Dans les réseaux de distribution moyenne tension, et en particulier sur les lignes aériennes, la fiabilité de l'alimentation est un indicateur de performance essentiel. Pour faire face aux défauts transitoires tels que les amorçages induits par la foudre et les contacts avec la végétation, ainsi qu'aux défauts permanents causés par le vieillissement des équipements, les ingénieurs ont introduit des appareils de coupure automatisés.
Parmi ceux-ci, le réenclencheur et le sectionneur sont les deux appareils les plus fondamentaux et les plus importants, et leur coordination constitue le schéma classique d'automatisation des départs (FA) en mode local.
Sectionneur mécanique-électronique triphasé
1. Définitions de base et positionnement des rôles
Réenclencheur : un disjoncteur intelligent auto-protecteur
Un réenclencheur est essentiellement un disjoncteur intelligent doté de multiples opérations de réenclenchement automatique. Il intègre dans une seule unité le corps du disjoncteur, les relais de protection, le mécanisme de manœuvre et le terminal de contrôle. Il peut détecter indépendamment le courant de défaut, déclencher, réenclencher et se verrouiller, et il est capable d'interrompre le courant de défaut de court-circuit (pouvoir de coupure typique de 12,5 kA à 25 kA).
Sa valeur fondamentale réside dans sa capacité à distinguer de manière autonome les défauts transitoires des défauts permanents grâce à une logique de séquence déclenchement-fermeture-déclenchement prédéfinie. Pour un défaut transitoire, tel qu'un coup de foudre, un réenclenchement réussi rétablit l'alimentation. Pour un défaut permanent, après plusieurs tentatives de réenclenchement infructueuses, l'appareil se verrouille en position ouverte et attend une réinitialisation manuelle.
Sectionneur : un interrupteur de charge intelligent
Un sectionneur est essentiellement un interrupteur de charge intelligent doté d'une fonction de mémoire logique. Il se compose du corps de l'interrupteur de charge, d'un relais détecteur de défaut (FDR) et d'un terminal de contrôle. Il n'est pas capable d'interrompre le courant de court-circuit, mais il peut supporter les contraintes électrodynamiques et thermiques d'un court-circuit, et certains modèles sont capables d'établir (fermer sur) un courant de court-circuit.
Son rôle principal est de se coordonner avec le réenclencheur en amont, en s'ouvrant automatiquement en cas de perte de tension ou d'absence de courant, afin d'isoler précisément la section en défaut permanent et de confiner la coupure à la zone la plus petite possible.
Résumé en une phrase de la différence fondamentale : le réenclencheur est responsable de l'interruption du courant de défaut, tandis que le sectionneur est responsable de l'isolation de la section en défaut.
2. Comparaison approfondie : différences au niveau du matériel et des capacités
| Caractéristique |
Réenclencheur |
Sectionneur |
| Nature de l'appareil |
Disjoncteur intelligent |
Interrupteur de coupure en charge intelligent |
| Interruption du courant de court-circuit |
Oui (capacité principale) |
Non |
| Établissement du courant de court-circuit |
Oui |
Certains modèles (établissement mais pas interruption) |
| Résistance aux contraintes électrodynamiques et thermiques de court-circuit |
Oui |
Oui |
| Protection autonome |
Oui (aucun relais externe requis) |
Non (dépend de la coordination en amont) |
| Réenclenchement automatique |
Séquence programmable |
Aucune |
| Emplacement d'installation typique |
Départ de sous-station, tête de la ligne principale |
Entrée de ligne dérivée, section médiane des longues lignes |
| Coût de référence |
Plus élevé |
Environ un tiers à la moitié d'un réenclencheur |
| Normes applicables |
IEC 62271-1, IEC 62271-100, IEEE C37.60 |
IEC 62271-1, IEC 62271-200, IEEE C37.60 |
3. Logique principale : Comment les deux dispositifs fonctionnent ensemble
La coordination entre le réenclencheur et le sectionneur suit le principe de la coordination séquentielle dans le temps. L'objectif est de rétablir l'ensemble du départ pour un défaut transitoire et d'isoler uniquement la section en défaut pour un défaut permanent. Deux logiques de coordination sont couramment utilisées.
Coordination de type tension-temps
C'est actuellement le mode le plus courant. Le sectionneur présente une ouverture par perte de tension et une fermeture retardée au rétablissement de la tension, régie par deux réglages temporels clés.
Temps X (retard de fermeture) : le délai entre le rétablissement de la tension du côté source du sectionneur et la fermeture automatique de ce sectionneur, généralement de 7 s à 45 s (souvent réglé par paliers tels que 7 s, 14 s).
Temps Y (temps de détection de défaut) : si la tension est à nouveau perdue dans le délai Y après la fermeture du sectionneur, la section est jugée contenir un défaut permanent ; le sectionneur s'ouvre et bloque sa fonction de fermeture, généralement de 3 s à 10 s (couramment 5 s).
Séquence de fonctionnement pour un défaut permanent :
- Un défaut survient → le réenclencheur déclenche → la tension est perdue sur l'ensemble du départ → tous les sectionneurs s'ouvrent automatiquement et se réinitialisent.
- Premier réenclenchement du réenclencheur (délai d'env. 15 s) → les sectionneurs se ferment séquentiellement selon leurs temps X.
