Guide complet sur les disjoncteurs à vide : construction, fonctionnement et maintenance

Dans les systèmes électriques modernes, les disjoncteurs différentiels sont les héros méconnus qui protègent le système de toute défaillance. Ils sont capables d'améliorer la fiabilité d'un système donné et sont particulièrement utiles dans les applications de moyenne à haute tension.

Dans ce guide, nous allons examiner en détail les disjoncteurs à vide, notamment leur fonctionnement, leur construction et leur entretien. Alors, continuez à lire pour voir comment ces magnifiques outils assurent la sécurité de vos réseaux électriques !

1) Introduction à Disjoncteurs à vide

Disjoncteurs à vide Les disjoncteurs à haute tension sont des dispositifs utilisés dans les installations à haute tension qui protègent les machines contre les dommages en interrompant le flux de courant électrique. Ces dispositifs fonctionnent en utilisant un vide, c'est-à-dire un espace sans gaz, dans leur chambre pour empêcher l'apparition d'arcs électriques lors d'une interruption du circuit.

Ces disjoncteurs peuvent être utilisés dans les systèmes fonctionnant entre 1,000 35,000 et 0.02 XNUMX volts. Le vide garantit qu'aucun courant ne passe après l'interruption du circuit, car l'absence d'air ou de gaz rend impossible le rallumage de l'arc. Ils sont exceptionnellement rapides et peuvent éteindre les arcs en XNUMX seconde, protégeant ainsi le système contre les dommages excessifs.

2) Principe de fonctionnement des disjoncteurs à vide

Un disjoncteur à vide est déployé dans un système électrique pour arrêter le flux d'électricité en cas de défaut. Discutons de son mécanisme de fonctionnement !

Étape 1) Fonctionnement normal

• Dans des scénarios de fonctionnement normaux, les contacts à l'intérieur du disjoncteur sont engagés, ce qui permet le flux électrique à travers les contacts.

Étape 2) Détection des défauts

• En cas de survenue d'un événement de défaut tel qu'un court-circuit ou une surcharge, le mécanisme de protection entre en jeu. Il déclenche le fonctionnement du disjoncteur.

Étape 3) Séparation des contacts

• Vous remarquerez que les éléments de contact primaires qui sont enfermés dans le disjoncteur commencent à se désengager. Lorsque les contacts commencent à s'ouvrir, un arc électrique se forme entre les contacts.

Étape 4) Formation de l'arc

• Lorsque les contacts à l'intérieur d'un disjoncteur se séparent, une minuscule étincelle électrique appelée arc se forme. Cela se produit parce que l'air autour des contacts se transforme en gaz et que l'électricité tente de passer à travers. Si l'arc n'est pas arrêté, il continue de circuler, ce qui peut brûler ou endommager le système.

Étape 5) Extinction de l'arc dans le vide

• C'est ici que se déroule la partie la plus importante, celle où l'arc est déplacé vers la chambre à vide. En effet, dans le vide, il n'y a pas de particules qui permettent à l'arc de s'étendre, ce qui entraîne une extinction beaucoup plus rapide de l'arc.

Étape 6) Restauration de l'isolation.

• Dès que l'arc est éteint, la rigidité diélectrique du vide, huit fois supérieure à celle de l'air, garantit que le circuit ne se ferme pas et qu'aucun courant ne le traverse.

Étape 7) Refermeture

• Une fois le disjoncteur réinitialisé, vous ou le système pouvez assurer la fermeture sûre du disjoncteur et le rétablissement du flux normal d'électricité.

Le délai de récupération en cas de panne est de l'ordre de quelques millisecondes, c'est pourquoi les disjoncteurs VCB sont particulièrement adaptés à tous les systèmes haute tension.

3) Construction des disjoncteurs à vide

Les disjoncteurs à vide visent à améliorer la fiabilité en faisant fonctionner collectivement tous les composants pour répondre à leurs besoins spécifiques. Jetons un rapide coup d'œil à ses composants et à leur fonctionnement !

i) Interrupteur à vide

Ce composant est installé au centre du disjoncteur, là où l'arc électrique est éteint. Il est composé des éléments suivants :

• Contacts : Ceux-ci peuvent être classés en deux catégories. Un ensemble est fixe tandis que l'autre ensemble est mobile et ils résident sur un panneau de clôture en arc qui les sépare pour interrompre le circuit.

