Fonction et différence entre un pôle 10 kV (sectionneur, interrupteur de charge, disjoncteur et fusible)

L'interrupteur installé sur le poteau extérieur d'une ligne de distribution aérienne 10 kV est utilisé dans les réseaux de distribution suburbains et ruraux. Il s'agit d'un appareillage mécanique assurant la coupure, la fermeture et le transport du courant de charge et du courant de défaut. Les disjoncteurs BT montés sur poteau sont principalement composés d'un corps d'interrupteur et d'une unité de distribution de courant (FTU). Le disjoncteur monté sur poteau intégré, primaire et secondaire, est généralement composé d'un corps d'interrupteur avec capteur et d'une unité de distribution de courant (FTU).

1. Classification des interrupteurs montés sur poteau

Selon le pouvoir de coupure :

a. Interrupteur d'isolement monté sur poteau : ne peut pas fermer ou interrompre le courant de charge normal, présente une interruption évidente et est utilisé pour isoler la maintenance de la ligne

b. Interrupteur de charge monté sur poteau : peut fermer, transporter et interrompre le courant de charge normal (≤ 630 A), peut transporter mais ne peut pas interrompre le courant de défaut.

c. Disjoncteur supérieur : peut fermer, transporter et interrompre le courant de charge normal (≤ 630 A) et le disjoncteur de courant de défaut (≥ 20 kA).

d. Fusible polaire : utilisé pour couper le courant de court-circuit et protéger les lignes

Méthode d'extinction d'arc : extinction d'arc sous vide, extinction d'arc au SF6, extinction d'arc à l'huile (éliminée)

Méthode d'isolation : isolation à l'air, isolation au gaz SF6, isolation composite, isolation à l'huile (éliminée)

Selon le contrôleur équipé, il est divisé en :

a. Interrupteur de limite : transformateur homopolaire intégré, avec fonction de protection homopolaire, équipé d'un interrupteur de charge ou d'un disjoncteur

b. Interrupteur de charge de tension : peut s'ouvrir et se fermer automatiquement en fonction des variations de tension des lignes des deux côtés

c. Interrupteur de charge centralisé : ne peut pas ouvrir activement le disjoncteur de courant de court-circuit

Le gaz isolant SF6 est un gaz incolore, inodore, non toxique et ininflammable. Il possède d'excellentes propriétés d'isolation électrique et d'extinction d'arc. Sa densité est cinq fois supérieure à celle de l'air et ses fuites sont difficiles.

Interrupteur d'isolement bipolaire

Le sectionneur de pôle, également appelé sectionneur à couteau, est un appareil électrique de commande sans dispositif d'extinction d'arc. Sa fonction principale est d'isoler l'alimentation électrique afin d'assurer la maintenance en toute sécurité des autres équipements électriques. Par conséquent, son fonctionnement en charge est interdit. Cependant, sous certaines conditions, il permet de connecter ou de déconnecter des circuits basse puissance. C'est l'appareil électrique le plus fréquemment utilisé parmi les interrupteurs haute tension.

Le sectionneur sur poteau peut être utilisé pour la maintenance après panne de courant, la recherche de pannes, le test des câbles et la reconstruction du fonctionnement des équipements de ligne. Son ouverture permet d'isoler l'équipement à réparer des autres lignes en service, d'établir un espace d'isolation fiable et de fournir aux opérateurs un repère de déconnexion visible et évident pour garantir la sécurité des travaux de maintenance ou de test. Les avantages du sectionneur sur poteau sont son faible coût, sa simplicité et sa durabilité. Il est généralement utilisé comme sectionneur de limite de propriété entre la ligne aérienne et l'utilisateur, et comme sectionneur de limite entre la ligne câblée et la ligne aérienne. Il peut également être installé d'un côté ou des deux côtés de l'interrupteur de charge de contact de ligne pour faciliter la recherche de pannes, le test des câbles, ainsi que la maintenance et le remplacement des interrupteurs de charge de contact.

