Test de routine du disjoncteur à air de haute tension AC selon la norme IEC 62271-102
Disjoncteurs haute tension à air et interrupteurs de terre : Fonction, types et tests de routine
Fonction des disjoncteurs haute tension à air
Les disjoncteurs haute tension à air jouent un rôle crucial dans les systèmes électriques haute tension en fournissant une isolation électrique et visible entre différentes parties du système. Cette isolation est essentielle pour les opérations quotidiennes normales ainsi que pour l'entretien ou les réparations. Les deux formes principales d'isolation sont :
Isolation pour l'exploitation normale : Pendant l'exploitation normale, certaines composantes du système électrique, comme les condensateurs shunt, ne sont nécessaires que pendant les périodes de charge légère. Ces composantes peuvent être déconnectées à l'aide de disjoncteurs et isolées par des disjoncteurs à air lorsqu'elles ne sont pas nécessaires (par exemple, pendant les périodes de pointe). Cela permet une gestion efficace des ressources du système électrique.
Isolation pour l'entretien et la réparation : Lorsque les lignes de transmission, les transformateurs, les disjoncteurs ou d'autres équipements de station nécessitent un entretien ou une réparation, il est crucial d'isoler ces composantes du reste du système pour assurer la sécurité. Les disjoncteurs à air fournissent une coupure visible dans le circuit, permettant aux travailleurs de confirmer que la section du système sur laquelle ils travaillent est déconnectée et sûre d'accès.
Types de disjoncteurs haute tension à air et d'interrupteurs de terre
Les disjoncteurs haute tension à air et les interrupteurs de terre existent sous divers types et configurations de montage. Les quatre types les plus couramment utilisés sont :
Type à rupture verticale : Dans ce type, le contact mobile se déplace verticalement pour ouvrir ou fermer le disjoncteur. Cette conception est adaptée aux applications où l'espace est limité, car elle nécessite moins de dégagement horizontal.
Type à rupture centrale latérale : Le contact mobile dans ce type se rompt au centre du disjoncteur, avec les contacts de chaque côté restant fixes. Cette conception fournit une indication visuelle claire de la position ouverte et est souvent utilisée dans les applications de tableaux de distribution.
Type à double rupture latérale : Ce type a des contacts mobiles qui se rompent des deux côtés du disjoncteur. Il fournit une isolation plus robuste et est couramment utilisé dans les postes haute tension où une isolation fiable est critique.
Type pantographe : Le type pantographe utilise un mécanisme en ciseaux pour éloigner les contacts. Cette conception est particulièrement utile pour les applications haute tension où de grandes distances entre les contacts sont nécessaires pour assurer une isolation adéquate.
Tests de routine des disjoncteurs haute tension et des interrupteurs de terre
Les tests de routine sont effectués pour s'assurer que les disjoncteurs haute tension et les interrupteurs de terre répondent aux normes et spécifications requises. Ces tests sont conçus pour révéler tout défaut dans les matériaux ou la construction sans altérer les propriétés ou la fiabilité de l'équipement. Selon les normes IEC 62271-1 et IEC 62271-102, les éléments de test de routine suivants sont généralement effectués :
Test diélectrique sur le circuit principal : Un test de fréquence industrielle sec de courte durée avec une fréquence de 50 ou 60 Hz est appliqué au circuit principal. La tension de test est spécifiée dans les normes IEC pertinentes et doit être ajustée en fonction du facteur d'altitude.
L'objectif de ce test est de vérifier la résistance diélectrique du disjoncteur et de s'assurer qu'il peut supporter la tension nominale sans rupture. Les valeurs de tension de test sont fournies dans les tableaux standards, et le facteur d'altitude doit être pris en compte pour tenir compte de la réduction de la résistance diélectrique de l'air à des altitudes plus élevées.
Test de fonctionnement mécanique : Ce test s'assure que le disjoncteur peut fonctionner correctement dans des conditions d'exploitation normales. Il vérifie la fluidité des mécanismes d'ouverture et de fermeture, ainsi que l'alignement des contacts. Le test vérifie également que le disjoncteur peut gérer le nombre spécifié d'opérations sans panne.
