Différences clés : disjoncteurs à vide IEEE vs IEC
Différences entre les disjoncteurs à vide conformes aux normes IEEE C37.04 et IEC/GB
Les disjoncteurs à vide conçus pour répondre à la norme nord-américaine IEEE C37.04 présentent plusieurs différences clés de conception et de fonctionnement par rapport à ceux qui se conforment aux normes IEC/GB. Ces différences proviennent principalement des exigences en matière de sécurité, de maintenance et d'intégration système dans les pratiques de l'armoire de distribution nord-américaine.
1. Mécanisme sans fermeture (fonction anti-pompage)
Le mécanisme "sans fermeture" — équivalent fonctionnel à une fonction anti-pompage — garantit que si un signal de déclenchement mécanique (sans fermeture) est appliqué et maintenu avant tout ordre de fermeture (électrique ou manuel), le disjoncteur ne doit pas se fermer, même momentanément.
Une fois qu'un signal de déclenchement est initié, les contacts mobiles doivent revenir et rester dans la position totalement ouverte, indépendamment des ordres de fermeture continus.
Ce mécanisme peut nécessiter la libération de l'énergie stockée dans le ressort lors de son fonctionnement.
Cependant, le mouvement des contacts pendant ce processus ne doit pas réduire l'écart des contacts de plus de 10%, ni compromettre la capacité de résistance diélectrique de l'écart. Les contacts doivent rester dans un état complètement isolé et ouvert.
Tant les verrous électriques que mécaniques doivent empêcher la fermeture dans ces conditions.
Méthodes de mise en œuvre :
Verrouillage électrique : Un électroaimant empêche la fermeture. Lorsque le bouton de déclenchement (manuel ou électrique) est pressé, le micro-contact 1 (montré dans la Fig. 2) désactive la bobine de fermeture. Simultanément, le piston de l'électroaimant s'étend pour bloquer mécaniquement le bouton de fermeture. De plus, le micro-contact 2 se ferme, insérant son contact normalement ouvert en série avec le circuit de la bobine de fermeture, empêchant ainsi la fermeture électrique.
Conception mécanique alternative : Le bouton de fermeture peut être pressé, mais l'énergie stockée dans le ressort est libérée dans l'air (c'est-à-dire sans charge), plutôt que transmise à l'arbre principal pour fermer l'interrupteur à vide. Cela assure la sécurité tout en permettant l'actionnement mécanique sans fermeture réelle.
2. Décharge automatique du ressort (DAR)
La DAR (Décharge Automatique du Ressort) est une exigence de sécurité cruciale selon les normes IEEE. Elle stipule que le disjoncteur ne doit pas être sous tension (ressort chargé) lorsqu'il est introduit ou retiré de son compartiment, que ce soit lors du passage de la position de test à la position de service, ou lorsqu'il est retiré ou inséré dans le compartiment de l'armoire de distribution.
Cela empêche le personnel d'être exposé à des mécanismes de ressort haute énergie lors de la manipulation, éliminant le risque de libération accidentelle d'énergie.
Par conséquent, le disjoncteur doit être ouvert et sans tension avant que les opérations de manipulation puissent commencer.
Un mécanisme de libération d'énergie automatique dédié doit être intégré pour libérer en toute sécurité l'énergie stockée dans le ressort pendant ou avant le retrait de la position connectée.
Si l'énergie est libérée avant le retrait, un verrouillage électrique supplémentaire doit empêcher la recharge automatique du ressort, assurant ainsi la sécurité du disjoncteur pendant la maintenance.
Cette fonction améliore la sécurité du personnel et s'aligne sur les protocoles de sécurité nord-américains pour les armoires de distribution métalliques.
3. MOC – Indicateur de position des contacts principaux (C37.20.2-7.3.6)
Contrairement aux disjoncteurs IEC/GB, où les interrupteurs auxiliaires (par exemple, S5/S6) indiquant la position des contacts principaux sont généralement montés à l'intérieur de l'enveloppe du mécanisme d'opération du disjoncteur et directement entraînés par l'arbre principal via un lien (simple et fiable), les normes IEEE exigent que les interrupteurs auxiliaires Ouvert-Fermé (MOC) soient montés à l'intérieur du compartiment fixe de l'armoire de distribution, et non sur le disjoncteur lui-même.
