Types et analyse des pannes courantes des équipements de haute tension

Types et analyse des pannes courantes des appareils de commande haute tension

Les appareils de commande haute tension sont des dispositifs électriques essentiels dans les systèmes de distribution d'énergie. La dégradation de leur fonctionnement est l'une des principales causes de panne des systèmes électriques. Quelles sont les pannes courantes des appareils de commande haute tension ?

(1) Types extérieurs et intérieurs

Selon l'environnement d'installation, les appareils de commande haute tension peuvent être classés en types extérieurs ou intérieurs. Les équipements de classe 10 kV et inférieure sont principalement installés à l'intérieur. En fonction des configurations du circuit primaire, ils peuvent être catégorisés comme des appareils de commande pour ligne entrante/sortante, de couplage, de sectionnement de bus, etc.

Les appareils de commande intérieurs 10 kV entrant/sortant contiennent généralement des disjoncteurs à faible teneur en huile ou à vide. Ces disjoncteurs sont souvent équipés de mécanismes d'actionnement à ressort ou électromagnétique, bien que certains utilisent des mécanismes manuels ou à aimant permanent. Les différentes conceptions d'appareils de commande varient considérablement en structure, ce qui affecte directement le choix et l'installation des capteurs.

(2) Types fixes et amovibles

En fonction de l'utilisation et de la conception, les appareils de commande haute tension peuvent être divisés en types fixes et amovibles (à tiroir). Historiquement, les centrales électriques préféraient les appareils de commande amovibles pour les systèmes auxiliaires, tandis que les types fixes étaient plus courants dans les systèmes d'alimentation électrique publics.

Avec l'avancement technologique et le développement de nouveaux produits, les pratiques traditionnelles évoluent. Par exemple, l'appareil de commande métallique blindé amovible a évolué à partir des appareils de commande fixes. Ce type présente une conception entièrement fermée avec des compartiments fonctionnels séparés. Il offre une sécurité opérationnelle améliorée, des interverrouillages anti-erreur renforcés et une maintenance facilitée, augmentant considérablement la fiabilité opérationnelle.

(3) Développement des appareils de commande haute tension

Récemment, avec l'avancement et l'utilisation généralisée des disjoncteurs à vide compacts, l'appareil de commande à tiroir central (aussi connu sous le nom d'"appareil de commande avec unité amovible montée dans le compartiment central") a rapidement émergé comme un nouveau type d'appareil de commande métallique blindé amovible.

L'appareil de commande à tiroir central offre plusieurs avantages, le plus significatif étant la miniaturisation de l'unité amovible et les processus de fabrication mécanisés, permettant un alignement plus précis entre le chariot et les rails de guidage. Certains fabricants expédient même le chariot de disjoncteur et le boîtier séparément, facilitant l'assemblage et la mise en service sur site avec une grande fiabilité.

Grâce à une excellente interchangeabilité, ces appareils de commande sont moins affectés par le nivellement du sol sur le site d'installation. Avec une grande fiabilité opérationnelle et une maintenance facile, l'appareil de commande métallique blindé amovible à tiroir central est de plus en plus adopté dans les systèmes d'alimentation électrique.

II. Analyse des pannes courantes des appareils de commande haute tension

Les pannes des appareils de commande haute tension proviennent principalement de problèmes d'isolation, de conduction de courant et de systèmes mécaniques.

(1) Échec de fonctionnement ou mauvais fonctionnement

C'est le type de panne le plus courant dans les appareils de commande haute tension et peut être attribué à deux causes principales :

• Défauts mécaniques du mécanisme d'actionnement et du système de transmission, tels que le blocage du mécanisme, la déformation, le déplacement ou l'endommagement des composants ; des plongeurs de fermeture/déclenchement lâches ou bloqués ; des broches cassées ou lâches ; et l'échec du verrouillage.

• Défauts électriques dans les circuits de contrôle et auxiliaires, y compris des contacts défectueux dans les câblages secondaires, des bornes lâches, un câblage incorrect, des bobines de fermeture/déclenchement brûlées (en raison d'un blocage du mécanisme ou de commutateurs de sélection défectueux), des commutateurs auxiliaires défectueux, et des pannes dans l'alimentation de contrôle, les contacteurs de fermeture, ou les interrupteurs de fin de course.

(2) Pannes de commutation et de fermeture

Ces pannes proviennent du disjoncteur lui-même.

• Dans les disjoncteurs à faible teneur en huile, les problèmes courants incluent l'éjection d'huile lors de courts-circuits, l'endommagement de la chambre d'arc, une capacité de coupure insuffisante, et des explosions lors de la fermeture.

• Dans les disjoncteurs à vide, les pannes typiques incluent des fuites dans la chambre d'arc ou les cloches, une réduction du niveau de vide, des reprises lors de la commutation des banques de condensateurs, et la fissuration des tubes en céramique.

(3) Pannes d'isolation

La performance d'isolation doit équilibrer correctement les différentes tensions agissant sur l'isolation (y compris la tension de fonctionnement normale et les surtensions transitoires), les mesures de protection (telles que les parafoudres), et la résistance diélectrique du matériau d'isolation. L'objectif est d'obtenir une conception sûre, économique et rentable.

Les pannes d'isolation courantes incluent :

• Flashover externe vers la terre

• Flashover interne vers la terre

• Flashover phase à phase

• Flashover induit par la surtension de foudre

• Flashover, flashover de pollution, perforation ou explosion des isolateurs ou des embases de condensateur

• Flashover des barres de support

• Flashover, perforation ou explosion des transformateurs de courant (TC)

• Fracture des isolateurs en porcelaine

(4) Pannes de conduction de courant

Pour des niveaux de tension de 7,2 à 12 kV, les pannes de conduction de courant sont principalement causées par un mauvais contact aux coupures d'isolement (raccords), entraînant un surchauffage et une fusion des contacts.

(5) Forces externes et autres pannes

Cela inclut les pannes causées par des impacts d'objets étrangers, des catastrophes naturelles, des courts-circuits causés par des animaux, et d'autres facteurs externes ou accidentels imprévisibles.