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Auteur(s)
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Serge THÉOLEYRE : Normalisation et communication technique Transport et distribution Schneider Electric
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Lire l’articleINTRODUCTION
Depuis les centrales de production, l’énergie électrique est acheminée jusqu’aux points de consommation par un réseau électrique formé d’un maillage ou d’une arborescence de liaisons, lignes ou câbles, comme on le voit sur la figure 1.
Il est indispensable de pouvoir couper le courant en tout point du réseau pour des raisons d’exploitation et de maintenance ou pour protéger le réseau lorsqu’il y a un défaut. Il faut également pouvoir le rétablir dans diverses situations normales ou de défaut. Pour cela, on emploie des appareils de déconnexion dont le
choix dépend de la nature des courants à couper et du domaine d’application (tableau A).
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Ces courants peuvent être classés en trois catégories :
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courants de charge, par principe inférieurs ou égaux au courant assigné I r ; le courant assigné I r est la valeur efficace du courant que le matériel doit être capable de supporter indéfiniment dans des conditions prescrites d’emploi et de fonctionnement ;
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courant de surcharge, lorsque le courant dépasse sa valeur assignée ;
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courant de court-circuit, lors d’un défaut sur le réseau, dont la valeur dépend de la puissance de la source, du type de défaut et des impédances amont du circuit.
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De plus, que ce soit à l’ouverture, à la fermeture ou en service continu, tous ces appareils sont soumis à des contraintes :
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diélectriques (tension) ;
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thermiques (courants normaux et courants de défaut) ;
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électrodynamiques (courant de défaut) ;
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mécaniques.
Les contraintes les plus importantes sont liées aux phénomènes transitoires qui interviennent lors des manœuvres et lors des coupures avec arc électrique de courants de défaut. Cet arc a un comportement difficile à prédéterminer malgré les techniques actuelles de modélisation.
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L’expérience, le savoir-faire et l’expérimentation contribuent donc toujours et dans une large mesure à la conception des appareils de coupure. Ces appareils sont dits « électromécaniques » car, aujourd’hui encore, la coupure statique en moyenne et haute tension n’est pas technico-économiquement envisageable. Parmi tous les appareils de déconnexion, les disjoncteurs sont les plus complexes car ils sont capables d’établir, de supporter et d’interrompre des courants dans des conditions normales et anormales (court-circuit).
Dans cet article, nous traiterons donc principalement la coupure du courant alternatif par disjoncteur.
Le domaine de tension considéré est celui de la moyenne tension MT (1 kV à 52 kV), car c’est dans ce niveau de tension qu’il existe le plus grand nombre de techniques de coupure.
L’étude des phénomènes apparaissant lors de la coupure et de la fermeture constitue la première partie de ce document. La deuxième partie présente les quatre types de techniques de coupure actuellement les plus répandues, à savoir les techniques de coupure dans l’air, l’huile, le vide et l’hexafluorure de soufre (SF6).
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Coupure des courants de défaut
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2. Coupure des courants de charge
On pourrait penser que la principale difficulté est la coupure des très forts courants. En fait, certains courants de charge rendent la coupure difficile à cause des interactions arc/réseau. Nous allons, dans ce paragraphe, aborder successivement les différentes situations normales ou de défaut que l’on rencontre sur les réseaux.
2.1 Coupure des courants résistifs
En exploitation normale, en MT, la coupure d’un circuit se fait :
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sur un courant de charge de quelques ampères à quelques centaines d’ampères, faible par rapport au courant de court-circuit (de 10 à 50 kA) ;
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avec un facteur de puissance supérieur ou égal à 0,8 ; le déphasage entre la tension du circuit électrique et le courant est petit et le minimum de tension se produit aux alentours du minimum de courant (circuit fortement résistif).
La tension aux bornes de l’appareil de coupure s’établit alors, à la tension du réseau, quasiment sans phénomène transitoire (figure 7).
Dans de telles conditions, la coupure se fait au passage du zéro de courant, sans difficulté, puisque l’appareil est dimensionné pour des courants élevés en quadrature avec la tension.
HAUT DE PAGE2.2 Coupure des courants inductifs
Il s’agit, en moyenne tension, des courants magnétisants des transformateurs à vide ou faiblement chargés, des moteurs et des inductances shunt.
Les phénomènes qui apparaissent lors de la coupure de petits courants inductifs peuvent rendre celle-là assez délicate, en particulier les phénomènes d’arrachement de courant ou de réallumage.
HAUT DE PAGE
La coupure de courants inductifs peut donner lieu à des surtensions provoquées par la coupure précoce du courant, c’est le phénomène appelé « arrachement de courant ».
Pour des courants inductifs faibles (quelques ampères à quelques dizaines d’ampères), la capacité de refroidissement des appareils dimensionnés...
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Coupure des courants de charge
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - RUOSS (E.) & alli - Disjoncteurs à haute tension : phénomènes apparaissant lors de manœuvres et contraintes s’exerçant sur les disjoncteurs. - Revue Brown Boveri tome 66 ; 1979/04.
-
(2) - DUPLAY (C.) - Le processus de coupure avec un disjoncteur Fluarc ou un contacteur Rollarc par arc tournant dans le SF6. - Cahier Technique Schneider n 123 ; 1983/05.
-
(3) - BOUILLIEZ (O.) - La maîtrise des surtensions de manœuvre avec les appareils SF6. - Cahier Technique Schneider n 125 ; 1983/09.
-
(4) - HENNEBERT (J.) - Le processus de coupure avec un disjoncteur SF6 à autocompression, type Fluarc. - Cahier Technique Schneider n 112 ; 1984/11.
-
(5) - JOYEUX-BOUILLON (B.), ROBERT (J.-P.) - Disjoncteurs haute tension : Comparaison des différents modes de coupure. - SEE Paris ; 1985.
-
(6)...
NORMES
-
Coordination de l’isolement (1993-11). - CEI 60071-1 -
-
Coordination de l’isolement (1996-12). - CEI 60071-2 -
-
Interrupteurs à haute tension (1998-01). - CEI 60265-1 -
-
Interrupteurs à haute tension (1988-03) ; amendement 1 (1994-07) ; amendement 2 (1998-08). - CEI 60265-2 -
-
Contacteurs pour courant alternatif haute tension et démarreurs de moteurs à contacteurs - CEI 60470 - (2000-05)
-
Amendement 1 - Spécification commune aux normes de l’appareillage à haute tension. - CEI 60694-am1 - (2000-09)
-
Courants de court-circuit dans les réseaux triphasés à courant alternatif - Partie 1 : Facteurs pour le calcul des courants de court-circuit conformément à la CEI 60909-0 - CEI/TR 60909-1 - (2002-07)
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