Comment installer et mettre en service les disjoncteurs GW4

Dans les postes électriques, le nombre de disjoncteurs à isolation est généralement 2 à 4 fois celui des disjoncteurs. En raison de leur grande quantité, la charge de travail pour l'installation et la mise en service est considérable. Pour les niveaux de tension inférieurs à 110 kV, le disjoncteur à isolation de type GW4 est l'équipement dominant. Si le travail d'installation et les ajustements dimensionnels mécaniques du disjoncteur à isolation ne répondent pas aux exigences, des problèmes tels qu'une ouverture/fermeture incomplète, un contact surchauffé, voire une rupture de l'isolateur en porcelaine peuvent se produire. Il est donc hautement nécessaire de résumer les méthodes d'installation et de mise en service des disjoncteurs à isolation. Sur la base de l'expérience pratique de l'auteur, les procédures d'installation et de mise en service de ce type de disjoncteur à isolation sont résumées ci-dessous pour référence par les pairs.

1.Structure et principe de fonctionnement du disjoncteur à isolation de type GW4
Pour mieux maîtriser les techniques d'installation et les méthodes de mise en service, il est essentiel de bien comprendre la structure et le principe de fonctionnement du disjoncteur.

1.1 Structure du disjoncteur à isolation

1.1.1 Structure du disjoncteur à isolation
Le disjoncteur à isolation de type GW4 présente une structure à double colonne avec rotation horizontale, composée de trois unités monophasées. Chaque unité monophasée comprend un socle, des piliers isolants, et des parties conductrices, et est équipée d'un mécanisme de commande manuel ou électrique.

1.1.2 Structure du disjoncteur de terre
Le disjoncteur de terre est composé d'un contact fixe monté sur le tube conducteur du disjoncteur à isolation et d'un contact mobile monté sur le socle.

1.1.3 Structure du mécanisme de commande manuelle
Le mécanisme de commande manuelle comprend une poignée de commande qui tourne de 90° (ou 180°) dans un plan horizontal (ou vertical), un couvercle anti-pluie, et un commutateur auxiliaire logé à l'intérieur.

1.1.4 Mécanisme de commande électrique
Les principaux composants du mécanisme de commande électrique incluent un moteur électrique, un réducteur de vitesse, un commutateur auxiliaire, un interrupteur de fin de course, un sélecteur, un contacteur, et un disjoncteur.

1.2 Principe de fonctionnement du disjoncteur à isolation

1.2.1 Principe de fonctionnement du disjoncteur à isolation
Lorsque l'arbre de sortie du mécanisme de commande tourne de 90° (ou 180°), il entraîne le tube vertical → l'arbre de commande tourne de 90° (ou 180°) → le bras de commande → la phase opérée active tourne de 90° → le bras de liaison horizontal → les autres phases actives tournent de 90° → le bras de liaison transversal → les pôles entraînés tournent en sens inverse de 90°, réalisant ainsi une opération interverrouillée triphasée.

1.2.2 Principe de fonctionnement du disjoncteur de terre
Le mécanisme de commande entraîne l'arbre de transmission et le bras de liaison horizontal pour faire tourner l'arbre du disjoncteur de terre d'un certain angle, permettant ainsi l'ouverture ou la fermeture.

1.2.3 Principe de fonctionnement du mécanisme de commande manuelle
Lorsque la poignée est actionnée, l'arbre de sortie du mécanisme tourne, entraînant le commutateur auxiliaire connecté à l'arbre principal. Pendant les opérations d'ouverture ou de fermeture, les contacts correspondants s'ouvrent ou se ferment pour envoyer les signaux respectifs d'ouverture ou de fermeture.

1.2.4 Principe de fonctionnement du mécanisme de commande électrique
Le moteur démarre, entraînant l'unité de réduction à vis sans fin ; l'arbre principal tourne, actionnant le disjoncteur à isolation connecté pour l'ouvrir ou le fermer.

2.Installation du disjoncteur à isolation

2.1 Principes d'installation
Une installation et une mise en service correctes sont des prérequis pour le fonctionnement normal du disjoncteur à isolation. Dans un certain sens, une bonne installation constitue la moitié d'une mise en service réussie. Par conséquent, lors de l'installation, le principe "horizontal et vertical" doit être strictement suivi.