Test de montée en température : Ce test mesure la montée en température du disjoncteur sous des conditions de courant nominal. L'objectif est de s'assurer que la montée en température ne dépasse pas les limites permises, ce qui pourrait entraîner un surchauffage et des dommages potentiels à l'équipement.
Test de résistance à court-circuit : Ce test évalue la capacité du disjoncteur à résister aux effets thermiques et électrodynamiques d'un court-circuit. Bien que les disjoncteurs ne soient pas conçus pour interrompre les courts-circuits, ils doivent pouvoir rester intacts et isoler en toute sécurité la section défectueuse du système.
Test de fonctionnement de l'interrupteur de terre : Pour les interrupteurs de terre, un test distinct est effectué pour s'assurer que l'interrupteur peut correctement connecter le système à la terre. Ce test vérifie la fiabilité de la fonction de mise à la terre, qui est cruciale pour la sécurité pendant les opérations d'entretien et de réparation.
Test de résistance diélectrique : Ce test mesure la résistance diélectrique entre les parties sous tension et la terre pour s'assurer qu'il n'y a pas de courant de fuite. Une résistance diélectrique élevée indique que l'isolation du disjoncteur est en bon état.
Inspection visuelle : Une inspection visuelle approfondie est effectuée pour vérifier l'absence de dommages physiques, de corrosion ou d'usure sur le disjoncteur et ses composants. Cette inspection aide à identifier tout problème qui pourrait affecter les performances ou la sécurité de l'équipement.
Importance des tests de routine
Les tests de routine sont essentiels pour s'assurer que les disjoncteurs haute tension et les interrupteurs de terre fonctionnent correctement et peuvent en toute sécurité remplir leurs fonctions d'isolement. Ces tests sont généralement effectués dans les installations du fabricant, mais, par accord, ils peuvent également être effectués sur site. Les tests permettent d'identifier tout défaut ou faiblesse de l'équipement avant son installation ou sa mise en service, garantissant que le système électrique fonctionne de manière fiable et sûre.
En respectant les normes IEC 62271-1 et IEC 62271-102, les fabricants et les exploitants peuvent maintenir l'intégrité et les performances des disjoncteurs haute tension et des interrupteurs de terre, renforçant ainsi la sécurité et l'efficacité globales du système électrique.
Lorsque l'isolation du disjoncteur et de l'interrupteur de terre est assurée uniquement par des isolateurs à noyau solide et de l'air à pression ambiante, le test de résistance à la tension de fréquence industrielle peut être omis si les dimensions entre les parties conductrices - entre les phases, à travers les dispositifs de commutation ouverts et entre les parties conductrices et le cadre - sont vérifiées par des mesures dimensionnelles.
Tests diélectriques des interrupteurs de terre et des circuits auxiliaires/ de commande dans les disjoncteurs haute tension
Test diélectrique des interrupteurs de terre
Lors de l'exécution d'un test diélectrique sur les interrupteurs de terre, la tension de test est appliquée avec l'interrupteur de terre en position ouverte. Le test est effectué dans deux conditions spécifiques pour assurer une isolation adéquate entre les différentes parties de l'interrupteur :
Entre les bornes isolées adjacentes (avec les bases mises à la terre) : La tension de test est appliquée entre les bornes isolées adjacentes tandis que les bases de l'interrupteur sont mises à la terre. Cela assure qu'il y a suffisamment d'isolation entre les bornes pour prévenir tout court-circuit accidentel ou rupture électrique.
Entre toutes les bornes isolées connectées ensemble (avec les bases mises à la terre) : Dans cette condition, toutes les bornes isolées sont connectées ensemble, et la tension de test est appliquée entre ce groupe de bornes et les bases mises à la terre. Ce test vérifie l'intégrité diélectrique globale de l'interrupteur, s'assurant qu'il n'y a pas de courant de fuite entre les bornes et la terre.
2. Test diélectrique des circuits auxiliaires et de commande dans le mécanisme de fonctionnement
Inspection et vérification de la conformité
Qualité des matériaux et de l'assemblage : La nature des matériaux utilisés dans les circuits auxiliaires et de commande, la qualité de l'assemblage, la finition et tout revêtement protecteur contre la corrosion sont inspectés. Cela s'assure que les composants sont adaptés à leur utilisation prévue et ne se détériorent pas au fil du temps.
