Introduction
Dans la distribution électrique moyenne tension, tous les événements de commutation ne sont pas égaux. Un dispositif de commutation qui se ferme sur un bus hors tension, s'ouvre dans des conditions de non-charge ou interrompt un courant de défaut effectue des opérations fondamentalement différentes - chacune avec des niveaux de contrainte électrique distincts, des implications d'usure des contacts et des exigences de capacité de l'équipement. Traiter tous les événements de commutation comme équivalents est une erreur de spécification qui conduit à un équipement sous-dimensionné, à une défaillance prématurée des contacts et à une protection compromise du réseau.
Une opération de coupure en charge est l'événement de commutation spécifique au cours duquel un appareil de commutation interrompt un circuit transportant un courant de fonctionnement normal - non pas un courant de défaut, non pas un courant à vide, mais un courant de charge nominal sous la pleine tension du système - et c'est cette définition précise qui détermine quels appareils sont prévus pour une fonction de coupure en charge, comment leurs contacts sont conçus et comment leur classe d'endurance électrique est classée selon la norme CEI 62271.
Pour les ingénieurs électriciens qui conçoivent les systèmes de distribution MT et les responsables des achats qui spécifient les appareillages de commutation, la définition de l'opération de rupture de charge est la condition limite qui sépare les interrupteurs de rupture de charge et les disjoncteurs des sectionneurs et des isolateurs - une limite qui, lorsqu'elle est mal comprise, entraîne des défaillances de commutation catastrophiques, des contacts détruits et des incidents liés à la sécurité du personnel.
Cet article fournit une référence technique complète pour les opérations de coupure de charge dans les tableaux de distribution MT - des définitions IEC et de la physique électrique à la sélection des dispositifs, aux scénarios d'application et aux implications en matière de maintenance pour les types de tableaux AIS, GIS et SIS.
Table des matières
- Qu'est-ce qu'une opération de rupture de charge et comment est-elle précisément définie dans les normes CEI ?
- Comment les opérations de rupture de charge sollicitent-elles les contacts de l'appareillage selon les types AIS, GIS et SIS ?
- Comment spécifier correctement la capacité de rupture de charge pour votre application d'appareillage électrique ?
- Quelles sont les défaillances courantes des opérations de rupture de charge et quelles sont les exigences en matière de maintenance ?
Qu'est-ce qu'une opération de rupture de charge et comment est-elle précisément définie dans les normes CEI ?
Une opération de rupture de charge est définie dans la norme CEI 62271-100 et IEC 62271-1031 opération de commutation dans laquelle un dispositif sépare des contacts tout en transportant un courant égal ou inférieur à son courant normal nominal (In), sous la tension nominale totale du système, avec l'espoir que l'arc résultant sera éteint dans la limite de la capacité nominale d'extinction de l'arc du dispositif - rétablissant le circuit dans un état ouvert, entièrement isolé.
Définition précise de la CEI Composants
La définition CEI d'une opération de rupture de charge englobe quatre conditions simultanées qui doivent toutes être présentes pour que l'opération soit considérée comme un événement de rupture de charge nominale :
1. Ampleur du courant - Au niveau ou en dessous du courant normal nominal (In) :
Le courant du circuit au moment de la séparation des contacts ne doit pas dépasser le courant normal nominal de l'appareil. Pour un interrupteur de coupure de charge de 630 A, toute interruption inférieure ou égale à 630 A est considérée comme une opération de coupure de charge. Les interruptions supérieures à In - qu'elles soient dues à une surcharge ou à un défaut - relèvent d'une catégorie de service différente, avec des exigences de capacité différentes.
2. Facteur de puissance - Dans les limites du facteur de puissance nominale d'essai :
La CEI 62271-103 spécifie les facteurs de puissance d'essai pour les opérations de rupture de charge :
- Charge principalement inductive : cos φ = 0,3-0,7 (charges du moteur, courant de magnétisation du transformateur)
- Charge principalement résistive : cos φ = 0,7-1,0 (chauffage résistif, éclairage)
- Charge capacitive : Séquence d'essai séparée conformément à la norme IEC 62271-100 annexe G (charge de câble, batteries de condensateurs)
Le facteur de puissance2 détermine la relation de phase entre le zéro du courant et le pic de tension au moment de l'extinction de l'arc - ce qui régit directement la gravité de l'incendie. tension de récupération transitoire3 (TRV) sur l'espace de contact immédiatement après l'extinction de l'arc.
