La clé de la sécurité du système d'alimentation

Au cœur de chaque système électrique se trouvent les gardiens méconnus de la transmission et de la distribution de l'énergie, les interrupteurs.effectuant des fonctions de protection essentiellesLa sélection de l'équipement de commutation approprié est primordiale pour assurer un fonctionnement sûr, fiable et efficace du système d'alimentation.Cet article examine les aspects essentiels de l'équipement de commutation de moyenne tension pour faciliter la prise de décision éclairée.

L'appareil électrique de commutation représente fondamentalement un ensemble intégré de dispositifs de protection des circuits, y compris des disjoncteurs, des fusibles et des interrupteurs, travaillant ensemble pour protéger, contrôler,et isoler les équipements électriquesCes composants de protection sont logés dans des structures métalliques, dont un ou plusieurs ensembles constituent une gamme ou un ensemble de commutateurs.Les appareils de commutation trouvent une large application dans les systèmes de transport et de distribution des services publicsAlors que les normes IEEE régissent les appareils de commutation électrique en Amérique du Nord, les normes IEC prévalent en Europe et dans d'autres régions du monde.

La fonction principale des interrupteurs électriques consiste à distribuer l'électricité aux différentes sections d'une installation et les charges électriques à l'intérieur de ces sections.il protège le personnel et l'équipement en maintenant les courants du système dans des limites opérationnelles sûres.

L'appareil de commutation isolé au gaz (GIS) utilise des boîtiers scellés remplis d'hexafluorure de soufre (SF6) ou de mélanges de SF6 avec d'autres gaz isolants.les installations à faible profilComparé à des appareils de commutation isolés par air similaires, l'utilisation d'une isolation gazeuse permet de réduire les espaces entre les composants d'interruption de courant.60 et C37.72Le C37.20La norme.9 pour les appareils de commutation isolés par gaz a été publiée à l'été 2019; auparavant, les équipements SIG respectaient la norme de performance 62271 de la Commission électrotechnique internationale (CEI).

Défini par l'IEEE C37.20.3, le dispositif de commutation en métal intègre des dispositifs de protection des circuits, y compris des disjoncteurs, des fusibles et des interrupteurs à fusion, ainsi que des équipements de commande et de mesure.Ces composants peuvent être installés dans des compartiments communs sans les barrières séparées ou la séparation requises dans les interrupteurs revêtus de métal.Les appareils de commutation à enceinte métallique desservent des installations commerciales et industrielles avec des services électriques entrants supérieurs à 480/600 V.

Selon l'IEEE C37.20.2, les appareils de commutation revêtus de métal désignent des structures d'appareils de commutation électriques à tension moyenne dans lesquelles tous les composants électriques, y compris le bus entrant, le bus sortant, les instruments,et les interrupteurs ou interrupteurs principaux sont enfermés dans des compartiments métalliques séparésCette configuration offre une sécurité, une robustesse et une facilité d'entretien améliorées.équipements de commutation revêtus de métal disposent d'interrupteurs de sortie pour une maintenance simplifiée, ce qui le rend particulièrement adapté aux installations industrielles, ainsi qu'aux équipements de production et de transmission d'électricité.

Défini par l'IEEE C37.74, les interrupteurs à plaquette sont spécialement conçus pour les systèmes de distribution souterrains de 5 kV à 38 kV nécessitant un fonctionnement au-dessus du sol.et construction résistante aux manipulations, ces unités sont idéales pour la distribution des services publics, la sectionnalisation des alimentateurs et les applications de protection des circuits.et de minimiser les pannesLes appareils de commutation montés sur des plaquettes peuvent accueillir jusqu'à six façons dans un réservoir isolé scellé commun, avec des options d'isolation comprenant l'air, le gaz SF6, le fluide, la technologie de l'air diélectrique solide et les matériaux solides.

Défini également par l'IEEE C37.74Les appareils de commutation sous-terrestre ou sous-marine servent des systèmes de distribution de 15 kV à 38 kV nécessitant le fonctionnement d'un commutateur à partir d'emplacements sous-marins ou sous-marins, qu'ils soient secs ou sujets à la pénétration d'eau.Cette configuration permet le fonctionnement manuel ou au relais du commutateur au niveau du solLes méthodes d'isolation comprennent le gaz SF6, la technologie de l'air diélectrique solide et les matériaux solides.

