Schéma des fonctions de base du circuit de commande des disjoncteurs
Description du diagramme des fonctions du circuit de commande des disjoncteurs
Contacts principaux du disjoncteur : Ces contacts ne font pas partie du circuit de commande. Ils servent d'éléments conducteurs principaux qui s'ouvrent et se ferment pour interrompre ou établir le circuit électrique principal.
Mécanisme d'exploitation mécanique : Ce mécanisme libère l'énergie nécessaire pour déplacer les contacts principaux entre les positions ouverte et fermée. Il est également exclu du circuit de commande proprement dit. Son rôle est crucial pour l'action physique des contacts principaux, ce qui est essentiel pour la fonction du disjoncteur d'interrompre ou de permettre le flux du courant électrique.
Système de charge d'énergie : Le système de charge d'énergie fournit de l'énergie au mécanisme d'exploitation. Dans les systèmes avec un stockage d'énergie hydraulique, à ressort ou pneumatique, il comprend généralement un moteur électrique, une pompe à entraînement par moteur ou un compresseur. Ce système garantit que le mécanisme d'exploitation dispose de la puissance nécessaire pour effectuer ses tâches, telles que l'ouverture et la fermeture des contacts principaux, permettant ainsi au disjoncteur de fonctionner efficacement.
Moniteur de densité et contacts du moniteur de densité : Ces dispositifs jouent un rôle vital dans la surveillance de l'isolant et/ou du milieu d'extinction d'arc, qui sont généralement du SF6 ou un gaz mixte dans les disjoncteurs modernes. Généralement, des commutateurs de pression compensés en température sont utilisés. Ils actionnent des relais auxiliaires pour empêcher le disjoncteur de se déclencher ou de se fermer si la densité du gaz SF6 à l'intérieur de l'enveloppe tombe en dessous de niveaux critiques. Ces commutateurs et contacts remplissent deux fonctions importantes :
Fonction d'alerte/avertissement : Ils fournissent un avertissement ou une alarme lorsque la densité du gaz SF6 à l'intérieur de l'enveloppe diminue mais reste au-dessus du niveau de verrouillage. Cette alerte précoce donne à l'opérateur suffisamment de temps pour résoudre le problème avant que le disjoncteur ne se verrouille et perde ses capacités opérationnelles.
Fonction d'interverrouillage/interdiction : Lorsque la densité du gaz SF6 atteint le "niveau de verrouillage", où l'exploitation sûre n'est plus possible, ces composants interverrouillent ou interdisent l'exploitation du disjoncteur. L'opérateur a généralement la possibilité de configurer le disjoncteur pour qu'il se déclenche automatiquement et se verrouille lorsque ce niveau est atteint (l'option "déclenchement forcé", qui comporte certains risques de sécurité) ou pour qu'il se verrouille dans sa position actuelle.
Bobine de fermeture : La bobine de fermeture est un dispositif électromagnétique. Lorsque le disjoncteur reçoit un signal de fermeture valide, la bobine de fermeture est alimentée. Cette alimentation libère le mécanisme, provoquant la fermeture des contacts principaux du disjoncteur. Une fois que le disjoncteur atteint la position fermée, les contacts de commutation auxiliaires dans le circuit de fermeture s'ouvrent, désalimentant les bobines de fermeture. Généralement, il n'y a qu'une seule bobine de fermeture dans le circuit de commande pour assurer une opération de fermeture unique et coordonnée.
Bobines d'ouverture : Les bobines d'ouverture sont également des dispositifs électromagnétiques. Lorsqu'elles reçoivent un signal d'ouverture valide, elles sont alimentées. L'alimentation des bobines d'ouverture libère le mécanisme, entraînant l'ouverture des contacts principaux du disjoncteur. Une fois que le disjoncteur atteint la position ouverte, les contacts de commutation auxiliaires dans les circuits des bobines de déclenchement s'ouvrent, désalimentant les bobines de déclenchement. Généralement, il y a deux bobines de déclenchement qui fonctionnent à partir d' alimentations indépendantes. L'opération d'une seule bobine de déclenchement est suffisante pour ouvrir le disjoncteur. La présence de deux bobines aide à minimiser le risque d'échec de déclenchement, améliorant ainsi la fiabilité du processus d'interruption du circuit.
Contact auxiliaire de position : Actionné par l'exploitation du disjoncteur, ces contacts servent à plusieurs fins. Ils interrompent le courant des bobines de fermeture et de déclenchement pour les désalimenter une fois l'opération (fermeture ou ouverture) terminée. De plus, ils sont utilisés pour indiquer et surveiller la position du disjoncteur. Ils jouent également un rôle dans l'interverrouillage des opérations de contrôle et de protection au niveau de la baie ou de la station, empêchant les opérations de commutation incorrectes. Ces commutateurs peuvent être utilisés dans toute fonction où la position du disjoncteur est un paramètre critique.
