Comment choisir la bonne unité combinée pour la protection des transformateurs ?

Introduction

La protection des transformateurs dans les systèmes de distribution d'énergie moyenne tension exige une architecture de dispositif de commutation qui satisfasse simultanément trois exigences techniques tirant dans des directions différentes : interruption fiable des défauts sur toute la gamme des courants de défaut des transformateurs, commutation sûre de la charge pour les opérations normales de mise sous tension et hors tension, et capacité d'isolation visible pour l'accès à la maintenance - le tout dans les limites des contraintes physiques d'un tableau de distribution moyenne tension et des contraintes économiques d'un budget d'investissement pour la mise à niveau d'un réseau. L'unité combinée - un ensemble intégré de disjoncteur intérieur, de fusible haute tension et de sectionneur de mise à la terre - existe précisément parce qu'aucun dispositif de commutation ne satisfait simultanément à ces trois exigences. Le choix de la bonne unité combinée pour la protection des transformateurs n'est pas un exercice de sélection de catalogue : il s'agit d'une décision d'ingénierie à quatre paramètres qui exige que la puissance nominale du transformateur, le niveau de défaut du système, la philosophie de coordination de la protection et les projections de charge de mise à niveau du réseau soient résolus avant qu'une spécification d'unité combinée ne puisse être rédigée. Pour les ingénieurs chargés de la mise à niveau du réseau, les concepteurs de postes et les responsables des achats qui spécifient l'équipement de protection des transformateurs, ce guide de sélection fournit le cadre technique complet - de la base des normes CEI pour la conception des unités combinées à l'évaluation de l'application étape par étape qui détermine les paramètres nominaux corrects pour chaque position de protection du transformateur.

Table des matières

• Qu'est-ce qu'une unité combinée et comment son architecture répond-elle aux exigences de protection des transformateurs de moyenne tension ?
• Comment les trois noyaux d'une unité combinée interagissent-ils pour protéger les transformateurs moyenne tension ?
• Comment sélectionner les paramètres corrects de l'unité de combinaison pour chaque application de protection des transformateurs ?
• Quelles sont les considérations relatives au cycle de vie et à l'amélioration du réseau qui déterminent la fiabilité à long terme des unités combinées ?

Qu'est-ce qu'une unité combinée et comment son architecture répond-elle aux exigences de protection des transformateurs de moyenne tension ?

Une unité combinée moyenne tension est un dispositif de commutation assemblé en usine et soumis à un essai de type, qui intègre trois composants fonctionnellement distincts dans une seule unité montée sur panneau : un interrupteur de coupure de charge intérieur pour la commutation et l'isolation de la charge normale, un ensemble de fusibles limiteurs de courant haute tension pour la protection contre les surintensités et les courts-circuits, et un interrupteur de mise à la terre pour la mise à la terre de sécurité du personnel pendant l'entretien. L'intégration de ces trois composants dans un seul ensemble testé est la caractéristique qui distingue une unité combinée d'un ensemble de dispositifs spécifiés individuellement - l'essai de type valide l'interaction entre les composants dans des conditions de défaillance, et pas seulement les performances individuelles de chaque élément.

Pourquoi la protection des transformateurs nécessite les trois composants

La protection des transformateurs dans les systèmes de moyenne tension couvre une plage de courant de défaut qu'aucun dispositif de commutation ne peut traiter de manière fiable dans toute son étendue :

• Plage de courant de charge (fonctionnement normal) : 10-100% du courant nominal du transformateur - pris en charge par l'AFB intérieure, qui crée et interrompt le courant de charge pendant l'excitation et la désexcitation normales.
• Plage de surcharge (110-600% du courant nominal) : Surcharge thermique et défauts mineurs - traités par le fusible HT, qui fournit protection contre les surintensités à temps inverse¹ coordonnée avec la courbe de résistance thermique du transformateur
• Plage de court-circuit (600-40,000% du courant nominal) : Défauts internes du transformateur et défauts externes boulonnés - traités par le fusible limiteur de courant HT, qui interrompt les courants de défaut jusqu'au pouvoir de coupure nominal au cours du premier demi-cycle, limitant l'énergie de fuite à des niveaux que le transformateur et l'appareillage de commutation peuvent supporter.

