Informations générales et propres aux applications

L’appareillage de commutation moyenne tension sous enveloppe métallique de marque Square D™ est un élément essentiel des systèmes de distribution d’énergie électrique moyenne tension. Il assure la commutation et la protection contre les surintensités nécessaires pour les artères moyenne tension. Il est souvent utilisé conjointement avec les postes électriques de marque Square D. L’appareillage de commutation est le plus souvent utilisé comme équipement de branchement, bien qu’il soit tout aussi efficace pour commander les transformateurs des postes électriques et pour sectionner les systèmes d’artères moyenne tension.

Les fusibles moyenne tension DIN-E de marque Square D™ avec l’appareillage de commutation HVL/cc présentent les caractéristiques standard suivantes :

• Testé selon les normes ANSI C37.20.3, C37.20.4, C37.57, C37.58, CSA 22.2 n° 31 et CSA 22.2 n° 193, le cas échéant

• Mécanisme de basculement (OTM)

• Panneau d’accès aux fusibles/câbles à verrouillage mécanique avec le commutateur de charge et le commutateur de mise à la terre en option

• Manettes d’actionnement de commutateur amovibles

• Avec le commutateur de mise à la terre en option, le compartiment des câbles/fusibles n’est accessible que si le commutateur de mise à la terre est fermé en position de mise à la terre.

• Orifices d’observation de l’isolation visible permettant de visualiser les positions ouverte, fermée et mise à la terre des commutateurs

• Indicateurs de ligne sous tension (LLI) de série alimentés par des diviseurs de condensateur internes aux isolateurs

  Sur les circuits entrants :

  • Sur les circuits entrants :

    • Indiquent la présence d’une ligne entrante sous tension

    • Indiquent la mise hors tension de la ligne entrante

  • Sur les circuits d’artère :

    • Indiquent la présence d’une ligne sous tension

    • Indiquent la mise hors tension de la ligne

    • Indiquent la présence d’un fusible grillé (uniquement sur les systèmes connectés en étoile)

    • Indiquent un circuit rétroalimenté

    • Bus synoptique animé :

      • Sur les commutateurs non mis à la terre, indique les positions fermée et ouverte

      • Sur les unités équipées de commutateurs de mise à la terre, indique les positions fermée, ouverte et mise à la terre

    • Cosses de câbles (un jeu par phase)

      • Jusqu’à deux câbles 500 kcmil par phase dans les compartiments de commutateur

      • Jusqu’à quatre câbles 500 kcmil par phase dans les chambres de raccordement de lignes entrantes (cellule de 20 po [508 mm] de largeur)

Fusibles moyenne tension DIN-E de marque Square D (ou équivalent Bussmann) avec l’appareillage de commutation HVL/cc

• Valeurs des fusibles :

  • 5,5 kV à 1 080 A

  • 15,5 kV à 480 A

  • 17,5 kV à 270 A

  • 25,8 kV à 175 A

  • 38,0 kV à 115 A

Fusibles moyenne tension Mersen CS-3 avec appareillage de commutation HVL/cc

Les fusibles moyenne tension CS-3 de marque Mersen® avec l’appareillage de commutation HVL/cc présentent les caractéristiques standard suivantes :

• Bus principal 600/1 200 A en cuivre étamé

• Rondelles Belleville pour tous les raccordements électriques

• Boîtier de commutation et isolateurs en époxyde biphénolique

• Étiquettes UL/cULus

• Testés selon la norme CEI 420 pour l’intégration des fusibles de commutation

• Enceinte en acier de calibre 11

• Bus de terre en cuivre de 0,25 x 2 pouces (6 x 51 mm) conforme aux exigences ANSI pour la mise à la terre en cas de court-circuit.

• Commutateurs doubles. Panneau d'accès unique, côté charge, verrouillé mécaniquement pour bloquer l’accès à moins que les deux commutateurs ne soient ouverts (les interverrouillages par clé ne sont pas nécessaires)

• Cadenas et/ou des serrures à clé (en option).

