Un relais de distance est un dispositif fondamental qui déclenche le disjoncteur en cas de panne. Dans les circuits de systèmes d’alimentation de faible puissance, le relais lui-même peut déclencher le circuit, sans le disjoncteur. Le relais ainsi que le disjoncteur sont utilisés ensemble pour la protection des systèmes de transmission et de distribution. Les relais sont classés en grand sur la base du principe de fonctionnement. Nous avons des relais de surintensité, des relais différentiels, des relais de fréquence, etc. pour laquelle la quantité de fonctionnement est le courant, la différence de courant et la fréquence.
Sur la base de la quantité de fonctionnement, la quantité de ramassage est calculée. Dans le relais de distance, la quantité de fonctionnement est l’impédance. En fonction de l’impédance de la ligne de transmission, le relais fonctionne. L’impédance de la ligne de transmission est calculée en fonction de l’emplacement du défaut, de la tension au moment du défaut et du courant de défaut. De plus, les relais sont classés comme relais mho, relais de réactance, etc., en fonction de la distance de protection ou de l’envergure de la ligne de transmission. Ces relais sont largement utilisés et présentent de nombreux avantages et sont les plus fiables pour tous les cas de panne.
Qu’est-ce que le Relais de distance ?
Les relais de distance sont l’équipement de protection qui fonctionne en fonction de la distance du point de défaut sur la ligne de transmission. La distance est calculée à partir de l’unité génératrice. En fonction de la distance, l’impédance est calculée en évaluant la tension de défaut et le courant de défaut.
Théorie du relais de distance
La nécessité majeure du relais de distance s’est produite en raison des inconvénients du relais de surintensité ou de surtension. Le concept principal est en fonction du type de défaut, comment éloigner la protection peut être fournie avec des modifications. Par exemple, la portée du défaut ligne à la masse (LG) est très inférieure à la portée du défaut triphasé (LLL). Donc, si nous souhaitons fournir une protection jusqu’à un certain point, nous devons ajuster le point de prise des relais de surintensité. Ce n’est pas possible, car les relais sont conçus pour une valeur de courant de prise.
Relais de distance
Par conséquent, le plus grand inconvénient du relais de surintensité est que le courant de défaut dépend du type de défaut, donc la longueur de la ligne protégée dépend du type de défaut. De même, la distance de protection est également modifiée en fonction de l’impédance de la source. Plus l’impédance de la source est faible, plus la distance parcourue pour un type particulier de défaut est importante. Par conséquent, la distance pour laquelle le relais de surintensité protège la ligne dépend également de l’impédance de la source.
Un autre facteur important qui détermine l’amplitude du courant de défaut est la tension générée. La tension générée dépend à nouveau du type d’excitation. C’est-à-dire qu’un alternateur surexcité fonctionne à un facteur de puissance en retard et de même, un alternateur sous excité fonctionne à un facteur de puissance en pointe. Ce sont donc tous les facteurs dont dépend le courant de défaut. Sur la base de ces facteurs, le relais de distance a été conçu.
Fondamentalement, il est conçu pour une distance de protection particulière. Sur la base de l’emplacement du défaut, l’impédance globale à partir de l’alternateur est calculée. L’impédance est calculée en fonction du rapport tension / courant. L’impédance de la ligne de transmission devient donc la grandeur de fonctionnement du relais de distance.
Principe du relais
Le principe majeur du relais à distance est qu’il fonctionne en fonction de la distance de défaut dans la ligne de transmission. Son fonctionnement dépend de l’impédance entre le point de défaut et le point d’installation du relais. L’impédance entre le point de défaut et l’emplacement du relais est calculée en fonction de la tension et des courants de la ligne de transmission pendant le cas de défaut. L’impédance en ce point particulier devient la grandeur de fonctionnement du relais.
Diagramme de relais de distance
La figure suivante montre la structure du principe de fonctionnement du relais de distance. Comme indiqué, cela commence par la source d’énergie électrique, c’est-à-dire l’alternateur. Ensuite, pour mesurer le courant, un transformateur de courant est utilisé en série avec la ligne. De même, un transformateur de potentiel est utilisé en parallèle de la ligne de transmission, pour mesurer la tension de descente étagée.
Fonctionnement du Relais à distance
Ces deux paramètres sont envoyés au relais pour évaluer l’impédance de la ligne de transmission. Le relais est connecté au disjoncteur, comme indiqué. Chaque fois que le relais fonctionne, il envoie le signal de déclenchement au disjoncteur, qui rompt ou isole immédiatement la ligne défectueuse de l’alternateur. Comme le montre le diagramme, Zf est l’impédance de défaut. Le défaut est supposé frapper à l’extrémité de la ligne de transmission.