3. Tension du système - à la tension nominale :
La tension nominale totale du système apparaît à travers l'espace de contact immédiatement après l'extinction de l'arc en tant que tension de rétablissement transitoire (TRV). Une opération de rupture de charge à tension réduite n'est pas une condition d'essai nominale - les dispositifs doivent être capables de résister à la VTR complète à la tension nominale.
4. Extinction de l'arc - Dans les limites de la capacité nominale de l'appareil :
L'arc généré par la séparation des contacts doit être éteint au cours du premier ou du deuxième passage à zéro du courant, à l'aide de l'agent d'extinction d'arc nominal de l'appareil (air, SF6 ou vide). Si l'arc n'est pas éteint dans cette fenêtre, l'opération de rupture de charge échoue.
Opérations de rupture de charge par rapport à d'autres types d'événements de commutation
Pour comprendre les opérations de rupture de charge, il faut les différencier précisément des catégories d'événements de commutation adjacents :
| Événement de commutation | Niveau actuel | Tension présente | Arc généré | Dispositif requis |
|---|---|---|---|---|
| Commutation à vide (isolation) | 0A (sans charge) | Oui | Minime | Déconnecteur / Isolateur |
| Opération de rupture de charge | ≤ In (charge normale) | Oui | Modéré | LBS / Disjoncteur |
| Commutation en cas de surcharge | In à ~6× In | Oui | Sévère | Disjoncteur |
| Coupure en cas de court-circuit | Jusqu'à Isc (défaut) | Oui | Extrême | Disjoncteur uniquement |
| Faire une faute | 0 → Ipeak (défaut) | Oui | Extrême | Disjoncteur uniquement |
| Commutation capacitive | Petit courant principal | Oui | Stress élevé du TRV | Valeur nominale CB ou LBS |
| Commutation inductive | Petit courant retardé | Oui | Stress élevé du TRV | Valeur nominale CB ou LBS |
Catégories spéciales d'opérations de rupture de charge
Au-delà de la rupture de charge résistive/inductive standard, la norme CEI 62271 définit plusieurs catégories d'opérations de rupture de charge spéciales qui imposent des contraintes électriques distinctes :
Câble de chargement Commutation de courant :
Interruption du courant de charge capacitif des câbles MT non chargés (typiquement 1-50A de courant d'attaque). Bien que l'intensité du courant soit faible, le facteur de puissance capacitif produit une TRV sévère avec un taux d'augmentation rapide de la tension (RRRV) qui peut réamorcer l'arc après une extinction apparente. Les dispositifs doivent être spécifiquement conçus pour commutation de courant capacitive4 conformément à l'annexe G de la norme CEI 62271-100.
Commutation du courant de magnétisation du transformateur :
Interruption du courant magnétisant inductif des transformateurs non chargés (typiquement 0,5-5A de courant retardé). Le facteur de puissance hautement inductif génère un découpage du courant à haute fréquence et une escalade de la tension (découpage du courant virtuel) qui peut produire des surtensions de 3 à 5 fois la tension nominale, ce qui risque d'endommager l'isolation du transformateur. Les appareils doivent être conçus pour la commutation du courant de magnétisation du transformateur.
Commutation de boucle :
Ouverture d'une boucle normalement fermée dans un réseau de distribution en anneau, où le courant traversant l'appareil de commutation est le courant de circulation de la boucle (typiquement 10-200A). La commutation de boucle est une opération standard de coupure de charge, mais elle exige que l'appareil soit dimensionné pour l'intensité spécifique du courant de boucle au point d'installation.
Résumé du courant nominal de rupture de charge par type d'appareil :
| Type d'appareil | Courant nominal de rupture de charge | Norme CEI | Fonctions spéciales |
|---|---|---|---|
| Interrupteur de rupture de charge (LBS) | Jusqu'à l'intensité nominale (400A-1250A) | IEC 62271-103 | Boucle, câble de chargement |
| Disjoncteur à vide (VCB) | Jusqu'à l'intensité nominale (630A-4000A) | IEC 62271-100 | Toutes les tâches spéciales |
| Disjoncteur SF6 | Jusqu'à l'intensité nominale (630A-4000A) | IEC 62271-100 | Toutes les tâches spéciales |
| Déconnecteur / Isolateur | 0A (pas de capacité de rupture de charge) | IEC 62271-102 | Aucun |
| Interrupteur de mise à la terre | 0A (pas de capacité de rupture de charge) | IEC 62271-102 | Aucun |
Comment les opérations de rupture de charge sollicitent-elles les contacts de l'appareillage selon les types AIS, GIS et SIS ?