Le sectionneur ne peut pas fonctionner avec une charge nominale ou importante, et ne peut pas séparer et connecter le courant de charge et le courant de court-circuit. En général, lors de la mise sous tension, le sectionneur est d'abord fermé, puis le disjoncteur ou l'interrupteur de charge. En cas de coupure de courant, le disjoncteur ou l'interrupteur de charge est d'abord déconnecté, puis le sectionneur est déconnecté.

Le sectionneur peut supporter de manière fiable le courant de travail et le courant de court-circuit, mais ne peut pas couper le courant de charge. Il peut ouvrir et fermer le transformateur à vide avec un courant d'excitation ne dépassant pas 2 A et la ligne à vide avec un courant capacitif ne dépassant pas 5 A. Le courant de stabilité dynamique du sectionneur ne dépasse généralement pas 40 kA, et un étalonnage précis est nécessaire lors de sa sélection. Sa durée de vie est d'environ 2 000 fois supérieure.

3. Interrupteur de charge monté sur poteau

L'interrupteur de charge monté sur poteau est un dispositif de commande doté d'un simple dispositif d'extinction d'arc, capable d'ouvrir et de fermer le circuit sous charge. Il peut activer et désactiver un certain courant de charge et un courant de surcharge, mais ne peut pas couper le courant de court-circuit. Il doit être utilisé en série avec un fusible haute tension pour couper le courant de court-circuit à l'aide de ce dernier.

L'interrupteur de charge est un dispositif de commutation entre l'interrupteur d'isolement et le disjoncteur, principalement utilisé pour la segmentation de ligne et l'isolement des défauts.

Les interrupteurs de charge comprennent principalement des interrupteurs à gaz, des interrupteurs à vide et des interrupteurs à gaz SF6. Ces interrupteurs utilisent une fente composée de matériaux solides générant du gaz pour générer une grande quantité de gaz sous l'action de l'arc et former un arc électrique par soufflage de gaz. Grâce à leur structure simple et à leur faible coût, ils ont été largement utilisés. Les interrupteurs à vide et à gaz SF6 présentent une apparence et des paramètres similaires à ceux des disjoncteurs à vide et à gaz SF6. La différence réside dans le fait qu'ils ne sont pas équipés de transformateur de courant de protection et ne peuvent donc pas couper les courants de court-circuit, mais qu'ils peuvent supporter les courants de court-circuit et de court-circuit de fermeture. Ils se caractérisent par une longue durée de vie et ne nécessitent aucun entretien. Leur durée de vie mécanique et leurs temps de coupure du courant nominal sont supérieurs à 10 000 fois supérieurs, ce qui convient à un fonctionnement fréquent.

Les interrupteurs de charge montés sur poteau, couramment utilisés au travail, utilisent généralement des interrupteurs de charge à vide montés sur poteau. L'interrupteur de charge à vide est doté d'un système d'extinction d'arc sous vide, d'une isolation au SF6, d'un boîtier commun triphasé, d'un mécanisme de commande électromagnétique ou à ressort VSP5. Il peut être équipé d'un transformateur de courant intégré, d'une prise de courant par câble ou par borne, d'un sectionneur intégré et d'une installation suspendue ou fixe. Comme illustré ci-dessous :

De plus, l'utilisation d'un interrupteur de charge à liquide SF6 monté sur poteau est fréquente. L'interrupteur de charge SF6 est doté d'un système d'extinction d'arc au SF6, d'une isolation au SF6, d'un boîtier commun triphasé, d'un transformateur de courant intégré, d'une prise de câble ou de borne, et d'un dispositif d'isolation sur la face extérieure, pour une installation suspendue ou fixe. Comme illustré ci-dessous :

4. Disjoncteur monté sur poteau

Un disjoncteur est un appareil de commutation capable de fermer, de laisser passer et de couper le courant dans des conditions normales de fonctionnement, et de le faire fonctionner dans des conditions anormales, dans un délai déterminé. Les disjoncteurs peuvent être utilisés pour distribuer l'énergie électrique, démarrer occasionnellement des moteurs asynchrones, protéger les lignes électriques et les moteurs, etc., et couper automatiquement le circuit en cas de surcharge, de court-circuit ou de sous-tension importants. Leur fonction est équivalente à celle d'un interrupteur à fusible et d'un relais de surchauffe.