Anti-pompage : La fonction anti-pompage est conçue pour empêcher une opération de re-fermeture lorsque la commande de fermeture précédente est toujours active alors que le disjoncteur a été ouvert. Ce mécanisme empêche le disjoncteur de se fermer et de s'ouvrir répétitivement, ce qui pourrait entraîner des dommages et des risques de sécurité. Généralement, la commande de fermeture alimente un relais anti-pompage via un contact de commutation auxiliaire (un contact normalement ouvert (NO)). Un contact du relais anti-pompage interrompt le circuit vers la bobine de fermeture, tandis qu'un second contact bloque ou "scelle" le relais anti-pompage jusqu'à ce que la commande de fermeture soit retirée du circuit.
Contact de limite d'énergie : Les contacts de limite d'énergie sont configurés pour s'activer lorsque l'énergie stockée dans le mécanisme est épuisée, que ce soit en raison de l'exploitation ou des pertes. Généralement, ils déclenchent un moteur pour restaurer l'énergie du mécanisme à son niveau de fonctionnement normal, comme la recompression d'un ressort ou le réapprovisionnement en pression hydraulique ou pneumatique. Pour les mécanismes à ressort, la recharge se produit généralement après chaque opération de fermeture, tandis que d'autres types de mécanismes peuvent effectuer plusieurs opérations avant qu'une recharge ne soit nécessaire. Les systèmes pneumatiques et hydrauliques disposent d'un commutateur qui surveille la pression et alimente un compresseur lorsque la pression tombe en dessous d'un niveau critique. Une fois que le niveau d'énergie est restauré, un commutateur s'ouvre, arrêtant le moteur. Le moteur est généralement équipé d'une protection contre la surcharge thermique et d'un relais à temporisation, qui arrête le moteur (ou une pompe ou un compresseur à entraînement par moteur) en cas de dysfonctionnement. Les commutateurs ou contacts surveillant l'énergie stockée remplissent les fonctions suivantes :
Verrouillage de fermeture : Ils verrouillent l'opération de fermeture si le disjoncteur manque d'énergie suffisante pour se fermer et se rouvrir en toute sécurité.
Verrouillage d'ouverture : Ils verrouillent l'opération d'ouverture si le disjoncteur n'a pas assez d'énergie pour s'ouvrir en toute sécurité. Cela est particulièrement pertinent pour les disjoncteurs hydrauliques ou pneumatiques, bien que cela puisse ne pas s'appliquer de la même manière aux disjoncteurs à ressort, où une fermeture réussie charge le ressort d'ouverture.
Contrôle de la charge : Ils contrôlent (démarrent et arrêtent) le circuit de charge du dispositif de stockage d'énergie (par exemple, un ressort).
Commutateur local/à distance : Il s'agit d'un commutateur sélecteur qui permet à l'opérateur de désactiver le contrôle à distance et d'exploiter le disjoncteur uniquement localement. Il sert de mesure de sécurité pour empêcher l'exploitation à distance du disjoncteur pendant la maintenance, assurant la sécurité du personnel de maintenance.
Déconnexion/élément fusible : Ces dispositifs sont utilisés pour couper l'alimentation du système de commande pendant les travaux de maintenance ou en cas de défaut dans le circuit de commande. La déconnexion est généralement réalisée par des interrupteurs à couteau ou des fusibles/remplaçables, qui offrent une confirmation visuelle que le circuit de commande est ouvert. Ils peuvent également être verrouillés en position ouverte pour empêcher toute reconnexion non autorisée. Dans les cas où une protection contre les courts-circuits est requise, des mini-disjoncteurs (MCB) peuvent être utilisés comme alternative aux simples fusibles.
Contrôle et indication locale : Cette fonction fournit une indication de la position du disjoncteur et de l'état de la facilité de contrôle local/à distance. Ces indicateurs sont principalement destinés à des fins de maintenance ou d'opérations d'urgence, selon les règlements de sécurité locaux, permettant au personnel d'évaluer rapidement l'état du disjoncteur.
Circuit de discordance de pôles : Pour les disjoncteurs à exploitation indépendante des pôles (IPO), où chaque phase dispose de son propre mécanisme d'exploitation, il est possible qu'une phase du disjoncteur soit dans une position différente (ouverte ou fermée) par rapport aux autres phases. Cette situation, appelée discordance de pôles, peut conduire à un courant primaire asymétrique. Lorsqu'une discordance de pôles se produit, les contacts de commutation auxiliaires de chaque phase sont utilisés pour alimenter un relais à temporisation. Si la discordance persiste après le délai prédéfini (généralement entre 1,5 et 5 secondes, selon les conditions spécifiques du réseau et la durée d'exploitation asymétrique du circuit primaire tolérée, qui doit être supérieure au temps de recloseur monophasé et inférieure à la protection de séquence négative de phase de génération), une tentative sera faite pour déclencher toutes les phases du disjoncteur. Si la discordance de pôles était due à un échec de fermeture d'un pôle, le déclenchement est susceptible de réussir. Cependant, si la discordance initiale était due à un échec d'ouverture, le pôle défaillant peut ne pas répondre aux commandes ultérieures d'ouverture, et l'ouverture d'autres disjoncteurs peut être nécessaire.
Chauffage : Des chauffages d'espace sont généralement installés dans chacun des boîtiers de mécanisme d'exploitation et de commande. Leur objectif est de réduire la condensation, qui peut causer la corrosion et les dysfonctionnements de l'équipement, assurant ainsi le fonctionnement fiable des composants du disjoncteur.
