Quels sont les modes d'ouverture, de fermeture et les processus transitoires d'un disjoncteur à vide ? -Blog

Partie 1 : Méthodes d'ouverture et de fermeture d'un disjoncteur à vide

« L’ouverture et la fermeture » d’un disjoncteur ne se résume pas simplement à « ouvrir » et « fermer ». En fonction de l'état du circuit pendant le fonctionnement, il peut être divisé selon les méthodes principales suivantes :

1. Clôture (opération fermée)

Il s’agit du processus qui consiste à faire passer le disjoncteur de l’état ouvert à l’état fermé.

A. Processus : Le mécanisme de commande (tel qu'un mécanisme à ressort ou un mécanisme à aimant permanent) entraîne le contact mobile de l'ampoule à vide pour se déplacer vers le contact fixe à une vitesse extrêmement élevée.

B. Point clé : au moment où les contacts sont sur le point d'établir le contact, en raison de l'intensité du champ électrique extrêmement élevée, une pré-panne peut se produire. Autrement dit, avant que les contacts n'établissent un contact physique, l'espace est comblé par le champ électrique et le courant est conduit en premier. Cela provoquera une légère érosion des contacts. Une fermeture réussie nécessite que le disjoncteur résiste à l'énorme courant de court-circuit - qui peut se produire au moment de la fermeture (c'est-à-dire la capacité de fermeture).

operating mechnism

2. Rupture (opération d'ouverture)

Il s'agit de la fonction la plus essentielle et la plus complexe, faisant référence à la déconnexion du circuit sous courant de charge ou courant de défaut.

Processus:

A. Séparation des contacts : sous le système de contrôle, le contact mobile commence à se séparer du contact fixe.

B. Extinction de l'arc : L'arc sous vide est maintenu par la vapeur métallique évaporée des électrodes. Lorsque le courant alternatif passe naturellement par zéro, l’arc s’éteint temporairement. À ce stade, les performances d'isolation élevées du vide provoquent la diffusion et la condensation de la vapeur métallique dans l'espace d'arc à une vitesse extrêmement rapide, la restituant aux particules métalliques qui adhèrent au blindage et à la surface de contact. L'espace d'arc revient rapidement à un état de vide poussé, résistant ainsi à la tension de rétablissement et finalement réussi à couper le circuit.

3. Pas de-commutation de charge

Il s'agit de la commutation d'une « ligne sans-charge » ou d'un « transformateur sans-charge » où aucun courant ne circule. Bien que le courant soit très faible, voire nul, l'énergie électromagnétique est stockée dans les enroulements de la ligne ou du transformateur. Lors de la commutation, une coupure de courant-peut facilement se produire, entraînant une surtension de fonctionnement.

A. Coupure de courant- : en raison de l'instabilité de l'arc sous vide, avant que le courant ne dépasse naturellement zéro, lorsque la valeur du courant est très faible (généralement de quelques ampères à des dizaines d'ampères), l'arc sous vide peut s'éteindre soudainement, "coupant" de force le courant à zéro. Selon le principe selon lequel le courant de l'inducteur ne peut pas changer brusquement (U=L * di/dt), cela générera des surtensions induites extrêmement élevées dans l'inducteur (comme dans les enroulements du transformateur).

4. Commutation de courant capacitive

Cela fait référence à la commutation de batteries de condensateurs (telles que des dispositifs de compensation de puissance réactive) ou à de longues lignes de câbles déchargées. Ces charges sont capacitives.

A. Risque : L'interruption du courant capacitif est relativement facile car la phase du courant capacitif avance la tension de 90 degrés. Lorsque le courant passe à zéro, la tension d’alimentation atteint sa valeur maximale. Une fois que le disjoncteur a éteint l'arc, la charge sur le condensateur ne peut pas être libérée, maintenant ainsi cette tension continue (tension de crête).

