Disjoncteur

De nombreuses classifications de disjoncteurs peuvent être effectuées, en fonction de leurs caractéristiques telles que la classe de tension, le type de construction, le type dinterruption et les caractéristiques structurelles.

Low-voltageEdit

Les types de basse tension (moins de 1000 VCA) sont courants dans les applications domestiques, commerciales et industrielles, et comprennent:

• Disjoncteur miniature (MCB) – courant nominal jusquà 125 A. Caractéristiques de déclenchement normalement non réglables. Fonctionnement thermique ou magnéto-thermique. Les disjoncteurs illustrés ci-dessus appartiennent à cette catégorie.
• Disjoncteur à boîtier moulé (MCCB) – courant nominal jusquà 1 600 A. Fonctionnement thermique ou magnéto-thermique. Le courant de déclenchement peut être ajustable dans des valeurs nominales plus élevées.
• Les disjoncteurs basse tension peuvent être montés sur plusieurs niveaux dans des tableaux basse tension ou des armoires électriques.

Le les caractéristiques des disjoncteurs basse tension sont données par des normes internationales telles que CEI 947. Ces disjoncteurs sont souvent installés dans des boîtiers débrochables qui permettent le démontage et léchange sans démontage de lappareillage.

Grand moulé basse tension les disjoncteurs de boîtier et de puissance peuvent avoir des motorisations électriques afin quils puissent souvrir et se fermer sous contrôle à distance. Ceux-ci peuvent faire partie dun système de commutateur de transfert automatique pour lalimentation de secours.

Les disjoncteurs basse tension sont également conçus pour les applications à courant continu (CC), comme le CC pour les lignes de métro. Le courant continu nécessite des disjoncteurs spéciaux car larc est continu – contrairement à un arc alternatif, qui a tendance à séteindre à chaque demi-cycle, le disjoncteur à courant continu a des bobines de soufflage qui génèrent un champ magnétique qui étire rapidement larc. Les petits disjoncteurs sont soit installés directement dans léquipement, soit disposés dans un panneau de disjoncteurs.

Le disjoncteur miniature thermo-magnétique monté sur rail DIN est le style le plus courant dans les unités de consommation domestique modernes et les tableaux de distribution électriques commerciaux à travers lEurope. La conception comprend les composants suivants:

1. Levier de lactionneur – utilisé pour déclencher et réinitialiser manuellement le disjoncteur. Indique également létat du disjoncteur (activé ou désactivé / déclenché). La plupart des disjoncteurs sont conçus de manière à pouvoir toujours se déclencher même si le levier est maintenu ou verrouillé en position «marche». Ceci est parfois appelé « déclenchement libre » ou « déclenchement positif ».
2. Mécanisme de lactionneur – force les contacts à se rapprocher ou à les séparer.
3. Contacts – autorise le courant lorsque vous touchez et coupez le en cas décart.
4. Bornes
5. Bimétallique – sépare les contacts en réponse à des surintensités plus petites et à plus long terme
6. Vis détalonnage – permet au fabricant dajuster avec précision le courant de déclenchement de lappareil après assemblage.
7. Solénoïde – sépare rapidement les contacts en réponse à des surintensités élevées
8. Diviseur darc / extincteur

Solid stateEdit

Les disjoncteurs à semi-conducteurs, également connus sous le nom de disjoncteurs numériques, sont une innovation technologique qui promet une technologie de disjoncteur avancée du niveau mécanique vers lélectrique. Cela promet plusieurs avantages, comme la coupure du circuit en quelques fractions de microsecondes, une meilleure surveillance des charges du circuit et des durées de vie plus longues.

MagneticEdit

Les disjoncteurs magnétiques utilisent un solénoïde (électroaimant) dont le tirage la force augmente avec le courant. Certaines conceptions utilisent des forces électromagnétiques en plus de celles du solénoïde. Les contacts du disjoncteur sont maintenus fermés par un verrou. Lorsque le courant dans le solénoïde augmente au-delà de la valeur nominale du disjoncteur, la traction du solénoïde libère le loquet, ce qui permet aux contacts de souvrir par laction du ressort. Ce sont les disjoncteurs les plus couramment utilisés aux États-Unis.

