Classement du disjoncteur | Courant de court-circuit d'interruption et de fermeture
La classement d'un disjoncteur comprend :
Courant de court-circuit assigné.
Courant de court-circuit assigné à l'établissement du courant.
Séquence d'exploitation assignée du disjoncteur.
Courant assigné pour une durée courte.
Courant de coupure de court-circuit du disjoncteur
Il s'agit du courant de court-circuit maximal qu'un disjoncteur (CB) peut supporter avant d'être finalement éteint par l'ouverture de ses contacts.
Lorsqu'un court-circuit passe par un disjoncteur, des contraintes thermiques et mécaniques se produisent dans les parties conductrices du disjoncteur. Si la surface de contact et la section des parties conductrices du disjoncteur ne sont pas suffisamment grandes, il peut y avoir un risque de dommages permanents dans l'isolation ainsi que dans les parties conductrices du CB.
Selon la loi de Joule sur le chauffage, la température qui augmente est directement proportionnelle au carré du courant de court-circuit, à la résistance de contact et à la durée du courant de court-circuit. Le courant de court-circuit continue de circuler à travers le disjoncteur jusqu'à ce que le court-circuit soit éteint par l'opération d'ouverture du disjoncteur.
Comme la contrainte thermique dans le disjoncteur est proportionnelle à la durée du court-circuit, la capacité de coupure du disjoncteur électrique dépend du temps de fonctionnement. À 160oC, l'aluminium devient mou et perd sa force mécanique, cette température peut être considérée comme la limite de la montée en température des contacts du disjoncteur pendant un court-circuit.
Ainsi, la capacité de coupure de court-circuit ou courant de coupure de court-circuit du disjoncteur est définie comme le courant maximal pouvant passer par le disjoncteur du moment où se produit le court-circuit jusqu'au moment où le court-circuit est éteint, sans aucun dommage permanent dans le CB.
La valeur du courant de coupure de court-circuit est exprimée en valeur efficace.
Pendant un court-circuit, le disjoncteur n'est pas seulement soumis à des contraintes thermiques, il subit également des contraintes mécaniques importantes. Ainsi, lors de la détermination de la capacité de court-circuit, la force mécanique du disjoncteur est également prise en compte.
Pour choisir un disjoncteur approprié, il est évident de déterminer le niveau de défaut au point du système où le disjoncteur sera installé. Une fois le niveau de défaut d'une partie de la transmission électrique déterminé, il est facile de choisir le disjoncteur correctement classé pour cette partie du réseau.
Capacité assignée d'établissement de court-circuit
La capacité d'établissement de court-circuit du disjoncteur est exprimée en valeur crête et non en valeur efficace comme la capacité de coupure. Théoriquement, au moment de l'apparition d'un défaut dans un système, le courant de défaut peut monter à deux fois son niveau symétrique.
Au moment de l'activation d'un disjoncteur dans un état de défaut du système, la partie de court-circuit du système est connectée à la source. Le premier cycle du courant pendant que le circuit est fermé par le disjoncteur a une amplitude maximale. Cela est environ deux fois l'amplitude de la forme d'onde du courant de défaut symétrique.
Les contacts du disjoncteur doivent résister à cette valeur maximale de courant pendant le premier cycle de la forme d'onde lorsque le disjoncteur est fermé sous défaut. Sur la base de ce phénomène mentionné ci-dessus, un disjoncteur sélectionné doit être classé avec une capacité d'établissement de court-circuit.
Comme la capacité d'établissement de court-circuit assignée du disjoncteur est exprimée en valeur crête maximale, elle est toujours supérieure à la capacité de coupure de court-circuit assignée du disjoncteur. La valeur normale du courant d'établissement de court-circuit est 2,5 fois plus grande que le courant de coupure de court-circuit. Cela est vrai pour les disjoncteurs à commande standard et à distance.
Séquence d'exploitation assignée ou cycle de service du disjoncteur
Il s'agit de l'exigence de charge mécanique du mécanisme d'exploitation du disjoncteur. La séquence d'exploitation assignée d'un disjoncteur a été spécifiée comme:
Où, O indique l'opération d'ouverture du disjoncteur.
CO représente l'opération de fermeture qui est immédiatement suivie par une opération d'ouverture sans délai intentionnel.
t’ est le temps entre deux opérations nécessaire pour restaurer les conditions initiales et/ou pour éviter un réchauffement excessif des parties conductrices du disjoncteur. t = 0,3 sec pour le disjoncteur destiné au premier recoupement automatique, si non spécifié autrement.