(1) Les socles des trois phases doivent être alignés verticalement—c'est-à-dire se trouver dans le même plan horizontal—pour garantir que les bras de liaison horizontaux restent coplanaires.

(2) Les socles des trois phases doivent être alignés avant-arrière—c'est-à-dire que les pôles entraînants et entraînés de chaque phase doivent respectivement se trouver dans le même plan vertical—pour garantir que les bras de liaison horizontaux restent coplanaires.

(3) Les socles des trois phases doivent être parallèles de gauche à droite pour assurer une coordination appropriée des longueurs des bras de liaison horizontaux.

(4) Les isolateurs en porcelaine des trois phases doivent être parfaitement verticaux—pour maintenir les bras de liaison horizontaux coplanaires et assurer un bon alignement des surfaces de contact.

(5) L'arbre de sortie du mécanisme de commande doit être coaxial avec l'arbre de commande de la phase opérée—pour minimiser le couple de commande nécessaire.

2.2 Exigences d'installation pour les composants individuels

(1) Parties isolantes—doivent être intactes et répondre aux spécifications.
(2) Parties rotatives (de transmission)—doivent être lubrifiées, flexibles et sans blocage ; si ce n'est pas le cas, appliquer du MoS₂ ou un graissage similaire.
(3) Parties fixes—doivent être solidement fixées sans jeu.

2.3 Précautions lors de l'installation

(1) Le courant nominal doit être conforme aux exigences de conception.
(2) La direction d'installation du disjoncteur de terre doit être conforme aux exigences. Pour la mise à la terre d'un seul côté, il peut être mis à la terre à gauche ou à droite ; généralement, le disjoncteur de terre est situé du côté du disjoncteur.
(3) La direction d'ouverture du disjoncteur à isolation doit être conforme aux exigences. Lorsqu'on fait face au mécanisme de commande, la direction d'ouverture du disjoncteur à isolation doit être alignée avec la ligne de vue de l'observateur.
(4) Les positions de contact gauche et droite doivent être correctement installées : le contact gauche (côté doigt de contact) est monté sur le côté du pôle entraînant, et le contact droit (côté tête de contact) sur le côté du pôle entraîné.
(5) Le mécanisme de commande de la lame principale est généralement installé sous l'arbre de commande de la phase A.
(6) La distance entre les phases : pas moins de 2 m pour 110 kV, et pas moins de 1,2 m pour 35 kV.

3.Mise en service du disjoncteur à isolation

3.1 Essence de la mise en service
L'essence de la mise en service est, sur la base d'une installation correcte et raisonnable, d'ajuster toutes les dimensions mécaniques et les angles pour répondre aux exigences standard.

3.2 Procédure de mise en service (de bas en haut)

3.2.1 Ajustement de la base

(1) Ajuster la planéité de la base.

(2) La longueur et l'angle du bras oscillant 1 (connecté à la tige de liaison horizontale) et du bras oscillant 2 (connecté à la tige de liaison transversale) doivent être identiques pour les trois phases. Le bras oscillant 3 (connecté au bras oscillant de commande de la lame principale) varie selon le fabricant : certains l'installent sur l'arbre de base (comme indiqué à la Figure 1) ; d'autres nécessitent un soudage sur place sur la tige de liaison horizontale. Lorsque la documentation du produit fournit des instructions d'ajustement, suivez-les ; sinon, ajustez de manière à ce que, après avoir connecté le mécanisme au corps de l'interrupteur, les angles d'ouverture/fermeture et la synchronisation soient appropriés. (Si les bras oscillants 1 et 2 sont soudés à l'arbre, leur angle et leur longueur ne sont pas ajustables.)

(3) Ajuster la vis de positionnement de manière à ce que l'espace entre elle et la plaque de butée de positionnement soit de 1 à 3 mm.

3.2.2 Ajustement des isolateurs en porcelaine

L'ajustement peut être effectué en utilisant des entretoises, mais notez que l'épaisseur des entretoises ajoutées à un seul emplacement ne doit pas dépasser 3 mm, et toutes les entretoises ajoutées au même emplacement doivent être soudées ensemble.

(1) La verticalité des isolateurs en porcelaine doit répondre aux exigences.
(2) Les hauteurs des deux isolateurs en porcelaine sur un seul poteau doivent être identiques.

