Analyse comparative des technologies de disjoncteurs de charge à haute tension
Un interrupteur de charge est un type de dispositif de commutation placé entre les disjoncteurs et les sectionneurs. Il dispose d'un simple dispositif d'extinction des arcs capable d'interrompre le courant de charge nominal et certains courants de surcharge, mais ne peut pas interrompre les courants de court-circuit. Les interrupteurs de charge peuvent être classés en types haute tension et basse tension selon leur tension de fonctionnement.
Interrupteur de charge haute tension à gaz solide : Ce type utilise l'énergie de l'arc lui-même pour provoquer la production de gaz par des matériaux producteurs de gaz dans la chambre d'arc, ce qui éteint l'arc. Sa structure est simple avec un coût faible, répondant aux exigences générales d'application.
Interrupteur de charge haute tension à air comprimé : Ce type utilise l'air comprimé provenant d'un piston pendant le processus d'ouverture pour souffler l'arc. Lors de l'interruption, le piston compresse le gaz qui est éjecté pour éteindre l'arc. Les excellentes propriétés isolantes du gaz SF6 permettent une extinction rapide de l'arc, bien que la structure soit légèrement plus complexe et que le bec de gaz doit utiliser des matériaux résistant à la chaleur tels que le polytétrafluoroéthylène (PTFE).
Les postes de répartition en anneau à gaz environnementaux utilisent également des conceptions d'interrupteurs de charge à air comprimé qui peuvent fonctionner sans interrupteurs sous vide. Ces derniers peuvent remplacer complètement les combinaisons interrupteur de charge-fusible pour la protection des transformateurs, satisfaisant les préférences des clients pour les fusibles plutôt que les disjoncteurs pour une élimination rapide des défauts dans les transformateurs.
Interrupteur de charge haute tension sous vide : Ce type utilise un milieu sous vide pour l'extinction de l'arc, offrant une longue durée de vie électrique mais à un prix relativement plus élevé. Les postes de répartition en anneau modernes à gaz environnementaux adoptent principalement des interrupteurs à trois positions combinés avec des interrupteurs de charge sous vide.
Interrupteur de charge haute tension immergé dans l'huile : Ce type utilise l'énergie de l'arc lui-même pour décomposer et vaporiser l'huile environnante, qui refroidit et éteint l'arc. Sa structure est relativement simple mais lourde, couramment utilisée dans les postes de transformation américains.
Interrupteur de charge haute tension au SF6 : Ce type utilise le gaz SF6 pour l'extinction de l'arc, appliqué dans les postes de répartition en anneau entièrement isolés ou isolés par sac de gaz. Il offre d'excellentes performances pour l'interruption des courants capacitifs. Les méthodes d'extinction d'arc au SF6 incluent les grilles d'extinction d'arc, les bobines d'extinction d'arc et l'extinction d'arc par air comprimé. La méthode de grille d'extinction d'arc est largement utilisée, adoptant une structure similaire aux disjoncteurs d'air basse tension. Lors de l'interruption, l'arc est coupé et absorbé dans la grille d'extinction d'arc pour refroidissement et extinction. Les grilles d'extinction d'arc peuvent être fabriquées en matériaux isolants ou métalliques.
La structure de la grille d'extinction d'arc est simple et peut répondre aux applications générales des postes de répartition en anneau, telles que les exigences de durée de vie électrique E2. Pour améliorer les performances, une optimisation des matériaux et de la structure est nécessaire.
La bobine d'extinction d'arc utilise une bobine électromagnétique où, lorsque les contacts mobiles et fixes se séparent pour produire un arc, la racine de l'arc se transfère vers un noyau métallique à l'intérieur de la bobine de consommation. Le courant d'arc passant à travers la bobine de consommation génère un champ magnétique qui agit sur l'arc pour produire une force de Lorentz, entraînant la rotation à grande vitesse de la racine de l'arc autour du noyau de la bobine. Cela refroidit l'arc tout en l'exposant continuellement à du gaz SF6 frais, l'éteignant lorsque le courant passe par zéro. Les bobines de consommation offrent d'excellentes performances de coupure et une longue durée de vie électrique, capables de supporter 200 opérations d'interruption de charge active.
Pour réaliser le remplacement du SF6, des interrupteurs de charge d'extinction d'arc parallèles sous vide ont été développés. Lors de l'interruption, un interupteur sous vide parallèle dévie le courant d'arc vers l'interrupteur sous vide pour l'extinction. Contrairement à l'interruption en série sous vide, cette approche simplifie le mécanisme de fonctionnement, en maintenant le même mécanisme de fonctionnement que les interrupteurs de charge au SF6. Elle offre une taille compacte, une installation facile, une manipulation simple et un coût faible.
En augmentant l'écart entre les contacts et par d'autres moyens, l'extinction d'arc par gaz environnemental peut être réalisée, permettant véritablement le remplacement du SF6 par des gaz environnementaux dans les postes de répartition en anneau sans augmentation des coûts (sans utiliser d'interrupteurs sous vide).
