Interrupteur à huile : types, marquages ​​+ spécificités d'utilisation

Parmi les équipements de commutation, le disjoncteur à huile, utilisé aussi bien dans les appareillages fermés que ouverts de toute tension, occupe une place d'honneur en tant que vétéran.

Sa fonction principale est d'allumer et d'éteindre les lignes individuelles d'un système électrique fonctionnant normalement ou dans des situations inhabituelles. Selon les circonstances, l'arrêt se produit automatiquement ou manuellement.

Dans cet article, nous examinerons les types existants de ces appareils, leur classification et leur étiquetage. Nous prêterons également attention aux avantages et aux inconvénients de ces commutateurs, aux fonctionnalités et aux règles de leur utilisation. Pour une meilleure compréhension du matériel, nous avons sélectionné des schémas, des tableaux, des photos visuelles et des revues vidéo thématiques.

Avantages et inconvénients des commutateurs d'huile

Ces appareils ont une conception relativement simple. Ils ont une bonne capacité de commutation et ne sont pas affectés par les conditions météorologiques. En cas de dysfonctionnement, des travaux de réparation peuvent être effectués. Les Tank MV conviennent à une installation extérieure. Il existe des conditions pour l'installation de transformateurs de courant intégrés.

La vitesse de divergence des contacts joue un rôle important dans le fonctionnement de la MT. Une situation peut survenir lorsque les contacts divergent à une vitesse énorme et que l'arc atteint instantanément une longueur critique pour lui. Dans ce cas, l'amplitude de la tension de récupération peut ne pas être suffisante pour franchir l'espace intercontact.

Les commutateurs de réservoir présentent plus d'inconvénients.Le premier est la présence d’un grand volume d’huile, donc les dimensions considérables de ces unités et appareillages. Le deuxième est le risque d'incendie et d'explosion ; dans les situations d'urgence, les conséquences peuvent être les plus imprévisibles.

Le niveau d'huile dans le réservoir et dans les entrées, ainsi que son état, doivent être surveillés périodiquement. S'il existe une MT dans les réseaux d'alimentation électrique desservis, il est nécessaire de disposer d'une installation pétrolière spéciale.

La photo montre le commutateur d'huile VMG. Il peut déconnecter tous les courants de charge et courts-circuits, y compris le courant de coupure maximum. Ce type est largement utilisé dans les sous-stations de transformation

Classification des interrupteurs à huile

L'utilisation des interrupteurs à huile a commencé à la fin du siècle dernier. Presque jusqu’au milieu du XXe siècle, il n’existait tout simplement aucun autre dispositif de déconnexion dans les réseaux à haute tension.

Il existe deux grands groupes de ces appareils :

1. Réservoir, qui se caractérisent par la présence d'un grand volume d'huile. Pour ces équipements, il s'agit à la fois du milieu dans lequel s'éteint l'arc et de l'isolation.
2. Faible niveau d'huile ou faible volume. Le nom lui-même parle de la quantité de charge qu'ils contiennent. Ces interrupteurs contiennent des éléments diélectriques et nécessitent de l'huile uniquement pour l'extinction de l'arc.

Les premiers sont utilisés principalement dans les installations de distribution de 35 à 220 kV. Le second - jusqu'à 10 kV. Les appareils à faible teneur en huile de la série VMT sont également utilisés dans les appareillages extérieurs conçus pour 110 et 220 kV.

Le principe d'extinction de l'arc est identique pour les deux types. L'arc qui apparaît lorsque les contacts haute tension de l'interrupteur sont ouverts provoque une évaporation rapide de l'huile. Cela conduit à la création d'une coque de gaz autour de l'arc. Cette formation est constituée de vapeur d'huile (environ 20 %) et d'hydrogène (H2).

L'espace d'arc est désionisé suite au refroidissement rapide du canon à arc en mélangeant des gaz à haute et basse température dans la coque.