La contrainte électrique imposée aux contacts des appareillages de commutation lors d'une opération de rupture de charge est fonction de trois variables en interaction : l'énergie de l'arc générée lors de la séparation des contacts, la tension de rétablissement transitoire (TRV) après l'extinction de l'arc et le taux d'érosion cumulatif des contacts au cours de la durée de vie opérationnelle de l'appareillage. Chaque type d'appareillage de commutation réagit différemment à ces contraintes en fonction de son milieu d'extinction de l'arc et de la conception de ses contacts.
Énergie d'arc pendant les opérations de rupture de charge
Le énergie d'arc5 par opération de rupture de charge est déterminée par la durée et la tension de l'arc :
Où est le courant de charge lors de l'interruption, est la tension de l'arc (en fonction du milieu), et est la durée de l'arc jusqu'à l'extinction.
Pour une opération de rupture de charge de 630A :
- AIS (air arc chute) : = 20-60ms (1-3 cycles) ; = 500-2,000J
- GIS (gonfleur SF6) : = 8-20ms (< 1 cycle) ; = 100-500J
- SIS (vide) : = 2-10ms (< 0,5 cycle) ; = 20-100J
Cette différence de 10 à 100 fois dans l'énergie d'arc par opération de rupture de charge explique directement pourquoi les interrupteurs à vide atteignent l'endurance électrique E2 (1 000 opérations de rupture de charge pour les interrupteurs ; 10 000 pour les disjoncteurs) en tant que résultat de conception standard, alors que les conceptions de goulottes d'arc à air nécessitent des matériaux de contact améliorés pour atteindre la classe E2.
Tension de récupération transitoire (TRV) après les opérations de rupture de charge
Immédiatement après l'extinction de l'arc lors d'une opération de rupture de charge, la tension totale du système réapparaît aux bornes de l'espace de contact sous la forme d'une tension de rétablissement transitoire. La forme d'onde de la TRV est caractérisée par
- Tension de crête du TRV (Uc) : Typiquement 1,4-1,7× la tension nominale de la phase pour les défauts terminaux ; plus faible pour les opérations de rupture de charge.
- Taux d'augmentation de la tension de récupération (RRRV) : kV/μs - vitesse à laquelle la tension augmente dans l'espace après l'extinction.
- Fréquence TRV : Déterminé par les caractéristiques LC du circuit connecté
L'espace de contact doit retrouver une rigidité diélectrique suffisante plus rapidement que la TRV n'augmente - si le taux de récupération diélectrique de l'espace tombe en dessous de la RRRV, un nouvel amorçage de l'arc se produit et l'opération de rupture de charge échoue. C'est pourquoi le choix du milieu de trempe de l'arc est crucial : le vide permet une récupération diélectrique en quelques microsecondes, le SF6 en quelques millisecondes et l'air en quelques dizaines de millisecondes.
Comparaison des contraintes de fonctionnement en cas de rupture de charge par type d'appareillage
| Paramètre de contrainte | AIS (Air) | SIG (SF6) | SIS (vide) |
|---|---|---|---|
| Energie d'arc par Op (630A) | 500-2,000J | 100-500J | 20-100J |
| Durée de l'arc | 1-3 cycles | < 1 cycle | < 0,5 cycle |
| Taux de récupération diélectrique | Lent (plage de ms) | Rapide (plage de ms) | Très rapide (plage de μs) |
| Risque de rechute de la VTR | Modéré | Faible | Très faible |
| Contact Erosion par Op | 2-10 mg | 0,5-3 mg | < 0,5 mg |
| Classe E2 Atteignabilité | Possible (conception améliorée) | Standard | Inhérente |
| Capacité de service spécial | Limitée | Complet | Complet |
Cas client : Défaillance de rupture de charge lors d'une commutation capacitive
Un responsable des achats d'une compagnie d'électricité gérant un réseau de câbles souterrains de 12kV dans une ville européenne a contacté Bepto après une série de pannes de rupture de charge sur des panneaux de commutation d'alimentation. Les défaillances - caractérisées par un réamorçage de l'arc après une extinction apparente, suivi d'un soudage par contact - se produisaient sur des opérations de commutation de câbles d'alimentation où le courant de charge du câble était d'environ 12A en tête (capacitif).
