Disjoncteurs SF6 : lignes directrices pour le choix et règles de raccordement

Le fonctionnement des réseaux électriques haute tension en termes de caractéristiques de courant n'est pas comparable au fonctionnement des analogues domestiques.Ainsi, en cas d'urgence, des dispositifs plus puissants que les dispositifs automatiques standards sont nécessaires pour éteindre l'équipement et éteindre l'arc électrique.

Les disjoncteurs SF6 (EGS) sont utilisés comme structures de protection, qui peuvent être contrôlées manuellement ou automatiquement. Nous avons décrit en détail les caractéristiques de conception et le principe de fonctionnement des appareils. Recommandations pour l'installation, le branchement et la maintenance.

Définition et application du gaz SF6

Le gaz SF6 est de l’hexafluorure de soufre, classé comme gaz électrique. En raison de ses propriétés isolantes, il est activement utilisé dans la production d'appareils électriques.

A l’état neutre, le gaz SF6 est un gaz ininflammable, incolore et inodore. Si on le compare à l'air, on peut noter sa densité élevée (6,7) et son poids moléculaire, 5 fois supérieur à celui de l'air.

L’un des avantages du gaz SF6 est sa résistance aux manifestations extérieures. Cela ne change en aucun cas les caractéristiques. Si une désintégration se produit lors d'une décharge électrique, une restauration complète nécessaire au fonctionnement se produit bientôt.

Le secret est que les molécules SF6 se lient aux électrons et forment des ions négatifs. La qualité de «l'électronégation» a doté le fluorure de soufre 6 d'une caractéristique telle que la résistance électrique.

En pratique, la résistance électrique de l’air est 2 à 3 fois plus faible que la même propriété du gaz SF6.Entre autres choses, il est ignifuge, car il s’agit d’une substance ininflammable, et possède des propriétés rafraîchissantes.

Lorsque le besoin s'est fait sentir de trouver un gaz pour éteindre l'arc électrique, ils ont commencé à étudier les propriétés du SF6 (hexafluorure de soufre), du chlorure de carbone 4 et du fréon. SF6 a remporté les tests

Les caractéristiques énumérées rendent le gaz SF6 le plus adapté à une utilisation dans le domaine électrique, en particulier dans les appareils suivants :

• transformateurs de puissance fonctionnant selon le principe de l'induction magnétique ;
• appareillages de type complet ;
• lignes à haute tension reliant des installations distantes ;
• interrupteurs haute tension.

Mais certaines propriétés du gaz SF6 ont conduit à la nécessité d’améliorer la conception du commutateur. Le principal inconvénient concerne le passage de la phase gazeuse à la phase liquide, et cela est possible sous certains rapports de paramètres de pression et de température.

Pour que l'équipement fonctionne sans interruption, il est nécessaire de garantir des conditions confortables. Supposons que pour le fonctionnement des appareils SF6 à -40º, une pression ne dépassant pas 0,4 MPa et une densité inférieure à 0,03 g/cm³ soient nécessaires. En pratique, si nécessaire, le gaz est chauffé, ce qui évite le passage à la phase liquide.

Conception du disjoncteur SF6

Si nous comparons les appareils SF6 avec des analogues d'autres types, leur conception est alors la plus proche des appareils pétroliers. La différence réside dans le remplissage des chambres pour éteindre l'arc.

Comme remplisseur commutateurs d'huile un mélange d'huiles est utilisé, tandis que ceux au SF6 utilisent du fluorure de 6-soufre. L'avantage de la deuxième option est la durabilité et un entretien minimal.

Schéma d'un appareil à gaz SF6 de type colonne.Les modules d'arc, montés sur un support haut, sont situés en partie haute, l'armoire de commande est en partie basse

Les méthodes d'extinction d'un arc électrique dépendent de nombreux facteurs, parmi lesquels le courant et la tension assignés, ainsi que les conditions d'utilisation de l'appareil, sont déterminants.

Il existe quatre types de véhicules électriques au total :

• avec souffle électromagnétique ;
• avec jet de gaz SF6 – avec 1 étage de pression ;
• avec soufflage longitudinal – avec 2 niveaux de pression ;
• avec souffle auto-généré.

Si dans les appareils à air, le gaz pénètre dans l'atmosphère pendant le processus d'extinction de l'arc, alors dans les appareils à SF6, il reste dans un espace fermé rempli d'un mélange gazeux. Dans le même temps, une légère surpression subsiste.

Appareils à colonnes et à réservoirs

En pratique, deux types d'usines à gaz SF6 sont utilisés :

• réservoir;
• cœur.

