1.2 Relais et protections à maximum d’intensité

Vitrine 3D Suite

Les fusibles présentant des inconvénients – Le plus important est qu’ils doivent être remplacés après fonctionnement – d’autres dispositifs ont été développés. Comme celui-ci : dit « relais direct ». Relais à maximum d’intensité, fabriqué par Oerlikon (Années 1940 ? – Largeur hors tout 23 cm). Utilisé dès les années 1900,  (il y en avait toujours sur des installations à moyenne tension pendant les années 1960). Installé en série dans le circuit de puissance. Il commande, l’ouverture du disjoncteur (1) par l’intermédiaire d’une tige isolante. C’est en fait un relais de mesure dont on peut régler le seuil du courant de fonctionnement et la temporisation (2) de l’ordre de  déclenchement.
Les autres inconvénients des fusibles et ceux des relais directs (installation, le plus souvent, à une tension élevée, dimensionnement…) ont amené à rechercher d’autres solutions. Pourquoi ne pas alimenter des relais de mesure par une image du courant du circuit de puissance – c’est-à-dire un courant proportionnel de faible valeur – tout en réalisant l’isolement électrique par rapport à ce circuit (3) ; le transformateur de mesure était né (4) . (ci-contre : Combinés de mesures, utilisés en HT, qui regroupent le transformateur de courant et celui de tension).
Dès les années 1930 (probablement), la détection des courts-circuits par des relais à maximum d’intensité, se généralise (5).
C’est toujours la protection  utilisée sur des réseaux, avec seulement de la consommation en aval des protections (6) : réseaux moyenne et basse tension, lignes en antenne…). Elle est également utilisée sur d’autres circuits, comme la mise à la terre des neutres, celle des cuves des transformateurs…

(1) En fondant, Le fusible assure la coupure du courant de court-circuit. Les protections suivantes, ne font que le détecter. Il faut leur adjoindre un appareil capable de « couper » le courant de court-circuit : le disjoncteur (ci-contre disjoncteur 63 kV). C’est l’appareil le plus important d’une installation électrique ; en plus de la coupure des courants de court-circuit, il assure des manœuvres d’exploitation.
 (2) La temporisation permet d’assurer la sélectivité avec des protections d’ouvrages en aval.
(3) Il en est de même pour les tensions : les équipements sont alimentés par l‘intermédiaire de transformateurs de tension qui ramènent la valeur haute tension à quelque dizaines de Volts.
(4) Le  catalogue de la Compagnie des Compteurs (CdC), datant de 1926, les mentionne. Il est probable qu’ils aient été utilisés dès que l’on a commencé à transporter le  courant alternatif à une tension relativement élevée.
(5) C’est également la norme actuelle pour les installations domestiques : les disjoncteurs des tableaux intègrent un dispositif de déclenchement à maximum d’intensité. Il en est de même pour la plupart des installations industrielles.
(6) Pas d’injection de courant significative.

Autres transformateurs de courant :

TC type J1R – CdC – Années 1940 – Diamètre : 19 cm.
Transformateur de courant (TC) installé sur des barres en 5000 V.

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ABUQ 2500 – GEC Alsthom Balteau – Modèle présenté : années 1980 – Diamètre : 40 cm.

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TC, dit Bushing*, installés sur les bornes des transformateurs de puissance.
1250 – 2500 / 5 A.
* Les Bushings ont probablement été utilisés très tôt. Ils ont été aussi appelés « transformateurs de bornes ».

J5 PRC – Schlumberger –  Années 1960 – Largeur 12 cm.
TC tore, montés sur la mise à la terre de cuves de transformateurs.
50 – 200 / 1 A.
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Relais à Maximum d’intensité :
Les relais à maximum d’intensité détectent le dépassement d’un seuil de courant, correspondant normalement à l’apparition d’un court-circuit. Ils sont aussi utilisés pour des fonctions associées à la présence anormale d’un courant, au dépas-sement d’un seuil d’alarme…

COND.SYN N° 121 – SIFAM, licence Ferranti – Années 1900, ou avant (?) – largeur : 15,5 cm.
La bobine est parcourue par le courant de défaut à la terre. S’il atteint le seuil de réglage, la palette est attirée elle libère le double « couteau » mobile qui tombe et ferme deux contacts : un de commande, l’autre qui court-circuite la bobine.
Réglage de 9 à 24 A par bandage du ressort spiral.
Le réglage, l’armement, et le blocage éventuel sont effectués sans enlever le capot. Comme ce relais fonctionne avec un faible champ magnétique, il doit  être soigneusement « blindé » : boitier en tôle d’acier doux, avec socle et capot en fonte d’acier.
Noter le fil à plomb incorporé pour sa pose.