• Valeurs des fusibles :

  • 5,5 kV à 450 A

  • 15,5 kV à 200 A

• Le système Fuselogic :

  • Fonction de verrouillage mécanique pour bloquer le réenclenchement du commutateur jusqu’à l’installation de trois nouveaux fusibles

  • Protection monophasée en raison de fusibles grillés avec le système Fuselogic

  • Contacteur de signalisation de fusible grillé pour signalisation à distance (un contacteur commun)

  • Indicateur de fusible grillé/manquant sur le capot du mécanisme

• Commutateur de mise à la terre avec possibilité de détection complète des défauts :

  • Sur les commutateurs d’arrivée, met à la terre les conducteurs de ligne entrante

  • Sur les commutateurs d’alimentation, met à la terre les conducteurs de charge sortants

• L’option LDA n’est disponible que pour les unités équipées de fusibles de marque Square D (ou équivalent Bussmann) de type DIN-E pour moyenne tension. Utilisé pour décharger la tension capacitive du côté charge des fusibles. (Application A < 17,5 kV, 600 A uniquement)

• Commutateur de position auxiliaire

• Bus principal 1 200 A en cuivre étamé

• Indicateurs de ligne sous tension (LLI) sur le bus principal

• Fenêtres de visualisation infrarouge pour le bus principal et les compartiments des fusibles/câbles

• Mécanisme d’énergie accumulée (type SEM) à double ressort

• Actionneur motorisé pour OTM et SEM

• Bobines d’ouverture et de fermeture (SEM uniquement)

• Configuration de transfert rapide/automatique (sources principales indépendantes et sources principales avec interrupteur de couplage) :

  • Verrouillage électrique

  • Verrouillage mécanique

  • Fonctionnement à partir des LLI

• Relais de protection; contacter votre représentant commercial local pour obtenir de l’aide concernant l’application

• Configuration double :

  • Verrouillage mécanique en option pour verrouiller la fermeture simultanée des deux commutateurs doubles

• Suppresseurs de surtension

  Tension du système ≤ 17,5 kV po (mm)	Tension du système 25,8 – 38,0 kV po (mm)
  Classe de distribution, intermédiaire et de station ≤ 12 kV Section de commutateur standard de 14,75 (375) Section de 20 (508) et de 29,50 (749) en option	Parasurtenseurs côté charge (toutes classes) avec fusibles nécessitent une section de 39,37 (1 000) de largeur. En l’absence de fusible, une section de 29,5 (750) de largeur peut être utilisée
  Classe de distribution, intermédiaire et de station> 12 kV Section de commutateur de 20 (508) de série Section de 29,50 (749) en option

• Largeurs de cellules modifiées pour les clients qui souhaitent un espace de travail supplémentaire pour la terminaison des câbles et le retrait des fusibles :

• Compartiment basse tension avec porte à charnières :

  • Espace pour le système de mesure ou de relais

  • Espace pour les composants de commande

• Appareils de chauffage avec thermostat

• Déclencheur à condensateur

• Transitions vers d’autres équipements moyenne tension et transformateurs de puissance de marque Square D.

L’appareillage de commutation HVL/cc (jusqu’à 15 kV, 95 kV BIL, 600 A maximum) est certifié pour une utilisation dans les zones dangereuses de classe 1, division 2. Cette classification inclut généralement les zones où sont utilisés des liquides, des gaz ou des vapeurs inflammables, mais qui ne deviendraient dangereux qu’en cas d’accident ou de conditions d’utilisation inhabituelles.

Des modifications sont apportées à l’appareillage de commutation de série, notamment :

• Fonctionnement manuel sans commande électrique, mécanisme de basculement (OTM) uniquement

• Appareils de chauffage antidéflagrants, classés T3B en option avec raccordements hermétiques

• Fusibles sans broches de signalisation

• Système LLI modifié incluant des raccordements étanches au niveau de l’isolateur et des ports d’essai obturés pour empêcher l’utilisation

Ces modifications sont essentielles pour que l’équipement réponde aux exigences de la classe 1, division 2. Ces modifications ne peuvent pas être modifiées. Ne pas substituer les composants.

