Que faut-il prendre en compte dans la conception des disjoncteurs basse tension montés sur poteau

Dyson

Champ: Normes électriques

China

Les disjoncteurs basse tension à poteau sont des dispositifs de protection et de commande essentiels dans les systèmes électriques, dont la conception et le fonctionnement affectent directement la sécurité et la fiabilité du système. Leur conception doit aborder de manière exhaustive l'adaptabilité environnementale, la coordination des paramètres électriques et le choix de l'actionneur pour assurer un fonctionnement stable dans diverses conditions. Lors de l'exploitation, il est essentiel de respecter strictement les protocoles de sécurité, d'effectuer une maintenance régulière et de gérer correctement les situations exceptionnelles afin d'éviter les accidents dus à une mauvaise manipulation. Cet article présente de manière systématique les principes clés de conception et les normes opérationnelles pour les disjoncteurs basse tension à poteau, offrant un guide professionnel pour le personnel technique.

1. Considérations de conception pour les disjoncteurs basse tension à poteau

La conception des disjoncteurs basse tension à poteau doit résister aux conditions environnementales extérieures difficiles tout en répondant aux exigences de protection et de commande.

1.1 Adaptabilité environnementale

En tant qu'équipements installés en extérieur, ces disjoncteurs doivent supporter les variations de température, l'humidité, la corrosion par le brouillard salin et les vibrations mécaniques. Selon la norme GB/T 2423.17, ils doivent passer un test de pulvérisation saline neutre de 72 heures (Grade 5), adapté aux zones côtières ou industrielles, avec un Degré de Pollution 3 pour résister à la pollution conductrice ou à la condensation. Pour les altitudes élevées (>2000m), les paramètres d'isolation et de montée en température doivent être ajustés selon la norme GB/T 20645-2021 (la limite de montée en température diminue de 1% pour chaque 100m d'augmentation ; une réduction de la capacité nominale est requise au-delà de 4000m).

Pour les basses températures, le fonctionnement à -40°C et le stockage à -55°C doivent être assurés, avec une performance fiable de l'actionneur. La résistance aux UV nécessite des revêtements de surface tels que la peinture en polyamide (angle de contact >90°) ou le PVDF (résistance au vieillissement UV ≥ Grade 8). L'étanchéité du boîtier doit répondre aux normes IP54/55 pour prévenir la dégradation de l'isolation.

1.2 Coordination des paramètres électriques

Le calcul précis du courant de court-circuit et le choix approprié des paramètres sont cruciaux. Les courants de court-circuit doivent être calculés en utilisant la méthode absolue, en prenant en compte les courants de court-circuit triphasé, biphasé et monophasé vers la terre. Le courant initial de court-circuit triphasé est calculé comme suit :

où est la tension nominale de ligne, et , sont la résistance totale et la réactance du circuit de court-circuit. La capacité nominale de coupure de court-circuit (Ics) du disjoncteur ne doit pas être inférieure au courant maximal de court-circuit triphasé. La vérification de sensibilité nécessite que le courant minimal de court-circuit à l'extrémité de la ligne soit au moins 1,3 fois le réglage de déclenchement instantané ou de court-délai : .

Pour la protection contre les surcharges, le réglage de déclenchement longtemps doit satisfaire , où est la capacité continue de conduction du conducteur et $I_{c}$ est le courant de charge calculé. Pour la protection contre les courts-circuits, le réglage de déclenchement instantané doit être ≥1,2 fois le courant de démarrage total du plus grand moteur (par exemple, 20-35 fois le courant nominal pour les moteurs à cage d'écureuil), tandis que le réglage de déclenchement court-délai doit éviter les pics de charge transitoires, généralement fixé à 1,2 fois (courant de démarrage maximum du moteur + autres courants de charge).

1.3 Choix de l'actionneur

Les mécanismes à ressort sont couramment utilisés, nécessitant fiabilité, anti-saut, libération libre et fonctions de tamponnement. Paramètres de temporisation : disjoncteurs à cadre—fermeture ≤0,2s, ouverture ≤0,1s ; disjoncteurs moulés—vie mécanique ≥10 000 cycles (disjoncteurs à cadre ≥20 000). L'actionneur doit inclure une détection de stockage d'énergie et un verrouillage pour une exploitation sûre. Les caractéristiques dynamiques nécessitent une optimisation de la vitesse et du contrôle de déplacement des contacts (par exemple, contrôle par étapes pour les disjoncteurs sous vide pour minimiser le rebond des contacts). Les caractéristiques de sortie doivent correspondre au disjoncteur pour assurer la fermeture en cas de court-circuit. Dans les régions froides, la résistance série équivalente (ESR) du condensateur augmente à -40°C, prolongeant le temps de fermeture ; les tests à température variable sont essentiels.