L'enquête a révélé que les panneaux LBS installés étaient conçus pour une fonction de rupture de charge inductive standard mais n'avaient pas été testés ou conçus pour une commutation de courant capacitive conformément à l'annexe G de la norme CEI 62271-100. Le facteur de puissance capacitif a produit une TRV grave avec une RRRV dépassant le taux de récupération diélectrique de la goulotte d'arc à air, ce qui a provoqué un redémarrage constant de l'arc à chaque opération de mise sous tension du câble.
Après avoir remplacé les panneaux concernés par l'appareillage de commutation SIS de Bepto incorporant des disjoncteurs à vide conçus pour la commutation de courant capacitif, la compagnie d'électricité a confirmé qu'il n'y avait eu aucune nouvelle attaque sur 240 opérations de commutation de câbles au cours des 18 mois qui ont suivi. Le taux de récupération diélectrique de la microseconde du disjoncteur à vide a fourni la marge contre le TRV capacitif que la conception de la goulotte d'arc à air ne pouvait pas fournir.
Comment spécifier correctement la capacité de rupture de charge pour votre application d'appareillage électrique ?
Pour spécifier correctement la capacité de rupture de charge, il faut caractériser systématiquement chaque événement de commutation que l'appareil effectuera au cours de sa durée de vie - non seulement le courant normal nominal, mais aussi le facteur de puissance, les catégories de service spécial et l'environnement des VRT au point d'installation spécifique.
Étape 1 : Caractériser tous les événements de commutation
Documenter chaque type d'événement de commutation que l'appareil peut effectuer :
- Commutation de charge normale : Ampleur du courant (A), facteur de puissance (cos φ), fréquence (opérations/année)
- Commutation de la charge du câble : Longueur du câble et courant de charge (A en tête) ; spécifier l'indice IEC 62271-100 Annexe G
- Commutation par magnétisation du transformateur : Puissance du transformateur (kVA) et courant magnétisant (A décalé) ; spécifier la puissance de commutation du courant magnétisant
- Commutation de boucle : Ampleur du courant de boucle (A) et configuration du système (anneau ouvert / anneau fermé)
- Commutation des batteries de condensateurs : Puissance de la batterie (kVAr) et caractéristiques du courant d'appel ; spécifier la puissance de commutation de la batterie de condensateurs.
- Commutation du moteur : Puissance du moteur (kW) et caractéristiques du courant de démarrage ; préciser, le cas échéant, la puissance de commutation hors phase.
Étape 2 : Définir les exigences en matière de VRT
- Calculer la VTR prospective : Utiliser l'impédance de court-circuit du système et les paramètres du câble/transformateur connecté pour calculer la tension de crête du TRV (Uc) et le RRRV au point d'installation.
- Vérifier la capacité de la TRV de l'appareil : Confirmer que l'enveloppe nominale de la VRT de l'appareillage de commutation spécifié, conformément au tableau 1 de la norme CEI 62271-100, couvre la VRT potentielle au point d'installation.
- Conditions spéciales pour les VRT : La commutation capacitive et la commutation par magnétisation du transformateur génèrent des formes d'ondes TRV qui dépassent les enveloppes TRV de défaut terminal standard - vérifier les valeurs nominales spécifiques.
Étape 3 : Sélection du type d'appareil et de la classe d'endurance
Faites correspondre le profil de l'événement de commutation au type d'appareil et à la classe d'endurance appropriés :
- Commutation de charge inductive/résistive standard uniquement : LBS conforme à la norme IEC 62271-103 avec la classe E1 ou E2 appropriée
- Commutation capacitive, magnétisante ou en boucle incluse : Disjoncteur (VCB ou SF6 CB) conforme à la norme IEC 62271-100, avec des caractéristiques de service spécifiques déclarées.