Supposons que la séquence d'exploitation assignée d'un disjoncteur soit :
Cela signifie qu'une opération d'ouverture du disjoncteur est suivie d'une opération de fermeture après un intervalle de 0,3 sec, puis le disjoncteur s'ouvre à nouveau sans délai intentionnel. Après cette opération d'ouverture, le disjoncteur est à nouveau fermé après 3 minutes et s'ouvre instantanément sans délai intentionnel.
Courant assigné pour une durée courte
Il s'agit de la limite de courant qu'un disjoncteur peut supporter en toute sécurité pendant une période spécifique sans subir de dommage. Les disjoncteurs n'éteignent pas le courant de court-circuit dès qu'un défaut se produit dans le système. Il y a toujours des délais intentionnels et non intentionnels entre l'instant de l'apparition du défaut et l'instant de l'éteignage du défaut par le disjoncteur.
Ce délai est dû au temps de fonctionnement des relais de protection, au temps de fonctionnement du disjoncteur, et il peut y avoir un délai intentionnel imposé dans le relais pour une coordination appropriée de la protection du système électrique. Même si un disjoncteur ne parvient pas à s'éteindre, le défaut sera éteint par le disjoncteur situé à un niveau supérieur.
Dans ce cas, le temps d'éteignage du défaut est plus long. Par conséquent, après un défaut, un disjoncteur doit supporter le court-circuit pendant une certaine période. La somme de tous les délais ne doit pas dépasser 3 secondes ; donc, un disjoncteur doit être capable de supporter un courant de défaut maximal pendant au moins cette courte période.
Le courant de court-circuit peut avoir deux effets majeurs à l'intérieur d'un disjoncteur.
En raison du courant électrique élevé, il peut y avoir une contrainte thermique élevée dans l'isolation et les parties conductrices du disjoncteur.
Le courant de court-circuit élevé produit des contraintes mécaniques significatives dans différentes parties conductrices du disjoncteur.
Un disjoncteur est conçu pour résister à ces contraintes. Mais aucun disjoncteur n'a à supporter un courant de court-circuit supérieur au courant pendant une période spécifiée. Le courant assigné pour une durée courte d'un disjoncteur est au moins égal au courant de coupure de court-circuit assigné du disjoncteur.
Tension assignée du disjoncteur
La tension assignée du disjoncteur dépend de son système d'isolation. Pour les systèmes inférieurs à 400 kV, le disjoncteur est conçu pour résister à 10% au-dessus de la tension nominale du système. Pour les systèmes supérieurs ou égaux à 400 kV, l'isolation du disjoncteur doit être capable de résister à 5% au-dessus de la tension nominale du système.
Cela signifie que la tension assignée du disjoncteur correspond à la tension maximale du système. Cela est dû au fait que, en condition de charge faible ou sans charge, la tension du système électrique est autorisée à monter jusqu'à la tension nominale maximale du système.
Un disjoncteur est également soumis à deux autres conditions de haute tension.
La déconnexion soudaine d'une charge importante pour une autre raison, la tension imposée sur le disjoncteur et entre les contacts lorsque le disjoncteur est ouvert, peut être très élevée par rapport à la tension maximale du système. Cette tension peut être de la fréquence du réseau mais ne reste pas très longtemps car cette situation de haute tension doit être éteinte par le dispositif de protection.
Mais un disjoncteur doit être capable de résister à cette surtension de fréquence du réseau pendant sa durée de vie normale.
Le disjoncteur doit être classé pour résister à la surtension de fréquence du réseau pendant un temps spécifique. Généralement, ce temps est de 60 secondes. Rendre la capacité de résistance à la surtension de fréquence du réseau supérieure à 60 secondes n'est pas économique et n'est pas pratiquement souhaitable, car toutes les situations anormales du système électrique sont certainement éteintes en bien moins de 60 secondes.Comme les autres appareils connectés au système électrique, un disjoncteur peut également faire face à des impulsions de foudre et des impulsions de commutation pendant sa durée de vie.
Le système d'isolation du disjoncteur et l'entre-contact d'un disjoncteur ouvert doivent résister à ces formes d'onde d'impulsion de tension dont l'amplitude est très élevée mais extrêmement transitoire. Ainsi, un disjoncteur est conçu pour résister à cette tension impulsionnelle de pic pendant une plage de microsecondes uniquement.
