Quelle est la différence entre un disjoncteur haute tension et un interrupteur sectionneur ?

Le disjoncteur haute tension (ou interrupteur haute tension) est le principal équipement de contrôle de l'alimentation électrique du poste de transformation. Doté de caractéristiques d'extinction d'arc, il coupe le courant à vide et en charge sur les lignes et divers équipements électriques en fonctionnement normal. En cas de défaut, il assure, avec la protection par relais, une coupure rapide du courant de défaut afin d'éviter l'extension de l'incident.

L'interrupteur de sectionnement ne comporte pas de dispositif d'extinction d'arc. Bien que la réglementation autorise son utilisation lorsque le courant de charge est inférieur à 5 A, il est généralement actionné hors charge. Toutefois, sa conception simple permet de vérifier son état de fonctionnement d'un simple coup d'œil. Un point de déconnexion clairement identifiable facilite la maintenance.

Le disjoncteur en service est appelé « interrupteur », le sectionneur en service est appelé « coupe-circuit », les deux sont souvent utilisés conjointement. Les différences entre le disjoncteur haute tension et le sectionneur sont les suivantes :

1) L'interrupteur de charge haute tension peut être coupé avec la charge, avec une fonction d'arc auto-extinguible, mais sa capacité de coupure est très faible et limitée.

2) L'interrupteur de sectionnement haute tension n'est généralement pas équipé d'un dispositif de coupure de charge et ne comporte pas de structure de protection contre l'arc. Il existe également des interrupteurs de sectionnement haute tension capables de couper la charge, mais leur structure est différente de celle d'un interrupteur de charge et relativement simple.

3) Un interrupteur de charge haute tension et un sectionneur haute tension constituent un point de rupture évident. La plupart des disjoncteurs haute tension ne possèdent pas de fonction d'isolement, et seuls quelques-uns en sont équipés.

4) L'interrupteur de déconnexion haute tension n'a pas de fonction de protection, la protection de l'interrupteur de charge haute tension est généralement une protection par fusible, seulement une coupure rapide et une surintensité.

5) Le pouvoir de coupure des disjoncteurs haute tension peut être très élevé lors de leur fabrication. La protection repose principalement sur le transformateur de courant et l'équipement secondaire. Ils peuvent assurer la protection contre les courts-circuits, les surcharges, les fuites de courant, etc.

Classification des mécanismes de commande des commutateurs

1. Classification des mécanismes de commande des commutateurs

On distingue généralement plusieurs types d'interrupteurs : à forte teneur en huile (modèles anciens, aujourd'hui presque introuvables), à faible teneur en huile (encore utilisés dans certaines stations), à SF6, à vide, GIS (appareils électrochimiques combinés) et autres. Ces classifications concernent le fluide d'amorçage de l'interrupteur. Le mécanisme de fonctionnement de l'interrupteur est un aspect secondaire, mais étroitement lié.

Le type de mécanisme peut être divisé en mécanisme de fonctionnement électromagnétique (relativement ancien, généralement utilisé dans les disjoncteurs à huile ou à faible teneur en huile) ; mécanisme de fonctionnement à ressort (actuellement le plus courant, généralement utilisé dans les disjoncteurs SF6, à vide et GIS) ; ABB a récemment introduit un nouveau type de mécanisme à aimant permanent (tel que le disjoncteur à vide VM1).

2. Mécanisme de fonctionnement électromagnétique

Le mécanisme de fonctionnement électromagnétique repose entièrement sur l'aspiration électromagnétique générée par le courant de fermeture traversant la bobine de fermeture pour fermer et comprimer le ressort de déclenchement. Le déclenchement est principalement assuré par le ressort de déclenchement.

Par conséquent, le courant de déclenchement de ce type de mécanisme de fonctionnement est faible, mais le courant de fermeture est très élevé, pouvant instantanément atteindre plus de 100 ampères.

C’est pourquoi le système à courant continu du poste de transformation doit ouvrir et fermer le bus pour le contrôler. Le circuit de fermeture fournit l’énergie nécessaire à la fermeture, et le circuit de commande alimente la boucle de contrôle.

Le bus de fermeture est directement relié au bloc-batterie. La tension de fermeture correspond à celle du bloc-batterie (généralement environ 240 V). L'effet de décharge de la batterie permet de fournir un courant important lors de la fermeture, ce qui provoque une chute de tension très abrupte. Le bus de commande est relié à la carte mère par un convertisseur abaisseur en série (généralement commandé à 220 V). La fermeture n'affecte pas la stabilité de la tension du bus de commande. En raison du courant de fermeture très élevé du mécanisme électromagnétique, le circuit de protection n'est pas directement relié à la bobine de fermeture, mais passe par le contacteur de fermeture. Le circuit de déclenchement est directement connecté à la bobine de déclenchement.

La bobine du contacteur de fermeture est généralement de type tension et sa résistance est élevée (quelques kΩ). Lors de la coordination de la protection avec ce circuit, il convient de veiller à la fermeture pour assurer un démarrage normal. Cependant, cela ne pose pas de problème : le déclenchement du TBJ permet généralement un démarrage, la fonction anti-démarrage étant ainsi préservée. Ce type de mécanisme présente un temps de fermeture long (120 à 200 ms) et un temps d'ouverture court (60 à 80 ms).