Au moment de l'arc dans la zone de contact, la température est très élevée - environ 6000⁰. Selon l'installation, il existe des interrupteurs utilisés pour un usage interne, externe, ainsi que pour une utilisation dans les appareillages complets KRP.

Type n°1 – équipement de type réservoir

Les équipements de commutation de ce type peuvent avoir un ou plusieurs réservoirs en fonction de la tension. Dans le premier cas, cela va jusqu'à 10 kV, dans certains cas jusqu'à 35. Chaque phase des interrupteurs fonctionnant dans les installations haute tension est placée dans un réservoir individuel.

Tous les interrupteurs de réservoir ont à peu près la même disposition. Un réservoir en acier au niveau des arrivées d'huile abrite les chambres de coupure. Les contacts externes sont pontés par une traverse

Les commandes des interrupteurs de réservoir et de niveau d'huile peuvent être manuelles, automatiques, assemblées sur une bobine d'actionnement solénoïde ou à ressort. Dans le second cas, la propriété magnétique du solénoïde est utilisée, ce qui lui permet de serrer le noyau métallique relié par un système spécial à l'arbre MT.

Lorsqu'un courant électrique continu est fourni à l'enroulement du solénoïde, l'unité est mise sous tension en rétractant la tige du noyau magnétique, puis en faisant tourner l'arbre du commutateur.

Un loquet spécial maintient l'arbre dans cette position. Simultanément à la mise sous tension, le solénoïde règle une certaine position sur les ressorts d'arrêt qui, à la réception d'une impulsion électrique spéciale, éteindront la MT.

Le processus d'arrêt lance le deuxième solénoïde en désactivant le mécanisme à rouleau (loquet).En conséquence, l'arbre tourne instantanément grâce au ressort et s'éteint. Pour que le solénoïde fonctionne, une batterie doit être présente pour l'alimenter en courant continu.

Lorsqu'il n'y a pas de batterie, un entraînement à ressort est utilisé. La commutation s'effectue à l'aide d'un moteur électrique ou par un effort musculaire. L'arrêt manuel est possible pour les unités de faible puissance avec une valeur de courant de court-circuit allant jusqu'à 30 kA ; pour les éteindre, vous devez appliquer une force maximale de 25 kg.

MT mono-réservoir à arc ouvert

Certains appareillages sont équipés de disjoncteurs à cuve dépourvus de coupure d'arc. L'arc électrique ici s'éteint de la manière la plus simple : en coupant deux fois les contacts dans un récipient rempli d'huile. Ces appareils à arc ouvert comprennent les modèles domestiques VMB et VME. Ils sont conçus pour un courant nominal de 1,25 kA.

Schéma du VME-6-200. La structure est constituée d'une cuve (1), d'un couvercle (2), d'isolateurs en porcelaine (3), de contacts fixes (4), de contacts mobiles (5), d'une traverse (6), de contacts d'arc (7), de plaques (8) , ressorts (9 ), arbre (10)

Le symbole « E » signifie pelle, le chiffre 6 est la tension nominale de 6 kV, 200 est le courant nominal en ampères. Le courant de coupure de seuil pour cette MT est de 1,25 kA. Le réservoir de ce MV est en acier et relié à un couvercle en fonte à l'aide de boulons. Les parois du réservoir sont recouvertes d'isolant (13).

Six isolateurs en porcelaine traversant le couvercle se terminent par des supports en cuivre qui servent de contacts de travail fixes. La série VME dispose d'un entraînement manuel par volant d'inertie.

Il y a des contacts mobiles sur la traverse ou le pont de contacts. Des contacts mobiles d'extinction d'arc sous forme de carrés de laiton se trouvent également ici.Les plaques de cuivre avec des pointes en laiton situées aux extrémités inférieures des isolateurs sont des contacts d'arc stationnaires. Une tige isolante communique le mouvement aux contacts mobiles par contact avec le mécanisme d'entraînement.

