Tests de résistance mécanique pour disjoncteurs : normes défis et meilleures pratiques
Essais de durabilité mécanique
La durabilité mécanique des disjoncteurs est testée selon la norme IEC 62271-100, qui exige 10 000 opérations (classe M2). Lors des tests dans un laboratoire à l'étranger, le premier prototype a échoué après 6 527 opérations en raison de la rupture d'un ressort de déclenchement. Le laboratoire a accepté cet échec isolé, attribuant le problème à des problèmes d'installation du ressort. Un deuxième prototype a été testé mais a également échoué après plus de 6 000 opérations en raison d'une autre rupture de ressort de déclenchement. Par conséquent, le laboratoire n'a émis qu'un rapport de durabilité mécanique pour 2 000 opérations (classe M1).
Analyse des causes profondes : La fracture provenait des marques de marteau mécanique au point de pliage du ressort lors de la fabrication, créant un point faible qui a cédé après des milliers d'opérations. Bien que le disjoncteur de 36 kV n'ait obtenu qu'une classification de durabilité mécanique M1 (2 000 opérations), la haute autorité et la crédibilité du rapport de test KEMA, valable pour les systèmes à 50/60 Hz et les systèmes mis à la terre ou non, ont permis des ventes réussies en Amérique latine, en Europe, en Asie du Sud-Est et sur d'autres marchés mondiaux.
Pour les interrupteurs de terre et les disjoncteurs amovibles, les différences dans les essais de durabilité mécanique sont présentées dans le tableau 1. Généralement, les clients de l'IEC acceptent que les chariots de disjoncteurs amovibles soient utilisés uniquement pour la maintenance. Ainsi, les exigences des clients internationaux peuvent être satisfaites en effectuant seulement 25 cycles d'insertion et de retrait, comme spécifié dans la clause 6.102.1 de l'IEC 62271-200.
Vérification des capacités de coupure et de fermeture
Les essais de coupure et de fermeture pour les disjoncteurs sont effectués dans plusieurs configurations en fonction de l'application : disjoncteurs autonomes (non logés), disjoncteurs amovibles montés dans des équipements de test, ou disjoncteurs amovibles installés dans des tableaux de distribution. Lorsque le tableau de distribution et le disjoncteur sont testés ensemble, les essais de coupure et de fermeture sont effectués à l'intérieur du tableau de distribution assemblé. Pour les essais de type autonomes, il est recommandé de fournir un compartiment amovible dédié pour les tests.
Les essais de coupure de l'IEC pour les disjoncteurs définissent diverses séquences de test. Les clients peuvent choisir différentes séquences. Par exemple, la Séquence 1 comprend 274 opérations de coupure (130 T10, 130 T30, 8 T60 et 6 T100s). Pour améliorer l'efficacité coûts-temps - puisque les laboratoires de test facturent en fonction de la durée du test - les clients choisissent souvent la Séquence 3, totalisant 72 opérations (3 T10/T30, 60 T60 et 6 T100s). Bien que le nombre d'opérations soit réduit, l'énergie totale est augmentée. Cependant, comparé à la norme de test de 50 coupures à pleine capacité couramment utilisée localement, le test IEC reste significativement moins sévère. Le tableau 2 présente les nombres d'opérations de coupure définis dans l'IEC 62271-100 pour les essais de durabilité.
Pour les disjoncteurs destinés aux applications 50 Hz et 60 Hz, la directive STL spécifie les fréquences de test comme indiqué dans le tableau 3 pour valider la conformité et émettre un rapport de test de type. Pour répondre aux exigences de double fréquence, seuls les tests de base de coupure (classe E1) à 50 Hz et 60 Hz sont nécessaires. Le test de durabilité peut être effectué à 50 Hz ou 60 Hz. De même, le test de séquence O-0,3 s-CO-15 s-CO ne nécessite que des tests de base. Bien que les exigences de test varient pour différents systèmes de mise à la terre neutre, cela n'affecte pas le test de durabilité.