• Type 1 Requiert une résistance à l'arc uniquement sur le devant de l'équipement
• Type 2 - nécessite une résistance à l'arc autour de l'ensemble du périmètre de l'équipement
• Type 2B: Maintient la résistance à l'arc sur l'ensemble du périmètre même avec les portes du compartiment d'instrumentation ou de commande ouvertes
• Type 2C Requiert une résistance à l'arc entre les compartiments adjacents à l'intérieur de l'ensemble d'équipement et autour de l'ensemble du périmètre

Conventional electrical switchgear manufactured to IEEE (North America) or IEC (Europe and elsewhere) standards provides relatively safe environments for equipment and personnel during normal operationCependant, les interrupteurs traditionnels ne sont pas conçus pour résister à l'énergie énorme libérée lors de défaillances électriques.L'équipement de commutation certifié résistant à l'arc est conçu pour contenir en toute sécurité l'énergie du flash arc et la rediriger loin des opérateurs, généralement à travers des chambres sous pression qui canalisent l'énergie vers des zones de libération sûres sans mettre en danger le personnel ou l'équipement.

Les données sont fournies par les autorités compétentes.20.7 définit des normes d'essai d'arc, spécifiant deux niveaux d'accessibilité pour les ensembles de commutateurs.Des suffixes supplémentaires définissent les performances de l'arc entre les compartiments de commande et les sections verticales des interrupteurs.: le suffixe B indique que le fonctionnement normal implique l'ouverture de portes/couvertures sur des compartiments spécifiquement identifiés comme espaces de commande ou d'instrumentation à basse tension;Le suffixe C exige l'isolement des effets de défaillance de l'arc interne entre tous les compartiments adjacents à l'intérieur de l'assemblage et autour de l'ensemble du périmètre; le suffixe D s'adresse aux installations où certaines surfaces extérieures restent inaccessibles et ne nécessitent pas de conception de type 2.

Les mécanismes de commande à distance permettent des opérations telles que la déconnexion, les tests,et connecter les disjoncteurs et les compartiments auxiliaires des appareils de commutation revêtus de métal à des distances généralement comprises entre 25 et 30 pieds.

Les appareils de commutation à tension moyenne offrent diverses options de boîtier adaptées aux applications intérieures et extérieures.Les boîtiers extérieurs sont disponibles dans des configurations à entrée ou non pour certaines classes de tension..

La plupart des interrupteurs à tension moyenne nécessitent un accès avant et arrière pour l'installation et l'entretien.offrant des économies d'espace significatives par rapport aux appareils de commutation classiques.

Le milieu d'isolation fait référence à l'environnement à l'intérieur des boîtiers de commutateurs qui protège les composants en marche (tels que les boîtiers, les barres de bus, etc.) contre les défauts d'arc accidentels.Alors que l'air représente l'isolant le plus communL'isolation gazeuse et liquide offre une résistance diélectrique plus élevée, ce qui permet des structures de commutateurs plus compactes.

• L'airL'isolateur le plus économique et le plus répandu, mais avec les propriétés de résistance diélectrique les plus faibles, nécessitant un équipement physiquement plus grand et plus robuste pour résister aux effets d'arc.
• Isolement par gazIl offre une résistance diélectrique nettement améliorée par rapport à l'air, l'hexafluorure de soufre (SF6) étant le gaz isolant le plus courant des interrupteurs.Les contacts électriques sont scellés dans des réservoirs pressurisés au gaz SF6, éliminant les exigences d'entretien des contacteurs.
• Technologie de l'air diélectrique solideUtilise des matériaux isolants et non conducteurs pour fournir une structure et une isolation pour les interrupteurs de panne, les barres de bus et les composants haute tension dans des réservoirs scellés remplis d'air à faible humidité.La combinaison de matériaux non conducteurs et d'ouvertures d'air offre une faible perte diélectriqueLa construction du réservoir en face morte élimine les décharges partielles et conduit le courant de défaut au sol.
• Isolement par liquideIl fournit des propriétés diélectriques améliorées par rapport à l'air ainsi que des effets de refroidissement.Les critères de sélection incluent la résistance au feu et les considérations environnementales.

