Distance relais sont les éléments de protection de distance les plus importants, qui dépendent de la distance du point source / départ 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 excitée par le courant. Ce type de relais est le plus largement utilisé lorsqu'il existe un besoin de protection contre les défauts, de protection de secours dans les lignes de transmission et de distribution à haute vitesse, et également 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 appareil commandé en tension . 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 est activé lorsque le rapport de la tension et du courant est réglé à une valeur prédéterminée ou inférieure à celle du relais. Ce type de relais est utilisé pour la protection de secours, la protection contre les défauts, la protection de phase et la protection principale des lignes de transmission et de distribution. Le schéma de relais de distance est montré ci-dessous .
La conception du relais de distance est un simple relais de surintensité. Le diagramme du relais de distance avec les caractéristiques de tension et de courant est illustré ci-dessous. La ligne en pointillés dans le diagramme ci-dessous représente la condition de fonctionnement à une 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 la impédance du relais. La tension et le courant circulant dans le PT et le TC sont surveillés en permanence par le relais et celui-ci ne commence à fonctionner que lorsque le rapport de la tension et du 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 entre la tension et le courant, c'est-à-dire l'impédance. Ce relais contient un transformateur de potentiel pour fournir 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 du TC produit le couple de déviation tandis que le transformateur de potentiel produit le couple de rappel. Comme nous le savons, son fonctionnement dépend du rapport de la tension et du courant, c'est-à-dire du rapport de la valeur d'impédance, également appelé relais d'impédance.
Le relais de distance commence à fonctionner uniquement lorsque le rapport de tension et de 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, alors 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.
Condition normale: On dit qu'il s'agit d'une condition de fonctionnement car la tension de ligne ou le couple de rappel est supérieur au courant ou au couple de déviation.
A partir de la figure ci-dessus, nous pouvons observer qu'un relais d'impédance ou de distance est placé sur la ligne de transmission entre les points AB. Considérons que l'impédance de la ligne est Z en condition 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
Condition défectueuse: Dans cette condition, il y a un risque d'apparition d'un défaut sur la ligne de transmission lorsque l'amplitude du courant dépasse la tension (inférieure). Cela signifie que le courant sur la ligne est inversement proportionnel à l'impédance du relais. Par conséquent, 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 il commence à fonctionner en envoyant la commande de déclenchement au disjoncteur. Les contacts du relais ne seraient pas fermés 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. Elles sont
Relais d'impédance
Ce type de relais dépend de l'impédance Z appropriée pour la protection contre les défauts de phase de la ligne de transmission à une longueur modérée
Relais de réactance
Ce type de relais dépend de la valeur de la réactance X adaptée à la protection terre de la ligne.
Admission ou relais MHO
Ce type de relais dépend de la valeur de l'admittance Y appropriée pour la protection contre les défauts de phase d'une longue ligne de transmission, utilisée en cas de fortes surtensions, ainsi que des mesures de distance.
En cas de défaut, 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 de relais. Ceux-ci relèvent de relais de type impédance, réactance ou mho.
Test du relais de distance et sa procédure
Le test du relais de distance est nécessaire pour vérifier les paramètres du relais de protection, la configuration du relais, l'installation, le test et la mise en service de l'ensemble de l'appareil pour la protection
Comme les relais de distance sont utilisés pour la protection universelle contre les courts-circuits, leur condition de fonctionnement dépend de la mesure des grandeurs électriques comme 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 définie pour le mode de déclenchement instantané dans le sens de la marche avant
La zone 2 est réglée pour une portée excessive avec un délai (unique) dans le sens avant
La zone 3 est réglée sur dépassement avec temporisation en 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 d'un mode de protection.
Vérifier que toutes les connexions des liaisons PT, CT et de ligne de transmission sont correctement connectées
Caractéristiques du relais de distance
Les caractéristiques du relais de distance en condition de fonctionnement sont indiquées ci-dessous. Le courant traversant CT est pris sur l'axe X et la tension fournie par le PT est prise sur l'axe Y.
Si l'impédance de la ligne de transmission est supérieure à l'impédance du relais en condition de défaut, alors 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, alors le couple négatif est produit.
Caractéristiques de fonctionnement du relais de distance
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 est l'angle de phase et R la position vectorielle.
Caractéristiques de fonctionnement sur le plan R-X
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. A partir de ces caractéristiques de fonctionnement, on peut conclure que ces types de relais sont adaptés aux lignes de transmission à grande vitesse et dits relais à grande vitesse.
Exemple
Le 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 exécute toutes les fonctions nécessaires pour protéger la ligne électrique. Le schéma unifilaire de ce type de relais est présenté ci-dessous.
Exemple de relais de distance
D'après la figure ci-dessus,
21 / 21N est la protection de distance
FL est un localisateur de défauts
50N / 51N, 67N est une protection directionnelle contre les défauts à la terre
50/51/67 est pour la protection de sauvegarde contre les surintensités
50 STUB est un étage de surintensité de bus secondaire
68 / 68T représente l'oscillation de puissance (détection ou déclenchement)
85/21 est pour la protection de distance de la téléprotection 27WI est pour la protection de faible alimentation
85 / 67N est pour la téléportation pour la protection contre les défauts à la terre
50HS est pour la protection des interrupteurs
50BF est une panne de frein
59/27 est pour la protection contre les surtensions
810 / U est sur / sous la protection
25 est le contrôle de synchronisation
79 est à réenclenchement automatique
74TC est le circuit de déclenchement
86 indique une commande de verrouillage
Avantages
Le avantages du relais de distance relais de surintensité sont donnés ci-dessous
- Il remplace la protection des lignes de transmission à maximum de courant
- Fournit une protection très rapidement
- La coordination et l'application sont très simples
- Disponible avec des paramètres permanents et il n'est pas nécessaire de réajuster les paramètres
- Effet d'une génération de niveaux de défaut, l'amplitude du courant de défaut est moindre
- Permet un revêtement à charge élevée
Désavantages
Le inconvénients du relais de distance ou le relais d'impédance sont indiqués ci-dessous
- Comme il opère des deux côtés des défauts d'une ligne, alors il est dit non directionnel.
- Il ne reconnaît pas les défauts internes et externes d'une ligne
- La résistance de l'arc d'une ligne de défaut affecte le fonctionnement du relais de distance. Puisqu'un arc existe lorsque le défaut se produit à tout moment.
- Les variations 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
Le applications de relais de distance sommes
- Ceux-ci sont les plus largement utilisés pour protéger lignes de transmission et lignes de distribution sur des tensions AC élevées
- Fournit une protection de secours des tensions CA contre les différents défauts en triphasé, phase à phase et phase à la terre des lignes de distribution et de transmission.
- Les relais de distance statiques sont largement utilisés car ils fournissent une protection de distance pour tous les types de défauts de ligne dans les lignes de transmission (courtes, moyennes, longues et principales).
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