Disjoncteur à vide d'intérieur : exploitation et maintenance

Protection contre les surtensions

Les disjoncteurs à vide possèdent d'excellentes performances de coupure de courant. Cependant, lors de l'interruption de charges inductives, le changement rapide du courant peut générer des surtensions élevées à travers l'inductance, ce qui nécessite une attention particulière.

Lors du commutage de petits moteurs, les courants de démarrage sont relativement élevés ; des mesures doivent être prises pour réduire le courant d'entrée.

Pour les transformateurs, le besoin de protection varie selon la conception. Les transformateurs à bain d'huile ont une grande capacité de résistance aux tensions d'impulsion et une grande capacité parasite, généralement ils ne nécessitent pas de dispositifs de protection supplémentaires. Cependant, pour les transformateurs à sec avec des niveaux de résistance aux impulsions plus faibles ou les transformateurs de four soumis à des commutations fréquentes et des courants retardés, des mesures de protection telles que des parafoudres à oxyde métallique, des capacités de câble distribuées ou des condensateurs en dérivation ajoutés sont recommandés.

Pour les disjoncteurs à vide utilisés dans la protection des alimentations, la longueur importante de la ligne fournit une capacité parasite suffisante, et plusieurs appareils connectés aident à supprimer les surtensions de restriking élevées. Ainsi, des mesures de protection spéciales sont généralement inutiles.

Pour les banques de condensateurs, les essais sur le terrain montrent que les surtensions lors des opérations de fermeture ne dépassent généralement pas deux fois la tension du système. En Chine, les condensateurs en dérivation sont généralement utilisés à des tensions inférieures à 60 kV, où les niveaux d'isolation des équipements sont suffisants pour résister à ces surtensions sans subir de dommages. Cependant, les disjoncteurs à vide avec des performances mécaniques médiocres peuvent présenter des vibrations prolongées des contacts lors de l'opération, entraînant des surtensions élevées—un phénomène observé lors des essais nationaux et internationaux, nécessitant donc une attention particulière.

Contrôle strict des vitesses de fermeture et d'ouverture

Si la vitesse de fermeture d'un disjoncteur à vide est trop faible, le temps pré-arc augmente, accélérant l'usure des contacts. De plus, comme les interupteurs à vide utilisent généralement des procédés de soudage au cuivre et de dégazage à haute température, leur résistance mécanique est relativement faible et ils sont sensibles aux vibrations. Des vitesses de fermeture excessivement élevées peuvent causer un choc mécanique important, imposant des forces fortes sur les cloches et réduisant leur durée de vie. Généralement, la vitesse de fermeture des disjoncteurs à vide se situe entre 0,6 et 2 m/s, avec une valeur optimale dépendant de la conception spécifique.

Lors de l'interruption, le temps d'arc est très court—généralement inférieur à 1,5 cycles semi-industriels. Pour assurer une résistance diélectrique suffisante au premier zéro de courant, il est généralement exigé que le déplacement des contacts atteigne 50%–80% du déplacement total dans le premier demi-cycle. Par conséquent, la vitesse d'ouverture doit être strictement contrôlée.

De plus, les amortisseurs de fermeture et d'ouverture doivent avoir de bonnes caractéristiques de performance pour minimiser l'impact mécanique lors de l'opération, prolongeant ainsi la durée de vie de l'interupteur à vide.

Contrôle strict du déplacement des contacts

Il est incorrect de supposer qu'une plus grande distance entre les contacts favorise l'extinction de l'arc et d'augmenter arbitrairement le déplacement des contacts. Les disjoncteurs à vide ont des courses de contact relativement courtes. Pour des tensions nominales de 10–15 kV, la course de contact typique n'est que de 8–12 mm, avec un dépassement de 2–3 mm. Augmenter excessivement la course des contacts peut imposer une contrainte excessive sur les cloches après la fermeture, potentiellement endommageant les cloches et compromettant l'étanchéité à vide de l'interupteur.

Contrôle strict du courant de charge

Les disjoncteurs à vide ont une capacité de surcharge limitée. En raison du vide entre les contacts et le boîtier agissant comme un isolant thermique, la chaleur provenant des contacts et des tiges conductrices est principalement dissipée par conduction le long de la tige. Pour garantir que la température de fonctionnement reste dans les limites admissibles, le courant de travail doit être strictement contrôlé et maintenu en dessous de la valeur nominale.

Tests d'acceptation rigoureux lors de la mise en service

Bien que les disjoncteurs à vide soient testés en profondeur avant leur expédition d'usine, après le transport et l'installation sur site, les paramètres clés doivent être remesurés et vérifiés pour détecter tout changement dû au maniement ou au désalignement entre le disjoncteur et le mécanisme de commande. Les paramètres clés à vérifier incluent :

• Rebond de fermeture

• Synchronisation d'ouverture

• Écart des contacts (distance d'ouverture)

• Course de compression

• Vitesses de fermeture et d'ouverture

• Temps de fermeture et d'ouverture

• Résistance de contact en courant continu

• Niveau d'isolation de l'interupteur

• Essais de fonctionnement mécanique

Tous les résultats doivent répondre aux spécifications techniques du fabricant avant que le disjoncteur soit mis en service.

Intervalle d'entretien des disjoncteurs à vide

Les intervalles d'entretien doivent suivre les réglementations établies et être ajustés en fonction des conditions réelles d'exploitation. Il est erroné de penser que les disjoncteurs à vide n'ont pas besoin d'entretien. Les directives spécifiques incluent :

• Effectuer des essais de tenue à la tension industrielle entre les pôles de l'interupteur lors de l'entretien préventif saisonnier ou annuel pour évaluer l'intégrité du vide.

• Après 2 000 cycles normaux d'opérations (fermeture/ouverture du courant de charge) ou 10 interruptions du courant de court-circuit nominal, inspecter tous les vis pour détecter tout desserrage. L'entretien doit suivre les instructions du fabricant. Si tous les paramètres restent dans les limites acceptables, le disjoncteur peut continuer à être utilisé.

• Si un disjoncteur à vide a été hors service ou en stockage pendant 20 ans, son niveau de vide doit être testé en utilisant la méthode spécifiée pour les interupteurs à vide. Si le vide ne répond pas aux exigences, l'interupteur doit être remplacé.

Interupteur à vide

L'interupteur à vide est le composant central d'un disjoncteur à vide. Il utilise des enveloppes en verre ou en céramique pour le soutien structurel et l'étanchéité, contenant des contacts mobiles et fixes ainsi qu'un écran. L'intérieur est sous un vide élevé, généralement de 1,33 × 10⁻⁵ à 1 Pa, assurant une performance fiable d'interruption d'arc et d'isolation.

Une fois que le niveau de vide se dégrade, la capacité d'interruption diminue considérablement. Par conséquent, l'interupteur à vide doit être protégé de tout impact externe—aucun heurt, tapotement ou application de force lors du maniement ou de l'entretien. Ne jamais placer d'objets sur le disjoncteur pour éviter tout impact accidentel.

Les fabricants effectuent des contrôles stricts de parallélisme et un assemblage précis avant la livraison. Lors de l'entretien, toutes les vis de montage de l'interupteur doivent être serrées uniformément pour assurer une distribution homogène des contraintes et éviter les dommages.