S 23 – SIFAM, licence Ferranti – Années 1910, ou avant (?) – 17 cm.
Calibre : 3 ampères.
Temporisation : 8 à 24 s. (Vu le réglage possible de la temporisation, ce relais était probablement utilisé comme protection de surcharge).
La bobine est parcourue par le courant surveillé.
Sur l’axe du disque est montée une poulie sur laquelle s’enroule un cordonnet qui supporte un poids accroché à la commande du contact. Lorsque le couple moteur dépasse la retenue du poids, le disque entre en rotation, le cordonnet s’enroule sur la poulie, le poids monte et en fin de course le contact est fermé.
Le seuil de démarrage est réglé par le poids, celle de la temporisation par la longueur réglable du cordonnet.
Pour les initiés : l’élément moteur ne comportant qu’une bobine, il est équipé d’une spire en court-circuit (spire de Frager).

RP1 – CdC* – Années 1930 – 14 cm.
Relais Instantané à noyau plongeur **.
Son fonctionnement n’était pas très sûr : vibrations du contact.
* La CdC (Compagnie des Compteurs), crée en 1872,  s’est appelée par la suite, en ce qui concerne les équipements de contrôle-commande : Schlumberger,  Enertec,  GEC Alsthom,  Areva.
** Ce type de relais était aussi utilisé comme relais à maximum de tension.

RMJ 2 – ASEA – Années 1940 – 10 cm.
Instantané, à armature mobile.
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RMA H3 – CdC – Années 1940 – 12 cm.
Instantané à armature mobile, avec amortissement par disque et aimant permanent.
Le RMA 3 a été très utilisé comme protection à maximum d’intensité instantanée, ou associé à un relais temporisé RT 5. Pour les courants de neutres, on utilise la version RMA H3 qui comporte un filtre pour l’harmonique 3*.
* les courants d’harmonique 3 (à 150 Hz), fréquemment présents dans les phases, s’additionnent dans les  neutres, pouvant atteindre des valeurs non négligeables. Ces courants ont essentiellement pour cause la non linéarité des circuits magnétiques des transformateurs.

RS4 – CdC – Années 1935 (?) – 18 cm.
Il était toujours en exploitation en 1953.
A temps inverse.
Dit « très sélectif » car il a une large plage de réglages.
Particularité : le déclenchement est provoqué  par un contact à ouverture qui coupe de la tension sur la bobine du disjoncteur. Dans ce cas, on privilégie le déclenchement intempestif par rapport au non déclenchement car la perte de l’alimentation par la source auxiliaire provoque le déclenchement. Ce système est toujours utilisé sur des groupes générateurs car un non déclenchement sur court-circuit peut provoquer des dégâts très importants.

RSA 2 – CdC – Années 1940 – 14 cm.
A temps inverse*, avec déclenchement instantané sur forte surintensité. Cette famille de relais (RSA, 2, 20, 200…) a été très utilisée, dès les années trente, (prédécesseur: le relais 151, catalogue CdC de 1925). Utilisé jusqu’aux années soixante,  sur des réseaux où la fonction à temps inverse permettait d’assurer une certaine sélectivité, mais aussi en secours d’autres protections.
Pour illustrer la relative complexité mécanique de ces relais mécaniques, voir la description du fonctionnement, (Notice RSA)
* Il émet un ordre de déclenchement d’autant plus rapidement que le courant est élevé.

RI – ASEA – Années 1940 – 23 cm.
A temps inverse.
Avec un déclenchement instantané sur forte surintensité.
Similaire au RSA.

IA 21 – ICE – Années 1950 – 11 cm.
Instantané.
A armature mobile.
Très utilisé.

IAE 24 – ICE – Années 1970 – 11 cm.
Instantané.
Electronique à composants discrets.

 

IAE 2000 – ICE – Années 1990 – 11 cm.
Instantané.
Electronique à composants discrets.

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Protections à maximum d’intensité :
Les protections regroupent plusieurs relais à maximum d’intensité et générale-ment un relais temporisé. Elles équipent normalement les départs dits en antenne.

PAK 112 – CdC – Années 1960 – 16,5 cm
Deux relais de courant de phase, un relais de courant de neutre. Temporisée.

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PAK 410 – CdC – Années 1960 – 14 cm.
Trois relais de courant identiques. Temporisée.

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MICH E11S2 – ICE – 1977 – 13 cm.
Electronique à composants discrets.
Courant : phase  A et B et phase C ou neutre.
Temporisation commune.
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TMIC 1 – ICE – 1988 – 19″.
Electronique, modulaire.
Maximum d’intensité phase et terre, utilisable avec accélération de stade où, à verrouillage, avec un 2ème stade pour les défauts entre phases.
Deux seuils : triphasé et neutre temporisé et biphasé temporisé.

ITG 7131 – CEE – Années 1990 (?) – 8,5 cm.
Temporisé.
Utilisé seulement en moyenne tension (20 kV).

 

7SJ6001 – Siemens – Années 1990 – 7,5 cm
Numérique programmable.