Comment fonctionne un relais de surintensité directionnel
Protéger une section de ligne spécifique, pas tout le barreau
Un relais de surintensité directionnel (67) combine un élément de surintensité standard (50/51) avec une unité directionnelle qui distingue le courant de défaut avant (zone protégée) du courant arrière (hors zone).
Éléments principaux
- Entrée courant : Secondaire TA (typ. 1 A ou 5 A).
- Entrée tension (polarisation) : Secondaire TP (phase-phase ou phase-terre) fournissant le phasor de référence.
- Élément directionnel : Calcule couple/angle de phase entre courant de fonctionnement et tension de polarisation. Fonctionne seulement quand l'angle tombe dans ±90° (ou secteur ajustable) de la direction avant.
- Élément surintensité : Temps défini ou temps inverse (courbes IEC/IEEE).
- Sortie : Contact de déclenchement vers disjoncteur.
Principe de fonctionnement (exemple défaut phase)
- Charge normale : Courant circule en avant ; angle entre I et Vpol ≈ angle de charge (0–30° retard) → unité directionnelle permissive mais surintensité non enclenchée.
- Défaut avant : Amplitude I ↑, angle bascule vers −90° (défaut inductif) → les deux éléments satisfaits → déclenchement.
- Défaut arrière : Amplitude I ↑ mais angle ≈ +90° à +180° → unité directionnelle bloque → pas de déclenchement (relais de secours en aval élimine).
Choix de tension de polarisation
- Phase-phase (Vab, Vbc, Vca) : Standard pour relais phase ; connexion à 90° (quadrature) donne couple max à FP unitaire.
- Phase-terre (Va, Vb, Vc) : Utilisé pour directionnel terre (67N) ; tension de séquence zéro (3V₀) souvent préférée pour stabilité.
- Séquence négative (V₂) : Non affectée par la charge, bon pour conditions d'injection faible.
Applications clés
- Alimentations parallèles / réseaux en anneau — isoler segment défectueux.
- Côté HT transformateur — éviter déclenchement pour défauts BT.
- Protection générateur — coordination puissance inverse / perte d'excitation.
- Postes convertisseurs HVDC — protection filtres CA.
Implémentation moderne
Relais numériques (CEI 61850) calculent la direction via phasors DFT, offrent angles caractéristiques programmables, sources de polarisation multiples, et courbes de coordination intégrées — tout dans un terminal.