Pour concevoir les dérivations des lignes de transmission à haute tension, des dispositifs de commutation spéciaux sont traditionnellement utilisés. Leur nom commun est un disjoncteur à vide, ce qui s'explique par les particularités de la chambre d'extinction d'arc. Il n'est possible de se familiariser avec ces appareils en détail qu'après avoir étudié la préhistoire de leur apparition.
Référence historique
Pour la première fois, les disjoncteurs à vide ont été mentionnés au début des années 30 du XXe siècle, lorsque des dispositifs étaient utilisés pour déconnecter des circuits à courant relativement faible fonctionnant sous des tensions allant jusqu'à 40 kV. Pour obtenir des absorbeurs sous vide fiables capables de couper des courants importants dans des circuits à haut potentiel, toute une série d'études a été nécessaire. Lorsqu'ils ont été réalisés, vers 1957, les processus observés lors de la combustion à l'arc à haute tension ont été entièrement étudiés et systématisés. Il a fallu encore deux longues décennies pour passer des prototypes produits en un seul exemplaire à la production en série d'appareils modernes.
Principe de fonctionnement
Le principe de l'extinction d'arc est basé sur le fait de la résistance électrique élevée et des propriétés isolantes spéciales du vide obtenu artificiellement, connues de la physique. Lorsque les contacteurs de puissance sont ouverts dans la chambre où ils sont placés, un arc électrique se forme, soutenu par des particules métalliques s'évaporant de leur surface. L'absence de conditions pour sa stabilisation empêche le développement du pic de processus en raison des propriétés diélectriques élevées du milieu sous vide.
En raison de la rigidité diélectrique importante du vide, le moment d'extinction de l'arc se déplace vers un point précédant le maximum de son développement. En électrotechnique, ce phénomène est appelé "coupure de courant". Sa présence affecte négativement les réseaux électriques, car les surtensions de commutation sont une conséquence de ce processus.
Caractéristiques d'application et de fonctionnement
La majorité des installations énergétiques modernes ont abandonné les conceptions obsolètes et sont finalement passées à de nouveaux commutateurs plutôt compacts et ne nécessitant pas d'entretien. Cela est dû aux raisons suivantes :
- le dispositif à vide est sans prétention et ne nécessite pas de nettoyage régulier des contacts ni de renouvellement du milieu ;
- pendant le fonctionnement du dispositif d'huile, le remplissage fuit constamment;
- selon les données du passeport, la durée de vie des appareils à vide atteint 20 ans, ce qui est beaucoup plus élevé que le même indicateur pour d'autres types de disjoncteurs.
Pendant le fonctionnement, le mécanisme d'entraînement tombe souvent en panne au moment le plus inapproprié pour cela. Pour le maintenir en état de fonctionnement, l'appareil dispose d'une unité spéciale pour le chargement manuel des ressorts. La présence d'un bouton d'urgence est obligatoire pour ces appareils, qui permet de désactiver le mécanisme de blocage du déploiement des modules de l'appareillage lorsque l'armoire est allumée.Ce point concerne la sécurité du personnel exploitant les équipements et requiert une attention particulière.
Caractéristiques de conception
Chaque modèle de vacuostat haute tension a des caractéristiques individuelles, car il est destiné à fonctionner dans des réseaux avec des caractéristiques électriques différentes. De plus, les fabricants apportent également quelques ajustements à la conception de leurs produits. Cependant, en général, la composition des composants de ces dispositifs reste inchangée. Éléments principaux :
- Un boîtier fabriqué à base de métal durable, à l'intérieur duquel est monté un entraînement marche/arrêt (il peut être à ressort ou d'un autre type).
- Collecteur de courant tripolaire conçu pour être connecté à un réseau 380 Volt et déconnecté lorsque l'appareillage passe du mode de fonctionnement à la position débrochée.
- Un chariot pour le placement à l'intérieur du boîtier, qui diffère des autres structures similaires dans son exécution.
La partie électrique du produit comporte des cloisons spéciales qui séparent les sections de phase les unes des autres. Il a également une structure complexe et contient un certain nombre d'éléments décrits dans le passeport.
Variétés de vacuostats
Les produits sont généralement classés en fonction de la classe de potentiel qu'ils commutent.
Parmi toute la variété, les types suivants se distinguent:
- Dispositifs pour travailler avec des tensions de 6-10 kV.
- Dispositifs de commutation de niveaux supérieurs - jusqu'à 35 kV.
- Appareils conçus pour la très haute tension 110-220 kV.
Un autre critère de « fonctionnement » pour la classification des disjoncteurs est la puissance qu'ils peuvent transférer à la charge. Selon ce paramètre, leur division s'effectue de la même manière que la classification du consommateur lui-même.
Avantages et inconvénients
Les avantages des appareils incluent:
- petites dimensions;
- la possibilité de remplacer rapidement des sections individuelles;
- silence et indépendance vis-à-vis de l'orientation dans l'espace ;
- sécurité pour la santé du personnel de service.
Ils n'ont pas besoin de reconstituer l'environnement protecteur et sont très fiables. Mais même ces produits n'étaient pas sans problèmes inhérents à de nombreux appareils électriques. Les inconvénients des disjoncteurs à vide comprennent :
- courants de travail limités;
- "Tendance" à la surtension ;
- petite ressource de commutation.
Malgré les lacunes existantes, ces dispositifs ont fermement pris leur place dans la liste des équipements de commutation les plus modernes pour les explosifs.
Caractéristiques de sélection et d'installation
Les points importants suivants sont pris en compte dans le processus de sélection :
- les caractéristiques de protection de l'appareil doivent correspondre aux paramètres du réseau dans lequel il est censé fonctionner ;
- le commutateur est sélectionné en fonction des conditions de fonctionnement les plus sévères ;
- le courant et la tension assignés doivent dépasser les paramètres correspondants pour le réseau protégé ;
- le courant de coupure ne doit pas dépasser la valeur garantie par le constructeur.
Avant d'installer le disjoncteur à vide, vous devez inspecter soigneusement le site d'installation et vous assurer qu'il n'y a pas de dommages ou de défauts. Ensuite, vous devrez nettoyer les surfaces isolées des poteaux avec un chiffon sec.
Il est interdit d'installer de nouveaux équipements dans un système sur les surfaces isolantes desquelles se trouvent des éclats, des fissures et des zones fortement déformées.
Le schéma du circuit secondaire avec la connexion ultérieure du bus "terre" est soumis à un contrôle obligatoire. Le disjoncteur à vide lui-même est fixé directement sur la partie mobile du chariot à l'aide d'une visserie spéciale boulonnée.
Les modèles les plus courants
Parmi les modèles d'enceintes à vide les plus courants, les suivants se distinguent :
- VVE-M-10-20.
- VVE-M-10-40.
- VVTE-M-10-20.
Presque tous les échantillons de produits de cette liste sont un développement ultérieur d'anciens disjoncteurs à huile et sont capables de fonctionner dans des circuits CA et CC. L'installation, le réglage ultérieur et la mise en service des appareils à vide haute tension sont des procédures fastidieuses qui déterminent leur fonctionnalité ultérieure. Par conséquent, les opérations énumérées sont confiées uniquement à des spécialistes possédant les qualifications appropriées.
Lors de l'installation de l'appareil, la séquence des opérations de configuration doit être suivie. Le respect de cette exigence est la base de la sécurité du personnel d'exploitation ou d'un électricien de service autorisé à travailler avec des équipements à haute tension.
Les produits appartenant à la catégorie des disjoncteurs à vide nécessitent une sélection et une évaluation professionnelles, car leur fonctionnement est associé à des tensions élevées.