- Fréquence de commutation élevée (> 100 ops/an) : Classe E2 obligatoire ; interrupteur à vide préférable pour un taux d'érosion de contact le plus bas possible
- Service mixte (rupture de charge + rupture de défaut) : Disjoncteur ayant une endurance électrique E2 et une endurance mécanique M2 combinées ; vérifier les deux cycles de fonctionnement dans le certificat d'essai de type
Étape 4 : Faire correspondre les normes et les certifications
- IEC 62271-100 : Capacité de rupture de charge et de défaut des disjoncteurs - y compris les valeurs nominales spéciales (capacitif, magnétisant, boucle)
- IEC 62271-103 : Capacité de rupture de charge des interrupteurs CA - fonction inductive/résistive standard ; capacité de commutation en boucle
- IEC 62271-200 : Ensemble d'appareillage sous enveloppe métallique - capacité de rupture de charge de l'ensemble complet, et pas seulement de l'élément de commutation
- IEC 62271-1 : Spécifications communes - Exigences en matière de VRT et définitions de la tension et du courant nominaux
- GB/T 3804 / GB/T 11022 : Normes nationales chinoises pour les interrupteurs et les ensembles d'appareillage de commutation HT
Scénarios d'application par type de service de rupture de charge
- Commutation de l'alimentation du réseau câblé urbain : VCB ou SF6 CB avec capacité de commutation de courant capacitif ; classe E2 pour les opérations fréquentes de mise sous tension de câbles
- Commutation en boucle de l'unité principale de l'anneau : LBS avec capacité de commutation de boucle selon IEC 62271-103 ; classe E2 pour les opérations quotidiennes de transfert de charge
- Transformateur industriel Commutation HT : LBS ou VCB avec pouvoir de coupure du courant de magnétisation du transformateur ; classe E1 pour les commutations peu fréquentes
- Commutation de banques de condensateurs : Batterie de condensateurs dédiée à la commutation VCB selon IEC 62271-100 Annexe G ; un réacteur spécial de limitation du courant d'appel peut être nécessaire.
- Commutation de la collecte de MV de la ferme solaire : VCB avec charge de câble et magnétisation du transformateur ; classe E2/M2 pour les opérations quotidiennes basées sur l'irradiation.
- Motor Feeder MV Switching : VCB avec pouvoir de coupure hors phase ; classe E2 pour les opérations quotidiennes de démarrage/arrêt du moteur
Quelles sont les défaillances courantes des opérations de rupture de charge et quelles sont les exigences en matière de maintenance ?
Les défaillances des opérations de rupture de charge sont parmi les événements les plus dommageables dans les appareillages de commutation MT - combinant l'énergie destructrice d'un arc soutenu avec la contrainte mécanique d'une opération de commutation ratée. La compréhension des modes de défaillance spécifiques à chaque type d'opération de rupture de charge permet une spécification proactive, une vérification de la mise en service et une planification de la maintenance.
Liste de contrôle pour la vérification de la rupture de charge avant la mise en service
- Vérifier la capacité de rupture de charge pour tous les événements de commutation - Confirmer que le courant nominal de rupture de charge de l'appareil est ≥ au courant de charge maximal au point d'installation ; confirmer que les valeurs nominales de service spécial (capacitif, magnétisant, boucle) correspondent à tous les types d'événements de commutation identifiés.
- Confirmer la capacité du VRT - Vérifier que l'enveloppe de la VRT de l'appareil selon la norme CEI 62271-100 couvre la VRT prospective calculée au point d'installation pour tous les types d'événements de commutation.
- Vérifier le réglage de l'écartement des contacts - Vérifier que l'écartement des contacts est conforme aux spécifications du fabricant ; un écartement insuffisant réduit la résistance de la TRV après l'extinction de l'arc en cas de rupture de charge.
- Valider le moyen de trempe par arc - Pour les GIS : confirmer que la pression du SF6 est à la pression de remplissage nominale avant la première opération de rupture de charge ; pour les SIS : effectuer un test de vide sur tous les interrupteurs.
- Essai à courant réduit d'abord - Dans la mesure du possible, effectuer les opérations initiales de rupture de charge à charge réduite avant de passer au courant nominal ; cela permet d'établir un temps de fonctionnement de référence et de déterminer le comportement de l'arc.
- Enregistrement de la résistance de contact de base - Mesure et enregistrement de la résistance de contact (< 100 μΩ) avant la première opération de rupture de charge ; la comparaison après l'opération permet de détecter une érosion anormale de l'arc.