But de cette exigence :
Permettre les tests du système secondaire sans le disjoncteur : Permet aux techniciens de simuler la position du disjoncteur (ouvert/fermé) à l'aide d'une sonde de test ou d'un simulateur, permettant la vérification des relais de protection, des circuits de commande et des systèmes de signalisation, même lorsque le disjoncteur est retiré du compartiment.
Soutenir les circuits auxiliaires à fort courant : Les anciens systèmes de commande nécessitaient parfois des signaux à fort courant (par exemple, >5A), que les contacts secondaires standard (généralement dimensionnés pour des fils de 1,5 mm²) ne peuvent pas transporter de manière fiable. Les interrupteurs MOC fixes permettent l'utilisation de câbles plus épais à l'intérieur du compartiment.
Défis de conception :
L'arbre principal du disjoncteur doit entraîner l'interrupteur MOC fixe dans les positions de test et de service.
Un lien de transmission (monté en haut, en bas ou sur le côté) doit transférer le mouvement du disjoncteur mobile vers l'interrupteur fixe.
Cela nécessite un couplage mobile plutôt qu'une connexion rigide, augmentant la complexité mécanique.
En raison des forces d'impact élevées pendant le fonctionnement et des tolérances d'alignement potentielles, la fiabilité et l'endurance mécanique sont cruciales.
Les normes IEEE exigent un minimum de 500 opérations mécaniques pour les mécanismes MOC, mais en pratique, ils doivent correspondre à la durée de vie mécanique complète du disjoncteur (souvent 10 000 opérations).
La masse ajoutée du lien peut affecter la vitesse de fermeture et surtout d'ouverture, donc des composants légers et à faible inertie sont essentiels pour minimiser l'impact sur les performances.
4. TOC – Indicateur de position Test et Connecté (C37.20.2-7.3.6)
Contrairement aux disjoncteurs IEC/GB, où les indicateurs de position (par exemple, S8/S9) sont généralement montés sur le châssis du disjoncteur et entraînés par la vis de raccordement, les normes IEEE exigent que les interrupteurs de position Test et Connecté (TOC) soient fixés à l'intérieur du compartiment de l'armoire de distribution.
Ces interrupteurs détectent et signalent la position physique du chariot du disjoncteur : qu'il soit dans la position Connectée (Service), Test ou Déconnectée (Retirée).
Le fait qu'ils soient fixés dans le compartiment assure une indication constante et fiable, indépendamment de l'état interne du disjoncteur.
Cela soutient le verrouillage sûr (par exemple, empêche la fermeture lorsqu'il n'est pas pleinement connecté) et permet la surveillance à distance de la position du disjoncteur.
5. Indicateur de usure mécanique des contacts pour les interrupteurs à vide
Contrairement aux disjoncteurs SF₆, les interrupteurs à vide sont des unités scellées avec des contacts face à face et sans cornes d'arc ou contacts de pré-insertion. À la fois l'interruption des courants de défaut et les opérations mécaniques normales causent l'érosion et l'usure des contacts.
L'usure des contacts est le déterminant principal de la durée de vie électrique d'un disjoncteur à vide.
Bien que de nombreux algorithmes estiment la durée de vie électrique en fonction du nombre d'opérations, des niveaux de courant de court-circuit et du temps d'arc, ces estimations sont largement théoriques ou empiriques.
En raison des variations du premier pôle à éteindre, de la phase du courant et des différences entre les unités individuelles, la durée de vie prédite ne correspond souvent pas précisément à l'usure physique réelle.
Il existe un écart entre les prédictions basées sur le logiciel et la dégradation physique réelle.
Par conséquent, le marché nord-américain exige un indicateur de usure mécanique des contacts directement intégré dans l'interrupteur à vide ou le mécanisme d'opération.
Ce jauge visuel ou mécanique permet au personnel de maintenance d'observer directement le degré d'usure des contacts lors de l'inspection.
Il fournit une mesure physique fiable de la durée de vie restante des contacts, améliorant la maintenance prédictive et assurant un remplacement opportun avant la panne.