Les différences portent à la fois sur les caractéristiques de conception et sur le principe d'extinction de l'arc électrique. En termes de structure externe, les tiges centrales ressemblent à leurs analogues à faible teneur en huile : elles se composent de deux parties fonctionnelles - l'extinction d'arc et le contact, et ont les mêmes dimensions volumétriques.

Les dispositifs de sectionnement sont conçus pour fonctionner à partir d'un réseau 220 V et appartiennent aux équipements monophasés. Un exemple de commutateur de gaz SF6 de type colonne est le LF 10 Schneider Electric.

Les équipements peuvent être contrôlés de deux manières différentes : manuellement, lorsque le réglage et le contrôle sont effectués à l'aide de dispositifs mécaniques, et à distance, automatiquement.

Les appareils SF6 à réservoir sont de plus petite taille et sont équipés d'un entraînement multiphasé. Cette distribution permet un meilleur contrôle et un ajustement en douceur des paramètres de tension.

L’un des avantages des chars électriques est leur capacité à supporter des charges accrues. Cette qualité est assurée par un transformateur de courant intégré à la conception.

Un exemple de dispositif de réservoir est l'installation de gaz DT2-550 F3 Alstom Grid. De tels dispositifs ont fait leurs preuves dans les systèmes électriques avec une tension de 500 kV.

La structure est assemblée et équipée de manière à fonctionner sans défaillance à basse température (critique), à ​​forte humidité, ainsi que dans les régions à activité sismique et à pollution atmosphérique excessive.

Principe d'extinction d'arc

Voyons comment fonctionne l'appareil en prenant l'exemple du commutateur LW36 du fabricant chinois CHINT.

Lorsqu'il est déconnecté, le ressort agit sur les éléments dynamiques du cylindre et ceux-ci tombent. Tous les contacts, à l'exception des contacts d'extinction d'arc, sont ouverts. Lorsque les contacts d'arc transportant le courant sont déconnectés, un arc électrique se produit.

Les gaz chauds pénètrent dans la chambre thermique et le clapet anti-retour est activé. Lorsque le gaz de la chambre thermique est soufflé dans l'espace, l'arc s'éteint.

Si de petits courants sont coupés, la pression dans la chambre thermique n'est pas suffisante, donc la pression de la chambre de compression est attirée (elle est toujours plus élevée). Le clapet anti-retour s'ouvre, le gaz s'écoule librement dans l'espace et, au passage par zéro, éteint l'arc.

Schéma de l'emplacement interne et du fonctionnement des vannes mobiles et fixes, des clapets de décompression et des clapets anti-retour. Position 1 – mise en marche ; position 2 – arrêt des courants élevés ; position 3 – coupure des courants faibles ; position 4 – éteindre l'appareil

Les installations de base modernes ont des caractéristiques améliorées. La maintenance est réduite au minimum, la durée de vie des commutations est augmentée. Les disjoncteurs SF6 se caractérisent par de faibles niveaux sonores, une mécanique fiable et une facilité d'installation et de test.

Les modèles de réservoirs sont ajustés à l'aide d'un variateur et de transformateurs. Un entraînement à ressort ou à ressort hydraulique contrôle les processus marche/arrêt et le niveau de rétention de l'arc.

A quoi sert le lecteur ?

Le variateur est conçu pour effectuer toutes les opérations liées à la mise sous/hors tension ou au maintien de l'installation dans une certaine position. Le diagramme montre exactement où le lecteur peut être situé. Il s'agit généralement de la surface du sol ou d'un support bas qui permet au personnel de maintenance d'accéder facilement aux dispositifs de contrôle.

Schéma de conception de l'interrupteur de réservoir : 1 – modules en porcelaine ou en polymère ; 2 – transformateurs ; 3 – réservoir avec dispositif d'extinction à gaz ; 4 – chambre à gaz ; 5 – entraînement hydraulique ; 6 – structure métallique ; 7 – connecteur pour introduction du gaz SF6

Le lecteur se compose d'un mécanisme d'activation, d'un dispositif de verrouillage - un loquet et d'un mécanisme de déverrouillage. Le processus de commutation doit avoir lieu le plus rapidement possible pour éviter le soudage des contacts.

Lors de la mise sous tension, de gros efforts sont déployés pour vaincre la force de friction de tous les éléments impliqués. La désactivation est plus simple et implique le mouvement inverse du loquet, qui assure l'activation et le maintien.

Il existe plusieurs façons d'activer/désactiver :

• mécanique;
• printemps;
• cargaison;
• pneumatique;
• électromagnétique.