Modes de défaillance de l'opération de rupture de charge
Arc Re-Strike After Extinction :
Il s'agit du mode de défaillance de rupture de charge le plus courant - l'arc s'éteint lorsque le courant est nul, mais il se rallume lorsque la tension TRV augmente dans l'espace de contact plus rapidement que la résistance diélectrique ne se rétablit. Le réamorçage génère un second arc avec une énergie plus élevée que l'original, ce qui provoque de graves dommages au niveau du contact et un soudage potentiel du contact. Causes principales :
- Commutation capacitive sans capacité de commutation capacitive nominale
- Pression du SF6 inférieure au niveau fonctionnel minimal (GIS)
- Dégradation de l'interrupteur à vide (SIS)
- Espace de contact insuffisant (tous les types)
Soudage par contact :
Les opérations de fabrication à fort courant ou les réamorçages d'arc sévères peuvent provoquer une fusion momentanée de la surface de contact. Les contacts soudés ne s'ouvrent pas à l'ordre de déclenchement suivant, ce qui constitue le mode de défaillance de rupture de charge le plus dangereux, car il empêche l'isolement du défaut. Causes principales :
- Réalisation sur un défaut non détecté (dépasse la capacité de réalisation de la rupture de charge)
- Réamorçage de l'arc avec des surfaces de contact en position de quasi-contact
- Matériau de contact non optimisé pour le milieu de trempe de l'arc spécifique
Extinction incomplète de l'arc (arc soutenu) :
L'arc ne s'éteint pas à n'importe quel passage à zéro du courant, entretenant un canal de plasma conducteur qui détruit progressivement l'assemblage du contact, la chute d'arc et l'isolation environnante. Dans un appareillage de commutation fermé, un arc soutenu génère une pression et une température extrêmes, ce qui déclenche un défaut d'arc interne. Causes principales :
- Courant dépassant la capacité nominale de rupture de charge (courant de surcharge ou de défaut)
- Défaillance du milieu de trempe de l'arc (fuite de SF6, perte de vide)
- La course du contact est insuffisante pour générer une tension d'arc adéquate
Calendrier de maintenance de l'appareillage de coupure de courant
| Déclencheur | Action | Référence standard |
|---|---|---|
| Annuel | Mesure de la résistance de contact ; examen du nombre d'opérations | IEC 62271-100 |
| Pour 100 opérations de rupture de charge (E1) | Inspection visuelle par contact ; évaluation de l'érosion de l'arc | Protocole du fabricant |
| Pour 500 opérations de rupture de charge (E2) | Tendance de la résistance de contact ; chute d'arc / vérification du gaz / du vide | IEC 62271-100 |
| Par opération de rupture d'anomalie | Inspection par contact immédiat ; contrôle du milieu de trempe à l'arc | IEC 62271-100 |
| Résistance de contact > 150 μΩ | Examiner l'état de la surface de contact ; programmer le remplacement | IEC 62271-100 |
| A la limite E1 / E2 | Évaluation obligatoire du contact avant la poursuite du service | IEC 62271-100/103 |
Erreurs courantes de spécification et d'exploitation
- Utilisation d'un sectionneur pour la coupure de la charge - les sectionneurs n'ont aucune capacité de coupure en charge ; toute tentative d'ouverture d'un sectionneur sous l'effet d'un courant de charge produit un arc électrique soutenu et incontrôlé qui détruit le dispositif et met le personnel en danger
- Spécification de l'AFB pour la commutation capacitive sans la classification de l'annexe G - les valeurs de rupture de charge standard de l'AFB ne couvrent pas les VRT capacitifs ; vérifiez toujours la capacité de commutation capacitive spécifique pour les applications d'acheminement de câbles.
- Ignorer le facteur de puissance dans les spécifications de rupture de charge - un dispositif prévu pour une rupture de charge résistive de 630 A peut tomber en panne en cas de rupture de charge inductive de 630 A si la correction du facteur de puissance n'est pas vérifiée lors de l'essai de type
- Fonctionnement en dessous de la pression fonctionnelle minimale du SF6 - La capacité de rupture de charge du GIS dépend directement de la pression du SF6 ; en dessous de la pression minimale, l'extinction de l'arc échoue et le soudage par contact est probable.
Conclusion
Les opérations de coupure de charge représentent la tâche électrique déterminante de l'appareillage de commutation moyenne tension - les événements de commutation spécifiques où l'interruption du courant sous la pleine tension du système génère des arcs qui sollicitent les contacts, défient la récupération du diélectrique et consomment les tolérances de la classe d'endurance électrique à chaque opération. La définition précise du profil de coupure de charge - amplitude du courant, facteur de puissance, catégories de service spéciales, environnement TRV et fréquence de commutation - est le fondement technique de toute spécification fiable d'appareillage de commutation MT.