L’appareillage de commutation de Classe 1, Division 2 sans chauffage est classé T5 et peut être utilisé dans des zones où le point d’éclair des liquides, gaz ou vapeurs volatiles est supérieur ou égal à 100 °C (212 °F). L’appareillage de commutation de Classe 1, Division 2 avec des appareils de chauffage en option est classé T3B et peut être utilisé dans des zones où le point d’éclair des liquides, gaz ou vapeurs volatiles est égal ou supérieur à 165 °C

L’appareillage de commutation de charge HVL/cc est, par définition et selon la norme, uniquement nécessaire pour interrompre son courant nominal continu (p. ex., une HVL/cc nominale de 15 kV, 600 A ne peut pas interrompre plus de 600 A). Vous trouverez ci-dessous plusieurs applications dans lesquelles il est approprié d’utiliser une bobine de déclenchement en dérivation, ainsi que des applications dans lesquelles elle ne peut pas être utilisée.

• Protection contre les défauts à la terre sur les systèmes avec retour à la terre direct : il arrive que les spécifications de l’appareillage de commutation Masterclad™ soient rédigées de façon à incorporer une protection contre les défauts à la terre. L’appareillage sous enveloppe métallique est fréquemment utilisé pour les systèmes avec retour à la terre direct lorsque le courant de court-circuit disponible est de 12,5 kA ou plus. L’appareillage de commutation de charge HVL/cc ne peut pas être considéré ou utilisé pour interrompre les courants de défaut à la terre sur les systèmes avec retour à la terre direct, car le courant de défaut disponible est bien supérieur à sa valeur nominale d’interruption de charge de 600/1 200 A.

• Courant de défaut à la terre sur les systèmes mis à la terre par résistance : les systèmes électriques triphasés sont souvent équipés d’une résistance de mise à la terre. La résistance de mise à la terre limite le niveau du courant de défaut à la terre et réduit ainsi les dommages potentiels à l’équipement. Si le système est mis à la terre par résistance avec une résistance nominale de mise à la terre de 400 A ou moins, il peut être possible d’utiliser un appareillage de commutation à boîtier métallique HVL/cc pour interrompre les courants de défaut à la terre. Contactez votre représentant commercial local pour déterminer s’il s’agit d’une application appropriée.

• Applications de protection des transformateurs : les fusibles moyenne tension sont conçus comme des dispositifs de protection contre les courts-circuits et sont généralement capables d’assurer une protection adéquate contre les surintensités des transformateurs conformément à la norme National Electrical Code® (NEC®) 450.3. Pour les applications où le courant nominal du fusible E est inférieur à la moitié du courant nominal d’interruption du commutateur, il peut être possible d’améliorer le schéma de protection global. L’ajout de relais de surintensité (IEEE 51) peut fournir une protection précise contre les surcharges pour le transformateur. Dans cette application, la sélection du rapport de TC et la programmation du relais IEEE 51 (surintensité) doivent être coordonnées par l’usine pour minimiser les risques de dépassement de la valeur nominale du commutateur. Contactez votre représentant commercial local pour obtenir de l’aide concernant l’application.

• Protection contre les sous-tensions et les surtensions avec le système Fuselogic : le système Fuselogic est bien adapté lorsqu’une protection contre les sous-tensions et les surtensions est nécessaire. La bobine de déclenchement en parallèle, actionnée par les relais de détection de tension, peut être utilisée pour ouvrir le commutateur en cas de perte de la tension d’alimentation. Cette application nécessite des transformateurs de tension (TT) et des relais de détection de tension en option.

• Temps d’actionnement :

  • OTM : le mécanisme conventionnel de basculement à ressort unique équipé d’une commande motorisée est actionné en cinq secondes environ.

  • SEM : le mécanisme d’énergie accumulée est actionné en environ 100 millisecondes. L’actionneur du moteur recharge les ressorts en cinq secondes environ et prépare le commutateur pour toute opération de réenclenchement nécessaire.

Appareillage de commutation à section unique : contient un seul commutateur avec ou sans fusible dans une enceinte autonome. Il est conçu pour être placé à proximité d’une charge afin de contrôler un seul circuit de moyenne tension.

