Présentation
EnglishAuteur(s)
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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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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 :
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diélectriques, pour garantir le niveau d’isolement exigé pour l’appareil ;
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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 ;
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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 ;
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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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3. Échauffements
L’appareillage doit être capable de supporter son courant assigné en service continu sans que ses caractéristiques de fonctionnement soient modifiées (cf. [D 4 690], § 3.5). Cela entraîne que l’échauffement et la température des pièces doivent rester inférieurs à des valeurs limites qui ont été normalisées [CEI 60694].
3.1 Températures et échauffements à ne pas dépasser
Le tableau 1 donne, selon la norme CEI 60694, les températures et échauffements à ne pas dépasser, compte tenu d’une température ambiante de 40 ˚C.
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Échauffement des contacts
L’échauffement est, en particulier, fonction de la puissance produite localement par effet Joule (RI2). La résistance de contact entre deux pièces conductrices dépend directement de la pression exercée sur le contact de ces deux pièces. En général, on considère que la résistance de contact est inversement proportionnelle à la racine carrée de la pression.
Pour éviter que l’échauffement entraîne une réduction des efforts de contact, il faut conserver l’élasticité des ressorts de contact ou des pièces formant contact et ressort. L’élasticité du métal est conservée si les températures du tableau 1 sont respectées.
L’état de surface joue aussi un rôle important car il affecte la chute de tension entre deux pièces métalliques. Lorsqu’une couche d’oxyde se forme à la surface du métal, la chute de tension et donc la chaleur dégagée augmentent. L’oxydation du contact étant d’autant plus rapide que la température est plus élevée, la température du contact varie de manière exponentielle et seule une intervention rapide (nettoyage de surface si elle est accessible) peut éviter la destruction du contact.
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Échauffement...
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