Définissez tous les événements de commutation que votre dispositif effectuera, vérifiez les valeurs nominales de coupure de charge pour tous les types de service, y compris les catégories spéciales, et ne demandez jamais à un sectionneur de faire le travail d'un interrupteur de coupure de charge - car en commutation moyenne tension, la différence entre une opération de coupure de charge nominale et une opération non nominale est la différence entre un événement de commutation contrôlé et une défaillance d'arc catastrophique.
FAQ sur les opérations de rupture de charge dans l'appareillage électrique
Q : Qu'est-ce qui distingue précisément une opération de coupure en charge d'une opération de commutation à vide dans un appareillage de commutation à moyenne tension ?
A : Une opération de rupture de charge interrompt le courant à un niveau égal ou inférieur au courant normal nominal (In) sous la pleine tension du système, générant un arc qui nécessite une extinction active. La commutation à vide ouvre un circuit hors tension ou à courant négligeable où aucun arc significatif ne se forme, ce qui ne nécessite aucune capacité d'extinction d'arc de la part de l'appareil.
Q : Pourquoi un interrupteur de rupture de charge peut-il effectuer des opérations de rupture de charge mais pas des opérations de rupture de court-circuit ?
A : Un système d'extinction d'arc LBS est conçu et testé pour des niveaux d'énergie d'arc correspondant au courant normal nominal (In). Le courant de défaut de court-circuit génère une énergie d'arc 100 à 1 000 fois plus élevée, dépassant les limites de conception du contact LBS et de la goulotte d'arc - seuls les disjoncteurs sont conçus et dimensionnés pour l'interruption du courant de défaut.
Q : Qu'est-ce qui fait que la commutation de courant capacitif est plus exigeante en termes de rupture de charge que la commutation de charge inductive standard ?
A : La commutation capacitive produit un courant capacitif qui crée une grave VRT avec un taux d'augmentation rapide de la tension (RRRV) immédiatement après l'extinction de l'arc. Si la vitesse de récupération du diélectrique de l'espace de contact est plus lente que le RRRV, un nouvel amorçage de l'arc se produit, ce qui nécessite des caractéristiques de commutation capacitives spécifiques conformément à l'annexe G de la norme IEC 62271-100, au-delà de la capacité de coupure de charge standard.
Q : Quel est le rapport entre le nombre de ruptures de charge et les classes d'endurance électrique E1 et E2 de la norme CEI 62271-103 ?
A : La norme CEI 62271-103 définit la classe E1 comme un minimum de 100 opérations de rupture de charge nominale et la classe E2 comme un minimum de 1 000 opérations - toutes deux vérifiées par un essai de type au courant nominal sans maintien du contact pendant la classe E2. La classe doit correspondre au nombre total d'opérations de rupture de charge prévues pendant la durée de vie du dispositif.
Q : Quelle est la conséquence de l'exécution d'une opération de rupture de charge avec une pression de gaz SF6 inférieure au niveau fonctionnel minimal dans un appareillage de commutation GIS ?
A : En dessous de la pression minimale du SF6, la vitesse de projection du gaz et l'électronégativité sont insuffisantes pour éteindre l'arc de rupture de charge au niveau du courant zéro. L'arc se réamorce, se maintient et détruit rapidement l'assemblage de contact, ce qui peut déclencher un défaut d'arc interne dans le compartiment fermé du GIS, avec des conséquences catastrophiques en termes de structure et de sécurité.
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Se référer à la norme internationale pour les interrupteurs et interrupteurs-sectionneurs à courant alternatif pour les tensions nominales supérieures à 1 kV. ↩
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Comprendre la relation entre la puissance réelle et la puissance apparente et son impact sur l'interruption du circuit. ↩
-
Découvrez la tension qui apparaît entre les contacts d'un dispositif de commutation lors de l'extinction de l'arc. ↩
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Analyser les exigences techniques spécifiques et les contraintes associées à la commutation de charges capacitives dans les réseaux électriques. ↩
-
Explorer l'énergie thermique générée par un arc électrique lors de la séparation des contacts porteurs de courant. ↩