Relais de protection : sauvegarde des systèmes électriques industriels

Dans l'industrie de l'énergie, un relais de protection surveille les paramètres électriques — courant, tension, fréquence ou autres mesures de puissance — soit depuis un générateur, soit vers une charge. Quand une condition anormale est détectée, il signale automatiquement un disjoncteur pour qu'il s'ouvre.

Relais électromécaniques comme disjoncteurs

Les disjoncteurs industriels qui gèrent de haute puissance sont, en fait, des relais électromécaniques. Contrairement aux disjoncteurs résidentiels qui utilisent une lame bimétallique pour déclencher quand chauffée par surintensité, ces grandes unités nécessitent un signal externe pour s'ouvrir.

Chaque disjoncteur contient deux bobines électromagnétiques : une qui ferme les contacts et une autre qui les ouvre. La bobine d'ouverture — ou bobine de déclenchement — est énergisée par des relais de protection, interrupteurs manuels ou autres dispositifs qui fournissent 125 V CC. L'utilisation du CC permet une batterie de secours d'opérer le circuit de commande du disjoncteur pendant une panne de courant CA.

Relais de protection surveillant de forts courants CA

La protection contre les forts courants est réalisée par des transformateurs de courant (TC) qui entourent les conducteurs alimentant un disjoncteur, transformateur ou générateur.

Les TC réduisent le courant primaire à un secondaire 0-5 A, qui alimente le circuit interne du relais. Si le courant surveillé dépasse les limites, le relais ferme son contact, énergisant la bobine de déclenchement du disjoncteur avec 125 V CC.

Relais de protection surveillant de hautes tensions CA

Les relais de tension protègent contre la surtension en abaissant la haute tension CA avec des transformateurs de potentiel (TP) à une plage secondaire 0-120 V.

Le signal de tension alimente le mécanisme interne du relais ; lors de la détection d'une tension excessive, le relais ferme son contact pour énergiser la bobine de déclenchement du disjoncteur avec 125 V CC.

Caractéristiques communes des relais de protection

Les relais de protection existent en nombreuses variétés, certains adaptés à des fonctions spécifiques, et tous ne surveillent pas la tension ou le courant. Ce qui les unit est une sortie par fermeture de contact qui peut alimenter une bobine de déclenchement de disjoncteur, une bobine, ou un panneau d'alarme opérateur.

La plupart des fonctions de relais de protection ont été catégorisées en un code de numérotation standard ANSI. Voici quelques exemples de cette liste :

Numéros de désignation ANSI des relais de protection

12 = Survitesse
24 = Surexcitation
25 = Synchrocheck
27 = Sous-tension Bus/Ligne
32 = Puissance inverse (anti-motoring)
38 = Surtempérature stator (RTD)
39 = Vibration palier
40 = Perte d'excitation
46 = Sous-courant séquence négative (déséquilibre courant de phase)
47 = Sous-tension séquence négative (déséquilibre tension de phase)
49 = Surtempérature palier (RTD)
50 = Surintensité instantanée
51 = Surintensité temporisée
51V = Surintensité temporisée — tension restreinte
55 = Facteur de puissance
59 = Surtension Bus
60FL = Défaut fusible transformateur de tension
67 = Courant directionnel Phase/Terre
79 = Réenclenchement automatique
81 = Sur/Sous-fréquence Bus

RÉVISION :

• Les gros disjoncteurs électriques n'ont pas de mécanismes de déclenchement automatiques intégrés et doivent être commandés par des dispositifs externes.
• Les relais de protection sont conçus pour déclencher automatiquement les bobines d'actionnement de ces disjoncteurs sous des conditions définies.

FICHES D'EXERCICES ASSOCIÉES :

• Fiche d'exercices sur les circuits de relais de protection