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Article

1 - PROBLÈMES ÉLECTRIQUES

2 - CONTRAINTES TECHNOLOGIQUES

3 - ÉCHAUFFEMENTS

4 - ARCS DE PUISSANCE

5 - ÉTABLISSEMENT ET COUPURE DES CIRCUITS ALIMENTÉS EN COURANT ALTERNATIF

Article de référence | Réf : D4692 v1

Arcs de puissance
Appareillage électrique d’interruption HT (partie 2)

Auteur(s) : Denis DUFOURNET

Date de publication : 10 nov. 2001

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Auteur(s)

  • Denis DUFOURNET : Membre Senior de la Société des électriciens et des électroniciens (SEE) et de l’Institut américain des ingénieurs électriciens et électroniciens (IEEE) - Chef de recherches Principes de coupure Alstom T&D (Transmission & Distribution)

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INTRODUCTION

Dans ce fascicule, avant d’aborder le problème de la coupure, on rappellera les problèmes fondamentaux que doit maîtriser et résoudre un concepteur d’appareillage électrique d’interruption à haute tension HT. Ils sont de quatre types :

  • diélectriques, pour garantir le niveau d’isolement exigé pour l’appareil ;

  • échauffements, pour assurer que les limites admissibles de température et d’échauffement des pièces ne seront pas dépassées lorsque l’appareil conduira son courant assigné en service continu ;

  • contacts, pour définir des contacts et des modes d’assemblage tels que l’appareil soit capable d’assurer le passage du courant permanent sans échauffement excessif, de supporter son courant de courte durée admissible et d’avoir le pouvoir de fermeture exigé ;

  • étanchéité : pour les appareils au SF6, il s’agit de minimiser les fuites vers l’atmosphère afin de limiter l’impact sur l’environnement et réduire le nombre de compléments de gaz à fournir pendant la durée de vie d’un appareil ; pour les disjoncteurs à vide, il faut bien sûr maintenir un niveau de vide suffisant qui permette de garantir les performances assignées de tenue diélectrique et de pouvoir de coupure.

Les caractéristiques assignées des appareils ont été données dans la première partie de cet article.

L’article « Appareillage électrique d’interruption à courant alternatif à haute tension » fait l’objet de plusieurs fascicules :

D 4 690 Partie 1 : Généralités. Classifications. Caractérisation

D 4 692 Partie 2 : Problèmes fondamentaux. Établissement et coupure des courants

D 4 694 Partie 3 : Présentation de l’appareillage. Essais de type et individuels

D 4 696 Annexes

Les sujets ne sont pas indépendants les uns des autres. Le lecteur devra assez souvent se reporter aux autres fascicules.

L’article D 4 700 traite l’interruption des circuits alimentés en courant continu.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-d4692


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4. Arcs de puissance

4.1 Généralités

HAUT DE PAGE

4.1.1 Coupure d’un courant

L’interruption d’un courant alternatif par un disjoncteur à haute tension est obtenue en séparant deux contacts dans un fluide isolant (air, SF6, mélange gazeux) ou un milieu isolant (vide). Après la séparation des contacts 2.1, le courant continue de circuler à travers un arc électrique. Le courant est interrompu lorsque l’arc est suffisamment refroidi, l’instant le plus favorable pour obtenir son extinction étant le passage par zéro du courant.

  • Dans son état normal, le fluide de coupure est isolant. Lorsqu’on lui applique un champ électrique intense ou si on le porte à haute température, il devient conducteur en raison de la formation d’électrons libres. Lorsque la température décroît, par exemple sous l’action d’un soufflage, les ions et les électrons se recombinent et le milieu retrouve ses propriétés d’isolant.

  • S’il suffisait de séparer les deux contacts pour couper le courant, cela se traduirait par une variation infinie de la pente du courant (di/dt). Cette variation de courant conduirait à un accroissement de tension :

    lui même infini aux bornes de l’inductance L du circuit et à un claquage diélectrique immédiat entre les deux contacts, suivi de la formation d’un arc par ionisation de l’intervalle. En réalité, le courant ne disparaît pas brutalement comme nous l’avons supposé et un arc s’établit dès que les contacts...

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