Le sectionneur de terre assure la fonction de mise à la terre de sécurité que ni le LBS ni le fusible ne peuvent assurer - confirmant la mise hors tension du circuit et protégeant le personnel de maintenance travaillant sur le transformateur ou l'équipement en aval.

Normes CEI régissant la conception et les essais des unités combinées

Standard	Champ d'application	Exigences clés pour les unités combinées
IEC 62271-1052	Combinaisons interrupteur-fusible à courant alternatif	Essai de type pour l'interaction LBS-fusible, fonctionnement du percuteur, transfert coordination des courants3
IEC 62271-103	Interrupteurs de rupture de charge	Courant normal nominal LBS, endurance à la commutation de charge, performance de trempe d'arc
IEC 60282-1	Fusibles haute tension	Tension nominale, pouvoir de coupure, caractéristiques temps-courant des fusibles limiteurs de courant
IEC 62271-102	Interrupteurs de mise à la terre	Classification des défauts, endurance mécanique, exigences d'interverrouillage
IEC 62271-200	Appareils de commutation sous enveloppe métallique	Intégration des panneaux, classification des arcs internes, schéma de verrouillage

L'exigence critique de la norme IEC 62271-105 : L'essai de type de l'unité combinée doit vérifier que lorsqu'un fusible fonctionne dans des conditions de défaut, le mécanisme du percuteur déclenche de manière fiable l'AFB pour ouvrir les trois phases simultanément - évitant ainsi la dangereuse condition d'excitation monophasée ou biphasée qui se produirait si l'AFB restait fermée après le fonctionnement d'un fusible monophasé.

Variantes d'architecture des unités combinées

L'architecture	Composants	Application	Limitation
LBS + fusible (pas de sectionneur de mise à la terre)	Fusible LBS, HV	Installations à espace restreint, faible fréquence d'entretien	Pas de mise à la terre intégrée - une mise à la terre séparée est nécessaire
LBS + fusible + interrupteur de mise à la terre	LBS, fusible HT, interrupteur de mise à la terre	Protection standard des transformateurs - la plus courante	Empreinte standard
LBS + fusible + interrupteur de mise à la terre + parafoudre	LBS, fusible HT, interrupteur de mise à la terre, parafoudre MOV	Transformateurs alimentés par des lignes aériennes, exposition à la foudre	Empreinte au sol plus importante
LBS motorisé + fusible + interrupteur de mise à la terre	LBS motorisé, fusible HT, interrupteur de mise à la terre	Sous-stations de mise à niveau du réseau intégrées au SCADA	Nécessite une alimentation auxiliaire

Comment les trois noyaux d'une unité combinée interagissent-ils pour protéger les transformateurs moyenne tension ?

Les performances de protection d'une unité combinée ne dépendent pas des valeurs nominales individuelles de ses trois composants, mais de leur interaction coordonnée - en particulier la coordination entre la caractéristique temps-courant du fusible HT et les profils de courant d'appel et de défaut du transformateur, ainsi que le transfert fiable de l'énergie du percuteur du fusible au mécanisme de déclenchement de l'AFB.

Composant 1 : L'AFB intérieure - Commutation de charge et isolation

L'AFB intérieur d'une unité combinée remplit trois fonctions distinctes au cours du cycle de vie de la protection du transformateur :

Fonction de commutation normale : Il crée et interrompt le courant de magnétisation du transformateur et le courant de pleine charge pendant la mise sous tension et la mise hors tension. Le courant d'appel de la magnétisation du transformateur - typiquement 8-12× le courant nominal du transformateur pour le premier cycle - est dans les limites de la capacité nominale du courant de fabrication de l'AFB, mais ne doit pas être confondu avec le courant de défaut. Le LBS n'est pas conçu pour interrompre le courant de défaut ; cette fonction appartient exclusivement au fusible HT.

Réception de la gâchette : Lorsqu'un fusible HT fonctionne dans des conditions de défaut, la gâchette libère l'énergie mécanique stockée qui actionne le mécanisme de déclenchement de l'AFB, ouvrant les trois phases dans le temps d'ouverture nominal de l'AFB (généralement de 30 à 60 ms). Cette ouverture triphasée est obligatoire - une condition d'ouverture monophasée sur un transformateur d'alimentation crée un dangereux déséquilibre de tension et une ferrorésonance potentielle.

