Les relais de distance sont les éléments de protection de distance les plus importants, qui dépendent de la distance du point source / d’alimentation et du point où le défaut se produit. Le principe de ces relais diffère d’une forme de protection à l’autre car ses performances dépendent du rapport tension/ courant. On dit que ce sont des relais à double actionneur car une bobine est alimentée par la tension et l’autre bobine est alimentée par le courant. Ce type de relais est le plus utilisé lorsqu’il existe un besoin de protection contre les pannes, de protection de secours dans les lignes de transmission et de distribution à grande vitesse, ainsi que lorsque le relais de surintensité est très lent. Cet article permet de connaître en détail le relais de distance et ses types.

Qu’est-ce que le Relais de distance ?

Le relais de distance est également appelé relais d’impédance ou élément de protection de distance ou dispositif à tension contrôlée. Son fonctionnement dépend principalement de la distance entre les impédances des points où le défaut se produit et où le relais est installé (point d’alimentation). Le relais fonctionne lorsque le rapport tension/courant est réglé sur une valeur prédéterminée ou inférieure à celle du relais. Ce type de relais est utilisé pour la protection de secours, la protection contre les pannes, la protection de phase et la protection principale des lignes de transmission et de distribution. Le diagramme du relais de distance est illustré ci-dessous.

La conception du relais de distance est un simple relais de surintensité. Le diagramme de relais de distance avec les caractéristiques de tension et de courant est illustré ci-dessous. La ligne en pointillés du diagramme ci-dessous représente la condition de fonctionnement à impédance constante du point ou de la ligne.

Théorie du relais de distance

Le relais de distance est un élément de protection de distance conçu pour mesurer le point défectueux. Le fonctionnement de ce relais dépend de la valeur de l’impédance. Il déclenche le disjoncteur et ferme les contacts lorsque l’impédance du point défectueux est inférieure à l’impédance du relais. La tension et le courant traversant le PT et le CT sont surveillés en permanence par le relais et celui-ci ne commence à fonctionner que lorsque le rapport tension / courant (valeur d’impédance) est inférieur à la valeur d’impédance prédéterminée du relais.

Principe du relais de distance

Le principe de fonctionnement du relais de distance est très simple et il est basé sur le rapport tension / courant, c’est-à-dire l’impédance. Ce relais contient un transformateur de potentiel pour alimenter un transformateur de tension et de courant pour l’élément de courant, qui est connecté en série avec l’ensemble du circuit. Le courant secondaire de CT produit le couple de déviation tandis que le transformateur de potentiel produit un couple de rappel. Comme nous le savons, son fonctionnement dépend du rapport tension/ courant, c’est-à-dire du rapport valeur d’impédance, également appelé relais d’impédance.

Le relais de distance commence à fonctionner uniquement lorsque le rapport tension / courant, ce qui signifie que l’impédance est inférieure à la valeur d’impédance prédéterminée du relais. Comme l’impédance de la ligne de transmission est directement proportionnelle à sa longueur, le relais commence à fonctionner si un défaut se produit dans la longueur de la ligne de transmission ou à une distance prédéterminée.

Comment Fonctionne Le Relais de Distance?

Le fonctionnement du relais de distance est expliqué dans deux conditions telles que l’état normal et l’état défectueux.

État normal: On dit que c’est une condition de fonctionnement car la tension de ligne ou le couple de rappel est supérieur au couple de courant ou de déviation.

De la figure ci-dessus, on peut observer que le relais d’impédance ou de distance est placé sur la ligne de transmission entre les points AB Considérant que l’impédance de la ligne est Z en état de fonctionnement. Le relais de distance ne commence à fonctionner que lorsque l’impédance de la ligne est inférieure à l’impédance Z du relais

État défectueux: Dans cette condition, il y a un risque d’apparition d’un défaut sur la ligne de transmission lorsque l’amplitude du courant augmente par rapport à la tension (inférieure). Cela signifie que le courant sur la ligne est inversement proportionnel à l’impédance du relais. C’est pourquoi le relais commence à fonctionner dans cette condition car l’impédance sur la ligne diminue et est inférieure à la valeur d’impédance prédéterminée.

Si un défaut F1 s’est produit sur la ligne AB, l’impédance de la ligne est diminuée en dessous de la valeur prédéterminée du relais et elle se met en marche en envoyant la commande de déclenchement au disjoncteur. Les contacts du relais seraient desserrés si le défaut est atteint au-delà de l’état positif.

Types de relais de distance

Comme le relais de distance dépend du rapport des valeurs de tension et de courant, ils sont classés en 3 types. Ils sont

Relais d’impédance

Ce type de relais dépend de l’impédance Z adaptée à la protection contre les défauts de phase de la ligne de transmission à longueur modérée

Relais de réactance

Ce type de relais dépend de la valeur de la réactance X adaptée à la protection contre les défauts de terre de la ligne.

Admittance ou relais MHO

Ce type de relais dépend de la valeur d’admittance Y adaptée à la protection contre les défauts de phase des lignes de transmission longues, utilisée en cas de fortes surtensions, ainsi que des mesures de distance.

Si un défaut se produit, le relais de distance commence à fonctionner en fonction des valeurs d’impédance ou d’admittance, ou de réactance.

Relais à distance définie

Ce type de relais commence à fonctionner lorsque la valeur de réactance ou d’admittance est inférieure à une valeur d’impédance prédéterminée du relais. Ce sont des relais de type impédance, réactance, admittance ou mho.