• Blindage (Arc Shield) : Ceci est appliqué à la chambre à vide afin d'éviter les interférences causées par la chaleur provoquée par l'arc.

• Enveloppe sous vide : Il maintient le vide pour empêcher l’arc de se rallumer.

ii) Mécanisme de fonctionnement

Ce mécanisme est responsable du mouvement relatif desdits contacts. Il existe deux types de mécanismes de fonctionnement les plus courants qui sont mis en évidence ci-dessous :

• Mécanisme à ressort : Il utilise l’énergie mécanique stockée pour ouvrir et fermer les contacts respectifs.

• Mécanisme magnétique : Ce mécanisme met en œuvre la force électromagnétique pour assurer un meilleur mouvement de contact.

iii) Système d'isolation

L'encapsulation des composants internes empêche toute perte de courant électrique, offrant ainsi une couche de sécurité supplémentaire.

iv) Parties conductrices

Lorsque le circuit d'arc est en position fermée, ces pièces sont utilisées car elles aident le disjoncteur à conserver une perte d'énergie minimale.

v) Système de contact d'extinction d'arc

Il vise à résister à l'arc et à l'éteindre efficacement en quelques millisecondes.

vi) Logement (enceinte)

Ce composant est qualifié de barrière protégeant les éléments internes de la poussière, des précipitations et des dommages physiques.

vii) Composants auxiliaires

Les composants auxiliaires permettent d'observer l'état du circuit. Ils sont de trois types, par exemple :

• Indicateurs mécaniques : Permet de surveiller l'état de fonctionnement du disjoncteur en fonction de son état actuel tel qu'ouvert, fermé ou déclenché.

• Circuit secondaire : De tels circuits envoient des signaux et permettent le contrôle automatique des fonctions du disjoncteur ce qui favorise son utilisation de manière sûre.

• Indicateurs de stockage d'énergie : A l'aide de ces indicateurs, vous pouvez évaluer l'énergie stockée dans l'unité, ce qui garantit que le disjoncteur peut agir lorsque le besoin s'en fait sentir.

viii) Base et connecteurs

Ces éléments ont pour but de garantir le support et les interconnexions de l'appareil avec le réseau électrique primaire.

4) Types de disjoncteurs à vide

Dans le domaine des disjoncteurs à vide, il existe plusieurs types distincts pour répondre à différents niveaux de tension et applications électriques. Alors, examinons ses types !

i) Par tension nominale

• Disjoncteurs à vide basse tension : Ils sont conçus pour supporter une tension allant jusqu'à 1000 V. Un contexte typique où ces disjoncteurs seraient utilisés est celui des maisons résidentielles ou des environnements industriels légers.

• Disjoncteurs à vide moyenne tension : Ceux-ci peuvent gérer des plages de tension entre 11 et 33 KV. L'utilisation courante de disjoncteurs à vide mv implique des opérations dans des installations industrielles, des usines et des systèmes de distribution d'énergie urbains.

• Disjoncteurs à vide haute tension : Tout en étant électriquement supérieurs, comme le maintien d'une tension supérieure à 3500 XNUMX V, ces types de disjoncteurs sont capables de fonctionner sans problème avec des charges de courant importantes. Certains cas d'utilisation incluent les réseaux électriques et les systèmes de transmission d'énergie.

ii) Par demande

• Disjoncteurs à vide intérieurs: Les types de disjoncteurs d'intérieur peuvent être utilisés dans une usine, une sous-station ou tout autre bâtiment ou structure doté d'un environnement contrôlé. Ces disjoncteurs électriques d'intérieur protègent les équipements électriques et sont généralement de dimensions compactes.

• Disjoncteurs à vide extérieurs: Ils peuvent être déployés dans des sous-stations à ciel ouvert ou sur des installations sur poteaux où ils sont constamment exposés au vent, à la pluie et à des températures basses ou élevées.  

5) Avantages des disjoncteurs à vide

+ Grande fiabilité : Les disjoncteurs à vide sont fiables et performants dans différents environnements. Ils garantissent des performances élevées et stables qui minimisent les erreurs dans tous les circuits électriques.

+ Longue durée de vie : Ces disjoncteurs peuvent durer entre vingt et trente ans sans usure, voire aucune. En effet, ils fonctionnent sous vide, ce qui évite la plupart des dommages généralement causés par la formation d'arcs électriques.