3. Mécanisme de fonctionnement à ressort

Ce type de mécanisme est actuellement le plus utilisé ; son ouverture et sa fermeture reposent sur le ressort pour fournir l’énergie. La bobine de fermeture à ressort ne fournit d’énergie que pour extraire la goupille de positionnement du ressort, de sorte que le courant de fermeture à ressort n’est généralement pas élevé. L’énergie stockée par le ressort est comprimée par le moteur de stockage d’énergie.

boucle secondaire de l'opérateur de stockage d'énergie à ressort

Pour le mécanisme de fonctionnement élastique, le bus de fermeture alimente principalement le moteur de stockage d'énergie, et le courant n'est pas élevé ; il n'y a donc pas beaucoup de différence entre le bus de fermeture et le bus de commande. La protection étant assurée par sa coordination, il n'est généralement pas nécessaire de porter une attention particulière à l'emplacement.

4. Opérateur d'aimant permanent

L'opérateur à aimant permanent est un mécanisme appliqué par ABB sur le marché intérieur, initialement appliqué à son disjoncteur à vide VM1 10 kV.

Son principe est sensiblement le même que celui du type électromagnétique ; l'arbre d'entraînement est constitué d'un matériau à aimant permanent, et un aimant permanent entoure la bobine électromagnétique.

Dans des circonstances normales, la bobine électromagnétique n'est pas chargée ; lorsque l'interrupteur s'ouvre ou se ferme, en changeant la polarité de la bobine grâce au principe d'attraction ou de répulsion magnétique, on actionne l'ouverture ou la fermeture.

Bien que ce courant ne soit pas négligeable, l'interrupteur est « stocké » par un condensateur de grande capacité, qui se décharge pour fournir un courant important en fonctionnement.

Les avantages de ce mécanisme sont sa petite taille, le nombre réduit de pièces mécaniques de transmission, ce qui lui confère une fiabilité supérieure à celle des mécanismes à action élastique.

Associée à notre dispositif de protection, notre boucle de déclenchement actionne un relais statique à haute résistance qui nécessite une impulsion de notre part pour fonctionner.

Par conséquent, l'interrupteur, qui maintient la boucle, ne peut certainement pas être démarré, la protection contre le saut ne sera pas activée (le mécanisme lui-même avec saut).

Il convient toutefois de noter qu'en raison de la tension de fonctionnement élevée du relais statique, la borne négative TW de conception classique est connectée au circuit de fermeture, ce qui n'entraînera pas le fonctionnement du relais statique, mais peut empêcher le démarrage du relais de position en raison d'une tension partielle trop élevée.

1. Cylindre d'isolation supérieur (avec chambre d'extinction d'arc sous vide)

2. Abaisser le cylindre d'isolation

3. Poignée d'ouverture manuelle

4. Châssis (mécanisme de fonctionnement à aimant permanent intégré)

transformateur de tension

6. Sous le fil

7. Transformateur de courant

8. En ligne

Cette situation rencontrée sur le terrain, ainsi que le processus spécifique d'analyse et de traitement, sont décrits en détail dans la partie de cet article consacrée au débogage.

Il existe également des mécanismes à aimants permanents fabriqués en Chine, mais leur qualité laissait à désirer. Ces dernières années, la qualité s'est progressivement améliorée. Pour des raisons de coût, les mécanismes à aimants permanents chinois sont généralement dépourvus de condensateur ; le courant est fourni directement par le bus de fermeture.

Notre mécanisme de fonctionnement est piloté par un contacteur marche/arrêt (généralement de type courant sélectionné), le maintien et l'anti-démarrage peuvent généralement être activés.

5.FS type « commutateur » et autres

Ce que nous avons mentionné ci-dessus concerne les disjoncteurs (communément appelés interrupteurs), mais nous pouvons rencontrer ce que les utilisateurs appellent des interrupteurs FS dans la construction de centrales électriques. FS est en fait l'abréviation de interrupteur de charge + fusible rapide.

Le circuit FS est utilisé pour réduire les coûts, car l'interrupteur est plus cher. Le courant normal est éliminé par l'interrupteur de charge et le courant de défaut par le fusible rapide.

Ce type de circuit est courant dans les centrales électriques de 6 kV. Une protection associée à ce circuit est souvent nécessaire pour éviter les déclenchements intempestifs ou pour permettre une élimination rapide du courant par fusible grâce à un délai, lorsque le courant de défaut dépasse le courant de coupure admissible de l'interrupteur de charge. Certains exploitants de centrales électriques peuvent ne pas souhaiter protéger une boucle de maintien.

En raison de la mauvaise qualité de l'interrupteur, le contact auxiliaire peut ne pas être en place, et une fois le circuit de maintien démarré, il doit s'appuyer sur l'ouverture du contact auxiliaire du disjoncteur avant de revenir, sinon le courant de fermeture du saut sera ajouté à la bobine de fermeture du saut jusqu'à ce que la bobine brûle.

La bobine de fermeture du cavalier est conçue pour être alimentée brièvement. Une alimentation prolongée risque de l'endommager. Il est donc impératif de prévoir une boucle de maintien, sans quoi les contacts de protection risquent d'être endommagés.

Bien entendu, si l'utilisateur sur le terrain l'exige, la boucle de maintien peut également être supprimée. Généralement, la méthode la plus simple consiste à couper le fil sur la carte de circuit imprimé qui maintient le contact normalement ouvert du relais avec la borne femelle de commande positive.

Sur le site de dépannage, il est impératif de vérifier que, lors de la mise en marche et de l'arrêt de l'interrupteur, le voyant de position est éteint (sauf si le ressort n'est pas emmagasiné, auquel cas le panneau affiche une alarme indiquant un ressort non emmagasiné). L'alimentation de la commande doit être immédiatement coupée afin d'éviter la destruction de la bobine de l'interrupteur. Il s'agit d'un principe fondamental à retenir sur place.