Interrupteur de charge : la « cavalerie légère » des réseaux de distribution

1. Qu'est-ce qu'un interrupteur sous charge ?

Un interrupteur sous charge (LBS) est un interrupteur moyenne tension qui se situe fonctionnellement entre un sectionneur et un disjoncteur. Il peut établir et interrompre le courant de charge assigné, le courant de charge normal et le courant de surcharge spécifié, mais il ne peut pas interrompre le courant de court-circuit (la protection contre les courts-circuits est normalement assurée par un fusible en série ou un disjoncteur en amont).

En termes simples : un sectionneur ne peut être manœuvré qu'à vide, et un disjoncteur peut interrompre le courant de défaut mais à un coût élevé. L'interrupteur sous charge comble cette lacune : il commute fréquemment sous charge, pour une fraction du prix d'un disjoncteur.

2. Principe de fonctionnement

Le défi principal est de savoir comment éteindre en toute sécurité l'arc formé lorsque les contacts se séparent sous charge. Quelle que soit la vitesse d'ouverture des contacts, l'amorçage d'un arc est inévitable lors de la commutation sous charge. La capacité d'extinction de l'arc définit donc la limite de performance de l'interrupteur.

Méthodes d'extinction d'arc courantes :

• Air : simple, mais capacité de coupure limitée et durée de vie courte ;
• Vide : interruption puissante dans une chambre à vide, adapté aux manœuvres fréquentes, mais plus coûteux ;
• Gaz (SF₆ et ses substituts) : cuve étanche à haute rigidité diélectrique et capacité d'extinction d'arc, combinant isolation et interruption dans un encombrement réduit — la solution dominante pour les cellules compactes et les armoires de dérivation de câbles aujourd'hui.

3. Principaux types

La conception intégrée à trois positions (fermé—ouvert—mis à la terre) est désormais la norme : l'interrupteur de mise à la terre étant intégré dans la même cuve que l'interrupteur de charge, avec un verrouillage mécanique qui empêche radicalement la « mise à la terre sous tension » — essentiel pour les IMR compactes.

4. Interrupteur de charge vs sectionneur vs disjoncteur

En bref : partout où la commutation de charge est nécessaire mais pas la coupure de court-circuit, un interrupteur-sectionneur est l'outil approprié.

5. Principaux paramètres en un coup d'œil

Outre la tension assignée, le courant assigné et la fréquence, faites attention aux éléments suivants :

• Courant de coupure assigné : courant de charge/boucle pouvant être interrompu en toute sécurité ;
• Courant de courte durée admissible assigné (par ex. 25 kA/2 s) : tenue thermique en cas de défaut ;
• Courant d'établissement assigné de court-circuit (crête) : tenue dynamique lors de la fermeture sur un défaut ;
• Courant de transfert : point de coordination entre l'interrupteur de charge et le fusible dans une combinaison interrupteur-fusible ;
• Endurance mécanique : par ex. 2 000 à 5 000 manœuvres, définissant la durée de vie et les intervalles de maintenance.

6. La combinaison interrupteur-fusible

Bien qu'un interrupteur-sectionneur ne puisse pas interrompre le courant de court-circuit, associé à un fusible, il forme une unité de protection contre les défauts économique : l'interrupteur de charge assure la commutation normale de la charge, tandis que le fusible fond en quelques millisecondes en cas de court-circuit et déclenche l'interrupteur tripolaire via un percuteur, empêchant ainsi la marche sur une phase. Ce schéma classique est largement utilisé dans les cellules compactes, les armoires de dérivation de câbles et la protection des transformateurs.

7. La tendance écologique : deux voies vers le sans-SF₆

Pourquoi l'action est urgente

Le SF₆ offre une isolation et un pouvoir de coupure quasi parfaits, mais il figure parmi les gaz à effet de serre les plus puissants — PRG ~23 500 fois celui du CO₂ et une durée de vie atmosphérique de 3 200 ans. La réglementation se durcit rapidement :

• L'UE supprime progressivement les nouvelles installations de SF₆ pour les équipements moyenne tension (≤24 kV) à partir de 2026, avec une extension à partir de 2032 ;
• 3M a cessé de produire du Novec 4710 fin 2025 (le composant clé du gaz g3), exposant les équipements dépendant du g3 à des risques liés à la chaîne d'approvisionnement.

Deux voies principales

Voie 1 : Gaz écologique (type g3) — performances sans rupture, mais toujours fluoré Le g3 est un mélange de fluoronitrile (C4-FN) et de CO₂, offrant des performances de coupure et d'isolation entièrement équivalentes à celles du SF₆ avec un encombrement et des caractéristiques identiques — un véritable substitut direct. Cependant, il contient du fluor et relève des substances de la classe des PFAS, faisant face à la fois à l'examen réglementaire de l'UE et à l'incertitude de la chaîne d'approvisionnement.

Voie 2 : Sans fluor (vide + air / azote / CO₂) — le courant dominant actuel Un pôle à vide assure la coupure, tandis que l'air, l'azote ou le CO₂ est utilisé uniquement pour l'isolation. Ces gaz naturels ont un PRG proche de zéro et ne contiennent aucun PFAS. La technologie est mature au niveau de la moyenne tension avec des encombrements comparables aux équipements au SF₆, ce qui en fait le premier choix pour les nouveaux projets — en particulier dans l'UE.

Comparaison des voies

L'avantage de la « double filière » de Rockwill

• Filière g3 : interrupteurs-sectionneurs en charge intérieurs de la série RLS au gaz g3 (12/24/36 kV, 630/800 A, tenue de courte durée jusqu'à 50 kA/2 s) — remplacements sans soudure et sans encombrement supplémentaire pour les sites SF₆ existants et les projets à espace restreint ;
• Filière sans fluor : CMT sans SF₆ isolée à l'air pur/azote (24 kV) et CMT air/azote sans entretien de 12 à 38,5 kV — coupure sous vide avec PRG≈0 et sans PFAS, répondant directement aux exigences strictes du marché bas carbone de l'UE et d'autres régions.

Conseils de sélection : Pour les projets destinés à l'UE ou soumis à des mandats stricts en matière d'empreinte carbone, privilégiez la filière air/azote sans fluor ; pour la modernisation des sites SF₆ existants où l'encombrement et les habitudes d'exploitation doivent rester inchangés, la filière g3 est la plus adaptée. Rockwill fournit les deux solutions — les clients ne sont ainsi jamais limités à une seule issue réglementaire.

8. Applications typiques

• CMT urbaines / postes de coupure en anneau : commutation fréquente de charge dans des espaces restreints ;
• Armoires de dérivation de câbles, postes compacts : conception compacte à trois positions pour gagner de l'espace ; mise à la terre verrouillée pour assurer la sécurité de la maintenance ;
• Centrales d'énergie nouvelle PV / éolien : interrupteurs écologiques à faibles pertes et faible empreinte carbone en adéquation avec les objectifs de neutralité carbone ;
• Parcs industriels, centres de données, grands bâtiments publics : nœuds à haute fiabilité et faible maintenance ;
• Régions de haute altitude et zones glaciales : cuve étanche et mélange de gaz résistant à la liquéfaction garantissant un fonctionnement stable dans des environnements hostiles.

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Édité à partir de : Dyson