ψ ψ θ
Dans la même collection
• Généralités concernant les régimes de neutre
• Les déséquilibres homopolaires
• Les transformateurs en régime déséquilibré
• La détection ampèremétrique
• La détection voltmétrique
• La détection par relais à minimum d’impédance
• Les relais de puissance homopolaire
• Les dispositifs de mise à la terre
• Les mesures sur le réseau et le contrôle des protections
Les relais de courant directionnel
Ce sont des relais à maximum d’intensité (F50N ; F51N) qui intègrent la fonction
directionnelle (F67N). Ils sont utilisés pour pallier à l’insuffisance de sensibilité des relais à
maximum d’intensité sur les départs présentant un fort capacitif. Si le réglage des relais de
puissance active homopolaire (PWH) est facile à déterminer1, la configuration d’un relais
directionnel à maximum d’intensité est plus délicate à réaliser.
Configuration d’un relais à maximum de courant directionnel
La configuration d’un relais directionnel nécessite trois réglages :
• Un réglage du seuil de courant résiduel défini en fonction de la sensibilité désirée et du
mode d’alimentation du circuit intensité (tore homopolaire ou sommation des circuits
intensités).
• Un réglage du seuil de tension résiduelle qui doit être cohérent avec le seuil du courant
et la valeur de l’impédance homopolaire du réseau.
• Un réglage de l’axe de sensibilité maximale défini en fonction de l’argument de
l’impédance homopolaire du réseau.
La temporisation peut être constante ou dépendante. En l’absence de tension homopolaire, le
relais à maximum de courant directionnel se replie à l’issu d’une temporisation en simple
relais à maximum de courant homopolaire.
Exemple de calcul pour la détermination des réglages
Sur un réseau 20kV, on souhaite obtenir une sensibilité minimale Rs=1200Ω.
• L’alimentation des circuits est réalisée à partir d’un tore homopolaire 100/1A, de trois
transformateurs de tension 3/100
3/20000 et d’un filtre de tension homopolaire de rapport 1.
• Le capacitif total du réseau est de 200A (Xco=-j180Ω), l’impédance de point neutre est
une résistance 40Ω.
En première approximation, on peut
effectuer un calcul simple pour
déterminer la valeur du seuil de
réglage Ir. On néglige alors
l’impédance résiduelle du réseau
devant la résistance du défaut.
IrMaxi = 0,8 S
R
V= 0,8
1200
12000 = 8 A
où 0,8 est un coefficient de sécurité
qui tient compte des différentes
approximations.
-j180 Ω120 Ω
Ir
Vr
Zo
36000 V
3600 Ω
On calcule ensuite l’impédance homopolaire du réseau2 .
1 On le règle généralement à la valeur minimale pour obtenir la meilleure sensibilité
2 On n’oublie pas que
Zo
Ir
Vr =
oZ =120180j 120180j +−
×
−
j5583oZ −≈ ,
oZ
≈ 100 Ω et VrMaxi= 100 x 8 = 800 V
On affiche les valeurs résiduelles suivantes: ℜIr = 0,08 A. ℜVr = 4 V.
Le dispositif de mise à la terre du neutre étant une résistance, l’argument de l’impédance
homopolaire du réseau est θ ≈ -33°, on règlera l’angle interne ψ= 0°.
Attention : Dans le libellé des menus, les constructeurs de relais font souvent, la confusion
entre les grandeurs homopolaires et les grandeurs résiduelles. On affiche toujours les
grandeurs résiduelles.
Dans le cadre de notre exemple on afficherait : Io = 0,08 A , Vo = 4 V,
ψ
=0°.
De ces valeurs on en déduit le réglage d’une protection de puissance active homopolaire
(PWH) qui offrirait la même sensibilité.
ℜP
W27,033cos
200
100
8008
≈°×
×
×
≈ en BT (5367W en HT)
En pratique, on affiche la valeur minimale offerte par la PWH.
En conclusion
Lorsque le neutre est relié à la terre, le critère de détection des défauts à la terre le plus
pertinent est la puissance active homopolaire.
Dans le cas où l’impédance de neutre comporte une composante résistive importante, la
sélectivité est obtenue par des temporisations indépendantes.
Si l’impédance de neutre est purement inductive, il existe des possibilités de traiter la
sélectivité longitudinale par des relais à temps dépendants éventuellement combinés avec des
temps constants. On améliore la sensibilité de la protection en réglant l’angle interne du relais
de manière à orienter la caractéristique de fonctionnement en cohérence avec l’argument de
l’impédance homopolaire du réseau.
Sur un réseau fonctionnant à neutre isolé et présentant suffisamment de capacitif, on peut
utiliser des relais à maximum de puissance réactive homopolaire pour assurer la sélectivité
transversale.
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