30.8 : Relais différentiels

Les relais différentiels sont utilisés pour protéger les générateurs, les bus et les transformateurs en comparant les quantités électriques à différents points. Lorsqu'un défaut se produit, la différence de courant entre les deux points déclenche le fonctionnement du relais, ouvrant le disjoncteur. Dans des conditions normales, le courant entrant (i_1) et sortant (i_2) d'un générateur sont égaux. Cependant, lorsqu'un défaut se produit, ces courants deviennent inégaux et la différence de courant circule dans la bobine de fonctionnement du relais, provoquant le déclenchement du relais. Un relais différentiel électromécanique, appelé relais à balancier, fonctionne sur la base de la comparaison des forces électromagnétiques générées par le courant différentiel. Le relais se déclenche lorsque la force exercée sur la bobine de fonctionnement dépasse la force de retenue. La condition de fonctionnement du relais est donnée par :

La protection du bus est assurée par l'utilisation de relais différentiels pour détecter les défauts dans la zone du bus. Le relais fonctionne lorsque la somme des courants entrant et sortant du bus n'est pas nulle, ce qui indique un défaut.

La protection différentielle des transformateurs est plus complexe en raison de la présence de différents enroulements et rapports de transformation. Lorsque le transformateur fonctionne dans des conditions normales sans défaut interne, les courants primaire et secondaire, ajustés par leurs rapports de transformateur de courant (CT) respectifs, doivent s'équilibrer. Mais en cas de défaut interne, le courant différentiel traverse la bobine de fonctionnement du relais, provoquant son déclenchement.

Pour les transformateurs triphasés, les CT doivent être correctement connectés pour tenir compte des déphasages causés par les enroulements du transformateur. Cela garantit que les courants secondaires sont en phase, ce qui évite un fonctionnement incorrect du relais. Pour les transformateurs Y-Δ, les CT du côté Y doivent être connectés en Δ, et les CT du côté Δ doivent être connectés en Y.

Des méthodes de protection différentielle ont été adaptées à diverses configurations de transformateurs, notamment les transformateurs à enroulements multiples, les transformateurs régulateurs d'angle de phase et les transformateurs avec connexions spéciales.