Essais d'arc interne
Tension de test : Conformément à l'annexe AA.4.2 de l'IEC 62271-200, le test doit être effectué à une tension appropriée n'excédant pas la tension nominale. Si une tension inférieure à la tension nominale est choisie, les conditions suivantes doivent être remplies :
a) Le courant moyen efficace calculé doit satisfaire aux exigences de courant de l'AA.4.3.1 ;
b) L'arc ne doit pas s'éteindre prématurément à aucun stade.
L'extinction temporaire monophasée est autorisée si la durée cumulée des interruptions de courant n'excède pas 2 % de la durée totale du test, et aucune interruption ne dure plus longtemps que le prochain zéro de courant prévu. L'intégrale de la composante de courant alternatif doit être au moins égale à la valeur spécifiée dans l'AA.4.3.1.
Selon la directive STL, lors des essais d'arc triphasés et biphasés, les deux phases peuvent être alimentées par une source de courant à une tension inférieure à la valeur nominale, tandis que la troisième phase est alimentée par une source de tension distincte à Ur/√3. Dans les essais monophasés, l'arc doit être initié entre la phase médiane et la terre. Le circuit peut être alimenté par une source de courant à une tension inférieure à la valeur nominale, à condition que la source de tension dispose d'une puissance de court-circuit suffisante pour détecter clairement la rupture de tension et la distinguer des interférences.
Pour un tableau de distribution de 17,5 kV, l'essai de défaut d'arc interne est effectué à 7,1 kV, ce qui est documenté dans le rapport de test.
Conditions de test et disposition de l'équipement :
Il est permis de réaliser des essais séquentiels sur différentes sections non testées d'une seule unité. Le laboratoire n'est pas responsable de la fourniture ou de l'organisation des conduits de câbles. La disposition du test doit être détaillée dans le rapport de test. Si un type d'unité fonctionnelle n'est pas destiné à être utilisé comme unité terminale dans les conditions de service, pendant les tests, deux ou plusieurs unités fonctionnelles doivent être disposées dans l'assemblage, plaçant l'unité testée aussi près que possible du côté et éloignée du mur simulé de la pièce.
Le plafond doit être au moins à 200 mm ± 50 mm au-dessus de l'objet de test. Le chemin d'ouverture du panneau de décompression ne doit pas heurter le plafond. Les résultats du test sont valides pour toutes les distances entre l'objet de test et le plafond supérieures à la distance de configuration de test. L'échantillon de test doit être testé dans sa configuration de fonctionnement réelle. Pour les tableaux de distribution avec des clapets de ventilation pivotants, les poignées de manœuvre amovibles n'ont pas besoin d'être installées, mais le clapet doit être en position ouverte pendant l'essai d'arc interne. Comme illustré dans la Figure 4, la disposition de l'essai d'arc interne pour un tableau de distribution de 17,5 kV implique quatre unités de tableaux de distribution en ligne. Les tests sont effectués sur les trois compartiments haute tension de l'unité terminale la plus à gauche. Le sommet du coffret est à 600 mm sous le plafond, avec une plaque réfléchissante installée pour éviter la réflexion de l'arc du plafond et la combustion des indicateurs horizontaux. Un trolley d'isolement de test remplace le disjoncteur pour les tests, et la plaque de protection interne à la porte de ventilation inférieure est en position ouverte.
Notes supplémentaires sur les essais IEC
Les essais IEC aboutissent à des certificats de test de type distincts pour différents éléments de test, y compris :
Certificat de test de type pour les performances d'isolation
Certificat de test de type pour les performances de coupure et de fermeture en cas de court-circuit
Certificat de test de type pour les performances d'arc interne
Les dessins et la documentation du fabricant suivants doivent être fournis pour démontrer la cohérence entre le tableau de distribution testé et les dessins de conception support. Le laboratoire de test vérifiera l'échantillon en mesurant et en contrôlant les dessins, les spécifications des barres de bus, l'espacement des supports, etc., par rapport à la documentation fournie. Toute déviation est enregistrée.
a) Schéma unifilaire du tableau de distribution et de l'appareillage, y compris les noms des types de composants.
b) Dessin de disposition générale (dessin d'assemblage), y compris :
Dimensions globales
Dimensions du système de barres de bus
Structure de support
Distances électriques de sécurité
Matériaux des principaux composants
c) Dessins d'identification du tableau de distribution, comme détaillé dans les directives STL pertinentes.
