Dans le domaine des systèmes électriques moyenne tension (MT), la combinaison d'un parafoudre et d'un interrupteur à vide dans un disjoncteur à vide moyenne tension (MV VCB) joue un rôle crucial et multiforme. En tant que fournisseur d'interrupteurs à vide pour MV VCB, je connais bien les détails techniques et les implications pratiques de cette combinaison.
Comprendre les bases : interrupteurs à vide et parafoudres
Voyons d'abord ce que sont une ampoule à vide et un parafoudre. Une ampoule à vide est le composant principal d'un MV VCB. Il est conçu pour interrompre la circulation du courant électrique dans un circuit lorsque cela est nécessaire, par exemple lors d'un défaut ou pour des opérations de commutation normales. L'environnement sous vide à l'intérieur de l'interrupteur offre d'excellentes capacités d'isolation et d'extinction d'arc. Lorsque les contacts de l'ampoule à vide se séparent, l'arc formé s'éteint rapidement en raison de la rigidité diélectrique élevée du vide, évitant ainsi d'endommager le circuit et garantissant un fonctionnement fiable du système électrique.
D'autre part, un parafoudre est un dispositif utilisé pour protéger les équipements électriques contre les surtensions. Ces surtensions peuvent être causées par divers facteurs, notamment la foudre, les opérations de commutation et les défauts du système électrique. Un parasurtenseur fonctionne en détournant l'excès de courant vers la terre lorsque la tension dépasse un certain niveau, limitant ainsi la tension aux bornes de l'équipement protégé et évitant les dommages.
La fonction des parafoudres en combinaison avec des interrupteurs à vide
1. Protection contre les surtensions de commutation
Lorsqu'une ampoule à vide dans un MV VCB effectue une opération de commutation, elle peut générer des surtensions transitoires à haute fréquence, appelées surtensions de commutation. Ces surtensions peuvent être extrêmement nocives pour l'équipement électrique du circuit, y compris l'ampoule à vide elle-même. Un parafoudre installé en combinaison avec l'ampoule à vide peut limiter efficacement ces surtensions de commutation. En fournissant un chemin à faible impédance vers la terre pour le courant de surtension, le parasurtenseur réduit la tension de crête de la surtension de commutation, protégeant ainsi l'ampoule à vide et les autres équipements connectés contre les dommages dus aux surtensions.
Par exemple, lors de l'ouverture ou de la fermeture de l'ampoule à vide, le changement rapide du courant et de la tension peut provoquer des oscillations dans le circuit. Ces oscillations peuvent entraîner des surtensions pouvant dépasser la capacité de tenue d'isolement de l'équipement. Le parafoudre absorbe l'énergie de ces oscillations et maintient la tension à un niveau sûr, garantissant ainsi le fonctionnement fiable du MV VCB.
2. Protection contre les surtensions de foudre
Les coups de foudre sont une source majeure de surtension dans les systèmes électriques. Lorsqu'un coup de foudre se produit à proximité d'une ligne électrique MT, la surtension qui en résulte peut se propager le long de la ligne et atteindre le VCB MT. Une ampoule à vide à elle seule peut ne pas être en mesure de résister à la surtension de forte ampleur et de courte durée provoquée par un coup de foudre. Cependant, lorsqu’il est associé à un parafoudre, le système est bien mieux protégé.
Le parasurtenseur détecte rapidement la surtension haute tension provoquée par la foudre et détourne le courant de surtension vers la terre. Cela réduit la tension aux bornes de l'ampoule à vide et des autres composants du circuit, évitant ainsi la rupture et les dommages de l'isolation. Cette protection est essentielle pour la fiabilité à long terme du MV VCB, notamment dans les zones sujettes à l'activité de la foudre.
3. Améliorer la coordination de l'isolation
La coordination de l’isolation est un aspect important de la conception d’un système électrique. Il s'agit de sélectionner les niveaux d'isolation appropriés pour tous les composants du circuit afin de garantir qu'ils peuvent résister aux surtensions attendues. La combinaison d'un parafoudre et d'une ampoule à vide permet d'obtenir une meilleure coordination de l'isolation.
Le parasurtenseur offre un niveau connu et contrôlé de protection contre les surtensions. En limitant la surtension à une valeur spécifique, cela permet d'optimiser la conception de l'ampoule à vide et des autres équipements du circuit. Cela signifie que les exigences d'isolation de l'ampoule à vide peuvent être réduites, ce qui entraîne des économies et une utilisation plus efficace des matériaux. Dans le même temps, la fiabilité globale du système est améliorée car le risque de défaillance d'isolation due à une surtension est minimisé.
4. Améliorer la réponse transitoire du système
La réponse transitoire d'un MV VCB est cruciale pour son bon fonctionnement. Lors d'un défaut ou d'un événement de commutation, le système doit réagir rapidement et efficacement pour protéger l'équipement et maintenir la stabilité du système électrique. La combinaison d'un parafoudre et d'une ampoule à vide améliore la réponse transitoire du système.
Le parafoudre aide à amortir les oscillations à haute fréquence qui se produisent lors d'un événement transitoire, réduisant ainsi la contrainte sur l'ampoule à vide et les autres composants. Cela permet à l'ampoule à vide de remplir sa fonction de commutation de manière plus fluide et plus fiable. De plus, le parasurtenseur peut aider à réduire la tension de rétablissement aux bornes de l'ampoule à vide après la résolution d'un défaut, ce qui est important pour empêcher les réamorçages et garantir une interruption appropriée du circuit.
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Références
- Blackburn, JL (1998). Relais de protection : principes et applications. Marcel Dekker.
- Greenwood, A. (1991). Transitoires électriques dans les systèmes électriques. John Wiley et fils.
- Norme IEEE pour les parafoudres à oxyde métallique pour les systèmes à courant alternatif (IEEE C62.11 - 2012).