Lorsque la traverse est en position relevée, les contacts fixes sont fermés, le ressort responsable de l'arrêt est comprimé et la MT est allumée. L'interrupteur est relié à un arbre d'entraînement du verrou qui le maintient en position de fonctionnement. Chaque fois qu'il est déconnecté, le loquet est relâché, le ressort est relâché et la traverse se déplace rapidement vers le bas. Dans ce cas, les contacts de travail sont ouverts séquentiellement : 4 et 5, puis 7,8.

Cela amène chaque pôle de l'interrupteur à ouvrir le circuit en deux points, créant un arc et décomposant l'huile. A l'intérieur des coques 12, la pression atteint de 0,5 à 1 MPa, activant ainsi le processus de désionisation. En 0,1 s maximum, les arcs s'éteignent, et les coques, en s'élevant, se retrouvent sous le couvercle et augmentent le volume du coussin d'air.

Lorsque toutes les phases de la MV sont dans un seul conteneur, l'huile isole les contacts entre eux et du corps du réservoir, qui doit être mis à la terre.

Ce dernier agit comme un tampon, réduisant la force d'impact pendant le processus d'extinction de l'arc. La hauteur normale du coussin d'air est d'environ 25 % du volume. Le dépassement de ce seuil peut entraîner une explosion.

De tels commutateurs sont faciles à utiliser, relativement peu coûteux et pratiques à utiliser dans les sous-stations ouvertes. Mais les vapeurs d’huile chaude, même au simple contact de l’oxygène, sont facilement inflammables.

La combustion d'un arc dans un environnement pétrolier déclenche le processus de polycondensation, qui détériore la résistance électrique de l'huile. Le réservoir est obstrué par des sédiments constitués de particules de carbone. Par conséquent, des inspections de l’unité avec une vidange d’huile sont nécessaires.

Interrupteurs à huile avec chambre de coupure

Le pouvoir de coupure et la fiabilité des disjoncteurs à cuve sont considérablement augmentés par la présence d'une chambre de coupure. Il est placé dans l’huile située dans le réservoir. Dans les disjoncteurs à trois réservoirs, chaque phase est placée dans un réservoir séparé.

Vue en coupe d'un pôle d'un interrupteur de réservoir. Il est équipé d'une chambre d'extinction d'arc C -35 – 630 – 10. Le marquage indique que le disjoncteur est destiné à être installé dans un appareillage de 35 kV et plus, conçu pour un courant nominal de 630,4 kA, un pouvoir d'arrêt de 10 kA.

La conception est plus complexe que celle d'une VM sans chambre de coupure et se compose de :

• poteaux (1);
• transformateur de courant (2);
• boîtier d'entraînement (3);
• tiges (4);
• contact fixe (5);
• chambre d'extinction d'arc (6) ;
• isolation (7);
• élément chauffant (8);
• dispositifs de vidange d'huile (9).

Le dessus de la caméra est équipé d'un contact fixe. Lorsqu'il est allumé, un contact mobile en forme de tige y pénètre. En cas de déconnexion, la tige quitte le contact fixe, entraînant l'apparition d'un arc dans la chambre. La quantité de pression générée dans ce cas est d'un ordre de grandeur supérieure au paramètre correspondant des interrupteurs qui ne sont pas équipés d'une chambre de coupure.

Une pression de 8 à 7 MPa réduit le diamètre de l'arc et augmente la résistance au claquage de l'espace une fois que le courant a franchi le repère zéro. En conséquence, un processus d'extinction de l'arc plus rapide se produit. Suite à la sortie du contact mobile de la chambre, des gaz sont libérés par le trou libre avec capture partielle de l'huile.

Le canon à arc refroidit rapidement et une désionisation intense se produit. À mesure que le courant augmente, l’efficacité de la chambre de coupure augmente.La MT peut également fonctionner comme un équipement à arc ouvert en cas de petite interruption de courant.