3.2.3 Ajustement des contacts conducteurs
Desserrez les vis sur le bloc de connexion qui fixent la tige conductrice, puis faites pivoter ou déplacez la tige conductrice pour obtenir une alignement correct.

(1) Les deux tiges conductrices (gauche et droite) sur un seul poteau doivent être alignées, c'est-à-dire que leurs hauteurs doivent être cohérentes, avec une différence de hauteur verticale inférieure à 5 mm, et elles doivent se situer en ligne horizontale droite, comme indiqué à la Figure 2.
(2) Les longueurs des tiges conductrices gauche et droite sur les trois phases doivent être identiques.
(3) La profondeur d'insertion des doigts de contact dans les contacts doit être la même pour les trois phases. Si le manuel du fabricant spécifie une valeur numérique, ajustez-vous en fonction de cette valeur ; si aucune valeur n'est donnée mais que la Figure 3 est fournie, ajustez-vous en fonction de la Figure 3 ; si ni une valeur numérique ni la Figure 3 ne sont disponibles, ajustez-vous en fonction de l'expérience. Si l'insertion est trop superficielle, la surface de contact après fermeture sera insuffisante ; si trop profonde, la force d'impact excessive lors de la fermeture peut endommager l'isolateur. Par conséquent, après fermeture, un jeu (marge) de 4 à 6 mm doit être maintenu entre les doigts de contact et la base de contact, et la profondeur d'insertion des doigts de contact lors de la fermeture ne doit pas être inférieure à 90 % de la profondeur totale de contact.

3.2.4 Ajustement du poteau de commande

(1) Ajustement de la distance d'ouverture:
Après l'ouverture de l'interrupteur à disjoncteur, l'angle entre la tige conductrice et la ligne centrale de la base doit être compris entre 90° et 92°. Si il est difficile de mesurer l'angle avec précision, une méthode simple consiste à utiliser un mètre ruban pour vérifier si les tiges conductrices gauche et droite sont parallèles aux deux extrémités. Une différence de ±10 mm entre les distances aux deux extrémités est acceptable.

(2) Ajustement entre le poteau de commande et le mécanisme de commande:
Placez le corps du poteau de commande et le mécanisme en position fermée, puis connectez-les (si vous utilisez une connexion flexible). Si c'est une connexion rigide, effectuez d'abord un soudage temporaire de la jointure (effectuez le soudage complet seulement après que tous les ajustements soient terminés). Effectuez un cycle complet d'ouverture-fermeture et observez si le poteau de commande atteint les positions complètement ouvertes ou fermées.

• Si le poteau ne se ferme pas complètement, ajustez la longueur de la tige de liaison transversale : "allongez si la fermeture est insuffisante ; raccourcissez si la fermeture est excessive."

• Si le poteau ne s'ouvre pas complètement, ajustez la longueur du bras oscillant de commande (c'est-à-dire, le bras oscillant 3 à la Figure 1) : "raccourcissez si l'angle d'ouverture est trop petit ; allongez si l'angle est trop grand."

Note : "Raccourcir pour une ouverture insuffisante" peut être réalisé de deux manières : soit en augmentant la longueur du bras oscillant de commande, soit en augmentant son angle inclus ; inversement, "allonger" peut être fait en réduisant l'angle ou en raccourcissant le bras.

De plus, le parcours angulaire du corps du poteau et du mécanisme doit être cohérent. Par conséquent, lors de l'ajustement du bras oscillant de commande, il faut prendre en compte simultanément l'angle d'ouverture et le parcours angulaire du mécanisme.

• Si le corps du poteau a atteint la position d'ouverture/fermeture correcte mais que le mécanisme n'a pas, cela indique que le parcours (ou l'angle) du mécanisme est inférieur à celui du corps. Dans ce cas, réduisez le parcours nécessaire du corps du poteau en raccourcissant le bras oscillant de commande.

• Inversement, si le mécanisme atteint la position mais que le corps du poteau ne le fait pas, allongez le bras oscillant de commande.

3.2.5 Ajustement de l'interverrouillage triphasé

L'ajustement de l'interverrouillage triphasé doit être effectué sous la condition que toutes les plaques de terminaison de l'interrupteur à disjoncteur soient soumises à une tension normale de la barre de collecteur. Sinon, un réajustement sera nécessaire après la connexion des barres de collecteur.

