Analyse des défauts et contre-mesures des appareillages de commutation

Qu'est-ce qu'un appareillage de commutation ?

Un appareillage de commutation se compose d'un ou plusieurs appareils de commutation basse tension et des équipements associés de commande, de mesure, de signalisation, de protection, de régulation, etc. Le fabricant assure l'ensemble des connexions électriques et mécaniques internes, ainsi que l'assemblage complet des composants structurels. La fonction principale d'une armoire électrique est d'ouvrir et de fermer, de contrôler et de protéger les équipements électriques lors de la production, du transport, de la distribution et de la conversion d'énergie électrique. Les composants d'une armoire électrique comprennent principalement un disjoncteur, un sectionneur, un interrupteur de charge, un mécanisme de commande, une inductance mutuelle et divers dispositifs de protection.

Analyse des défauts et contre-mesures des appareillages de commutation
Les appareillages de commutation de 12 à 40,5 kV représentent la part la plus importante des équipements de sous-station du réseau électrique. Ces dernières années, les accidents d'appareillage se sont multipliés, entraînant des pertes économiques, des victimes et d'autres conséquences sociales néfastes.
Les risques d'accidents et les défauts inhérents sont principalement liés au mode de câblage, à la capacité de libération d'arc interne, à l'isolation interne, à la chaleur et aux dispositifs anti-blocage, etc. Grâce à la mise en place de contre-mesures ciblées, le nombre d'accidents survenus dans les appareillages de commutation et les armoires de réseau en anneau a considérablement diminué, et la fiabilité du fonctionnement du réseau électrique s'est améliorée de façon constante.

1. Problème caché en mode câblage
1.1. Type de danger caché
1.1.1 Le parafoudre situé dans le meuble TV est directement connecté au bus
Conformément aux exigences de conception standard, le parafoudre de télévision doit être homologué en fonction de l'écartement des barres de connexion du chariot élévateur, de la disposition des supports de télévision, du mode de connexion, etc. Certains parafoudres de télévision sont connectés au bus via un chariot élévateur isolé. Lors de la réparation d'un téléviseur, si le chariot élévateur est éloigné, le parafoudre reste sous tension, exposant ainsi le personnel d'entrepôt à un risque d'électrocution. Le câblage du parafoudre dans l'armoire TV est principalement le suivant, comme illustré sur la figure 2 :

Le mode de connexion de l'appareillage de commutation est caché

1. Mode de câblage un : Parafoudre du meuble TV et TV installés dans le compartiment arrière, fusible installé sur le véhicule, le parafoudre est directement connecté au bus, la TV est connectée au bus via le dispositif d'isolation ;
2, mode de câblage deux : parafoudre du meuble TV installé dans le compartiment du bus, connecté directement au bus, TV et fusible installés dans la voiture ;
3, mode de câblage trois : Parafoudre du meuble TV installé séparément dans l'entrepôt arrière ou l'entrepôt avant, connecté directement au bus, TV et fusible installés sur le véhicule.
4, mode de câblage quatre : TV et fusible installés dans le compartiment fixe de l'armoire de la série XGN, parafoudre installé séparément dans un autre compartiment, directement connecté au bus ;
5, mode de câblage cinq : le parafoudre, le TV et le fusible sont installés dans le local arrière, le parafoudre est directement connecté au bus, le TV est connecté au bus via le chariot d'isolation ;
6, mode de câblage six : le parafoudre, le fusible et le téléviseur sont installés dans le même véhicule manuel, le parafoudre est connecté au fusible après l'étape.
Ce montage correspond à un câblage incorrect ; une fois le fusible grillé en fonctionnement, l'équipement perdra la protection du parafoudre.

1.1.2 Le compartiment inférieur de l'armoire de commutation n'est pas complètement isolé du compartiment arrière.
Les armoires inférieures et arrière de certaines armoires de la série KYN, telles que les armoires de transformateur principal en ligne, les armoires de couplage femelle et les armoires de distribution, ne sont pas totalement isolées. En pénétrant dans ces armoires, le personnel peut toucher accidentellement la barre omnibus ou la partie sous tension du câble, ce qui provoque une électrocution.
Le danger caché n'est pas isolé entre l'armoire inférieure et l'armoire arrière de l'armoire de commutation, comme le montre la figure 3 :

Figure 3. Aucun danger caché n'est isolé entre l'armoire inférieure et l'armoire arrière de l'armoire de commutation.

