Guide de sélection de disjoncteur à vide : Paramètres et applications

I. Sélection des disjoncteurs à vide

Les disjoncteurs à vide doivent être sélectionnés en fonction du courant nominal et du courant de court-circuit nominal, en se référant à la capacité réelle du réseau électrique. Il faut éviter d'adopter des facteurs de sécurité excessivement élevés. Une sélection trop conservatrice ne conduit pas seulement à une "surdimension" non économique (disjoncteur de grande taille pour une petite charge), mais elle affecte également les performances du disjoncteur lors de l'interruption de petits courants inductifs ou capacitifs, ce qui peut entraîner des surtensions par coupure de courant.

Selon la littérature pertinente, environ 93,1 % des circuits alimentaires en 10 kV dans les réseaux électriques opérationnels en Chine ont un courant nominal de 2000 A ou moins. Par conséquent, le choix du courant nominal de fonctionnement devrait se concentrer principalement sur des valeurs de 2000 A et moins. Le choix du courant de court-circuit maximal doit suivre les exigences du "Guide pour la planification et la restructuration des réseaux urbains", évitant ainsi une poursuite aveugle de marges de sécurité excessives.

Actuellement sur le marché chinois, les disjoncteurs importés couramment utilisés comprennent le HVX de Schneider, le VD4 d'ABB et la série 3AE de Siemens. Les marques nationales comprennent le CV1 de Changshu Switchgear, le RMVS1 de Shanglian et la série ZN172 de Baoguang. La différence de qualité entre les marques nationales et importées est désormais négligeable.

II. Disjoncteurs à vide et leurs caractéristiques

Un disjoncteur est un dispositif de commutation équipé d'une chambre d'extinction d'arc spéciale. Il peut fermer, supporter et interrompre les courants sous des conditions normales de circuit, et peut fermer, supporter et interrompre les conditions anormales de circuit (par exemple, les courts-circuits) dans des périodes de temps spécifiées. Il est adapté aux réseaux électriques avec une fréquence de 50 Hz et des niveaux de tension de 3,6 kV et plus, utilisé pour commuter les courants de charge (généralement ne dépassant pas 4000 A), les courants de surcharge et les courants de court-circuit nominaux (généralement ne dépassant pas 63 kA).

Il peut également être utilisé dans des applications spéciales pour commuter des lignes de transmission longues non chargées, des transformateurs non chargés, des banques de condensateurs, etc., et pour supporter des courants de court-circuit (généralement ne dépassant pas 63 kA) pendant des durées spécifiées (1 s, 3 s, 4 s), ainsi que pour fermer sur des courants de court-circuit (généralement ne dépassant pas 160 kA). La durée de vie mécanique des disjoncteurs est généralement de 10 000 opérations, avec des modèles spéciaux atteignant 30 000 ou 60 000 opérations. Lorsqu'il est équipé d'un actionneur à aimant permanent, il peut atteindre jusqu'à 100 000 opérations. Selon CB1984-2014, la durée de vie électrique d'un disjoncteur est de 274 opérations.

Les disjoncteurs disposent généralement d'une capacité de reclosing automatique, permettant une restauration rapide de l'alimentation après l'élimination d'une panne, et sont généralement utilisés dans des applications critiques. Cependant, les disjoncteurs sont relativement coûteux (nécessitant une protection par relais ou à base de microprocesseur), et leur temps d'interruption de courant de panne est inférieur à 80 ms (dépendant du temps de réponse du relais de protection, du temps de tripping du disjoncteur et du temps d'arc). Leur vitesse d'interruption de courant de panne est plus lente que celle des ensembles de commutateurs, nécessitant ainsi que l'équipement protégé ait une capacité suffisante de résistance au courant de court-circuit à court terme.

III. Principales applications des disjoncteurs

Les disjoncteurs sont principalement utilisés dans les entreprises industrielles et minières, les centrales électriques et les postes de transformation pour recevoir, contrôler et protéger les systèmes électriques. Une configuration typique (en prenant 12 kV comme exemple) comprend deux disjoncteurs d'entrée et un ou plusieurs disjoncteurs de sortie (voir schéma). Le courant du disjoncteur d'entrée ne dépasse généralement pas 4000 A, avec un courant de court-circuit d'interruption ne dépassant généralement pas 50 kA. Le courant nominal des disjoncteurs de sortie ne dépasse généralement pas 1600 A, avec un courant de court-circuit d'interruption ne dépassant généralement pas 40 kA.