En plus d'augmenter la pression du mélange de vapeur dans l'espace d'arc, pour accélérer l'extinction de l'arc, une méthode telle que le soufflage accru d'un cocktail de vapeur dans la zone d'arc est utilisée. Il y a un contre-soufflage longitudinal, transversal

Le type de soufflage automatique est déterminé par la conception de la chambre de coupure. Dans le premier cas, le vecteur du mélange vapeur a une direction longitudinale par rapport à la tige de l'arc (fragment a). Avec une direction de soufflage transversale, le flux se déplace dans une direction perpendiculaire à la colonne d'arc ou selon un certain angle (fragment b).

Dans le cas où le flux a une direction opposée au vecteur de mouvement du contact mobile avec l'arc, un contre-soufflage se produit. Des combinaisons de ces méthodes sont souvent utilisées dans les dispositifs d’extinction d’arc.

L'arc dans la MT s'éteint en 3 étapes. Au premier (a), de l'électricité est libérée dans l'arc et une haute pression est générée dans la coque fermée. Au moment où le mélange quitte la coque, la deuxième étape (b) commence. Troisième (c) - élimination des gaz chauffés résiduels et des produits de décomposition de la chambre

Lors de la dernière étape, la chambre est prête à participer au prochain cycle d'arrêt. Pour un ré-arrêt automatique, cette étape est extrêmement importante.

Type n°2 - interrupteurs à pot ou à faible niveau d'huile

Dans les installations fermées, les disjoncteurs à pot sont utilisés comme générateurs et circuits de distribution. Dans les espaces ouverts - comme sous-station et distribution. L'huile ne remplit pas de fonctions isolantes dans les interrupteurs de ce type, elle n'est nécessaire que comme moyen d'extinction de l'arc.

Le risque d'incendie et d'explosion des machines virtuelles de petit volume est nettement inférieur à celui des machines virtuelles basées sur des réservoirs.Ils sont installés aussi bien dans des appareillages extérieurs que dans des appareillages intérieurs de toute tension jusqu'à 110 kV. Le rôle d'isolation des pôles les uns par rapport aux autres et au sol est assuré par des diélectriques tels que la porcelaine, la résine coulée, la stéatite.

L'huile de ces VM n'occupe que 3 à 4 % du volume du pôle. Un faible volume d'huile, un faible poids et des dimensions pratiques sont les avantages indéniables de cet équipement. Cependant, ils sont utilisés dans des composants de système pour lesquels des exigences élevées ne sont pas imposées aux commutateurs.

Ces limitations s'expliquent par le lien étroit entre la capacité de déconnexion et le courant interrompu, et par l'incapacité de la conception à fonctionner dans des conditions de pannes fréquentes.

Une autre raison est la difficulté de mettre en œuvre plusieurs réenclenchements automatiques à grande vitesse. Dans les interrupteurs de petit volume, les types de jet d'huile suivants sont utilisés : transversal, longitudinal, mixte. Les experts considèrent que le premier est le plus efficace.

Pour les interrupteurs de ce type, destinés aux appareillages fermés, les contacts sont placés dans une cuve en acier. Les MT avec des tensions de 35 kV et plus ont une coque en porcelaine. L'équipement le plus couramment utilisé est le 6-10 kV suspendu. Son corps est fixé sur une armature commune à tous les mâts. Les trois pôles ont une chambre d'extinction d'arc, chacun est conçu pour une rupture de contact et pour 2 ou plus à haute tension.

La conception des interrupteurs à faible niveau d'huile comprend des contacts mobiles et fixes (1 et 3), une chambre d'extinction d'arc (2), des contacts de travail (4)

Selon le schéma ci-dessus, des commutateurs VMP, VMG, MG sont produits, conçus pour des tensions jusqu'à 20 kV. Une caractéristique de conception des interrupteurs pour courants nominaux élevés est que les contacts de travail sont situés à l'extérieur et les contacts d'extinction d'arc sont situés à l'intérieur du réservoir.