Isolation thermique : Une inspection visuelle est effectuée pour vérifier l'installation satisfaisante de l'isolation thermique. Une isolation thermique adéquate est cruciale pour prévenir la surchauffe et assurer la longévité de l'équipement.
Routage des conducteurs et des câbles : Le routage des conducteurs, des câbles et des chauffages est vérifié pour s'assurer qu'ils sont correctement installés et ne présentent aucun risque de dommage ou d'interférence. Des vérifications de résistance sont également effectuées sur les chauffages pour s'assurer qu'ils fonctionnent correctement.
Tests fonctionnels
Fonctionnalité des circuits basse tension : Un test fonctionnel de tous les circuits basse tension, y compris les relais, les contacteurs et les aimants d'interverrouillage, est effectué pour vérifier que les circuits auxiliaires et de commande fonctionnent correctement en conjonction avec les autres parties du disjoncteur. Le mécanisme d'interverrouillage doit également être vérifié pour s'assurer qu'il fonctionne comme prévu.
Protection contre les chocs électriques : Des inspections visuelles sont effectuées pour vérifier qu'il y a une protection adéquate contre le contact direct avec le circuit principal et que les parties des équipements auxiliaires et de commande, qui peuvent être touchées pendant l'exploitation normale, sont accessibles en toute sécurité. Cela assure que les opérateurs sont protégés contre les chocs électriques.
Tests diélectriques sur les circuits auxiliaires et de commande
Tests de fréquence industrielle : Seuls des tests de fréquence industrielle sont effectués sur les circuits auxiliaires et de commande. La tension de test est de 1 kV ou 2 kV avec une durée de 1 seconde à une fréquence de 50 ou 60 Hz. Ce test s'assure que l'isolation des circuits basse tension peut résister à la tension nominale sans rupture.
3. Mesure de la résistance du circuit principal
Pour le test de routine, la chute de tension continue ou la résistance de chaque pôle du circuit principal est mesurée dans des conditions aussi similaires que possible à celles utilisées lors du test de type. Spécifiquement : La température de l'air ambiant et les points de mesure doivent être aussi proches que possible de ceux du test de type.
La résistance mesurée ne doit pas dépasser 1,2 x Ru, où Ru est la résistance mesurée avant le test de montée en température. Cela s'assure que la résistance du circuit principal reste dans des limites acceptables, indiquant que les contacts sont en bon état et que le circuit peut transporter le courant nominal sans surchauffe excessive.
4. Vérifications de conception et visuelles
Le disjoncteur et les interrupteurs de terre doivent subir des vérifications de conception et visuelles approfondies pour s'assurer qu'ils se conforment à la spécification d'achat. Cela comprend :
Vérification de la conformité : S'assurer que tous les composants, matériaux et constructions répondent aux exigences spécifiées dans le bon de commande ou le contrat.
Inspection des composants : Vérifier l'absence de défauts visibles, tels que des fissures, de la corrosion ou un assemblage incorrect, qui pourraient affecter les performances ou la sécurité de l'équipement.
Étiquetage et marquage : Vérifier que tous les étiquettes, marquages et identifications nécessaires sont présents et lisibles, y compris les tensions nominales, les instructions d'utilisation et les avertissements de sécurité.
5. Tests de fonctionnement mécanique
Des tests de fonctionnement mécanique sont effectués pour s'assurer que les disjoncteurs ou les interrupteurs de terre fonctionnent correctement dans les limites de tension et de pression d'alimentation spécifiées de leurs mécanismes de fonctionnement. Ces tests sont effectués sans tension ou courant dans le circuit principal. Les aspects suivants sont vérifiés :
Performance du mécanisme de fonctionnement
Angle de sortie de l'arbre du mécanisme de fonctionnement : L'angle de rotation de l'arbre de sortie du mécanisme de fonctionnement est mesuré pour s'assurer qu'il correspond aux spécifications de conception. Cela s'assure que les contacts se déplacent vers les positions correctes lors des opérations d'ouverture et de fermeture.
Mesure du couple de sortie du mécanisme de fonctionnement : Le couple nécessaire pour actionner le mécanisme est mesuré pour s'assurer qu'il se situe dans les limites spécifiées. Un couple excessif peut indiquer des problèmes mécaniques, tandis qu'un couple insuffisant peut conduire à une opération incomplète.