+ Conception compacte: Leur taille facilite grandement leur installation et leur construction. De plus, lorsqu'ils sont placés dans des sous-stations électriques, ils occupent une surface nettement plus petite que les types traditionnels, ce qui permet une construction plus facile.

+ Respectueux de l'environnement : Elles sont SF6, Hexafluorure de soufreUn élément qui rend les disjoncteurs à vide beaucoup plus durables sur le plan environnemental que le type traditionnel. Le SF6 est un produit chimique très dangereux utilisé pour faciliter le processus de rupture.

6) Inconvénients des disjoncteurs à vide

Bien que les disjoncteurs à vide (VCB) soient largement connus pour leurs avantages, ils présentent certaines limites :

- Coûts initiaux plus élevés : Les disjoncteurs à vide sont certes supérieurs en termes de technologie et présentent des avantages à long terme. Mais leur coût est nettement plus élevé que celui des disjoncteurs à huile ou à air. Un coût aussi élevé est principalement un obstacle aux applications de petite taille.

- Capacité limitée d'interruption du courant : Les disjoncteurs à vide sont surtout utilisés dans les applications à moyenne tension (11-33 kV), qui ne peuvent pas être utilisées à des niveaux de tension très élevés. Leur utilisation est donc limitée dans certaines applications industrielles ou de réseau électrique.

- Sensibilité aux variations de température : Les disjoncteurs à vide peuvent parfois être trop sensibles à des températures extrêmement chaudes et froides, ce qui peut entraîner un dysfonctionnement.

7) Applications des disjoncteurs à vide

? Sous-stations : Ces disjoncteurs sont utiles dans les sous-stations où les niveaux de moyenne tension doivent être contrôlés.

? Énergie solaire et éolienne : Les disjoncteurs à vide sont efficaces dans le domaine des énergies renouvelables en raison de leur taille miniature.

? Machinerie industrielle: Lors du fonctionnement de grandes machines dans les secteurs industriels, les disjoncteurs à vide agissent comme une protection contre les surcharges et les défauts de puissance, garantissant ainsi que les machines sont opérationnelles à tout moment.

8) Précautions d'entretien du disjoncteur à vide

• Inspection régulière : Bien qu'ils nécessitent un entretien minimal, une inspection régulière pour détecter tout dommage ou perte de vide dans l'interrupteur doit être effectuée car cela affecte son fonctionnement.

• Nettoyage: Il est nécessaire de nettoyer les interrupteurs à vide afin d'éliminer la poussière ou la saleté accumulée. Ainsi, les composants internes continuent de fonctionner de manière optimale.

• Contrôle d'étanchéité : Il faut également veiller à ce que le joint d'étanchéité soit bien étanche. Même une rupture partielle du joint peut affecter l'efficacité du disjoncteur.

• Test de fonctionnement mécanique : Inspectez le mécanisme de fonctionnement mécanique pour détecter tout signe de défaut. Ce test comprend la vérification du ressort ou de tout autre mécanisme magnétique utilisé pour faire fonctionner le disjoncteur. La lubrification des composants mobiles et de certains autres composants peut aider à éviter les pannes résultant du frottement.

• Test d'extinction d'arc : Effectuez de temps à autre des tests sur la capacité d'extinction de l'arc de l'interrupteur à vide pour vérifier que le disjoncteur fonctionne comme il se doit en cas de surintensité.

9) FAQ

i) Quelle est la différence entre ACB et VCB ?

ACB signifie disjoncteur à air tandis que VCB signifie disjoncteur à vide. Les deux diffèrent en fonction du milieu d'extinction d'arc qu'ils utilisent.

Le disjoncteur à air utilise l'air comme moyen tandis que le VCB utilise un vide qui rend le VCB plus rapide, plus fiable et utilisé sur la majorité des circuits moyenne tension tandis que l'ACB est idéal pour les tensions plus basses.

ii) Où puis-je acheter des disjoncteurs à vide ?

Vous pouvez acheter des disjoncteurs à vide 11-33Kv à partir de Delixi, leurs modèles sont durables et offrent différentes tensions et intensités nominales. Ils sont idéaux pour diverses applications extérieures telles que les zones rurales et les régions de haute altitude. Ils sont également résistants aux températures extrêmes et à la corrosion. Pour plus de détails sur ces produits haut de gamme, consultez le site officiel de Delixi.