Fonction d'isolation : Une fois que le LBS s'est ouvert - que ce soit par commutation normale ou par déclenchement de la gâchette - il fournit l'espace d'isolation visible requis par la norme CEI 62271-102 pour l'accès au transformateur à des fins de maintenance. Le sectionneur de mise à la terre ne peut être fermé qu'après confirmation de l'ouverture du LBS, grâce au verrouillage mécanique entre les deux dispositifs.

Composant 2 : Le fusible limiteur de courant HT - Interruption de défaut

Le fusible limiteur de courant HT est l'élément d'interruption de défaut de l'unité combinée. Sa sélection est régie par deux limites qui définissent le calibre correct du fusible pour chaque application de transformateur :

Limite inférieure - courant de rupture minimal ($I_{min}$):
Le fusible doit fonctionner de manière fiable pour tous les courants de défaut supérieurs au courant de rupture minimal. Pour la protection du transformateur, cette limite est fixée par le courant de défaut secondaire du transformateur réfléchi vers le primaire :

$I_{min_primary} = \frac{I_{fault_secondary}}{n_{transformer}} \times \frac{1}{Z_{transformer}}$

Le courant de rupture minimal du fusible doit être inférieur à cette valeur - en veillant à ce que les défauts internes du transformateur génèrent un courant primaire suffisant pour faire fonctionner le fusible.

Limite supérieure - courant de rupture maximal ($I_{max}$):
Le fusible doit interrompre les courants de défaut jusqu'au courant de défaut présumé du système au point d'installation sans dépasser les limites d'énergie de passage du transformateur et de l'appareillage de commutation. Les fusibles à limitation de courant s'interrompent au cours du premier demi-cycle, en limitant le courant de fuite de crête à :

$I_{let-through} = k fois \sqrt{I_{fault_prospective}}$

Où $k$ est le fusible facteur limitant le courant⁴ (généralement de 2,0 à 3,5 pour les fusibles limiteurs de courant HT standard).

Coordination de l'appel de courant du transformateur : La caractéristique temps-courant du fusible ne doit pas fonctionner pendant l'appel de courant d'excitation du transformateur. Le profil du courant d'appel est le suivant :

$i_{inrush}(t) = I_{inrush_peak} \times e^{-t/\tau}$

Où $I_{inrush_peak}$ est généralement de 8 à 12 fois le courant nominal du transformateur et $\tau$ est la constante de temps de décroissance de l'appel de courant (généralement de 0,1 à 0,5 seconde pour les transformateurs de distribution). Le fusible doit avoir un temps de fusion minimum supérieur à la durée de l'appel de courant à l'intensité du courant d'appel - une exigence de coordination qui détermine le calibre minimum du fusible pour chaque taille de transformateur.

Composant 3 : Le sectionneur de terre - Mise à la terre de sécurité du personnel

Le sectionneur de terre d'une unité combinée est verrouillé mécaniquement avec l'AFB par une liaison mécanique directe - le sectionneur de terre ne peut être fermé que si l'AFB est en position complètement ouverte, et l'AFB ne peut être fermé lorsque le sectionneur de terre est en position fermée. Ce verrouillage est une contrainte mécanique physique et non un verrouillage électrique. Il fonctionne indépendamment de l'alimentation auxiliaire et ne peut être neutralisé par une défaillance du circuit de commande.

Classification des interrupteurs de mise à la terre pour la protection des transformateurs :

Le sectionneur de terre d'une unité combinée de protection des transformateurs doit être conçu pour Capacité d'élimination des défauts E1⁵ (IEC 62271-102) - et non E0. La raison en est la rétroaction de l'enroulement tertiaire du transformateur : même si l'interrupteur principal de sécurité est ouvert et que le fusible HT est intact, un transformateur dont l'enroulement tertiaire est connecté à un jeu de barres sous tension peut maintenir la tension sur l'enroulement primaire par couplage électromagnétique. Un sectionneur de terre E0 fermé sur cette tension de retour sera détruit. Un sectionneur de mise à la terre E1 est conçu pour s'ouvrir sur cette condition de défaut et survivre.