Les disjoncteurs sur poteau sont des disjoncteurs installés et actionnés sur des poteaux, communément appelés « disjoncteurs de surveillance ». Il s'agit d'un type d'appareil de commutation capable de couper ou de connecter des lignes en conditions normales. En cas de court-circuit, la ligne défectueuse peut être commutée manuellement ou automatiquement par l'action de dispositifs de protection à relais. La principale différence entre les disjoncteurs et les interrupteurs de charge réside dans la capacité des disjoncteurs à couper les courants de court-circuit. Les disjoncteurs sur poteau sont principalement utilisés pour la commutation, le contrôle et la protection segmentés de sections de lignes de distribution, et peuvent ouvrir et fermer les courants de court-circuit.

Selon le moyen d'extinction d'arc utilisé, les disjoncteurs montés sur poteau peuvent être divisés en disjoncteurs à huile (essentiellement éliminés), disjoncteurs à hexafluorure de soufre (SF6) et disjoncteurs à vide.

Par le passé, les disjoncteurs à hexafluorure de soufre (SF6) et les disjoncteurs à vide étaient largement utilisés dans les projets de réseaux de distribution. Aujourd'hui, les disjoncteurs des lignes de distribution utilisent principalement des disjoncteurs à vide intelligents haute tension CA extérieurs. Ces disjoncteurs à vide intelligents offrent des fonctions de détection des défauts, de contrôle de la protection et de communication. Généralement installés au point de démarcation de responsabilité des lignes aériennes de 10 kV, ils permettent le retrait automatique, la mise à la terre monophasée et l'isolation automatique des défauts de court-circuit. Ils sont idéaux pour la transformation des lignes de distribution et l'automatisation des réseaux de distribution.

Les disjoncteurs à vide intelligents peuvent être commandés manuellement, électriquement, par télécommande ou par un hôte distant. Le disjoncteur se compose de trois parties : le corps principal, le mécanisme de commande et le contrôleur (avec sectionneur intégré). Le disjoncteur peut être configuré avec un transformateur de courant de protection (TC), un transformateur de courant homopolaire (ZCT) et un transformateur de tension (u) comme détecteur du contrôleur, selon les besoins.

Les disjoncteurs à vide sont divisés en disjoncteurs à vide isolés au SF6 et disjoncteurs à vide isolés à l'air, selon le matériau isolant. Les disjoncteurs à vide isolés au SF6 utilisent l'extinction d'arc sous vide, l'isolation au SF6, un boîtier triphasé commun, un mécanisme de commande à ressort, un transformateur de courant intégré, une sortie par câble ou par borne, un dispositif d'isolation externe en option, et une installation suspendue ou à poser. Les disjoncteurs à vide isolés à l'air utilisent l'extinction d'arc sous vide, l'isolation par l'air, un boîtier triphasé à pôle solide, un mécanisme de commande à ressort ou à aimant permanent, un transformateur de courant externe, une sortie par borne, un dispositif d'isolation externe en option et une installation à poser. Comme illustré ci-dessous :

5. Fusible de décrochage

Le fusible de dérivation, communément appelé Link, est le disjoncteur de protection contre les courts-circuits le plus couramment utilisé pour les lignes de distribution 10 kV et les transformateurs de distribution. Économique, facile d'utilisation et très adaptable aux environnements extérieurs, il est largement utilisé sur les lignes de distribution 10 kV et les transformateurs de distribution pour la protection, la commutation et le sectionnement des équipements.