Les disjoncteurs de la série VMP sont souvent utilisés dans les appareils fermés, ainsi que dans les appareillages de commutation de 6 à 10 kV. Les appareillages de la série VK sont installés dans des appareillages complets. Ils sont équipés d'un entraînement électromagnétique ou à ressort intégré et sont conçus pour des courants de coupure de 20 à 31,5 kA et des courants nominaux de 630 à 3 150 A.

Les interrupteurs à colonne, fabriqués spécifiquement pour les appareillages de commutation, se distinguent par leur conception rétractable. Dans les installations 35 kV, des VM de type colonne des séries VMK et VMUE sont installées. Les RU 110, 220 kV sont équipés de disjoncteurs de la série VMT. L'unité possède une base soudée sur laquelle se trouvent ses trois pôles. Contrôle - entraînement à ressort.

La photo montre le commutateur VMT-110. L'image de gauche montre les composants qui le composent : entraînement à ressort (1), isolateur de pôle support interrupteur (2), dispositif d'extinction d'arc (3), socle (4), mécanisme de commande (5).

Le côté droit de la photo montre un module, où : 1 est un conducteur de descente, 2 est un contact mobile connecté au conducteur de descente via des collecteurs de courant. La chambre d'arc est désignée par le numéro 3, le contact fixe est le 5. Tout ce qui précède est placé dans un isolant creux (4) en porcelaine. À l’intérieur se trouve de l’huile de transformateur et au-dessus se trouve un capuchon (6).

Ce dernier est équipé d'un manomètre permettant de surveiller la pression dans le module. De plus, le couvercle comporte une unité de remplissage d'un mélange gazeux comprimé, une soupape de décharge automatique et un indicateur d'huile (8). Le contact mobile et le dispositif de commande sont reliés par des tiges isolantes.

La conception du poteau est identique pour toute la série d'interrupteurs. Les réservoirs MT pour intensités nominales de 630 à 1600 A contiennent 5,5 kg d'huile, au-dessus de 1600 et jusqu'à 3150 A inclus - 8 kg.

Pour augmenter la fiabilité, la conception des commutateurs individuels comprend des éléments de contrôle et de protection supplémentaires :

• déconnexion des électro-aimants ;
• relais fonctionnant instantanément et avec retard à un courant de seuil ;
• relais de tension minimale ;
• contacts supplémentaires.

Selon le mode d'implantation, il existe des disjoncteurs à faible niveau d'huile avec la chambre de coupure située en bas et l'opposé en haut. Dans le premier cas, le contact mobile effectue un mouvement de haut en bas, dans le second, vice versa. Le pouvoir de coupure de ces derniers est plus élevé.

Marquage des interrupteurs à huile

Décrypter les marquages ​​​​appliqués par le constructeur sur le commutateur d'huile vous permettra de vous familiariser avec les informations de base le concernant. Regardons à titre d'exemple les marquages ​​du commutateur VMG-133. Le premier caractère « B » indique qu'il y a un interrupteur devant vous.

Ce diagramme montre la composition du symbole pour les interrupteurs haute tension, y compris ceux pour les équipements remplis d'huile.

Deuxième - "M" désigne le type de commutateur, dans ce cas particulier - à faible niveau d'huile. Lettre "G" détermine l'appartenance à une certaine espèce - en pot. 133 - Série MV.

Règles d'exploitation de la MV

Le personnel de réparation et d'exploitation, les spécialistes associés à la maintenance et au fonctionnement des interrupteurs à huile doivent connaître les instructions pertinentes, la structure et le principe de fonctionnement de l'équipement.

Pendant l'exploitation, les travailleurs assurant l'entretien de la MT doivent surveiller :

1. Tension efficace, courant de charge. Les indicateurs ne doivent pas dépasser les valeurs du tableau.
2. La hauteur de la colonne d'huile aux pôles, l'absence de fuites.
3. Présence de lubrifiant sur les pièces frottantes.Les contacts peuvent perdre leur mobilité et geler si le lubrifiant des éléments frottants devient épais et sale.
4. Poussière dans les locaux où se trouvent les appareillages.
5. Conformité des caractéristiques mécaniques des interrupteurs actionnés aux normes tabulaires.