Un cas client qui démontre la conséquence de la distinction E0/E1 : L'ingénieur d'un projet de modernisation du réseau d'une compagnie de distribution aux Philippines a contacté Bepto après une défaillance du sectionneur de mise à la terre lors d'une séquence de commutation pour la maintenance d'un transformateur dans une sous-station de 33 kV. L'unité combinée avait été fournie avec un sectionneur de terre E0 - spécifié par l'entrepreneur EPC sans évaluation du risque de rétroaction tertiaire. Lorsque le sectionneur de terre était fermé après l'ouverture du LBS, l'enroulement tertiaire du transformateur (connecté à un jeu de barres de 11 kV sous tension) maintenait 33 kV sur le primaire par l'action de l'autotransformateur. Le contact du sectionneur de terre E0 a été détruit à la fermeture. Bepto a fourni des unités combinées de remplacement classées E1 pour les six positions d'alimentation du transformateur dans la sous-station et a fourni un modèle d'évaluation du risque de retour tertiaire pour la spécification standard de la compagnie d'électricité.

Comment sélectionner les paramètres corrects de l'unité de combinaison pour chaque application de protection des transformateurs ?

La sélection des paramètres des unités combinées suit une évaluation séquentielle en cinq étapes - chaque étape résout un ensemble de paramètres avant que l'étape suivante ne soit évaluée. En sautant des étapes ou en résolvant des paramètres hors séquence, on obtient des spécifications qui semblent complètes mais qui contiennent des défaillances de coordination cachées.

Étape 1 : Définition des paramètres nominaux du transformateur

Recueillir les données suivantes sur les transformateurs avant de commencer la sélection de l'unité combinée :

• Puissance nominale (kVA ou MVA)
• Tension nominale primaire (kV)
• Courant nominal primaire (A) : $I_{rated} = \frac{S_{rated}}{\sqrt{3} \n- fois U_{primaire}}$
• Impédance du transformateur (% sur la base nominale MVA)
• Groupe de vecteurs (Dyn11, Yyn0, etc.) - détermine le risque de rétroaction tertiaire.
• Multiplicateur du courant d'appel (× courant nominal) et constante de temps de décroissance (secondes)
• Courbe de résistance thermique - requise pour la vérification de la coordination des fusibles

Étape 2 : Déterminer le niveau de défaillance du système au point d'installation

Le courant de défaut prospectif du système au point d'installation de l'unité combinée détermine :

• Le courant nominal de courte durée de l'AFB (Ik) - l'AFB doit résister au courant de défaut jusqu'à ce que le fusible HT se dissipe.
• Le pouvoir de coupure maximal du fusible HT doit être supérieur au courant de défaut potentiel du système.
• Le courant nominal de courte durée du sectionneur de terre doit être égal ou supérieur au courant nominal de l'AFB.

Calcul du courant de défaut du système :

$I_{défaut} = \frac{U_{system}}{\sqrt{3} \times Z_{total}}$

Où $Z_{total}$ comprend l'impédance de la source, l'impédance du transformateur et l'impédance du câble jusqu'au point d'installation de l'unité combinée. Pour les projets d'amélioration du réseau, utiliser le niveau de défaut après l'amélioration - les améliorations du réseau qui augmentent la capacité de la source augmentent les niveaux de défaut à tous les points en aval.

Étape 3 : Sélection du calibre des fusibles HT

Le calibre du fusible HT est la sélection la plus exigeante sur le plan technique dans la spécification de l'unité combinée - il doit satisfaire simultanément à quatre contraintes :

Contrainte	Exigence	Méthode de vérification
Courant de rupture minimal	Inférieur au courant de défaut primaire du transformateur pour un défaut secondaire minimal	Calcul de l'impédance du transformateur
Coordination de l'appel d'air	Temps de fusion minimal > durée d'appel au courant d'appel	Superposition de la courbe temps-courant
Protection contre les surcharges	Le fusible fonctionne avant que le transformateur ne subisse des dommages thermiques en cas de surcharge de 150-200%.	Superposition des courbes de résistance thermique des transformateurs
Capacité de rupture maximale	Courant de défaut prospectif du système supérieur	Étude du niveau de défaillance du système

Tableau de sélection des calibres de fusibles standard pour les tailles de transformateurs les plus courantes :

