Armoires de commutation SF₆ entièrement isolées : avantages composants et solutions d'extension
1. Caractéristiques des appareils de commutation SF₆ entièrement isolés
1.1 Vue d'ensemble
Les appareils de commutation SF₆ entièrement isolés comprennent des unités fonctionnelles telles que les interrupteurs de charge, les combinaisons d'interrupteurs de charge-fusibles, les disjoncteurs-sectionneurs, etc., tous scellés dans des boîtes à gaz en acier inoxydable remplies de gaz SF₆ à basse pression. Ce gaz sert à la fois de moyen d'extinction d'arc et d'isolant. Les appareils de commutation utilisent des mécanismes actionnés électriquement ou manuellement par ressort. Chaque armoire est une boîte à gaz indépendante, permettant l'extension via des connecteurs de barres de collecteur dans n'importe quelle direction. Adaptés aux systèmes de distribution de moyenne tension, ces unités sont largement utilisées dans les postes de transformation et de sectionnement pour accomplir diverses tâches de distribution d'énergie.
1.2 Composants spéciaux des appareils de commutation SF₆ entièrement isolés
Les composants clés incluent :
Boîte à gaz scellée : À l'intérieur de la boîte à gaz scellée se trouvent les appareils de commutation et les barres de collecteur, remplis de gaz SF₆ à une pression nominale de 0,03 MPa. La soudure laser avancée et la détection simultanée de fuites sous vide à l'hélium garantissent un scellement supérieur. Aucun rechargement ou remplacement n'est nécessaire pendant sa durée de vie opérationnelle, ce qui le rend exempt d'entretien. En fonction de l'extensibilité, les boîtes à gaz peuvent être partagées ou autonomes ; seules les boîtes autonomes supportent l'extension.
Dispositif de soulagement de pression : Situé au fond de la boîte à gaz, le canal de soulagement de pression est équipé d'une membrane anti-explosion. En cas de défauts d'arc internes, l'expansion rapide du gaz force l'ouverture de la membrane, libérant la pression et guidant le gaz SF₆ vers des tranchées pour assurer la sécurité des opérateurs et des autres équipements.
Cadre de l'armoire : Le cadre (à l'exception de la boîte à gaz) sert de base de montage pour tous les composants et soutient la boîte à gaz. Il se compose généralement de trois compartiments principaux : la salle du mécanisme d'actionnement, la salle des câbles et le canal de soulagement de pression.
1.3 Principaux avantages des appareils de commutation SF₆ entièrement isolés
Totalement scellés et isolés : Toutes les parties sous tension de haute tension sont scellées à l'intérieur de la boîte à gaz, minimisant les impacts environnementaux. Idéal pour les environnements humides ou pollués, particulièrement adapté aux régions comme le delta de la Rivière des Perles.
Conception compacte : L'utilisation d'interrupteurs de charge à trois positions réduit le nombre de composants. Les parties conductrices utilisent l'isolation SF₆, résultant en une structure plus compacte par rapport aux armoires semi-isolées à air.
Indépendance de l'altitude : Les éléments internes sont logés dans des enceintes sous pression, assurant une performance constante indépendamment de l'altitude.
Extensibilité : Chaque armoire étant une boîte à gaz indépendante et équipée d'interfaces d'extension réservées, l'extension est possible à l'aide de connecteurs de barres de collecteur. Ces connecteurs consistent en trois adaptateurs en caoutchouc de silicone installés horizontalement dans les embases coniques internes des armoires adjacentes, reliant leurs barres de collecteur sans compromettre l'intégrité du joint.
2. Analyse des solutions d'extension pour les appareils de commutation SF₆ entièrement isolés
Comment ajouter de nouvelles armoires aux unités principales en anneau (RMUs) entièrement isolées SF₆ existantes est devenu un défi ces dernières années en raison du manque de spécifications d'interface standardisées entre différents fabricants. Voici une analyse basée sur un projet spécifique :
Étude de cas X : Un poste de transformation d'un quartier résidentiel abrite actuellement trois RMUs SF₆ entièrement isolés et extensibles de la société HD Switchgear, y compris une unité d'alimentation entrante et deux unités de ligne sortante. Le projet nécessite l'ajout d'une autre unité de ligne sortante et l'extension d'un câble ZRC-YJV22-3×120 vers un nouvel appareil de commutation extérieur servant de nouveaux utilisateurs. Plusieurs solutions ont été envisagées :
Remplacement complet : Le remplacement de tous les trois RMUs existants pourrait potentiellement endommager les câbles connectés s'ils ne sont pas soigneusement retirés et réinstallés, entraînant des coûts supplémentaires importants. Étant donné que les unités actuelles sont en service depuis moins de deux ans, cette option est gaspilleuse.
Ajout d'une nouvelle armoire : Comme les appareils de commutation sont fournis par le bureau d'électricité, l'acquisition d'un produit non-HD pourrait conduire à des problèmes de compatibilité en raison de standards d'interface de barres de collecteur variables. L'approvisionnement par le biais de processus d'appel d'offres spécialisés retarderait également les délais du projet.
Utilisation d'armoires SF₆ semi-isolées : L'introduction d'une armoire semi-isolée associée à une armoire de relevage de barres de collecteur pour combler l'écart entre les unités entièrement et semi-isolées pose des défis en raison de l'absence de composants de connexion standardisés, nécessitant une étroite collaboration avec le fabricant d'origine.
Installation de nouvelles unités semi-isolées : L'ajout d'une unité de ligne sortante semi-isolée et d'une armoire de relevage de barres de collecteur à côté de l'unité d'alimentation entrante existante permet de rediriger les câbles via l'armoire de relevage, augmentant ainsi la capacité sans perturber les installations existantes. Cette solution a finalement été choisie pour sa praticité et son efficacité.
La quatrième méthode a été adoptée, résolvant avec succès les besoins d'extension, et le projet est maintenant terminé et fonctionne sans problème.
3. Conclusion
En conclusion, les appareils de commutation SF₆ entièrement isolés offrent des avantages techniques clairs, mais font face à des défis en raison du manque de normes d'interface unifiées, compliquant l'intégration directe entre les produits de différents fabricants. Bien que la quatrième méthode ait résolu le problème immédiat, les futurs projets devraient privilégier l'utilisation de produits du fabricant d'origine, confirmant leur extensibilité, en évitant en particulier les structures de boîtes partagées qui ne peuvent généralement pas être étendues. Cette approche assure une meilleure compatibilité et faisabilité pour les mises à niveau du système.
