Analyse des pannes courantes et des mesures correctives pour les disjoncteurs à vide de moyenne tension
Le rôle des disjoncteurs à vide dans les systèmes de postes et l'analyse des pannes courantes
Lorsque des pannes se produisent dans un système de poste, les disjoncteurs à vide jouent un rôle protecteur crucial en interrompant les surcharges et les courants de court-circuit, assurant ainsi le fonctionnement sûr et stable des systèmes électriques. Il est essentiel de renforcer l'inspection et la maintenance routinières des disjoncteurs à vide moyenne tension (MT), d'analyser les causes courantes de défaillance et de mettre en œuvre des mesures correctives efficaces pour améliorer la fiabilité du poste, ce qui permet de réaliser des bénéfices économiques et sociaux plus importants.
1. Structure des disjoncteurs à vide
1.1 Composants de base
Un disjoncteur à vide comprend généralement les composants clés suivants : mécanisme d'exploitation, unité d'interruption de courant, système de contrôle électrique, support isolant et cadre de base.
Les mécanismes d'exploitation peuvent être classés en électromagnétiques, à ressort, à aimant permanent, pneumatiques et hydrauliques. En fonction de la position relative du mécanisme d'exploitation et de l'interrupteur, les disjoncteurs à vide sont catégorisés comme intégrés, suspendus, modulaires entièrement fermés, montés sur piédestal ou au sol.
1.2 Interrupteur à vide
L'interrupteur à vide est le composant central permettant le bon fonctionnement du disjoncteur à vide. Il comprend une enveloppe isolante, un écran, un soufflet, une tige conductrice, des contacts mobiles et fixes, et des culots.
Pour maintenir une extinction d'arc efficace, le vide interne doit être préservé, généralement à une pression inférieure à 1,33×10⁻² Pa. Des progrès significatifs ont été réalisés dans les matériaux, les processus de fabrication, la structure, la taille et les performances des interrupteurs à vide.
L'enveloppe isolante est généralement fabriquée en céramique d'alumine ou en verre. Les enveloppes en céramique offrent une meilleure résistance mécanique et thermique et sont désormais largement adoptées. Le contact mobile est situé en bas, connecté à la tige conductrice. Un manchon guide assure un mouvement vertical précis et fluide.
Pour surveiller l'usure des contacts, un pointeur est placé sur la surface extérieure de l'interrupteur. En observant le déplacement de ce pointeur par rapport à l'extrémité inférieure, on peut estimer le degré d'érosion des contacts.
Le trajet du courant et l'interruption de l'arc se produisent dans l'espace entre les contacts mobiles et fixes. Les composants métalliques sont soutenus et scellés par l'enveloppe isolante, qui est soudée à l'écran, aux contacts et aux autres parties métalliques pour maintenir l'intégrité du vide.
L'écran en acier inoxydable, flottant électriquement et entourant les contacts, joue un rôle vital : pendant l'interruption du courant, il capture la vapeur métallique de l'arc, empêchant sa dépôt sur l'isolateur et préservant la force de l'isolation interne.
2. Pannes courantes des disjoncteurs à vide moyenne tension
2.1 Réduction du niveau de vide
La perte de vide est une panne critique mais souvent non détectée. De nombreuses installations manquent d'équipements de surveillance quantitative ou qualitative du vide, compliquant le diagnostic.
La dégradation du vide réduit la durée de vie du disjoncteur, diminue sa capacité d'interruption de courant et peut entraîner une panne catastrophique ou une explosion. Les causes incluent :
Caractéristiques mécaniques médiocres telles que des excursions excessives, des rebonds de contact ou une asynchronie de phase.
Excursion excessive des liaisons lors de l'exploitation.
Défauts de fabrication de la bouteille à vide (par exemple, mauvaise étanchéité ou défauts de matériau).
Fuite dans le soufflet due à la fatigue ou à des dommages.
2.2 Défaillance d'isolation
De nombreux disjoncteurs à vide utilisent une isolation composite, en intégrant l'interrupteur dans un boîtier en résine époxy. Cependant, si les parties haute tension ne sont pas entièrement encapsulées, les facteurs environnementaux peuvent compromettre l'isolation.
La chaleur générée lors de l'exploitation peut davantage dégrader les performances d'isolation, augmentant le risque de défaillance.
2.3 Rebond excessif des contacts et opération asynchrone
Un rebond prolongé des contacts lors de la fermeture et une ouverture/fermeture asynchrone peuvent résulter de :
Performances mécaniques médiocres du disjoncteur.