Puissance du transformateur	Tension primaire	Courant nominal du transformateur	Calibre de fusible recommandé	Vérification de la coordination de l'appel de courant
315 kVA	11 kV	16.5 A	25 A	Vérification à 8× la valeur nominale, 0,1 s
630 kVA	11 kV	33 A	50 A	Vérification à 10× la valeur nominale, 0,1 s
1 000 kVA	11 kV	52.5 A	80 A	Vérification à 10× la valeur nominale, 0,15 s
1 600 kVA	11 kV	84 A	125 A	Vérification à 12× la valeur nominale, 0,2 s
2 000 kVA	33 kV	35 A	50 A	Vérification à 10× la valeur nominale, 0,15 s
5 000 kVA	33 kV	87.5 A	125 A	Vérification à 12× la valeur nominale, 0,2 s

Note critique : Il s'agit de recommandations de départ - chaque sélection de fusible doit être vérifiée par rapport à la caractéristique temps-courant spécifique du transformateur et au niveau de défaut spécifique du système. Les tableaux génériques de valeurs nominales des fusibles ne remplacent pas une étude de coordination.

Étape 4 : Sélection des paramètres cotés LBS

Une fois le calibre du fusible établi, les paramètres de l'AFB sont déterminés par :

• Courant normal nominal : ≥ 1,25 × le courant nominal primaire du transformateur - offre une marge de 25% pour l'augmentation de la charge et la mise à niveau du réseau
• Courant nominal de courte durée (Ik) : courant de défaut potentiel du système ≥ au point d'installation - l'AFB doit résister au courant de défaut pendant le temps de pré-arc et d'arc du fusible (typiquement 20-50 ms pour les fusibles à limitation de courant)
• Courant nominal de fabrication (Ip) : ≥ 2,5 × Ik (rapport X/R standard) - LBS doit pouvoir absorber l'appel de courant du transformateur sans rebond de contact.
• Classe d'endurance mécanique : M1 (1 000 opérations) pour les lignes de transformation standard avec < 2 opérations de commutation par semaine ; M2 (2 000 opérations) pour les lignes fréquemment commutées.

Étape 5 : Vérifier la classification et le verrouillage de l'interrupteur de mise à la terre

• La classe des fauteurs de troubles : E1 obligatoire pour toutes les positions d'alimentation des transformateurs - E0 n'est pas acceptable lorsqu'il existe un risque de rétroaction tertiaire.
• Résistance nominale à court terme : Doit correspondre à l'indice LBS Ik - le sectionneur de terre doit résister à tout courant de défaut apparaissant après la fermeture sur un circuit alimenté par l'arrière.
• Verrouillage mécanique : Vérifier que le verrouillage entre l'AFB et l'interrupteur de mise à la terre est une liaison mécanique directe - et non un verrouillage électrique qui peut être mis en échec par une perte de l'alimentation de contrôle.
• Fourniture d'un cadenas : Confirmer que le moraillon du sectionneur de terre est équipé d'un moraillon à 6 serrures au minimum pour les équipes de maintenance composées de plusieurs personnes.

Tableau récapitulatif de la sélection complète

Paramètre de sélection	Source des données	Calcul / Critère	Valeur de la spécification
Tension nominale LBS	Tension du système	≥ tension maximale du système Um	Enregistrer
Courant normal nominal de l'AFB	Courant nominal du transformateur	≥ 1,25 × le courant nominal primaire du transformateur	Enregistrer
L'AFB a noté Ik	Étude du niveau de défaillance du système	≥ courant de défaut potentiel à l'installation	Enregistrer
Tension nominale du fusible HV	Tension du système	= tension nominale de l'AFB	Enregistrer
Courant nominal du fusible HV	Puissance du transformateur + coordination de l'appel	Tableau de l'étape 3 + étude de coordination	Enregistrer
Pouvoir de coupure des fusibles HT	Niveau de défaillance du système	≥ courant de défaut prospectif	Enregistrer
Classe de défaillance du sectionneur de mise à la terre	Évaluation du risque de reflux tertiaire	E1 obligatoire pour les départs de transformateurs	E1
Interrupteur de mise à la terre Ik	LBS Ik	= LBS noté Ik	Enregistrer
Coordination des gâches	Essai de type IEC 62271-105	Certificat d'essai de type en usine requis	Vérifier

