Relais de protection et codes ANSI : fonctions 50/51, 27/59 et 87

Relais de protection et codes ANSI : fonctions 50/51, 27/59 et 87

Dans les cellules moyenne tension et les grands tableaux basse tension, la protection ne repose plus sur des relais électromécaniques séparés mais sur des relais numériques réunissant de nombreuses fonctions dans un seul boîtier. Les catalogues désignent ces fonctions par les numéros ANSI/IEEE C37.2. Lire ces numéros est le moyen le plus rapide de savoir quels défauts sont réellement couverts : une cellule dotée du 51 mais dépourvue du 51N laisse les défauts à la terre sans protection.

Que fait un relais de protection ? Mesurer, décider, déclencher

Le relais numérique échantillonne les signaux issus des transformateurs de courant et de tension, filtre le fondamental pour calculer la valeur efficace et la compare aux seuils du fichier de réglage. Dès le dépassement d’un seuil, la temporisation démarre puis la sortie de déclenchement excite la bobine du disjoncteur. Chaque maillon de cette chaîne doit être vérifié séparément : une erreur de mesure, un rapport erroné, un circuit de déclenchement coupé ou un mécanisme à ressort détendu rendent la protection apparemment active mais réellement inefficace.

Les codes de fonction ANSI les plus utilisés

Pour un départ de distribution, l’ensemble typique commence par 50/51 et 50N/51N. Les départs moteur ajoutent le modèle thermique 49, le déséquilibre 46 et la surveillance de démarrage 48/51LR. Les cellules d’arrivée utilisent 27 en sous-tension et 59 en surtension, tandis que la mise en parallèle de groupes exige 81 fréquence, 32 sens de puissance et 25 contrôle de synchronisme. La protection des transformateurs et des jeux de barres emploie les différentielles 87T et 87B, et les systèmes de protection contre l’arc ajoutent une protection rapide combinant critère lumineux et critère de courant.

Courbes de surintensité : temps inverse ou temps constant ?

La protection à temps constant déclenche après un retard fixe dès le dépassement du seuil et son réglage est simple. La protection à temps inverse devient plus rapide lorsque le courant augmente ; les courbes normalement, très et extrêmement inverses de la CEI 60255 approchent le comportement thermique des charges et des câbles. Pour construire la sélectivité, l’étage aval reçoit une courbe plus rapide, l’étage amont une courbe plus lente, avec entre les deux un intervalle de sélectivité couvrant le temps de coupure et les tolérances.

Cohérence entre relais, transformateur de courant et circuit de déclenchement

La justesse de la mesure dépend du rapport du TC, de sa classe de précision et de sa puissance de charge admissible ; une classe de protection 5P ou 10P avec un facteur limite de précision suffisant est nécessaire. Du côté déclenchement, la continuité de la source auxiliaire est critique : la batterie et la fonction de surveillance du circuit de déclenchement se planifient ensemble. Le tableau ci-dessous résume les plages de réglage typiques et les applications des fonctions les plus courantes.

Fichier de réglage, essais et mise en service

À la mise en service, le fichier de réglage est géré comme un document de référence unique, avec numéro de version, date et ingénieur approbateur. L’injection secondaire vérifie les seuils et les temporisations, l’injection primaire ou un essai de rapport contrôle la chaîne de mesure. Le circuit de déclenchement est éprouvé avec le disjoncteur réel, et la lecture des enregistrements d’événements et des oscillogrammes confirme la synchronisation de l’horloge du relais.

Points clés: codes ANSI relais de protection

• Liste de fonctions — 50/51 et 50N/51N pour les départs, 49 et 46 pour les moteurs, 27/59 à l’arrivée.
• Choix de courbe — La sélectivité se construit avec des courbes à temps inverse et un intervalle entre étages.
• Chaîne de mesure — Rapport du TC, classe 5P/10P et puissance de charge sont vérifiés avec le relais.
• Vérification — Injection secondaire, essai du circuit de déclenchement et gestion des versions de réglage.
• Source normative — catalogue des publications IEC: iec.ch.

Questions fréquentes

Quelle est la différence entre les fonctions 50 et 51 ?

La fonction 50 est une surintensité instantanée qui coupe avec un retard très court les courants dépassant son seuil, ce qui convient aux courts-circuits proches. La fonction 51 fonctionne à temps inverse, s’accélère quand le courant croît et préserve la sélectivité pour les surcharges et les défauts éloignés.

Faut-il un transformateur de courant dédié pour la protection de terre ?

Si de faibles courants de terre doivent être mesurés avec sensibilité, un tore de mesure du courant résiduel est préférable. Sinon, la somme vectorielle des trois courants de phase est calculée dans le relais, mais la sensibilité reste limitée par les erreurs de rapport.

À quelle fréquence vérifier les réglages d’un relais numérique ?

Un essai complet est réalisé à la mise en service, puis l’injection secondaire est généralement répétée tous les deux à cinq ans selon le plan de maintenance. Les réglages sont recalculés dès que le réseau ou la structure des charges évolue.

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