Après chaque court-circuit, l'équipement doit être inspecté. Les informations sur ces pannes sont enregistrées dans un journal spécial. Il doit y avoir un journal des défauts pour enregistrer les informations sur les dysfonctionnements identifiés pendant le fonctionnement de l'unité. L'interrupteur sur lequel l'arrêt s'est produit à la suite d'un court-circuit est soumis à une inspection.

Vérifiez s'il y a des fuites d'huile. Si cela se produit, et en grande quantité, cela indique un arrêt anormal du court-circuit. L'équipement est mis hors service et inspecté. Lorsque l’huile est foncée, il faut la changer. La vitesse d'ouverture est affectée négativement par la viscosité de l'huile, qui augmente à mesure que la température baisse.

Parfois, il devient nécessaire de remplacer l'ancien lubrifiant par un neuf lors de réparations : CIATIM-221, GOI-54 ou CIATIM-201.

Tableau avec caractéristiques techniques des interrupteurs à huile. Si les valeurs réelles ne correspondent pas aux valeurs d'usine, le réglage est à nouveau effectué

Une fois la MT mise hors service, les isolateurs de support, les tiges et l'isolation du réservoir sont soumis à une inspection approfondie pour détecter la présence de fissures. L'isolant fortement contaminé est essuyé. La nécessité de dépannages en urgence apparaît après un certain nombre de courts-circuits.

L'inspection périodique (PI) est effectuée mensuellement. Dans ce cas, faites attention au degré d'échauffement de l'interrupteur. Les TR (réparations en cours) sont effectuées chaque année. Il comprend des travaux tels que la vérification et l'élimination des défauts des fixations, de la cinématique d'entraînement, du niveau d'huile et des joints.Les pièces isolantes sont également vérifiées pour leur intégrité.

Après 3-4 ans après des réparations majeures, une réparation moyenne (SR) est effectuée. Il comprend l'ensemble des travaux TR, en plus ils mesurent en outre la résistance de contact des pôles et vérifient les paramètres mécaniques et de vitesse.

Si une divergence entre les caractéristiques surveillées et les données tabulaires est détectée, le commutateur est démonté, des réglages et une gamme complète de tests haute tension sont effectués.

Lors de réparations extraordinaires, ils essaient généralement de laisser inchangé le réglage précédent. Pour cette raison, l'interrupteur est démonté au minimum. La fréquence des grosses réparations est de 6 à 8 ans. Dans son cadre, une inspection générale est effectuée, les cylindres sont retirés du châssis, les pneus sont démontés, l'entraînement, les dispositifs d'extinction d'arc et les contacts de bloc sont réparés.

Après tout, les réglages sont effectués, la peinture est effectuée, les pneus sont connectés et des tests sont effectués. Une documentation est établie pour tous les travaux.

Outre les interrupteurs à huile, d'autres dispositifs de déconnexion sont également utilisés dans les réseaux haute tension. Par exemple, SF6 et vide. Nous avons d'autres articles sur notre site Web qui discutent en détail des caractéristiques et de la conception de ces types d'interrupteurs, ainsi que des caractéristiques de leur utilisation :

• Vacuostat : dispositif et principe de fonctionnement + nuances de sélection et de raccordement
• Disjoncteurs SF6 : lignes directrices pour le choix et règles de raccordement

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Conception, types, destination et fonctionnement des MT :

Examen détaillé du VMP-10 :

Les interrupteurs à huile répondent également à toutes les exigences de base pour les disjoncteurs fonctionnant dans des conditions de haute tension.La plupart d’entre eux fonctionnent de manière sûre et fiable, permettent un arrêt rapide et sont faciles à installer. Malgré cela, les constructeurs s'efforcent d'assurer un respect encore plus grand des exigences avancées pour la MT.

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