Le cas d'un deuxième client démontre la valeur du processus de sélection dans son intégralité. Un ingénieur de conception de poste d'un entrepreneur EPC en Asie du Sud-Est spécifiait des unités combinées pour un poste de mise à niveau du réseau de 33 kV à 12 baies desservant un mélange de transformateurs de distribution de 2 000 kVA et 5 000 kVA. La spécification initiale avait sélectionné un seul type d'unité combinée pour les 12 postes - des fusibles de 125 A partout, en fonction du plus grand transformateur. L'équipe technique de Bepto a effectué le processus de sélection en cinq étapes pour chaque baie : les six positions du transformateur de 2 000 kVA nécessitaient des fusibles de 50 A (et non de 125 A) - les fusibles de 125 A ne fonctionneraient pas pour les défauts internes du transformateur générant moins de 40% de courant de défaut nominal sur les unités de 2 000 kVA, laissant une lacune de protection pour les défauts internes à haute impédance. La spécification différenciée - fusibles de 50 A pour les postes de 2 000 kVA, fusibles de 125 A pour les postes de 5 000 kVA - a ajouté un coût nul (les fusibles plus petits sont moins chers) tout en éliminant l'écart de protection que le surdimensionnement uniforme avait créé.

Quelles sont les considérations relatives au cycle de vie et à l'amélioration du réseau qui déterminent la fiabilité à long terme des unités combinées ?

Impact de la charge de la mise à niveau du réseau sur les paramètres de l'unité combinée

Les projets d'amélioration du réseau qui augmentent la charge des transformateurs ou les remplacent par des unités de plus grande puissance modifient le point de fonctionnement de chaque unité combinée dans le couloir d'alimentation concerné. Les paramètres des unités combinées qui doivent être revérifiés après une mise à niveau du réseau sont les suivants :

• Courant normal nominal de l'AFB : Si la puissance du transformateur augmente, vérifier que le courant nominal de l'AFB est ≥ 1,25 × le courant nominal primaire du nouveau transformateur - si ce n'est pas le cas, il faut remplacer l'AFB.
• Fusible HV : Le changement de puissance du transformateur nécessite une nouvelle sélection complète des fusibles conformément à l'étape 3 - le fusible qui était correctement coordonné avec le transformateur d'origine peut ne pas l'être avec l'unité de remplacement.
• Augmentation du niveau d'erreur : Les mises à niveau du réseau qui augmentent la capacité de la source augmentent le courant de défaut potentiel - vérifier que les valeurs nominales Ik des interrupteurs LBS et de mise à la terre restent supérieures au nouveau niveau de défaut.

L'exigence de re-sélection des fusibles pour la mise à niveau du réseau est l'examen des paramètres de l'unité combinée le plus souvent négligé. Un fusible correctement dimensionné pour un transformateur de 1 000 kVA peut être surdimensionné pour l'unité de remplacement de 630 kVA (laissant un espace de protection) ou sous-dimensionné pour une unité de remplacement de 2 000 kVA (ne coordonnant pas le courant d'appel et les déclenchements intempestifs pendant la mise sous tension).

Calendrier de maintenance du cycle de vie des unités combinées

Activité de maintenance	Intervalle	Méthode	Critère d'acceptation
Mesure de la résistance de contact LBS	Tous les 3 ans	Micro-ohmmètre ≥ 100 A DC	≤ 150% de la base de référence de la mise en service
Inspection visuelle du fusible HT	Annuel	Visuel - vérification de la présence d'un renflement, d'une décoloration, de l'état de l'embout.	Pas de dommage physique ; remplacer en cas d'anomalie
Vérification de la résistance du fusible HV	Tous les 3 ans	Milliohmmètre sur le corps du fusible	A ±10% de la valeur du nouveau fusible
Test de fonctionnement du sectionneur de terre	Annuel	3 cycles d'ouverture et de fermeture	Fonctionnement en douceur, indication correcte de la position
Test du mécanisme du percuteur	Tous les 5 ans	Essai fonctionnel selon IEC 62271-105	L'AFB s'ouvre dans les délais prévus lors de l'activation de l'attaquant
Essai fonctionnel d'enclenchement	Annuel	Séquence de cinq tests	Tous les tests sont réussis
Imagerie thermique	Annuel	Infrarouge au courant nominal	≤ 65 K au-dessus de la température ambiante au niveau des fusibles et des contacts LBS
Résistance de l'isolation	Tous les 3 ans	Mégohmmètre à courant continu de 5 kV	> 500 MΩ phase-terre