1.2, contre-mesures
L'armoire électrique à câblage dissimulé devrait être réaménagée.
Le schéma de transformation du mode de câblage de l'armoire de commutation est présenté sur la figure 5 :

FIG. 5 Schéma de principe de la transformation du mode de câblage de l'appareillage de commutation

1.2.1 Schéma de réforme technique du câblage du parafoudre dans un meuble TV
1. Pour le mode de câblage 1, retirez le parafoudre du compartiment. Le mode de câblage du téléviseur reste inchangé. Le trou d'origine du bus traversant le mur est bloqué. Le parafoudre est transformé en un fusible parafoudre sur le chariot, et le parafoudre est en parallèle avec le fusible et le circuit du téléviseur.
2. Pour le mode de câblage deux, retirez le parafoudre du compartiment bus, déplacez-le vers le wagon mobile et réinstallez-le dans un fusible et un parafoudre, ajoutez la plaque d'installation du boîtier de contact inférieur, le déflecteur du boîtier de contact et le mécanisme de la vanne, installez le téléviseur dans le compartiment arrière et connectez-le au contact inférieur du wagon manuel d'isolation via le câble.
Ce système peut être mis en œuvre sur le chariot manuel d'origine, mais il peut également être envisagé pour le remplacement du nouveau chariot manuel.
3. Pour le mode de câblage trois, retirez le parafoudre du compartiment d'origine, déplacez le parafoudre vers le wagon mobile et réinstallez-le dans un fusible et un parafoudre, fermez le trou mural du local de bus d'origine, ajoutez la plaque d'installation du boîtier de contact inférieur du wagon manuel, le déflecteur du boîtier de contact et le mécanisme de la vanne, installez le téléviseur dans le compartiment arrière et connectez-le au contact inférieur via le fil conducteur.
Ce système peut être mis en œuvre sur le chariot manuel d'origine, mais il peut également être envisagé pour le remplacement du nouveau chariot manuel.

4. Pour le mode de câblage quatre, retirez le parafoudre des autres compartiments, déplacez le parafoudre vers les compartiments fusible et TV, connectez-le au disjoncteur et connectez-le en parallèle avec le circuit fusible et TV.
5. Pour le mode de câblage cinq, parafoudre, la position d'installation du téléviseur reste inchangée, le câble d'origine du parafoudre est directement connecté au contact de la voiture à main d'isolation, le bus d'origine de la salle passe par le trou du mur.
6. En mode de connexion 6, le schéma de câblage est incorrect. Si le fusible fond en fonctionnement, l'équipement perd la protection du parafoudre.
Retirez le parafoudre et le fusible d'origine du véhicule, modifiez la position du câblage, connectez le parafoudre en amont du fusible et en parallèle avec le fusible et le circuit TV.

1.2.2 Précautions en cas d'isolation incomplète entre l'armoire inférieure et l'armoire arrière de l'armoire de commutation
Du fait de la structure fixe de ce type d'armoire électrique, l'installation d'une cloison lors de la transformation modifie sa structure interne et la répartition de l'espace, compromettant ainsi la protection interne de l'appareil. Par conséquent, il est impératif de vérifier l'état de maintenance du transformateur principal 10 kV et de son interrupteur avant toute intervention.

2. Capacité de déclenchement d'arc interne insuffisante
2.1 Types de dangers cachés
En pratique, les défauts inhérents à l'armoire électrique métallique fermée, associés à de mauvaises conditions de fonctionnement dues à une détérioration des performances d'isolation ou à une mauvaise manipulation, entre autres, provoquent un défaut d'arc interne.
L'arc électrique généré par un court-circuit présente une température et une énergie élevées. Cet arc est constitué d'un plasma gazeux très léger. Sous l'effet du courant électrique et de la chaleur du gaz, il se propage à grande vitesse dans l'armoire électrique, provoquant une extension rapide de la zone de défaut.
Dans ce cas, la gazéification entraîne la fusion des matériaux isolants et des métaux, ainsi qu'une surtension de température et de pression à l'intérieur de l'armoire électrique. Si celle-ci n'est pas équipée d'un canal de décompression adéquat, la pression excessive peut provoquer le déplacement de l'armoire contre d'autres éléments : plaques, portes, charnières, fenêtres… De plus, l'arc électrique produit par l'air à haute température peut déplacer l'armoire contre d'autres éléments et causer de graves brûlures au personnel de maintenance travaillant à proximité.
Même mortel.
À l'heure actuelle, certains problèmes subsistent, tels que l'absence de canal de décompression, un canal de décompression inadapté, l'absence de test et de vérification de la capacité de libération de l'arc interne, et un manque de rigueur dans l'évaluation lors des essais.