Pour les systèmes à faible consommation, une commande manuelle est utilisée. Dans ce cas, la force d’un seul opérateur suffit. Les mécanismes manuels sont généralement désactivés automatiquement. L'entraînement à ressort est également actionné manuellement, mais des moteurs électriques de faible puissance sont parfois utilisés.

L'emplacement traditionnel du variateur se situe à proximité du cadre métallique de montage.L'intégrité et le fonctionnement du mécanisme sont assurés par un boîtier métallique durable - une boîte avec une porte pratique pour le travail de l'opérateur

Le fonctionnement de l'actionneur magnétique nécessite plus de puissance et nécessite une source de courant constant d'environ 58 A à 220 V. Un levier manuel est fourni comme mécanisme de déclenchement de secours. Appareils électromagnétiques Ils sont fiables et sont donc utilisés avec succès dans les régions aux hivers rigoureux. L'inconvénient est la nécessité d'une batterie puissante.

L'entraînement pneumatique diffère en ce qu'au lieu d'un électro-aimant, l'élément de travail principal est une paire cylindre/piston. Grâce à l'air comprimé, la vitesse d'activation est beaucoup plus rapide que les modèles précédents.

Avantages et inconvénients de l'utilisation des véhicules électriques

Les disjoncteurs SF6, comme les autres types d’appareils de distribution électrique, présentent de nombreux avantages et inconvénients. Lors du choix d'une installation, les calculs nécessaires sont effectués et, outre les caractéristiques techniques et les caractéristiques de conception, les avantages et les inconvénients des modèles sont pris en compte.

Les interrupteurs de type SF6 fonctionnent dans des conditions difficiles avec des vibrations périodiques, des températures basses (avec chauffage) et dans des zones à risque d'incendie.

Les inconvénients incluent le coût élevé du mastic - SF6, les spécificités de l'installation sur un panneau ou une fondation et la nécessité de certaines qualifications du personnel de l'opérateur.

Règles de connexion et d'entretien des véhicules électriques

Toutes les actions liées à l'installation, à la mise sous/hors tension, à la réparation et à la maintenance des appareils SF6 sont soumises à des règles strictes qui sont réglementées par le PUE 1.8.21.

Pour connecter l'installation, il est nécessaire de vérifier la présence d'une pression minimale dans la chambre remplie de gaz, sinon l'interrupteur tombera en panne. Pour éviter tout dommage, une alarme est installée et se déclenche lorsque les paramètres de pression chutent de manière critique. Le niveau de pression peut être surveillé à l'aide d'un manomètre.

L'armoire de commande est équipée d'éléments chauffants qui empêchent efficacement la formation de condensation sur les éléments du mécanisme. L'opérateur doit s'assurer que les radiateurs sont toujours allumés.

L'installation est inspectée quotidiennement pendant les heures de clarté et environ 2 fois par mois pendant les heures sombres. Si un arrêt d'urgence se produit pour l'une des raisons, une inspection imprévue est requise

Lors de l'inspection du disjoncteur, il est nécessaire de vérifier la protection externe, d'éliminer la saleté et de corriger les dommages. Si les contacts chauffent, vous devriez en rechercher la raison.

S'il y a un crépitement ou un bruit suspect, vous devez en identifier la source. La structure de montage métallique fait également partie de boucle de masse, son intégrité doit donc être vérifiée.

Les lectures du manomètre doivent être prises. La pression doit correspondre à la norme calculée par le fabricant.Il est nécessaire de vérifier le bon fonctionnement des dispositifs de régulation et de surveillance, et si un ou plusieurs éléments tombent en panne, prendre des mesures - les remplacer ou les envoyer en réparation.

Si la pression du gaz a diminué, la chambre doit être remplie de gaz SF6. L'isolation n'a pas besoin d'être nettoyée, puisque la structure est complètement scellée.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Vous pouvez apprendre comment les interrupteurs SF6 sont conçus, selon quel principe l'arc est éteint et quels types d'appareils il existe à partir d'une vidéo utile et informative.

Vidéo n°1. Revue des interrupteurs SF6 avec description de l'appareil et du principe de fonctionnement :

Vidéo n°2. Caractéristiques de la conception de l'installation :

Vidéo n°3. Comment installer le commutateur :

Les disjoncteurs SF6 quittent la chaîne de montage en usine en parfait état de fonctionnement et sont conçus pour fonctionner dans diverses zones climatiques, du tropical au froid, et sont donc activement utilisés par les entreprises industrielles de divers pays.