Déclencheurs de remplacement de fusibles HT

Les fusibles HT des unités combinées doivent être remplacés - et non inspectés et remis en service - dans les conditions suivantes :

• Après toute opération de défaut : Un fusible qui a interrompu le courant de défaut a épuisé sa capacité d'absorption d'énergie - même s'il est visuellement intact, sa caractéristique temps-courant a changé et il doit être remplacé.
• Après un appel de courant du transformateur dépassant le courant nominal de coordination de l'appel de courant : Les appels de courant répétés de forte intensité (par exemple, lors de la mise sous tension fréquente d'un transformateur) entraînent une fusion partielle de l'élément fusible, ce qui dégrade la caractéristique temps-courant sans signe extérieur visible.
• A la durée de vie spécifiée par le fabricant : Les fusibles limiteurs de courant HT ont une durée de vie calendaire de 15 à 20 ans, quel que soit le nombre d'opérations - remplacer à la fin de la durée de vie calendaire même si aucune opération de défaut ne s'est produite
• Après tout dommage physique : Des embouts bombés, une décoloration du corps du fusible ou des fissures dans la porcelaine indiquent des dommages internes nécessitant un remplacement immédiat.

Déclassement environnemental pour les unités combinées dans les applications de mise à niveau du réseau

Facteur environnemental	Effet sur l'unité combinée	Action requise
Température ambiante > 40°C	LBS et déclassement du courant du fusible requis	Appliquer les facteurs de déclassement de la température IEC 62271-1 - augmenter la sélection du courant nominal
Altitude > 1 000 m	Réduction de la rigidité diélectrique	Appliquer le déclassement d'altitude selon IEC 62271-1 Clause 2.1 - vérifier les valeurs nominales de tension
Humidité élevée (> 95% RH)	Risque de suivi de la surface de l'isolant	Spécifier le revêtement isolant anti-trace ou la variante isolée SF6
Atmosphère côtière / industrielle	Corrosion accélérée des embouts de fusibles et des contacts LBS	Spécifier du matériel en acier inoxydable et un revêtement de contact résistant à la corrosion.

Conclusion

La sélection de l'unité combinée appropriée pour la protection des transformateurs de moyenne tension est un processus d'ingénierie en cinq étapes qui résout successivement les paramètres nominaux du transformateur, le niveau de défaut du système, la coordination des fusibles HT, les paramètres nominaux des LBS et la classification du sectionneur de mise à la terre, chaque étape fournissant les données d'entrée pour l'étape suivante. La valeur de l'unité combinée en tant que solution de protection du transformateur réside précisément dans l'interaction vérifiée en usine entre ses trois composants : le LBS qui gère la commutation et l'isolation normales, le fusible HT limiteur de courant qui interrompt les courants de défaut que le LBS ne peut pas interrompre, et le sectionneur de terre qui fournit une mise à la terre de sécurité pour le personnel avec une capacité de création de défaut E1 pour la protection contre la rétroaction tertiaire du transformateur. Effectuer le processus de sélection complet en cinq étapes pour chaque position de protection de transformateur indépendamment, revérifier tous les paramètres des unités combinées après chaque mise à niveau du réseau qui modifie la puissance du transformateur ou le niveau de défaut du système, spécifier la classification du sectionneur de mise à la terre E1 sans exception pour les positions d'alimentation de transformateur, et vérifier la coordination des broches de percuteur au moyen du certificat d'essai de type IEC 62271-105 avant d'accepter toute unité combinée dans une application de protection de transformateur - parce que l'unité combinée qui est correctement spécifiée protège le transformateur, et celle qui n'est pas correctement spécifiée est le point de défaillance unique le plus dangereux du transformateur.

FAQ sur la sélection des unités combinées pour la protection des transformateurs

1. Caractéristique de protection où le temps de fonctionnement diminue au fur et à mesure que l'intensité du courant augmente. ↩

2. Spécifie les exigences en matière d'interaction et d'essai pour les combinaisons interrupteur-fusible à courant alternatif. ↩

3. Définit le courant maximum que l'interrupteur de charge doit interrompre lorsqu'un fusible fonctionne. ↩

4. Constante numérique utilisée pour calculer le courant de fuite de pointe lors d'un défaut de court-circuit. ↩

5. Indique la capacité d'un interrupteur à se fermer en toute sécurité sur un défaut à deux reprises sans être détruit. ↩