Thermal-magnétiqueEdit

Les disjoncteurs magnéto-thermiques, qui sont du type que lon trouve dans la plupart des tableaux de distribution en Europe et dans les pays avec des dispositions de câblage similaires, intègrent les deux techniques avec lélectroaimant répondant instantanément aux fortes surtensions de courant (courts-circuits) et le bilame répondant à des conditions de surintensité moins extrêmes mais à plus long terme. La partie thermique du disjoncteur fournit une fonction de réponse temporelle, qui déclenche le disjoncteur plus tôt pour les surintensités plus importantes, mais permet aux surcharges plus petites de persister plus longtemps. Cela permet un courant court des pointes telles que celles produites lorsquun moteur o r lautre charge non résistive est activée.Avec de très grandes surintensités lors dun court-circuit, lélément magnétique déclenche le disjoncteur sans retard supplémentaire intentionnel.

Modification magnéto-hydraulique

Un disjoncteur magnéto-hydraulique utilise un solénoïde bobine pour fournir une force de fonctionnement pour ouvrir les contacts. Les marteaux magnéto-hydrauliques intègrent une fonction de temporisation hydraulique utilisant un fluide visqueux. Un ressort retient le noyau jusquà ce que le courant dépasse la valeur nominale du disjoncteur. Lors dune surcharge, la vitesse du mouvement du solénoïde est limitée par le fluide. Le retard permet de brèves surtensions au-delà du courant de fonctionnement normal pour le démarrage du moteur, la mise sous tension de léquipement, etc. Les courants de court-circuit fournissent une force de solénoïde suffisante pour libérer le verrou quelle que soit la position du noyau, contournant ainsi la fonction de retard. La température ambiante affecte la temporisation mais naffecte pas le courant nominal dun disjoncteur magnétique.

Les grands disjoncteurs de puissance, appliqués dans des circuits de plus de 1000 volts, peuvent incorporer des éléments hydrauliques dans le mécanisme de commande des contacts. Lénergie hydraulique peut être fournie par une pompe ou stockée dans des accumulateurs. Ceux-ci forment un type distinct des disjoncteurs à huile où lhuile est le moyen dextinction darc.

Disjoncteurs à déclenchement commun (groupés) Modifier

Pour fournir une coupure simultanée sur plusieurs circuits à partir dun défaut sur lun quelconque, les disjoncteurs peuvent être constitués dun assemblage groupé. Il sagit dune exigence très courante pour les systèmes triphasés, où la coupure peut être à 3 ou 4 pôles (neutre fixe ou commuté). Certains fabricants fabriquent des kits de mise en réseau pour permettre aux groupes de disjoncteurs monophasés dêtre interconnectés selon les besoins.

Aux États-Unis, où les alimentations en phase divisée sont courantes, dans les circuits de dérivation avec plus dun conducteur sous tension, chaque conducteur sous tension doit être protégé par un pôle de disjoncteur. Pour garantir que tous les conducteurs sous tension sont interrompus lorsquun pôle se déclenche, un disjoncteur «à déclenchement commun» doit être utilisé. Ceux-ci peuvent contenir deux ou trois mécanismes de déclenchement dans un même boîtier, ou pour les petits disjoncteurs, peuvent lier extérieurement les pôles ensemble via leurs poignées de commande. Les disjoncteurs à déclenchement commun bipolaires sont courants sur les systèmes de 120/240 volts où des charges de 240 volts (y compris les gros appareils électroménagers ou dautres tableaux de distribution) enjambent les deux fils sous tension. Les disjoncteurs tripolaires communs sont généralement utilisés pour fournir une alimentation électrique triphasée à de gros moteurs ou à dautres tableaux de distribution.

Des disjoncteurs séparés ne doivent jamais être utilisés pour la phase et le neutre, car si le neutre est déconnecté pendant le conducteur sous tension reste connecté, une condition très dangereuse se produit: le circuit semble hors tension (les appareils ne fonctionnent pas), mais les fils restent sous tension et certains dispositifs à courant résiduel (DDR) peuvent ne pas se déclencher si quelquun touche le fil sous tension (car certains disjoncteurs différentiels ont besoin de courant pour se déclencher). Cest pourquoi seuls les disjoncteurs à déclenchement courants doivent être utilisés lorsquune commutation de fil neutre est nécessaire.