2.2, contre-mesures
[Sélection] Les performances de l'arc de défaut interne de l'armoire de commutation doivent être de niveau IAC, la durée autorisée de l'arc interne ne doit pas être inférieure à 0,5 s, le courant d'essai est le courant de tenue à court terme nominal.
Pour les produits dont le courant de coupure nominal en court-circuit est supérieur à 31,5 kA, un test d'arc de défaut interne peut être effectué conformément à 31,5 kA.
[Modification] Ajouter ou modifier le canal de décharge de pression et effectuer l'essai et la vérification de l'arc interne en stricte conformité avec les exigences de la norme d'essai de type.
[Protection] Compression appropriée de la différence de niveau de protection du transformateur principal, réduisant le temps de défaillance continue de l'arc de défaut.

3. Problème d'isolation interne
3.1 Type de danger caché
Ces dernières années, le volume de production d'armoires électriques a diminué, tandis que les défauts et les pannes d'isolation de ces armoires ont augmenté.
Principales performances : la distance de montée et le dégagement aérien ne sont pas suffisants, en particulier pour l'armoire électrique. De nombreux fabricants, afin de réduire la taille de l'armoire, diminuent considérablement le disjoncteur installé dans l'armoire, la prise d'isolement et la distance par rapport à la terre, mais ne prennent pas de mesures efficaces pour garantir la résistance de l'isolation ;
Processus d'assemblage médiocre, en raison d'une mauvaise qualité d'assemblage : un seul composant de l'armoire de commutation peut réussir le test de pression, mais l'armoire de commutation entière ne peut pas le réussir après assemblage ;
La capacité de contact est insuffisante ou le contact est mauvais ; lorsque la capacité de contact est insuffisante ou le contact est mauvais, la température locale augmente, les performances d'isolation diminuent, ce qui provoque une élasticité de la terre ou de la phase ;
Phénomène de condensation, le chauffage intégré est facile à endommager, ne peut pas fonctionner normalement, phénomène de condensation dans l'armoire électrique, réduit les performances d'isolation ;
Performances d'isolation médiocres des accessoires de support.
Afin de réduire les coûts, certains fabricants adoptent un niveau d'isolation inférieur pour les accessoires de support, ce qui réduit les performances d'isolation globales de l'armoire électrique.

3.2, contre-mesures
Il ne faut pas se focaliser aveuglément sur la miniaturisation des appareillages de commutation. Il convient d'acquérir des appareillages adaptés aux spécificités du projet, à la configuration du poste, aux contraintes d'exploitation et de maintenance, aux besoins de révision des équipements et à d'autres facteurs.
Pour les équipements utilisant l'air ou un matériau isolant/air comme milieu isolant, l'épaisseur, la résistance du champ de conception et le vieillissement du matériau isolant doivent être pris en compte, et le fabricant doit effectuer un test de condensation conformément aux exigences standard ;
Pour les pièces telles que le manchon mural dans l'armoire de commutation et l'armoire de réseau en anneau, la vanne mécanique et le coude de la barre omnibus, si la distance d'isolation à l'air nette est inférieure à 125 mm (12 kV) et 300 mm (40,5 kV), le conducteur doit être équipé d'une gaine isolante.
Des mesures telles que le chanfreinage et le polissage doivent être prises pour éviter la distorsion du champ électrique dans les parties où l'intensité du champ est concentrée, telles que la bague d'entrée et de sortie, la vanne mécanique et le coin du bus.
La barre omnibus à l'intérieur de l'armoire supporte des équipements dont l'isolation, notamment celle des bouteilles en porcelaine, ne permet pas de respecter les normes anti-salissures. L'application d'un revêtement isolant RTV par pulvérisation améliore les conditions de fonctionnement de ces équipements anciens.

4. Défaut de fièvre
4.1 Types de dangers cachés
Le contact du point de connexion de la boucle est mauvais, la résistance de contact augmente, le problème de chauffage est important, comme par exemple un mauvais contact d'isolation ;
La conception de la ventilation de l'armoire blindée en métal n'est pas judicieuse, l'air ne circule pas par convection, la capacité de dissipation de la chaleur est faible, les problèmes de surchauffe à l'intérieur de l'armoire sont plus fréquents ;
Le boîtier mural, le transformateur de courant et d'autres structures d'installation forment une boucle électromagnétique fermée, ce qui entraîne des courants de Foucault et provoque un phénomène de chauffage important de certains matériaux de déflecteur d'isolation ;
Dans les armoires électriques partiellement fermées, les équipements secs (transformateurs de courant moulés, transformateurs de tension moulés, transformateurs secs) présentent un diamètre de fil d'enroulement insuffisant et un contrôle insuffisant du processus de moulage, ce qui les rend vulnérables à la surchauffe.
4.2, contre-mesures
Renforcer la dissipation de chaleur de l'armoire électrique et installer un ventilateur et un extracteur d'air ;
En cas de coupure de courant, il convient de vérifier la pression de contact des contacts dynamiques et statiques et de les remplacer si nécessaire. Il faut également remplacer le ressort de contact de fatigue.
Accroître la recherche sur les technologies de mesure de la température à l'intérieur des armoires et appliquer de nouvelles technologies telles que la mesure de température sans fil pour résoudre le problème complexe de la mesure de la température.