- Après la fermeture du sectionneur en amont de la section en défaut, la tension est à nouveau perdue dans le délai Y → ce sectionneur identifie la section en défaut, s'ouvre et se bloque.
- Après un nouveau déclenchement du réenclencheur, il effectue un second réenclenchement (délai d'env. 5 s) → les sectionneurs des sections saines se ferment séquentiellement et rétablissent l'alimentation ; la section en défaut reste ouverte car elle est bloquée, l'isolement est ainsi réalisé.
Coordination de type comptage d'impulsions de surintensité
Le sectionneur compte les impulsions de courant de court-circuit qui le traversent, et lorsque le seuil préréglé est atteint, il s'ouvre et se bloque pendant une période sans courant.
Règle de réglage clé : le temps de mémoire du sectionneur doit être supérieur au Temps Total Accumulé (TAT) requis par le réenclencheur en amont pour compléter sa séquence de réenclenchement complète. Si le temps de mémoire est trop court, le sectionneur peut se réinitialiser avant que le réenclencheur ne termine sa séquence, et la coordination échouera.
Séquence de fonctionnement pour un défaut permanent (seuil de comptage = 2) :
- Un défaut survient → le réenclencheur déclenche → compteur du sectionneur +1.
- Premier réenclenchement du réenclencheur → le défaut est toujours présent → le réenclencheur déclenche à nouveau → compteur du sectionneur +1 (seuil atteint).
- Pendant la fenêtre sans courant après le second déclenchement, le sectionneur s'ouvre automatiquement et se bloque.
- Second réenclenchement du réenclencheur → les sections saines sont rétablies et la section en défaut est isolée.
Remarque : le seuil de comptage du sectionneur doit toujours être inférieur au nombre d'opérations avant le verrouillage du réenclencheur. Par exemple, si le réenclencheur se verrouille après 4 opérations, réglez le sectionneur à 2 ou 3.
4. Référence des paramètres de réglage typiques
| Paramètre |
Valeur typique |
Remarques |
| Séquence de fonctionnement du réenclencheur |
Une rapide et deux lentes, ou deux rapides et deux lentes |
Opérations rapides pour les défauts transitoires ; opérations lentes pour la coordination avec les dispositifs en aval |
| Temps de déclenchement rapide du réenclencheur |
0,05 s à 0,1 s |
Instantané, sans retard intentionnel |
| Temps de déclenchement lent du réenclencheur |
0,3 s à 1,0 s |
Opération temporisée, permettant la coordination avec les dispositifs en aval |
| Premier intervalle de réenclenchement |
0,5 s à 5 s (généralement 15 s) |
Court retard, utilisé pour rétablir l'alimentation après un défaut transitoire |
| Deuxième intervalle de réenclenchement |
5 s à 30 s (généralement 5 s) |
Retard plus long, favorable à la désionisation de l'arc |
| Temps X du sectionneur |
7 s à 45 s |
Réglé par paliers en fonction du nombre de sections |
| Temps Y du sectionneur |
3 s à 10 s (généralement 5 s) |
Fenêtre de détection de défaut |
| Seuil de comptage du sectionneur |
2 à 3 |
Doit être inférieur au nombre de verrouillages du réenclencheur |
| Temps de mémoire du sectionneur |
15 s à 30 s |
Doit être supérieur au TAT du réenclencheur |
5. Pourquoi ne pas utiliser uniquement des réenclencheurs le long de l'ensemble du départ ?
- Coût : Un sectionneur automatique coûte environ un tiers à la moitié d'un réenclencheur. Sur les longs départs ruraux ou les lignes comportant de nombreuses ramifications, l'utilisation de sectionneurs automatiques pour l'isolation par sections est considérablement plus économique.
- Réduction de la zone de coupure : Si seuls des réenclencheurs sont utilisés le long de l'ensemble du départ, un défaut sur une ramification déclenchera la ligne principale. Grâce à la coordination entre réenclencheurs et sectionneurs automatiques, les défauts peuvent être localisés et isolés avec précision, et les zones saines restent indemnes.
- Exploitation et maintenance simplifiées : Un sectionneur automatique possède une structure simple (interrupteur sectionneur sous charge plus régulateur), et son coût d'exploitation et de maintenance est bien inférieur à celui d'un réenclencheur (disjoncteur plus commande complexe).
6. Défi émergent : l'impact des ressources énergétiques distribuées (RED)
À mesure que la pénétration des ressources énergétiques distribuées, telles que le photovoltaïque sur toiture et l'énergie éolienne, augmente dans les réseaux de distribution à l'étranger, les systèmes FA conventionnels de type tension-temps font face à de nouveaux défis.
- Les flux de puissance inversés peuvent amener un sectionneur automatique à mal juger la direction du défaut ou à échouer dans la détection de perte de tension.
- Le courant de défaut bidirectionnel peut perturber la logique des sectionneurs automatiques de type compteur.
Pour les réseaux à forte pénétration de RED, il est recommandé d'adopter des sectionneurs automatiques adaptatifs, qui combinent la logique tension-temps avec la détection directionnelle des défauts, ou de migrer vers un schéma FA centralisé basé sur la communication des unités de terminal de départ (FTU).
Adapté de : Garca
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