Un accent particulier est mis sur la zone des conduits, l’entrée des câbles et les terminaisons. Normalement, aucun bus principal n’est fourni dans une section unique. Un plot de mise à la terre collé au châssis en acier est fourni avec une terminaison de cosse de câble.

Appareillage de commutation à sections multiples : consiste en une série de sections de commutateurs d’alimentation individuels connectés à un bus principal commun. Un commutateur principal, avec ou sans fusible, peut être inclus dans la série avec une cabine de comptage de services publics ou d’utilisateurs, en fonction des exigences du travail. Un bus de mise à la terre continu est lié au cadre de chaque section sur toute la longueur de l’ensemble. Les cellules situées aux extrémités sont conçues pour l’ajout de futures sections de commutateurs d’artères.

Appareillage de commutation moyenne tension à section unique HVL/cc d’extérieur, sous enveloppe métallique

Appareillage de commutation à section unique ou à sections multiples d’extérieur : constitué de composants moyenne tension dans une enceinte NEMA de type 3R. Il est accessible par une porte frontale de type cloison, munie d’un joint d’étanchéité. L’enceinte est conçue de manière à ce que les bords cisaillés de l’acier ne soient pas exposés. L’équipement est fourni avec :

• un toit incliné vers l’arrière contre le ruissellement pluvial

• une finition en poudre de polyester

• des manettes d’actionnment amovibles

• un profilé en acier

• des portes avant extérieures pleine hauteur avec joint d’étanchéité

• une enceinte en acier de calibre 11 conforme à la norme ANSI C37.20.3

• des panneaux arrière doubles amovibles

• des bandes chauffantes dans chaque section de commutateur

• des bielles d’immobilisation pour maintenir les portes basculant vers l’extérieur en position ouverte.

Les appareillages de commutation de charge HVL/cc sont dotés de :

• une enceinte de commutateur en époxyde Seal for Life®

• un principe d’interruption à double coupure rotative

• une interruption à l’intérieur du boîtier hermétique

• des contacteurs sans maintenance

• Deux ports de visualisation pour voir les contacts du commutateur principal et les contacts du commutateur de mise à la terre en option depuis le panneau avant

Conception de l’appareillage de commutation de charge HVL/cc

Le commutateur HVL/cc a été conçu et testé pour un taux de fuite inférieur à 3 x 10^-6 bar.cm³ par seconde. Le taux de fuite ne dépassera pas 0,1 % du volume total de gaz par an pendant la durée de vie prévue du commutateur.

Le commutateur HVL/cc a été lancé à l’échelle mondiale en 1990. D’après le nombre total de commutateurs installés depuis 1992 (plus de 250 000), la MTTF correspondante est d’environ 4 300 ans.

Fermé

Ouvert

Mis à la terre

Contacteurs en position fermée :

• La fermeture est rapide et indépendante de l’utilisateur

• Le commutateur répond à toutes les exigences ANSI

Contacteurs en position ouverte :

• Contacteurs mobiles isolés des contacteurs fixes par du gaz SF₆

• L’écart est conçu pour résister à la tension de récupération

Contacteurs en position mise à la terre :

• La fermeture est rapide et indépendante de l’utilisateur

• Le commutateur de mise à la terre a une capacité de détection complète des défauts

Le commutateur HVL/cc avec le commutateur de mise à la terre interne en option utilise de l’hexafluorure de soufre (SF6) gazeux pour l’isolation et l’interruption. Les parties sous tension sont contenues dans une enceinte isolée hermétique à vie. Ce commutateur présente des caractéristiques remarquables, notamment :

• une plus grande fiabilité de fonctionnement

• une faible pression de gaz – 5,8 PSI ≤ 17,5 kV; 14,5 PSI à 25,8 – 38 kV

• des contacteurs sans maintenance

• une forte endurance électrique

En position fermée, les lames du commutateur principal sont enclenchées sur les contacteurs fixes. Le courant du circuit circule à travers les lames principales. Les indicateurs de ligne sous tension (LLI) sur le capot du mécanisme avant indiquent que la tension est présente sur le circuit.

