Une Brève Discussion sur les Problèmes de Conversion des Réarmables en Disjoncteurs à Vide Extérieurs pour Utilisation

La transformation du réseau électrique rural joue un rôle important dans la réduction des tarifs d'électricité rurale et l'accélération du développement économique rural. Récemment, l'auteur a participé à la conception de plusieurs projets de petite envergure de transformation de réseaux électriques ruraux ou de postes électriques conventionnels. Dans les postes électriques ruraux, les systèmes conventionnels de 10 kV adoptent généralement des disjoncteurs automatiques sous vide extérieurs de 10 kV.

Pour économiser sur l'investissement, nous avons adopté un schéma dans la transformation qui consiste à supprimer l'unité de contrôle du disjoncteur automatique sous vide extérieur de 10 kV et à le convertir en un disjoncteur sous vide extérieur. Cela soulève la question de savoir comment modifier les circuits de protection et de commande pour les intégrer dans un système de surveillance intégré basé sur micro-ordinateur. Cette question et ses solutions correspondantes seront développées plus en détail ci-dessous.

1. Principes de base du disjoncteur automatique sous vide extérieur de 10 kV

Le disjoncteur automatique sous vide extérieur de 10 kV intègre les fonctions de commutation, de commande, de protection et de surveillance dans une seule unité. C'est un dispositif intelligent préféré pour l'automatisation de la distribution, capable d'effectuer automatiquement des opérations d'ouverture et de reclosure sur les lignes AC selon une séquence prédéfinie, puis de se réinitialiser automatiquement ou de bloquer. Il dispose de fonctions de commande et de protection autonomes (ne nécessitant aucune source d'alimentation externe). Depuis son introduction en Chine, il est largement utilisé dans les réseaux de distribution urbains et les postes électriques ruraux en raison de ses avantages uniques.

Le disjoncteur automatique sous vide extérieur de 10 kV se compose de deux parties : le corps principal du disjoncteur et l'unité de commande. Selon la méthode d'alimentation en énergie de contrôle, l'unité de commande se présente généralement sous trois configurations :

• Utilisation directe de l'AC 220V comme alimentation de fonctionnement et de fermeture pour l'unité de commande ;

• Conversion de l'AC 220V en DC 220V régulée pour l'alimentation de fonctionnement et de fermeture ;

• Alimentation de l'unité de commande par une batterie lithium interne.

Le corps du disjoncteur est équipé de transformateurs de courant (TC) de type bouchon pour détecter le courant de ligne. Les valeurs mesurées de chaque phase sont transmises séparément à l'unité de commande. Après avoir confirmé un courant de défaut et après un délai prédéfini, le disjoncteur effectue automatiquement des opérations d'ouverture et de reclosure selon une séquence prédéterminée. En cas de défaut transitoire sur le système, la fonction de reclosure automatique restaure automatiquement l'alimentation électrique.

Si le défaut est permanent, le disjoncteur fonctionne selon sa séquence prédéfinie. Après avoir effectué le nombre prédéfini de tentatives de reclosure (généralement trois), il confirme le défaut comme étant permanent. Un sectionneur isole alors la branche défectueuse, restaurant l'alimentation des sections non défectueuses. Une intervention manuelle est nécessaire pour éliminer le défaut et réinitialiser l'état de blocage du disjoncteur afin de le ramener à son fonctionnement normal. Lorsqu'il est utilisé en coordination avec des sectionneurs et des disjoncteurs de section, le disjoncteur élimine efficacement les défauts transitoires et isole les emplacements de défaut permanents, minimisant à la fois la durée de coupure et la zone affectée.

2. Méthodes de modification de l'unité de commande du disjoncteur automatique sous vide extérieur de 10 kV

Pour réduire les coûts d'investissement, nous avons mis en œuvre un schéma dans la transformation qui consiste à supprimer l'unité de commande du disjoncteur automatique sous vide extérieur de 10 kV et à repourvoir le dispositif en tant que disjoncteur sous vide extérieur. Après l'adoption d'un système d'automatisation intégré au poste, les fonctions de protection et de surveillance du disjoncteur doivent être désactivées. Cependant, les signaux de courant provenant du corps du disjoncteur et les circuits de trip/fermeture du disjoncteur doivent être connectés à l'unité de protection et de surveillance de 10 kV du système d'automatisation intégré. Les modifications spécifiques sont les suivantes :

Désactiver les fonctions de protection et de détection du disjoncteur en déconnectant l'alimentation et les circuits de sortie de l'unité de commande au niveau de la borne.

Les signaux de courant provenant du corps du disjoncteur sont généralement routés via la borne de l'unité de commande vers l'unité de protection et de surveillance de 10 kV. Le câblage de la borne à l'ancienne unité de commande doit être déconnecté pour éviter les circuits parasites. Alternativement, le côté secondaire des TC sur le corps du disjoncteur peut être connecté directement à l'unité de protection et de surveillance de 10 kV.

L'alimentation de contrôle pour l'unité de protection et de surveillance intégrée de 10 kV est généralement de 220 V ou 110 V CC. Étant donné les trois configurations d'alimentation de l'unité de commande originale, les approches de modification sont les suivantes :

• Configuration originale : AC 220V pour l'alimentation de fonctionnement et de fermeture
  → Remplacer le bobinage de trip/fermeture par une version de 220V ou 110V CC. Si le mécanisme utilise un moteur de charge de ressort incompatible avec l'AC et le DC, il doit également être remplacé.

• Configuration originale : AC 220V converti en DC 220V régulé
  → Déconnecter l'alimentation de l'unité de commande vers les circuits de trip/fermeture et les alimenter directement depuis l'unité de protection et de surveillance intégrée de 10 kV. L'alimentation de contrôle du poste doit être réglée sur 220V CC.

• Configuration originale : Unité de commande alimentée par une batterie lithium intégrée
  → Dans ce cas, le circuit de commande utilise généralement 36V ou 12V CC, tandis que les circuits de trip/fermeture utilisent 220V AC. Lors de la modification, les bobinages de trip/fermeture doivent être remplacés. Les bornes des bobinages doivent être connectées en série avec les contacts auxiliaires du disjoncteur et menées directement à la borne. Tout moteur de charge de ressort non compatible avec l'AC et le DC doit également être remplacé.

Comme la structure de l'unité de commande est compacte, lors du choix des bobinages de remplacement de trip/fermeture et des moteurs de charge, on devrait privilégier des produits de dimensions identiques aux originaux. Il est crucial que le nouveau câblage n'ait aucune connexion avec les circuits de l'unité de commande originale pour éviter les boucles parasites.

3. Conclusion

Lors de la transformation du réseau électrique rural, des défis peuvent survenir lors de la rétrofitting des équipements existants pour qu'ils fonctionnent avec de nouveaux systèmes d'automatisation. Cependant, tant que des solutions appropriées sont élaborées pour ces problèmes, des économies de coûts peuvent être réalisées tout en répondant toujours aux objectifs du projet.

Remarque : Cette approche de rénovation était relativement courante lors des premières mises à niveau des réseaux ruraux (par exemple, avant 2010) ou lors de la mise hors service des équipements hérités. Dans les réseaux électriques ruraux d'aujourd'hui, de nouveaux dispositifs intelligents ou des disjoncteurs à vide dédiés sont plus couramment déployés directement.