Courant du moteur du mécanisme de fonctionnement : Le courant consommé par le moteur pendant l'opération est enregistré pour vérifier qu'il reste dans la plage acceptable. Des niveaux anormaux de courant peuvent indiquer des problèmes avec le moteur ou l'alimentation électrique.
Temps de fonctionnement : Le temps nécessaire pour que le disjoncteur ou l'interrupteur de terre complète un cycle complet (fermeture-ouverture) est mesuré. Cela s'assure que l'appareil fonctionne dans les limites de temps requises, ce qui est crucial pour la coordination et la protection du système.
Cycles de fonctionnement
Les cycles de fonctionnement suivants sont effectués pour tester la fiabilité et l'endurance du disjoncteur ou de l'interrupteur de terre :
10 cycles fermeture-ouverture à la tension d'alimentation minimale (85%) : Le disjoncteur ou l'interrupteur de terre est actionné 10 fois à 85% de la tension d'alimentation nominale pour s'assurer qu'il fonctionne correctement dans des conditions de basse tension.
10 cycles fermeture-ouverture à la tension d'alimentation maximale (110%) : Le disjoncteur ou l'interrupteur de terre est actionné 10 fois à 110% de la tension d'alimentation nominale pour vérifier sa performance dans des conditions de haute tension.
50 cycles fermeture-ouverture à la tension d'alimentation nominale (100%) : Le disjoncteur ou l'interrupteur de terre est actionné 50 fois à la tension d'alimentation nominale pour tester sa fiabilité et son endurance à long terme dans des conditions d'exploitation normales.
Pendant ces cycles de fonctionnement, les caractéristiques suivantes sont enregistrées ou évaluées :
Temps de fonctionnement : Le temps nécessaire pour chaque cycle fermeture-ouverture est mesuré pour s'assurer de la cohérence.
Consommation d'énergie maximale : L'énergie consommée par le mécanisme de fonctionnement pendant chaque cycle est enregistrée pour vérifier qu'elle reste dans les limites spécifiées.
Opération manuelle (si applicable) : Pour les disjoncteurs avec des mécanismes manuels, la force maximale nécessaire pour actionner l'appareil est enregistrée. Cela s'assure que l'opération manuelle est dans des limites sûres et ergonomiques.
Contacts auxiliaires et dispositifs d'indication de position
Le bon fonctionnement des contacts auxiliaires et des dispositifs d'indication de position (le cas échéant) est vérifié. Ces composants fournissent des retours critiques aux systèmes de contrôle et doivent fonctionner de manière fiable pour assurer le bon fonctionnement du système.
Inspection post-test
Après avoir terminé les tests de fonctionnement mécanique, aucune partie du disjoncteur ou de l'interrupteur de terre ne doit être endommagée. L'appareil doit rester en bon état de fonctionnement, sans signe d'usure, de déformation ou de dysfonctionnement.
Mesure de la résistance du circuit principal
La résistance du circuit principal est mesurée avant et après le test d'endurance mécanique. La résistance ne doit pas varier de plus de 20% par rapport à la valeur mesurée avant le test. Cela s'assure que les contacts n'ont pas été détériorés ou mal alignés pendant les tests, ce qui pourrait affecter les performances électriques de l'appareil.
Considérations particulières pour les équipements haute tension
Pour les disjoncteurs et les interrupteurs de terre avec une tension nominale de 52 kV et plus, les tests de fonctionnement mécanique de routine peuvent être effectués sur des sous-ensembles. Cela permet des procédures de test plus gérables tout en s'assurant que les performances globales de l'appareil répondent aux normes requises.
Conclusion
En effectuant ces vérifications de conception et visuelles approfondies, ainsi que des tests de fonctionnement mécanique, les fabricants et les exploitants peuvent s'assurer que les disjoncteurs haute tension et les interrupteurs de terre sont fiables, sûrs et capables de remplir leurs fonctions prévues dans diverses conditions d'exploitation. Ces tests permettent d'identifier les problèmes potentiels dès le début du processus, garantissant que l'équipement est prêt pour l'installation et le service dans les systèmes électriques haute tension.