Une manette de commande insérée dans la fente de commande du commutateur est utilisée pour faire pivoter manuellement le mécanisme d’actionnement du commutateur dans le sens des aiguilles d’une montre. Une fois que les ressorts sont complètement armés, ils basculent en position centrale et déchargent l’énergie qu’ils ont emmagasinée dans le mécanisme d’actionnement du commutateur. La vitesse du mécanisme de fonctionnement est indépendante de la vitesse de l’utilisateur.

Les qualités du gaz SF6 sont utilisées pour éteindre l’arc électrique. L’arc apparaît lorsque les contacteurs fixes et mobiles se séparent. La combinaison du courant et du champ magnétique créé par le courant provoque la rotation de l’arc autour du contacteur fixe. Cette rotation produit une extension et un refroidissement de l’arc jusqu’à ce que l’arc s’éteigne au moment où le courant est nul. Ensuite, la distance entre les contacteurs fixes et mobiles est suffisante pour supporter la tension de rétablissement. Ce système offre une endurance électrique prolongée grâce à une très faible usure des contacteurs.

Le commutateur doit être en position ouverte pour pouvoir être mis à la terre. Une manette de commande insérée dans la fente de mise à la terre du mécanisme est utilisée pour faire pivoter manuellement le mécanisme de mise à la terre dans le sens des aiguilles d’une montre. Une fois que les ressorts sont complètement armés, ils basculent en position centrale et déchargent l’énergie qu’ils ont emmagasinée dans le mécanisme de mise à la terre.

Le mécanisme force les lames principales en position de mise à la terre. La vitesse du mécanisme d’actionnement est également indépendante de la vitesse de l’utilisateur, identique à la séquence d’ouverture des ressorts. Le bus synoptique situé à l’extrémité de l’arbre du commutateur (visible sur le capot du mécanisme) indique que les contacteurs sont en position mise à la terre. Le panneau d’accès à la charge avant ne peut être retiré que si le commutateur est en position mise à la terre.

Le panneau d’accès à la charge avant doit être installé pour que le commutateur puisse passer de la position mise à la terre à la position ouverte. Une fois le panneau d’accès installé, une manette de commande insérée dans la fente de mise à la terre du mécanisme est utilisée pour faire pivoter manuellement le mécanisme de mise à la terre dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. Une fois que les ressorts sont complètement armés, ils basculent en position centrale et déchargent l’énergie qu’ils ont emmagasinée dans le mécanisme de mise à la terre. Le mécanisme force les lames principales en position ouverte (non mise à la terre).

La vitesse du mécanisme d’actionnement est indépendante de la vitesse de l’utilisateur. Le bus synoptique situé à l’extrémité de l’arbre du commutateur (visible sur le capot du mécanisme) indique que les contacteurs sont en position ouverte (non mise à la terre). Comme le commutateur de terre est immergé dans du gaz SF₆, il a la capacité de créer un court-circuit si une condition de déclenchement existe sur le circuit lorsque le commutateur est actionné.

Lorsque le commutateur est en position ouverte/non mise à la terre, une manette de commande située dans la fente de manœuvre est tournée dans le sens des aiguilles d’une montre jusqu’à ce que les ressorts soient complètement chargés et qu’ils basculent en position centrale Le mécanisme force les lames principales en position fermée. La vitesse du mécanisme d’actionnement est également indépendante de la vitesse de l’utilisateur. Le bus synoptique situé à l’extrémité de l’arbre du commutateur indique que les contacteurs sont en position fermée. Les LLI indiquent que le circuit est sous tension.

Les commutateurs HVL/cc à moteur sont disponibles pour les applications nécessitant une commande à distance. Utilisé avec des automates programmables (tels que les automates Modicon^MC) ou des relais électromécaniques, les commutateurs motorisés peuvent être utilisés dans des applications de transfert de charge automatique. Les commandes à basse tension se trouvent dans le compartiment de basse tension monté sur le dessus.

Application de capot de mécanisme A, OTM illustré