L’Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) propose la définition suivante : relais dont la fonction est de détecter des lignes ou des appareils défectueux, ou toute autre situation anormale ou dangereuse sur le réseau électrique, et de déclencher une action appropriée du circuit de commande.
(IEEE C37.100-1992)
Relais de protection : définition élargie -
Dispositif électrique conçu pour répondre à des problèmes d’entrées d’alimentation selon des modalités réglementaires et, une fois les conditions spécifiées remplies, pour induire un fonctionnement par contact ou un changement soudain similaire dans les circuits de commande électrique associés.
Un relais peut être constitué de plusieurs unités, chacune répondant à une entrée spécifique; l’ensemble des unités fournissant les caractéristiques de performance globale souhaitées du relais. Les entrées sont généralement électriques, mais peuvent être mécaniques, thermiques ou autres, ou combinées. Les interrupteurs de fin de course et autres dispositifs similaires ne sont pas des relais [de protection].
(IEEE C37.100-1992 et C37.90-2005)
Les relais peuvent être divisés en cinq catégories fonctionnelles.
Outre les catégories fonctionnelles, les relais peuvent être classés par entrée, par principe de fonctionnement ou par caractéristiques de structure et de performance.
Le relais de protection numérique ou relais numérique est un relais de protection doté d’un microprocesseur pour analyser les tensions, les courants ou autres valeurs du système électrique afin de détecter les défaillances dans un système de commande industriel.
Le principe de fonctionnement d’un relais de protection numérique va du plus simple au plus complexe. En général, le relais de protection numérique gère plusieurs fonctions de protection ou caractéristiques de performance, et a la capacité de communication, de surveillance, d’enregistrement et de logique programmable qu’offre la technologie des microprocesseurs.
Les relais de protection électromécaniques constituent la première forme de relais de protection et fonctionnent sur la base des forces électromagnétiques et physiques simples ou complexes. Ils ne gèrent généralement qu’une ou deux fonctions de protection ou caractéristiques de performance.
Utilisés depuis l’origine du réseau électrique, les relais de protection électromécaniques sont encore largement intégrés aux systèmes actuels.
Les relais de protection ne mesurent généralement pas directement les valeurs d’entrée (courant ou tension) qu’ils sont censés protéger de tout dysfonctionnement. Ils nécessitent plutôt des transformateurs qui isolent le relais de toute surtension/surintensité dangereuse du système d’alimentation électrique.
Current transformers are used extensively in metering and circuit protection. Eaton's Power Systems Experience Center is the ideal place to learn how to properly apply CTs considering accuracy, types, safety, temporary and permanent applications.
Les relais de protection sont conçus pour protéger certaines zones du réseau électrique. Lors de l’installation d’un relais de protection, le système d’alimentation est divisé en sections afin que ce relais alimente des « zones de protection ».
Il arrive que les zones de protection se chevauchent, de manière à fournir plusieurs couches de protection à chaque équipement. Cela renvoie à l’idée de protection principale et secondaire (de secours).
Les doubles protections et protections de secours sont mises en œuvre pour éviter toute zone non protégée, en particulier pour les équipements critiques. Il convient pour cela de positionner stratégiquement les transformateurs de mesure (transformateurs de courant ou de potentiel). Autrement, une simple redondance du schéma de relais de protection assure une protection de secours.
Les relais de protection sont conçus, fabriqués et installés en tenant compte des critères suivants :
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