Tiges isolantes ou structures de support défectueuses.
Désalignement entre le plan de contact et l'axe central du disjoncteur.
2.4 Stockage incomplet de l'énergie du ressort
Après la fermeture, le mécanisme de ressort peut ne pas stocker pleinement l'énergie en raison de :
Déconnexion prématurée du circuit de stockage due à des réglages incorrects des commutateurs de fin de course.
Glissement de l'engrenage dû à un usure sévère.
Vieillissement du moteur de stockage.
Tension élevée du ressort entraînant un déplacement incomplet de l'arbre.
2.5 Dysfonctionnement et incapacité à fonctionner
Déformation des contacts : les matériaux de contact doux peuvent se déformer après de nombreuses opérations, conduisant à un mauvais contact et à une perte de phase.
Échec de la commande de déclenchement : causé par un engagement insuffisant du verrou de déclenchement, un glissement de la broche, une tension de déclenchement faible ou un mauvais contact du commutateur auxiliaire.
Échec de la fermeture : résulte d'une tension de fermeture faible, de plaques de liaison déformées, de dimensions incorrectes du verrou, d'erreurs de câblage ou de mauvais contacts du commutateur auxiliaire.
3. Mesures de prévention et de remédiation des pannes
3.1 Prévention de la dégradation du vide
Une inspection régulière de la bouteille à vide est essentielle. Utilisez un testeur de vide pour une mesure quantitative ou effectuez des tests de tenue en tension pour une évaluation qualitative. Si une perte de vide est détectée, remplacez l'interrupteur et retestez l'excursion, la synchronisation et le rebond pour vous assurer de la conformité.
3.2 Prévention et traitement de la défaillance d'isolation
Appliquez la technologie APG (Automated Pressure Gelation) et des poteaux solid-sealed pour encapsuler l'interrupteur et les bornes de sortie. Cela réduit la taille et protège contre les effets environnementaux.
Testez régulièrement les performances d'isolation et prévoyez la durée de vie de l'isolation à l'aide d'équipements spécialisés. Suivez des procédures strictes d'installation, de mise en service et de maintenance pour prévenir les erreurs humaines. Nettoyez et inspectez régulièrement les isolateurs et les tiges isolantes pour prévenir les pannes liées à la poussière.
3.3 Résolution du rebond des contacts et de l'asynchronie
Insérez un rondelle plate entre la tige isolante et le levier de transmission pour réduire le rebond des contacts. Ajustez l'alignement vertical de la face de contact pour minimiser le rebond.
Pour l'opération asynchrone, utilisez un testeur de caractéristiques de commutation pour mesurer le temps de rebond de fermeture, les temps d'opération triphasés et la synchronisation de phase. Sur la base des résultats, ajustez la longueur de la tige de traction dans les limites spécifiées d'excursion et d'excursion maximale pour atteindre la synchronisation.
3.4 Résolution du stockage incomplet du ressort
Remplacez les moteurs de stockage vieillissants.
Améliorez la précision de montage des composants de déclenchement et d'interverrouillage.
Améliorez le traitement thermique des engrenages de stockage pour prévenir l'usure et le glissement.
3.5 Prévention du dysfonctionnement et de l'incapacité à fonctionner
Améliorez la fiabilité du circuit de commande en sécurisant les contacts des commutateurs auxiliaires et en optimisant les mécanismes de liaison pour prévenir la déformation ou le désalignement. Assurez des connexions de câblage fiables.
Maintenez un environnement de fonctionnement propre et lubrifiez les pièces mobiles pour prévenir la rouille et les pannes dues à la contamination.
En cas de panne du circuit de fermeture, inspectez le commutateur auxiliaire monté sur la base. Utilisez un multimètre pour vérifier la continuité à la prise secondaire. Si la prise est ouverte, testez la continuité entre les terminaux du commutateur auxiliaire et la prise pour localiser la panne.
4. Conclusion
En résumé, pour assurer un fonctionnement fiable des disjoncteurs à vide, les entreprises et le personnel doivent identifier les causes profondes des pannes courantes, telles que la perte de vide, la défaillance d'isolation, le rebond des contacts, les problèmes de stockage du ressort et les dysfonctionnements, et mettre en œuvre des mesures préventives et correctives efficaces. La maintenance proactive et l'optimisation technique sont clés pour minimiser les pannes et améliorer la sécurité, l'efficacité et la longévité des systèmes de postes.
