Caractéristiques des disjoncteurs

Définition du disjoncteur

Un disjoncteur est défini comme un dispositif conçu pour protéger un circuit électrique des dommages causés par un surintensité ou un court-circuit en interrompant le flux d'électricité.

Courant de court-circuit maximal que peut rompre un disjoncteur

Il s'agit du courant de court-circuit maximal qu'un disjoncteur (CB) peut supporter avant d'être finalement déconnecté en ouvrant ses contacts.

Lorsqu'un court-circuit passe à travers un disjoncteur, cela provoque des contraintes thermiques et mécaniques dans les parties conductrices du disjoncteur. Si la surface de contact et les parties conductrices sont trop petites, cela peut entraîner des dommages permanents à l'isolation et aux parties conductrices du disjoncteur.

Selon la loi de Joule, l'augmentation de température est directement proportionnelle au carré du courant de court-circuit, à la résistance de contact et à la durée du court-circuit. Le courant de court-circuit continue de circuler à travers le disjoncteur jusqu'à ce que la panne soit éliminée en ouvrant le disjoncteur.

Comme la contrainte thermique dans le disjoncteur est proportionnelle à la durée du court-circuit, la capacité de coupure du disjoncteur électrique dépend du temps de fonctionnement. À 160°C, l'aluminium devient mou et perd sa résistance mécanique, cette température peut être considérée comme la limite de l'augmentation de température des contacts du disjoncteur pendant un court-circuit.

Ainsi, la capacité de coupure de court-circuit ou le courant de coupure d'un disjoncteur est défini comme le courant maximal qui peut circuler à travers le disjoncteur du moment où un court-circuit se produit jusqu'à ce qu'il soit éliminé, sans causer de dommages permanents au disjoncteur. La valeur du courant de coupure de court-circuit est exprimée en valeur efficace (RMS).

Pendant un court-circuit, le disjoncteur n'est pas seulement soumis à des contraintes thermiques, il subit également des contraintes mécaniques importantes. Ainsi, lors de la détermination de la capacité de court-circuit, la résistance mécanique du disjoncteur est également prise en compte.

Pour choisir un disjoncteur approprié, il est évident de déterminer le niveau de défaut au point du système où le disjoncteur doit être installé. Une fois le niveau de défaut d'une partie de la transmission électrique déterminé, il est facile de choisir le disjoncteur correctement dimensionné pour cette partie du réseau.

Capacité de fermeture sous court-circuit nominale

La capacité de fermeture sous court-circuit d'un disjoncteur est exprimée en valeur crête, contrairement à la capacité de coupure, qui est en valeur efficace. Théoriquement, au moment où une panne se produit, le courant de panne peut monter à deux fois son niveau de panne symétrique.

Au moment de la mise en service d'un disjoncteur dans une condition de panne du système, la partie du système connectée à la source. Le premier cycle du courant pendant la fermeture du disjoncteur a une amplitude maximale. Cela est environ deux fois l'amplitude de la forme d'onde du courant de panne symétrique.

Les contacts du disjoncteur doivent résister à cette valeur maximale de courant pendant le premier cycle de la forme d'onde lorsque le disjoncteur est fermé sous panne. Sur la base de ce phénomène mentionné ci-dessus, un disjoncteur sélectionné doit être dimensionné avec une capacité de fermeture sous court-circuit.

Comme la capacité de fermeture sous court-circuit nominale d'un disjoncteur est exprimée en valeur crête maximale, elle est toujours supérieure à la capacité de coupure sous court-circuit nominale du disjoncteur. La valeur normale de la capacité de fermeture sous court-circuit est 2,5 fois plus grande que la capacité de coupure sous court-circuit. Ceci est vrai pour les disjoncteurs à commande standard et à distance.

Séquence opérationnelle nominale

Il s'agit de l'exigence de charge mécanique du mécanisme de fonctionnement du disjoncteur. La séquence de la charge opérationnelle nominale d'un disjoncteur a été spécifiée comme suit :

O indique l'opération d'ouverture du disjoncteur. CO représente le temps d'opération de fermeture immédiatement suivi d'une opération d'ouverture sans délai intentionnel. t’ est le temps entre deux opérations nécessaire pour restaurer les conditions initiales et/ou pour éviter un chauffage excessif des parties conductrices du disjoncteur. t = 0,3 sec pour le disjoncteur destiné à la première reclosure automatique, si non spécifié autrement.

Supposons que la séquence de charge nominale d'un disjoncteur soit :

Cela signifie qu'une opération d'ouverture du disjoncteur est suivie d'une opération de fermeture après un intervalle de 0,3 seconde, puis le disjoncteur s'ouvre à nouveau sans délai intentionnel. Après cette opération d'ouverture, le disjoncteur est à nouveau fermé après 3 minutes et se déclenche instantanément sans délai intentionnel.

Courant nominal de courte durée

Il s'agit de la limite de courant qu'un disjoncteur peut supporter en toute sécurité pendant un certain temps spécifique sans aucun dommage. Les disjoncteurs n'éliminent pas le courant de court-circuit dès qu'une panne se produit dans le système. Il y a toujours des délais intentionnels et non intentionnels entre l'instant de l'apparition de la panne et l'instant de l'élimination de la panne par le disjoncteur.

Ce délai est dû au temps de fonctionnement des relais de protection, au temps de fonctionnement du disjoncteur et il peut y avoir un délai intentionnel imposé dans le relai pour une coordination appropriée de la protection du système de puissance. Même si un disjoncteur ne se déclenche pas, la panne sera éliminée par le disjoncteur positionné plus haut.

Dans ce cas, le temps d'élimination de la panne est plus long. Par conséquent, après une panne, un disjoncteur doit supporter le court-circuit pendant un certain temps. La somme de tous les délais ne doit pas dépasser 3 secondes ; donc, un disjoncteur doit être capable de supporter un courant de panne maximal pendant au moins cette courte période de temps.

Le courant de court-circuit peut avoir deux effets majeurs à l'intérieur d'un disjoncteur. En raison du fort courant électrique, il peut y avoir une forte contrainte thermique dans l'isolation et les parties conductrices du disjoncteur. Le fort courant de court-circuit génère des contraintes mécaniques significatives dans différentes parties conductrices du disjoncteur.

Un disjoncteur est conçu pour résister à ces contraintes. Cependant, aucun disjoncteur ne devrait supporter un courant de court-circuit pendant plus longtemps que la période spécifiée de courte durée. Le courant nominal de courte durée d'un disjoncteur est au moins égal à son courant nominal de coupure de court-circuit.

Tension nominale du disjoncteur

La tension nominale d'un disjoncteur dépend de son système d'isolation. Pour les systèmes inférieurs à 400 kV, le disjoncteur est conçu pour supporter 10% au-dessus de la tension normale du système. Pour les systèmes supérieurs ou égaux à 400 kV, l'isolation du disjoncteur doit être capable de supporter 5% au-dessus de la tension normale du système.

Cela signifie que la tension nominale du disjoncteur correspond à la tension système la plus élevée. Cela est dû au fait que, dans les conditions de charge nulle ou faible, le niveau de tension du système de puissance est autorisé à monter jusqu'à la tension nominale maximale du système.