Unités de déclenchement shuntModifier

Une unité de déclenchement shunt semble similaire à un disjoncteur normal et les actionneurs mobiles sont « couplés » à un mécanisme de disjoncteur normal pour fonctionner ensemble de la même manière, mais le déclencheur shunt est un solénoïde destiné à être actionné par un signal de tension constante externe, plutôt quun courant, généralement le tension secteur locale ou CC. Ce sont souvent nous pour couper lalimentation lorsquun événement à haut risque se produit, tel quune alarme dincendie ou dinondation, ou une autre condition électrique, telle quune détection de surtension. Les déclenchements de shunt peuvent être un accessoire monté par lutilisateur sur un disjoncteur standard, ou fournis en tant que partie intégrante du disjoncteur.

Medium-voltageEdit

Disjoncteurs moyenne tension de 1 à 72 kV peuvent être assemblés dans des lignes dappareillage sous enveloppe métallique pour une utilisation en intérieur, ou peuvent être des composants individuels installés à lextérieur dans une sous-station. Les disjoncteurs à coupure dair ont remplacé les unités remplies dhuile pour les applications intérieures, mais sont maintenant eux-mêmes remplacés par des disjoncteurs à vide (jusquà environ 40,5 kV). Comme les disjoncteurs haute tension décrits ci-dessous, ceux-ci sont également actionnés par des relais de protection à détection de courant actionnés par des transformateurs de courant. Les caractéristiques des disjoncteurs MT sont données par des normes internationales telles que CEI 62271. Les disjoncteurs moyenne tension utilisent presque toujours des capteurs de courant et des relais de protection séparés, au lieu de sappuyer sur des capteurs de surintensité thermiques ou magnétiques intégrés.

Les disjoncteurs moyenne tension peuvent être classés selon le milieu utilisé pour éteindre larc:

• Disjoncteurs à vide: avec un courant nominal jusquà 6 300 A, et plus pour les applications de disjoncteurs générateurs (jusquà 16 000 A & 140 kA).Ces disjoncteurs interrompent le courant en créant et en éteignant larc dans un récipient sous vide – aka « bouteille ». Les soufflets longue durée sont conçus pour parcourir les 6 à 10 mm dont les contacts doivent se séparer. Ceux-ci sont généralement appliqués pour des tensions allant jusquà environ 40 500 V, ce qui correspond à peu près à la gamme moyenne tension des systèmes dalimentation. Les disjoncteurs à vide ont une durée de vie plus longue entre les révisions que les autres disjoncteurs. De plus, leur potentiel de réchauffement planétaire est de loin inférieur à celui des disjoncteurs SF6.
• Disjoncteurs à air — Courant nominal jusquà 6 300 A et plus pour les disjoncteurs de générateur. Les caractéristiques de déclenchement sont souvent entièrement réglables, y compris les seuils de déclenchement et les retards configurables. Généralement contrôlé électroniquement, bien que certains modèles soient contrôlés par microprocesseur via un déclencheur électronique intégré. Souvent utilisé pour la distribution dénergie principale dans les grandes installations industrielles, où les disjoncteurs sont disposés dans des boîtiers débrochables pour faciliter la maintenance.
• Les disjoncteurs SF6 éteignent larc dans une chambre remplie dhexafluorure de soufre gazeux.

Les disjoncteurs moyenne tension peuvent être connectés au circuit par des connexions boulonnées aux barres omnibus ou aux fils, en particulier dans les postes de commutation extérieurs. Les disjoncteurs moyenne tension dans les gammes dappareillage sont souvent construits avec une construction débrochable, permettant le retrait du disjoncteur sans perturber les connexions du circuit dalimentation, en utilisant un mécanisme à moteur ou à manivelle pour séparer le disjoncteur de son boîtier.

