Comment la technologie sous vide remplace le SF6 dans les unités principales à anneau modernes

Les unités de boucle (RMUs) sont utilisées dans la distribution secondaire d'électricité, se connectant directement aux utilisateurs finaux tels que les communautés résidentielles, les chantiers de construction, les bâtiments commerciaux, les autoroutes, etc.

Dans un poste de transformation résidentiel, l'unité RMU introduit une tension moyenne de 12 kV, qui est ensuite abaissée à une tension basse de 380 V par des transformateurs. L'appareillage basse tension distribue l'énergie électrique à diverses unités d'utilisateurs. Pour un transformateur de distribution de 1250 kVA dans une communauté résidentielle, l'unité RMU moyenne tension adopte généralement une configuration avec deux alimentations entrantes et une sortie, ou deux alimentations entrantes avec plusieurs sorties, chaque circuit de sortie étant connecté à un transformateur. Pour un transformateur de 1250 kVA, le courant sur le côté de l'unité RMU de 12 kV est de 60 A. Un ensemble combiné de disjoncteur fusible (unité FR), composé d'un interrupteur de charge et d'un fusible, est utilisé. Un fusible de 100 A est employé, où l'interrupteur de charge contrôle l'alimentation ou la déconnexion du transformateur, et le fusible fournit une protection contre les courts-circuits pour le transformateur. Le transformateur de 1250 kVA produit un courant basse tension de 380 V de 2500 A, qui est distribué via des appareillages basse tension standardisés de State Grid.

Les RMUs isolées à gaz SF6 sont compactes, et la conception à cuve commune est encore plus petite et économique. Bénéficiant des excellentes propriétés d'isolation et d'extinction d'arc du gaz SF6, les interrupteurs de charge à l'intérieur de l'appareillage utilisent du gaz SF6 pour l'extinction d'arc, capables d'interrompre à la fois les courants d'isolement et de charge active jusqu'à 630 A.

Pour les RMUs isolées à gaz écologiques, en raison de l'absence d'un gaz écologique alternatif qui égale le SF6 en termes de performance d'isolation et d'extinction d'arc, et comme les disjoncteurs ne peuvent pas interrompre le courant de charge, une combinaison de disjoncteur et d'interrupteur de charge sous vide est couramment utilisée pour remplir la fonction qui nécessitait auparavant un seul interrupteur.

La rangée supérieure de l'image ci-dessous montre le schéma du circuit principal d'une RMU SF6 conventionnelle, tandis que la rangée inférieure montre le schéma du circuit principal d'une RMU isolée à gaz écologique.

On peut voir que pour l'armoire de type F avec des interrupteurs de charge en boucle, une isolation plus un interrupteur sous vide est nécessaire ; pour l'armoire FR de sortie de transformateur, une isolation plus un interrupteur sous vide plus un fusible est également nécessaire, rendant la configuration de commutation plus complexe.

Les paramètres électriques de l'interrupteur de charge de l'unité RMU sont les suivants :
• Courant nominal : 630 A
• Courant de tenue court-circuit nominal : 20/4 (25/4*) kA/4 s
• Courant de fermeture en court-circuit nominal : 50 (63*) kA
• Endurance mécanique de l'interrupteur de charge : Classe M1, 5000 opérations
• Endurance mécanique du disjoncteur de terre : Classe M1, 3000 opérations
• Endurance électrique de l'interrupteur de charge : Classe E3, 200 opérations

Par conséquent, Schneider a introduit une méthode d'extinction d'arc sous vide parallèle, c'est-à-dire l'installation d'un extincteur d'arc sous vide en parallèle dans l'interrupteur. Pendant le processus d'ouverture, le lien de contact mobile de l'extincteur d'arc sous vide est entraîné de manière synchrone, transférant l'arc dans l'extincteur d'arc sous vide où il est éteint.

Après l'extinction de l'arc, les contacts de l'extincteur d'arc sous vide retournent à la position fermée, et lors de l'opération de fermeture ultérieure de l'interrupteur, l'extincteur d'arc sous vide ne s'active pas.

Cette conception n'exige qu'un seul mécanisme d'exploitation, comparé aux deux structures séparées d'un disjoncteur et d'un interrupteur sous vide, ce qui permet une taille plus petite et un coût moindre. Cependant, par rapport à deux interrupteurs indépendants, le mécanisme de commutation parallèle impose des exigences plus élevées en termes de conception, de procédé de fabrication et de fiabilité pour assurer le bon fonctionnement de l'interrupteur.

Ce type d'interrupteur de charge avec extincteur d'arc sous vide parallèle existe sous différentes formes structurales, mais le principe sous-jacent est le même.

Un extincteur d'arc sous vide miniaturisé est intégré aux contacts principaux de l'interrupteur, servant uniquement à interrompre des petits courants allant jusqu'à 630 A.

En ligne avec les objectifs "Double Carbone", l'appareillage isolé à gaz écologique représente une tendance inévitable. Sans avancées technologiques, simplement accumuler des composants conduit à une augmentation de la consommation de matériaux et de ressources, à des pertes plus importantes, et freine le développement durable. Tout en recherchant de nouveaux gaz alternatifs et des méthodes d'extinction d'arc, poursuivre des solutions qui simplifient les mécanismes, facilitent l'exploitation et améliorent la fiabilité est une voie viable pour les fabricants et produits d'équipements avancés. Les clients devraient également choisir des produits alternatifs technologiquement avancés pour aider à atteindre les objectifs du Double Carbone plus rapidement.