Après l'ajustement correct du poteau de commande (par exemple, la phase A), placez les trois poteaux en position fermée, installez les tiges de liaison horizontales, et effectuez un cycle complet d'ouverture-fermeture. Observez si les deux autres poteaux atteignent les positions d'ouverture/fermeture correctes.

La norme pour la synchronisation à trois pôles est basée sur l'engagement simultané des contacts. Lors de l'ajustement, lorsque le contact d'un pôle touche juste son doigt de contact, mesurez les espaces entre les contacts et les doigts de contact des deux autres pôles, et ajustez ces espaces en modifiant la longueur des tiges de liaison transversales.

Si, après avoir atteint la synchronisation, les positions ouvertes/fermées ne sont toujours pas pleinement atteintes, appliquez la « méthode du compromis » : prenez le point médian entre les valeurs de déplacement excessif et insuffisant, et ajustez vers ce milieu - tout en veillant à respecter la tolérance de synchronisation spécifiée par le fabricant.

Scénarios courants (en supposant que le pôle A est le pôle opératif) :

(1) Les trois pôles sont synchronisés mais aucun n'atteint la position complètement ouverte/fermée → ajustez légèrement la longueur du bras de manœuvre opératif.
(2) Les trois pôles atteignent les positions ouvertes/fermées correctes mais ne sont pas synchronisés → utilisez la méthode du compromis sur les tiges de liaison transversales pour répondre aux normes de synchronisation.
(3) Les pôles A et B sont synchronisés, mais le pôle C ne l'est pas (bien que tous fonctionnent correctement) → ajustez la tige de liaison transversale du pôle C.
(4) Les pôles B et C sont synchronisés, mais le pôle A ne l'est pas → ajustez la tige de liaison transversale du pôle A.
(5) Les pôles A et C sont synchronisés, mais le pôle B ne l'est pas → ajustez la tige de liaison transversale du pôle B.

(6) Les trois pôles sont synchronisés, mais les pôles A et B n'atteignent pas la position complètement fermée/ouverte → ajustez la tige de liaison horizontale entre les pôles A et B pour les amener en position correcte, ou ajustez la tige de liaison transversale du pôle C afin que son déplacement incomplet corresponde à celui des pôles A et B, puis réajustez la longueur du bras de manœuvre opératif.

(7) Les trois pôles sont synchronisés, mais les pôles B et C n'atteignent pas la position complètement fermée/ouverte → ajustez la tige de liaison horizontale entre les pôles B et C, ou ajustez la tige de liaison transversale du pôle A pour qu'elle corresponde au déplacement incomplet des pôles B et C, puis ajustez la longueur du bras de manœuvre.

(8) Les trois pôles sont synchronisés, mais les pôles A et C n'atteignent pas la position complètement fermée/ouverte → ajustez les tiges de liaison horizontales AB et BC, ou ajustez la tige de liaison transversale du pôle B pour qu'elle corresponde au déplacement incomplet des pôles A et C, puis ajustez la longueur du bras de manœuvre.

(9) Pire scénario : les trois pôles ne sont ni synchronisés ni en déplacement complet → ajustez de manière globale les liaisons horizontales, transversales et le bras de manœuvre opératif en utilisant la méthode du compromis pour répondre aux spécifications requises.

Ainsi, le principe de l'ajustement de l'interverrouillage à trois pôles est : la synchronisation doit répondre aux spécifications, la fermeture doit être précise, et l'ouverture doit satisfaire à la distance de gap de contact requise. Généralement, si des conflits surviennent entre ces trois critères, la priorité est donnée à la distance de gap de contact lors de l'ouverture, et un léger sacrifice de la distance d'ouverture peut être acceptable si nécessaire.
(Note : Pour les tiges de liaison transversales et horizontales avec des extrémités filetées opposées, essayez de maintenir les longueurs de filetage apparentes égales des deux côtés lors de l'ajustement.)

3.2.6 Ajustement des vis de positionnement ouvert/fermé

Après avoir terminé l'ajustement de l'interverrouillage à trois pôles, serrez les écrous de blocage sur les tiges de liaison transversales et horizontales. Ensuite, ajustez l'espace entre les vis de positionnement ouvert/fermé et la plaque de butée à 1–3 mm.