Relais de distance Temporelle

Le fonctionnement de ce type de relais dépend de la valeur de l’impédance. Cela signifie que son fonctionnement dépend de la distance entre le défaut et le point relais. Il fonctionne plus efficacement et plus tôt lorsque le défaut est plus proche du point relais. Ceux-ci relèvent de relais de type impédance, réactance ou mho.

Test de relais de distance et sa procédure

Le test de relais de distance est nécessaire pour vérifier les paramètres du relais de protection, la configuration du relais, l’installation, les tests et la mise en service de l’ensemble du dispositif de protection

Comme les relais de distance sont utilisés pour la protection universelle contre les courts-circuits, leur état de fonctionnement dépend de la mesure des grandeurs électriques telles que la tension et le courant, l’évaluation de la valeur d’impédance pour le défaut, qui est proportionnelle à la distance entre le relais et le point de défaut.

Assurez-vous que les 3 zones du relais de protection sont correctement réglées.

La zone 1 est réglée pour le mode de déclenchement instantané dans le sens d’acheminement

La zone 2 est réglée pour la surattaque avec un retard temporel (simple) dans le sens d’acheminement

La zone 3 est réglée pour la surattaque avec retard temporel dans le mode double pour le sens inverse.

Assurez-vous que le type de système d’alimentation utilisé pour la ligne de transmission 400kV du modèle triphasé et deux charges (3 charges résistives avec deux 9kV) doivent fonctionner à 400V

Assurez-vous que tous les modes de fonctionnement de protection restants sont désactivés lors du test de tout mode de protection.

Vérifier que toutes les connexions des liaisons PT, CT et des lignes de transmission sont correctement connectées

Caractéristiques du relais de distance

Les caractéristiques du relais de distance dans les conditions de fonctionnement sont indiquées ci-dessous. Le courant traversant CT est pris sur l’axe des abscisses et la tension fournie par le PT est prise sur l’axe des ordonnées.

Si l’impédance de la ligne de transmission est supérieure à l’impédance du relais en cas de défaut, le couple positif est produit au-dessus de la ligne caractéristique de fonctionnement. De la même manière, si l’impédance de la ligne est inférieure à l’impédance du relais en condition de défaut, le couple négatif est produit.

De plus, les caractéristiques de fonctionnement du relais de distance peuvent être expliquées en utilisant le plan R-X. Soit le rayon du cercle l’impédance de la ligne.

X soit l’angle de phase et R la position du vecteur.

Dans la région positive, l’impédance de la ligne sera inférieure au rayon du cercle. Dans la région négative, l’impédance de la ligne sera supérieure au rayon du cercle. De ces caractéristiques de fonctionnement, on peut conclure que ces types de relais conviennent aux lignes de transmission à grande vitesse et sont dits relais à grande vitesse.

Exemple

SIPROTEC 7SA522 est un exemple de relais de distance, qui est un type de relais moderne. Il est utilisé pour obtenir une protection de distance complète et remplit toutes les fonctions nécessaires pour protéger la ligne électrique. Le schéma linéaire unique de ce type de relais est illustré ci-dessous.

D’après la figure ci-dessus,

21 / 21N est la protection de distance

FL est le localisateur de défauts

50N / 51N, 67N est la protection directionnelle contre les défauts à la terre

50/51/67 est pour la protection de secours contre les surintensités

50 STUB est l’étage de surintensité du bus STUB

68 / 68T représente l’oscillation de puissance (détection ou déclenchement)

85/21 est pour la protection à distance de la téléprotection27WI est pour la protection de l’alimentation faible
85 / 67N est pour la téléportation pour la protection contre les défauts de terre

50HS est pour la protection des interrupteurs

50BF est une défaillance du frein

59/27 est pour la protection contre les surtensions

810 / U est au-dessus / sous la protection

25 est la vérification synchro

79 est la réenclenchement automatique

74TC est la circuit de déclenchement

86 indique une commande de verrouillage

Avantages

Les avantages du relais de distance sur le relais de surintensité sont donnés ci-dessous

• Il remplace la protection des lignes de transmission de surintensité
• Fournit une protection très rapidement
• La coordination et l’application sont très simples
• Disponible avec des réglages permanents et il n’est pas nécessaire de réajuster les réglages
• Effet d’une génération de niveaux de défaut, l’amplitude du courant de défaut est inférieure
• Permet une doublure de charge élevée

Inconvénients

Les inconvénients du relais de distance ou du relais d’impédance sont indiqués ci-dessous

• Car il fonctionne des deux côtés défauts d’une ligne, alors on dit qu’elle est non directionnelle.
• Il ne reconnaît pas entre les défauts internes et externes d’une ligne
• La résistance de l’arc d’une ligne de faille affecte la fonction du relais de distance. Puisqu’un arc existe lorsque le défaut se produit en un point quelconque.
• Les oscillations de puissance affectent les performances du relais de distance car la zone couverte par le cercle sur les côtés du plan R-X est grande
• La capacité de mesure de la résistance aux défauts est limitée.

Applications

Les applications de relais de distance sont

• Celles-ci sont les plus largement utilisées pour protéger les lignes de transmission et les lignes de distribution sur des tensions CA élevées
• Fournissent une protection de secours des tensions CA contre les plusieurs défauts en 3 phases, phase à phase et phase à la masse des lignes de distribution et de transmission.
• Les relais de distance statiques sont largement utilisés car ils offrent une protection de distance pour tous les types de défauts de ligne dans les lignes de transmission (courtes, moyennes, longues et principales).

Ainsi, il s’agit du relais de distance – définition, théorie, diagramme, principe, fonctionnement, avantages, inconvénients, applications, tests et procédure de test. Voici une question pour vous, « Qu’est-ce qu’un relais de surintensité? «