Le fusible de coupure haute tension est installé sur la ligne de dérivation de la ligne de distribution 10 kV, ce qui permet de réduire l'ampleur des pannes de courant. Grâce à son point de déconnexion évident, il agit comme un sectionneur, créant un environnement de travail sûr pour la ligne et les équipements de maintenance, et renforçant le sentiment de sécurité du personnel de maintenance. Installé sur le transformateur de distribution, il peut servir de protection principale, ce qui explique sa popularité sur les lignes et les transformateurs de distribution 10 kV.

Le fusible peut être installé côté alimentation ou côté réception de l'interrupteur de charge. Lorsqu'il n'est pas nécessaire de remplacer fréquemment le fusible, la première disposition est préférable afin que l'interrupteur de charge puisse servir de sectionneur pour isoler la tension appliquée au fusible limiteur de courant.

Les composants du fusible de décrochage comprennent principalement l'isolateur, le siège de support inférieur, le contact mobile inférieur, le contact statique inférieur, la plaque de montage, le contact statique supérieur, le bec de canard, le contact mobile supérieur, le tube fusible, etc.

6. Différences entre les interrupteurs à pôles

Les principales différences sont les suivantes :

Le sectionneur ne possède pas de dispositif d'extinction d'arc ; il ne peut donc couper que le courant à vide et ne peut couper ni le courant de charge ni le courant de court-circuit. Par conséquent, son fonctionnement en toute sécurité ne peut être assuré que lorsque le circuit est correctement déconnecté. Son utilisation sous charge est strictement interdite afin d'éviter tout accident.

L'interrupteur de charge étant équipé d'un dispositif d'extinction d'arc, il possède une certaine capacité d'extinction, mais moins puissante que celle du disjoncteur. Il peut couper et connecter le courant de fonctionnement normal. En cas de court-circuit, il ne peut que supporter silencieusement le courant de court-circuit. Une déconnexion manuelle ou électrique à ce moment-là peut entraîner une explosion. Par conséquent, l'interrupteur de charge est généralement utilisé avec un fusible limiteur de courant (l'ensemble interrupteur de charge + fusible n'est pas une configuration standard, et il peut également être utilisé sans fusible). Le fusible coupe le circuit en cas de surcharge ou de court-circuit. Pour des raisons de réduction des coûts, l'ensemble interrupteur de charge + fusible peut remplacer le disjoncteur.

Le disjoncteur possède une forte capacité d'extinction d'arc et peut séparer et connecter les courants de service normaux ainsi que les courants de défaut. La fonction de protection du disjoncteur est assurée par un dispositif de protection à relais. Le disjoncteur haute tension ne dispose pas des dispositifs de déclenchement thermique, magnétique, à minimum de tension et autres dispositifs du disjoncteur basse tension. La présence d'un défaut de ligne est déterminée par le dispositif de protection à relais, qui déclenche le disjoncteur uniquement selon ses instructions. L'interrupteur de charge et le couteau d'isolement ne pouvant interrompre le courant de défaut, il n'est pas nécessaire de leur envoyer d'instructions en cas de défaillance de la ligne. Le disjoncteur est un interrupteur à forte capacité d'extinction d'arc et doit être utilisé avec le dispositif de protection à relais.

Grâce à , nous pouvons tirer les conclusions suivantes :

Interrupteur sectionneur : il ne peut couper et reconnecter que le courant à vide du système. Point de déconnexion évident du câblage principal, il constitue le point de déconnexion évident du système lors des opérations de maintenance. Modèles courants : GW9, HGW9, GW4, GW5, etc.

Interrupteur de charge : il peut couper et connecter le courant de charge normal du système, mais pas le courant de défaut. Modèles courants : FZW32

Disjoncteur : en plus de couper et de connecter le courant de charge normal du système, il peut également couper et connecter le courant de défaut et de court-circuit. Modèles couramment utilisés : ZW32, ZW20, ZW7, ZW8, LW3, etc.