High-voltageEdit

Les réseaux de transport dénergie électrique sont protégés et contrôlés par des disjoncteurs haute tension. La définition de la haute tension varie, mais dans les travaux de transmission de puissance, on pense généralement quelle est de 72,5 kV ou plus, selon une définition récente de la Commission électrotechnique internationale (CEI). Les disjoncteurs haute tension sont presque toujours à commande électromagnétique, avec des relais de protection à détection de courant actionnés par des transformateurs de courant. Dans les sous-stations, le schéma de relais de protection peut être complexe, protégeant les équipements et les bus de divers types de surcharge ou de défaut terre / terre.

Les disjoncteurs haute tension sont largement classés en fonction du milieu utilisé pour éteindre larc:

• Huile en vrac
• Huile minimum
• Jet dair
• Vide
• SF6
• CO2

En raison de problèmes environnementaux et de coûts liés aux déversements dhydrocarbures isolants, la plupart des nouveaux disjoncteurs utilisent du gaz SF6 pour éteindre larc.

Les disjoncteurs peuvent être classés comme des réservoirs sous tension , où le boîtier contenant le mécanisme de coupure est au potentiel de ligne, ou le réservoir mort avec le boîtier au potentiel de terre. Les disjoncteurs haute tension CA sont couramment disponibles avec des puissances jusquà 765 kV. Des disjoncteurs de 1 200 kV ont été lancés par Siemens en novembre 2011, suivis par ABB en avril de lannée suivante.

Les disjoncteurs haute tension utilisés sur les réseaux de transport peuvent être agencés pour permettre un seul pôle dune ligne triphasée pour trébucher, au lieu de déclencher les trois pôles; pour certaines classes de défauts, cela améliore la stabilité et la disponibilité du système.

Les disjoncteurs à courant continu haute tension sont encore un domaine de recherche à partir de 2015. De tels disjoncteurs seraient utiles pour interconnecter les systèmes de transmission HVDC.

Hexafluorure de soufre (SF6) high-voltageEdit

Un disjoncteur hexafluorure de soufre utilise des contacts entourés de gaz hexafluorure de soufre pour éteindre larc . Ils sont le plus souvent utilisés pour les tensions de transmission et peuvent être incorporés dans des appareillages compacts isolés au gaz. Dans les climats froids, un chauffage supplémentaire ou un déclassement des disjoncteurs peut être nécessaire en raison de la liquéfaction du gaz SF6.

Déconnexion du disjoncteur (DCB) Modifier

Le disjoncteur de déconnexion (DCB) a été introduit en 2000 et est un disjoncteur haute tension inspiré du disjoncteur SF6. Il présente une solution technique où la fonction de déconnexion est intégrée dans la chambre de coupure, éliminant ainsi le besoin de sectionneurs séparés. Cela augmente la disponibilité, car les contacts principaux des sectionneurs en plein air nécessitent une maintenance tous les 2 à 6 ans, tandis que les disjoncteurs modernes ont des intervalles de maintenance de 15 ans. La mise en œuvre dune solution DCB réduit également les besoins en espace au sein de la sous-station et augmente la fiabilité, en raison du manque de sectionneurs séparés.

Afin de réduire davantage lespace requis de la sous-station, ainsi que de simplifier la conception et lingénierie de la sous-station, un capteur de courant à fibre optique (FOCS) peut être intégré au DCB.Un DCB de 420 kV avec FOCS intégré peut réduire lempreinte dune sous-station de plus de 50% par rapport à une solution conventionnelle de disjoncteurs de réservoir sous tension avec sectionneurs et transformateurs de courant, en raison de la réduction du matériau et de labsence de moyen disolation supplémentaire.

Haute tension au dioxyde de carbone (CO2) Modifier

En 2012, ABB a présenté un disjoncteur haute tension de 75 kV qui utilise le dioxyde de carbone comme moyen déteindre larc. Le disjoncteur à dioxyde de carbone fonctionne sur les mêmes Disjoncteur SF6 et peut également être produit comme disjoncteur de déconnexion. En passant du SF6 au CO2, il est possible de réduire les émissions de CO2 de 10 tonnes pendant le cycle de vie du produit.