Fonctionnement du relais
Afin d’évaluer l’impédance, la tension est calculée à partir du transformateur de potentiel et le courant est calculé à partir du transformateur de courant. Maintenant, pour le fonctionnement du relais, deux couples importants jouent un rôle essentiel. L’un dévie le couple et l’autre rétablit le couple. Ces deux couples sont les plus importants pour le fonctionnement du relais. En relais de distance, le couple de déviation est produit par un courant secondaire du transformateur de courant et le couple de rappel est obtenu par la tension du transformateur de potentiel. Dans des conditions de fonctionnement normales, le couple de rappel est supérieur au couple de déviation.
Le relais reste donc en mode non opérationnel. Mais lorsqu’un défaut se produit, les courants de défaut augmentent ce qui augmente le couple de déviation. Par conséquent, le couple de déviation devient supérieur au couple de rappel et le relais fonctionne. Une fois le couple de déviation augmenté, il ferme le circuit en déplaçant ses parties dynamiques. Le circuit de voyage est fermé.
Une fois le circuit de déclenchement fermé, le disjoncteur est sous tension. Le déclenchement du circuit peut être essentiellement un interrupteur électromagnétique. Lorsque le circuit est sous tension, les contacts fermés du disjoncteur sont ouverts. Lors de l’ouverture des contacts, la ligne défectueuse est séparée de la partie saine du système. C’est ainsi que la ligne de faille est isolée. Lors de l’ouverture des contacts, un arc se forme entre les contacts, qui doivent être éteints.
Caractéristiques du relais de distance
Les caractéristiques du relais de distance peuvent être expliquées à l’aide du diagramme RX. L’impédance de la ligne de transmission est représentée par le rayon du cercle. Comme illustré, le rayon du cercle est Z. L’angle de phase entre les R et X ou encore appelé angle d’impédance pour représenter la position du vecteur thêta comme illustré. Les caractéristiques se composent de deux axes. L’un est l’axe R et l’autre est l’axe X. Dans le diagramme, la position du vecteur est indiquée pour le positif R et le positif X.
Caractéristiques du relais d’impédance
Le fonctionnement peut être expliqué en quatre quadrants. Dans le premier quadrant, R est positif, X est positif, ce qui signifie que l’impédance de défaut est supérieure à l’impédance normale. Par conséquent, le relais fonctionnera. Dans le deuxième quadrant, l’angle est négatif, donc le relais ne fonctionnera pas. De même dans le troisième quadrant, le relais fonctionnera.
Dans la région où le relais ne fonctionnera pas, le couple de rappel est supérieur au couple de déviation. Et dans la région de fonctionnement, le couple de déviation est supérieur au couple de rappel. Les relais de distance sont appliqués sur des lignes de transmission courtes, moyennes et longues.
Types de relais
Nous avons vu que le relais de distance est conçu pour une distance particulière. Sur la base de la distance et des caractéristiques, le relais de distance peut être classé comme
Relais de réactance
Dans ce type, l’axe des abscisses est parallèle à l’axe R.
Caractéristiques de réactance
Ce type de relais ne fonctionnera pas pour la résistance de la ligne. Il ne fonctionnera que pour la réactance
Avantages
- Il ne répondra pas à l’ARC
- Il peut être utilisé pour de petites lignes de transmission
- Il peut être capable de détecter la panne rapidement
Inconvénients
- Dans les caractéristiques de réactance, peut ne pas être utilisé pour le relais de localisation de défauts
- Il ne pourra pas distinguer le défaut de notre station ou d’une autre station
- Il ne convient pas à la longue ligne de transmission.
Relais d’impédance
Les caractéristiques sont représentées par un cercle comme indiqué précédemment
Avantages
- L’ajout de l’élément directionnel peut être utilisé pour de meilleures performances
Inconvénients
- C’est un le relais non directionnel qui est le relais répondra au défaut de chaque côté du CT
- La courbe de caractéristiques est trop grande, donc un mauvais fonctionnement est possible
- Il ne peut pas être utilisé pour de longues lignes de transmission.
Caractéristiques de relais ou d’admission Mho
Les relais Mho sont les plus utilisés pour les longues lignes de transmission.
Caractéristiques d’admission
Avantages
- La zone de défaut est bien définie
- Elle est directionnelle, de sorte qu’elle peut être conçue pour fonctionner sur un côté particulier
- Elle peut être utilisée pour une transmission longue lignes. Il répondra à la fois aux défauts résistifs et aux défauts réactifs
Inconvénients
- Il ne peut pas être utilisé pour les petites lignes de transmission.
Nous avons donc vu le principe de fonctionnement, les caractéristiques de fonctionnement, les types et les avantages des relais de distance. La plupart des relais peuvent être connectés à des microprocesseurs pour des opérations rapides et fiables. On peut penser que pouvons-nous utiliser le relais de distance pour les opérations à haute fréquence?