2. Conception des fonctions de protection et sélection des réglages

2.1 Protection contre les surcharges

Généralement mise en œuvre via des unités de déclenchement thermomagnétiques ou électroniques. Les unités thermomagnétiques utilisent des bandes bimétalliques avec des caractéristiques de temps inverse (le temps de déclenchement est inversement proportionnel au carré du courant de surcharge). Les unités électroniques offrent un contrôle précis, avec des réglages de déclenchement longtemps allant de 0,4 à 1 fois le courant nominal . Les réglages doivent satisfaire et . Sensibilité : , où $I_{kmin}$ est le courant minimal de court-circuit monophasé à l'extrémité de la ligne. Pour les charges critiques, la protection contre les surcharges peut déclencher des alarmes plutôt que des coupures.

2.2 Protection contre les courts-circuits

Comprend la protection courte durée et instantanée. La protection courte durée assure la sélectivité : $×$ (courant de démarrage maximum du moteur + autres charges), avec des délais de temps (0,1-0,4s) coordonnés avec les disjoncteurs amont (différence de temps ≥0,1-0,2s). La protection instantanée cible les défauts graves : $×$ courant de démarrage total du moteur (par exemple, 12-18 fois $I_{n}$ pour les moteurs). Pour les alimentations de distribution, les unités de déclenchement électroniques avec protection instantanée retardée sont préférables. Sélectivité : réglage courte durée amont ≥1,3 × réglage instantané aval, avec une différence de délai de temps ≥0,1-0,2s.

2.3 Protection contre les sous-tensions

Prévient les dommages aux équipements dus aux baisses de tension. Plage de déclenchement : 35%-70% de la tension nominale. Les types instantanés déclenchent immédiatement mais peuvent causer des déclenchements intempestifs ; les types retardés (0-5s) ignorent les fluctuations transitoires, adaptés aux applications industrielles. La tension nominale de l'unité de déclenchement de sous-tension doit correspondre à la tension de ligne, et sa fonction ne doit pas interférer avec les autres protections. Les types retardés (0,2-3s) sont recommandés pour les applications industrielles.

3. Coordination de sélectivité et protection en cascade

3.1 Zones de sélectivité

Zone 1 (Isc < Icu aval) : réalisée par le gradage de courant et de temps (par exemple, amont $×$ aval $I_{se t 3}$ , délai de temps ≥ aval + 0,1s).
Zone 2 (Icu aval < Isc < Icu amont) : repose sur les caractéristiques limitatrices de courant ou les données du fabricant. Limite de sélectivité $I_{s}$ peut être inférieure à Icu aval (sélectivité partielle).
Zone 3 (Isc > Icu amont) : nécessite des tests ; les contacts amont peuvent s'ouvrir momentanément (≤30ms) sans déclenchement, à condition qu'il n'y ait pas de soudure.

3.2 Protection en cascade

Utilise la limitation de courant du disjoncteur amont pour permettre l'utilisation de disjoncteurs aval de capacité de coupure inférieure, réduisant les coûts. Nécessite des réglages instantanés compatibles et l'évitement des charges critiques sur les circuits en cascade. La sélectivité basée sur l'énergie (par exemple, dans les disjoncteurs de type A) peut améliorer les limites de sélectivité, mais la vérification via les données du fabricant est essentielle.

3.3 Méthodes de sélectivité

Sélectivité de courant : réglage instantané amont ≥1,3 × aval.
Sélectivité de temps : délai courte durée amont ≥ aval + 0,1-0,2s.
Sélectivité d'énergie : basée sur les besoins en énergie du système de contacts.
Sélectivité logique : la détection de défaut aval envoie un signal de blocage à l'amont, permettant un déclenchement rapide aval tout en gardant l'amont fermé—assurant une protection "stable, précise, rapide".