais de protection par distance plutôt que des relais de protection par surintensité ou différentielle pour les lignes d'alimentation longues ou complexes.

• Choisissez des caractéristiques quadrilatérales plutôt que des caractéristiques circulaires ou mho pour plus de précision et d'adaptabilité.

• Choisissez des entrées analogiques à faible énergie plutôt que des entrées conventionnelles de courant/tension pour réduire la taille, le poids et les risques de sécurité.

• Choisissez des relais de détection d'arc électrique plutôt que des relais conventionnels pour un déclenchement plus rapide et la sécurité du personnel.

Conclusion

Les relais de protection de ligne d'alimentation sont des dispositifs essentiels qui protègent les lignes d'alimentation des systèmes électriques contre divers types de défauts. Ils peuvent améliorer la fiabilité, la sécurité et l'efficacité des systèmes électriques en détectant et en isolant rapidement les défauts, en empêchant les dommages aux équipements et en minimisant les interruptions de courant.

L'un des types les plus courants de relais de protection de ligne d'alimentation est le relais de protection par distance, qui mesure l'impédance de la ligne d'alimentation en utilisant les entrées de tension et de courant provenant du transformateur de tension et du transformateur de courant correspondants. Il compare l'impédance mesurée avec une valeur de réglage prédéfinie, qui représente l'impédance maximale autorisée pour un fonctionnement normal. Si l'impédance mesurée est inférieure à la valeur de réglage, cela signifie qu'il y a un défaut sur la ligne d'alimentation, et le relais enverra un signal de déclenchement au disjoncteur pour isoler le défaut.

Le relais de protection par distance peut avoir différentes caractéristiques de fonctionnement, telles que circulaires, mho, quadrilatérales ou polygonales. Une caractéristique quadrilatérale est un choix populaire pour les relais numériques modernes car elle offre plus de flexibilité et de précision dans la définition des zones de protection.

Une caractéristique quadrilatérale est un graphique en forme de parallélogramme qui définit la zone de protection du relais. Le graphique comporte quatre axes : résistance avant (R F), résistance arrière (R B), réactance avant (X F) et réactance arrière (X B). Le graphique a également un angle de pente appelé angle caractéristique du relais (RCA), qui détermine la forme du parallélogramme.