Parmi les dispositifs d'interruption des interrupteurs qui interrompent le débit de courant, on peut citer les dispositifs de protection contre le surcourant (fissiles, disjoncteurs) et les interrupteurs:

• Commutateurs d'airUtiliser l'air comme milieu diélectrique, offrant généralement une capacité d'interruption inférieure à celle des interrupteurs à huile ou à vide, mais une économie plus élevée et une capacité de déconnexion visible.
• Les fusibles- interrompre un courant excessif par fusion de fils ou de bandes conçus pour des caractéristiques de temps/température spécifiques.les fusibles sont souvent couplés à des interrupteurs pour fournir une protection contre le surcourant ainsi qu'une capacité d'ouverture/fermeture du circuit.
• Commutateurs d'huile¢ Dispositifs de commutation immergés dans des boîtiers remplis d'huile, couramment utilisés dans les commutateurs montés sur des plaquettes où l'isolation à l'huile permet une construction compacte et à faible profil.
• Disjoncteurs sous vide¢ Interruption et extinction de l'arc dans les bouteilles sous vide scellées, permettant une éteinte rapide de l'arc qui réduit l'énergie de l'arc.Ces dispositifs peuvent interrompre les pannes de tension plus élevées que les disjoncteurs à air avec des besoins d'espace significativement réduits.
• Interrupteurs de défaut sous vide Servir à deux fonctions: dispositifs de protection contre le surcourant et interrupteurs de freinage de charge, éliminant ainsi les besoins de fusible/interrupteur séparés.
• Commutateurs sous vide- Les interrupteurs électriques où l'interruption de courant se produit dans des bouteilles sous vide scellées, permettant une extinction rapide de l'arc.Ces commutateurs à économie d'espace accueillent des tensions plus élevées que les commutateurs à air ou à huile.

Lors de la sélection d'un interrupteur à moyenne tension, ces paramètres électriques critiques doivent être soigneusement considérés:

Généralement spécifiés en termes de courant symétrique,Cette cote indique le courant maximal qu'un dispositif de protection contre le surcourant (généralement un disjoncteur sous vide) peut interrompre en toute sécurité sans s'endommager ou endommager l'interrupteurLes valeurs de pointe et d'asymétrie s'appliquent également couramment aux dispositifs de protection contre les surtensions de tension moyenne.Notez que les valeurs d'interruption ne s'appliquent qu'aux dispositifs de protection contre les surtensions réels qui interrompent les circuits dans des conditions de défaillance., mais pas à l'assemblage de commutateur lui-même.Les disjoncteurs à vide à tension moyenne offrent généralement des valeurs d'interruption allant de 25 kAIC à 63 kAIC symétriques (appelés courant de rupture dans les équipements CEI).

Cette cote spécifie le courant maximum que le commutateur peut supporter en toute sécurité (passer à travers) sans subir de dommages.assurer l'intégrité du bus lors de la conduite de courants élevés résultant de défaillances en aval. Les interrupteurs en amont doivent dépasser le courant le plus grave qui le traverse lors de défaillances en aval pour éviter d'endommager les équipements en amont sur le chemin du courant de défaillance.les capacités de court-circuit (ou de résistance) typiques varient de 25 kA à 63 kA symétriques pour les capacités de 2 secondes, et de 40 kA à 101 kA asymétriques pour les capacités de 10 cycles.

Ce paramètre indique le courant maximal que les dispositifs de protection contre le surcourant principal et le bus principal du commutateur peuvent supporter en continu sans déclencher le déclenchement ou endommager les équipements.Les appareils de commutation à tension moyenne offrent généralement des courant continu de 600A à 4000A.

Les normes ANSI et IEEE définissent ces classifications de tension:

• Basse tension: jusqu'à 600 V
• Voltage moyen: de 600 V à 69 kV
• Haute tension: de 69 à 230 kV

Alors que les normes ANSI/IEEE définissent également les classes de tension extra-haute et ultra-haute, la NEC 2014 a élargi la définition de basse tension pour inclure jusqu'à 1 000 V.

Les interrupteurs de tension moyenne sont classés par leur tension de service maximale. Par exemple, les interrupteurs de 15 kV (tension maximale nominale) desservent généralement diverses tensions réelles, notamment 12,47 kV, 13,2 kV, 13.8 kV et 14,4 kV.

La sélection d'un interrupteur de moyenne tension approprié est essentielle pour assurer la sécurité, la fiabilité et l'efficacité du système d'alimentation.et les normes pertinentes, les parties prenantes peuvent prendre des décisions éclairées lorsqu'elles choisissent des solutions optimales pour leurs systèmes électriques.conditions environnementales, et contraintes budgétaires, avec une consultation professionnelle en génie électrique recommandée pour assurer l'adéquation à long terme.