IV. Critères de sélection des disjoncteurs

• Utiliser un disjoncteur pour contrôler les courants de charge supérieurs à 630 A.

• Utiliser un disjoncteur pour protéger les transformateurs d'une capacité supérieure à 1600 kVA au niveau de l'alimentation.

• Utiliser un disjoncteur pour protéger les moteurs d'une capacité supérieure à 1200 kW.

• Utiliser un disjoncteur pour commuter les banques de condensateurs.

• Utiliser un disjoncteur spécifique pour les générateurs pour protéger les générateurs.

• Utiliser un disjoncteur pour protéger les lignes électriques ou les équipements critiques.

Exemples d'applications des disjoncteurs

V. Précautions lors de l'utilisation des disjoncteurs à vide

Lors de l'utilisation, l'entretien des disjoncteurs à vide doit être déterminé en fonction des conditions d'utilisation et de la fréquence d'opérations. Pour les disjoncteurs peu utilisés (nombre d'opérations annuelles n'excédant pas 1/5 de la durée de vie mécanique), une inspection de routine une fois par an est suffisante pendant la durée de vie mécanique. Pour les disjoncteurs souvent utilisés, le nombre d'opérations entre les inspections ne doit pas dépasser 1/5 de la durée de vie mécanique.

Lorsque la fréquence d'opérations est très élevée ou que la durée de vie mécanique ou électrique approche de sa fin, les intervalles d'inspection doivent être raccourcis. Les éléments d'inspection et d'ajustement comprennent le niveau de vide, le déplacement, le déplacement des contacts, la synchronisation, la vitesse d'ouverture/fermeture, ainsi que les vérifications des composants majeurs du mécanisme d'entraînement, des connexions électriques externes, de l'isolation et des contacts auxiliaires de la source d'alimentation de contrôle.

Les points suivants doivent être notés lors de l'utilisation des disjoncteurs à vide :

(1) Problèmes de surtension

Les disjoncteurs à vide produisent souvent des surtensions élevées lors de l'interruption de petits courants, en particulier de petits courants inductifs tels que les courants de magnétisation des transformateurs, en raison d'une coupure importante du courant. De plus, lors de l'interruption des courants capacitifs des banques de condensateurs, la réallumage est difficile à éviter ; une fois qu'il se produit, il peut générer des surtensions de réallumage. Par conséquent, des parafoudres haute performance à oxyde métallique ou des dispositifs de protection RC (résistance-capacité) doivent être installés pour la protection.

(2) Surveillance de l'étanchéité à vide dans la chambre d'interruption

Le niveau de vide à l'intérieur de l'interrupteur à vide est généralement maintenu entre 10⁻⁴ et 10⁻⁶ Pa. Avec le vieillissement de l'interrupteur et l'accumulation de nombreuses opérations de commutation, ou en raison d'influences externes, le niveau de vide se détériore progressivement. Une fois qu'il tombe en dessous d'un seuil critique, la capacité d'interruption et la résistance diélectrique seront compromises. Par conséquent, le niveau de vide à l'intérieur de l'interrupteur doit être régulièrement testé lors de l'utilisation.

(3) Surveillance de l'usure des contacts

Les surfaces de contact de l'interrupteur à vide s'usent progressivement après de nombreuses interruptions de courant. À mesure que l'usure des contacts augmente, le déplacement des contacts augmente, ce qui à son tour augmente la course de travail de l'expansion, réduisant considérablement sa durée de vie. Généralement, l'usure électrique maximale autorisée est d'environ 3 mm. Lorsque l'usure cumulée atteint ou dépasse cette valeur, les performances d'interruption et la conductivité de l'interrupteur à vide se dégradent, indiquant la fin de sa durée de vie.

VI. Conclusion

Dans la sélection des disjoncteurs à vide, une attention complète doit être accordée aux conditions d'alimentation réelles et aux caractéristiques réelles de la charge côté charge. Un choix correct et rationnel des disjoncteurs joue un rôle important dans l'amélioration de la sécurité et de la fiabilité de l'exploitation du système.