B. Panne grave : C'est le risque principal. Si la force de récupération d'isolement entre les contacts du disjoncteur est insuffisante, après un demi-cycle de fréquence industrielle, lorsque la tension d'alimentation atteint son pic inverse, la différence de tension aux bornes des contacts peut atteindre deux fois la valeur maximale de la tension de phase du système, provoquant potentiellement une nouvelle rupture des contacts, c'est-à-dire une re-panne. Une re-claquage provoque des oscillations à haute-fréquence de la tension du condensateur, générant des tensions de re-reclaquage extrêmement élevées, menaçant gravement l'isolation du condensateur et du système. En raison de leur très forte capacité d'extinction d'arc-, les disjoncteurs à vide ont une très faible probabilité de re-panne dans les conceptions modernes.

Deuxième partie : processus transitoires

Les processus transitoires font référence aux changements drastiques de tension et de courant dans un circuit au moment des opérations d'ouverture et de fermeture, passant d'un état stable à un autre. Bien que ces processus soient brefs, ils peuvent générer des surtensions et des surintensités extrêmement élevées, menaçant l’isolation des équipements. Les principaux processus transitoires dans le fonctionnement des disjoncteurs à vide comprennent :

1. Processus transitoire lors de l'interruption du courant de court-circuit-

Phénomène physique principal : tension de rétablissement transitoire (TRV)

Description : La tension apparaissant aux bornes des contacts une fois que le courant passe à zéro et que l'arc s'éteint est appelée tension de rétablissement. Cette tension ne se stabilise pas immédiatement à la tension d'alimentation à fréquence industrielle, mais revient plutôt progressivement à la tension à fréquence industrielle à partir de zéro sous la forme d'une oscillation à haute fréquence -. Cette tension oscillante à haute-fréquence est appelée TRV.

Cause : L'inductance et la capacité parasite dans le circuit forment une boucle oscillante. Une fois le courant interrompu, l'énergie stockée dans le système est échangée entre l'inductance et le condensateur, générant des oscillations amorties.

Importance : Le taux de montée (du/dt) et la valeur maximale de TRV constituent un test rigoureux de la capacité d'extinction d'arc-du disjoncteur. Si le taux de montée du TRV dépasse le taux de récupération de la rigidité diélectrique (résistance de l'isolation) de la rupture, l'arc se rallumera, entraînant une panne d'interruption. Les disjoncteurs à vide, en raison de leur taux de récupération diélectrique extrêmement rapide, peuvent résister à des TRV très raides.

2. Processus transitoire lors de l'interruption d'un petit courant inductif (comme un transformateur non chargé)

Phénomène physique principal : coupure de courant-et surtension

Processus : la coupure de courant-se produit : le disjoncteur à vide éteint de force l'arc avant que le courant ne dépasse naturellement zéro (à une très petite valeur de courant), coupant ainsi le courant i₀.

Accumulation d'énergie : À ce stade, l'énergie magnétique 1/2 * L * i₀² stockée dans l'enroulement du transformateur (grande inductance L) ne peut pas être libérée à travers le circuit.

Génération de surtension : cette énergie magnétique est transférée à la capacité parasite C à la masse de l'enroulement du transformateur lui-même, se convertissant en énergie électrique 1/2 * C * U².

Les disjoncteurs sous vide sont devenus la technologie dominante dans le domaine de la moyenne tension-, précisément en raison de leurs performances supérieures dans ces processus transitoires (récupération diélectrique rapide et fort pouvoir de coupure).

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Disjoncteur à vide magnétique permanent intérieur VSM-12produit par Shaanxi West Power Tongzhong Electrical Co., Ltd. est utilisé pour une tension nominale de 12 kV, un appareillage de commutation intérieur AC 50/60 Hz, adoptant un actionneur magnétique permanent monostable, un cadre en une seule pièce, adapté à tous les types d'entreprises industrielles et minières, un équipement de réseau électrique, une unité de chariot et un appareillage KYN28A-12 prenant en charge l'utilisation de l'unité, mais peut également être utilisé comme une unité fixe avec le verrouillage de position correspondant, utilisé dans le XGN2 et d'autres Armoire fixe.

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