3.3 Mise en service de l'interrupteur de terre

La mise en service de l'interrupteur de terre est effectuée après la mise en service complète de l'interrupteur principal d'isolement. La méthode est similaire, mais les points suivants nécessitent une attention particulière :

(1) Les tiges de liaison horizontales de l'interrupteur de terre sont principalement connectées via des colliers de tuyau. Par conséquent, lors du serrage des boulons, appliquez le couple de serrage en croix, symétriquement, uniformément et progressivement ; sinon, un désalignement peut se produire entre la tige conductrice de terre et le contact fixe.

(2) Le contact entre la tige conductrice de terre et le contact fixe doit être bon. Idéalement, la tige conductrice devrait dépasser le contact fixe de 3 à 10 mm - bien que les valeurs spécifiques varient selon le fabricant et doivent suivre le manuel. Généralement, puisque la liaison horizontale de l'interrupteur principal est installée du côté du pôle entraînant, pour un interrupteur de terre interne avec un raccordement de terre à droite, la saillie ne doit pas être excessive ; sinon, lorsque l'interrupteur principal d'isolement est ouvert, la lame de terre peut ne pas pouvoir se fermer en raison d'une interférence mécanique entre l'extrémité de la tige de terre et la liaison horizontale de l'interrupteur principal.

(3) En position ouverte, la tige conductrice de terre doit rester horizontale. Utilisez un niveau à bulle si nécessaire pour vous assurer que la distance d'isolation requise est maintenue après l'ouverture.

3.4 Ajustement de l'interverrouillage mécanique

Après la mise en service de l'interrupteur d'isolement et de l'interrupteur de terre, ajustez l'interverrouillage mécanique - cela marque la fin de la mise en service du groupe d'interrupteurs d'isolement.

Ajustez la position relative de la plaque sectorielle et de la plaque en forme d'arc sur la base de manière à ce que :

• Lorsque l'interrupteur d'isolement est fermé, l'interrupteur de terre ne peut pas être fermé ;

• Lorsque l'interrupteur de terre est fermé, l'interrupteur d'isolement ne peut pas être fermé.

3.5 Mise en service du mécanisme d'exploitation manuelle

Le mécanisme d'exploitation manuelle est ajusté en même temps que le corps principal. Pendant l'ajustement, vérifiez également :

(1) La rotation fluide du mécanisme - la force d'exploitation sur la poignée ne doit pas dépasser 1 kgf.
(2) Le bon commutateur de l'interrupteur auxiliaire - la norme est que l'interrupteur auxiliaire fonctionne de manière fiable à environ 4/5 du déplacement vers la position limite pendant le mouvement du mécanisme.

3.6 Mise en service du mécanisme d'exploitation électrique

La mise en service du mécanisme électrique est plus complexe que celle du type manuel. Les éléments clés d'inspection comprennent :

(1) Tous les composants sont intacts.
(2) Le câblage est correct ; effectuez plusieurs opérations manuelles/électriques et locales/à distance pour confirmer le bon fonctionnement.
(3) Avant de procéder à l'essai sous tension, placez d'abord le mécanisme à la position médiane entre ouvert et fermé, puis opérez.
(4) Le sens de rotation du moteur doit correspondre au sens d'ouverture/fermeture requis du corps principal.
(5) Les contacts de fin de course électriques et mécaniques doivent être correctement ajustés et alignés avec les positions finales d'ouverture/fermeture du corps principal.

4.Conclusion

Comme les interrupteurs sectionneurs ont longtemps été considérés comme des dispositifs électriques simples, des défauts opérationnels tels que le blocage mécanique et le surchauffage dans le circuit conducteur se produisent fréquemment, obligeant souvent à des arrêts non planifiés et affectant sérieusement la fiabilité de l'alimentation électrique.

La familiarité avec la structure, les principes de fonctionnement et les méthodes d'installation/mise en service des interrupteurs sectionneurs peut permettre d'éviter efficacement les arrêts forcés et les opérations non fiables, d'améliorer l'efficacité du travail sur site et de résoudre la contradiction entre la performance non fiable de l'équipement et les exigences élevées de fiabilité des systèmes électriques modernes.