5. La prévention des erreurs de verrouillage n'est pas parfaite.
5.1 Risques potentiels
La plupart des armoires électriques sont équipées d'un dispositif de verrouillage anti-erreur, mais ce verrouillage, à la fois complet et obligatoire, ne répond pas aux exigences.
Une partie de l'armoire blindée située sur la porte arrière peut être ouverte, sans verrouillage anti-erreur ni double cloison d'isolation ; une fois ouverte, les parties sous tension peuvent être touchées directement, et les vis sont des vis hexagonales ordinaires, ce qui facilite l'ouverture de la porte et provoque un accident de choc électrique à l'intérieur de l'armoire sous tension ;
Une partie du transformateur principal, femelle, TV, le transformateur et d'autres interrupteurs sans interrupteur de mise à la terre, après que la porte de l'armoire suivante et l'interrupteur de mise à la terre ne forment pas de verrouillage mécanique, peut être retirée directement après l'ouverture de la porte, non fermée dans le cas où la porte peut également couper l'alimentation, ce qui peut facilement entraîner une ouverture par erreur par le personnel de maintenance, l'entrée dans l'intervalle électrique et un accident de choc électrique pour le personnel ;
Les parties supérieure et inférieure de la porte arrière de certaines armoires électriques ne peuvent pas être verrouillées indépendamment, et la porte supérieure est verrouillée par la porte inférieure.
Lorsque l'interrupteur de mise à la terre de la prise est fermé, le verrou de la porte inférieure du meuble est retiré, et la porte arrière du meuble peut également être ouverte, ce qui peut facilement provoquer un accident d'électrocution.
Par exemple, les appareillages de commutation KYN28 ;
Une fois certains chariots de distribution d'appareillage sortis, le bloc d'isolation peut être facilement soulevé. Sans dispositif de sécurité, le corps sous tension est exposé et le personnel risque d'ouvrir par inadvertance le clapet de la vanne de contact statique de l'interrupteur, provoquant ainsi un accident d'électrocution.

5.2, contre-mesures
Étant donné que la fonction anti-erreur de l'armoire de commutation n'est pas parfaite, et que l'arrière de la porte de l'armoire peut être ouvert, et que l'ouverture peut toucher directement les parties sous tension de l'armoire de commutation haute tension, un cadenas mécanique a été installé, configuré pour verrouiller le programme anti-erreur informatique ;
Installez un dispositif de verrouillage entre l'interrupteur de terre et la porte arrière de l'armoire sur l'armoire de commutation telle que GG1A et XGN, et installez un dispositif d'affichage en direct pour verrouiller le fonctionnement de l'interrupteur de terre.
Vérifiez régulièrement la fiabilité du dispositif anti-erreur et contrôlez le dispositif de verrouillage mécanique entre la cabine et l'interrupteur de mise à la terre, ainsi qu'entre l'interrupteur de déconnexion et l'interrupteur de mise à la terre, en cas de coupure de courant.

6, la conclusion
L'équipement d'armoire de distribution est un élément essentiel des sous-stations électriques. Afin de garantir son fonctionnement stable, le contrôle doit être renforcé à tous les niveaux : conception, matériaux, procédés, essais, choix du type, exploitation et maintenance.
En stricte conformité avec les exigences de conception typiques, combinées aux normes nationales et industrielles, des exigences techniques de conception sont proposées, éliminant fondamentalement les dangers cachés du câblage ;
Conformément aux normes nationales et industrielles, ainsi qu'aux mesures anti-accidents, formuler des exigences strictes concernant les documents d'appel d'offres relatifs aux équipements, afin d'empêcher la mise en service de produits non conformes sur le réseau ;
Renforcer la supervision de la production sur site, surveiller de près les points clés de la production et les tests en usine, et interdire résolument aux produits non conformes de quitter l'usine ;
Mettre en œuvre activement la gestion des défauts des armoires électriques, renforcer la mise en œuvre des mesures anti-accidents ;
Améliorer la fonction anti-erreur de l'armoire de commutation, renforcer la gestion du dispositif de verrouillage anti-erreur, installer le dispositif d'affichage en direct et coopérer avec le système de « cinq préventions » afin d'assurer un verrouillage anti-erreur complet et obligatoire.