L'appareillage de commutation débrochable 10 kV monté au centre, représenté par le KYN28A-12, est devenu le choix courant dans les systèmes de distribution d'énergie. Cet article analyse la logique technique et la valeur technique des appareillages montés centralement à partir de trois dimensions : la conception structurelle, le verrouillage de sécurité et les points de sélection clés.
La différence fondamentale entre un appareillage à montage central et un équipement fixe traditionnel réside dans son blindage métallique, son chariot monté au centre et sa conception structurelle indépendante à quatre compartiments. En prenant comme exemple le KYN28A-12, le coffret est strictement divisé en quatre compartiments indépendants par des cloisons métalliques :
Equipé d'un chariot disjoncteur à vide (modèles courants tels que VS1 et VD4), qui peut basculer entre les positions de travail, de test et de retrait. La valeur fondamentale de la conception de type chariot à bras réside dans sa capacité à permettre de déplacer l'ensemble du chariot de disjoncteurs lorsqu'un circuit nécessite une maintenance, sans affecter le fonctionnement normal des autres armoires et en réduisant considérablement le temps de coupure de courant. L'intérieur est équipé d'un système de verrouillage mécanique complet, garantissant la sécurité opérationnelle d'un point de vue physique.
Le jeu de barres principal utilise des jeux de barres en cuivre T2, soutenus par des isolateurs, et présente une conception indépendante et fermée. L'isolation du compartiment jeu de barres est cruciale : en cas de défaut côté jeu de barres, les cloisons métalliques empêchent efficacement la propagation des arcs électriques et des gaz à haute température vers les autres compartiments, évitant ainsi les courts-circuits entre phases et l'expansion des défauts. La conductivité élevée des barres omnibus en cuivre T2 assure également le contrôle de l'échauffement dans des conditions de courant élevé.
Utilisé pour installer des transformateurs de courant, des transformateurs homopolaires, des interrupteurs de mise à la terre, des bornes de câble, des parafoudres et d'autres composants. Le compartiment à câbles offre suffisamment d'espace, facilitant le câblage de construction ainsi que l'entretien et les réglages ultérieurs. Cette conception est particulièrement pratique pour les utilisateurs industriels et les centrales photovoltaïques qui nécessitent des changements fréquents des circuits de sortie.
Cette salle abrite des composants secondaires tels que des dispositifs de protection à microprocesseur, des instruments, des interrupteurs de commande et des borniers. La salle d'instruments est complètement isolée physiquement de la zone primaire moyenne tension, éliminant fondamentalement le risque de choc électrique pour le personnel de maintenance travaillant du côté secondaire. Il s’agit de l’une des principales caractéristiques de conception qui rendent les appareillages moyenne tension plus sûrs que les équipements fixes traditionnels.
L'essence des quatre compartiments indépendants est l'isolation des pannes : une panne dans un compartiment n'affectera pas les autres compartiments, minimisant ainsi l'impact de la panne. Pour les scénarios avec des exigences élevées de production continue, tels que les industries chimiques, métallurgiques et les centres de données, cette caractéristique est directement liée à la sécurité de la production et à l'efficacité économique.
Un mauvais fonctionnement d’un appareillage haute tension peut entraîner des dommages matériels, des blessures corporelles et même des pannes de courant à grande échelle. Par conséquent, le « verrouillage à cinq préventions » est une exigence de sécurité obligatoire explicitement stipulée dans les normes GB/T 3906 et DL/T 404. Les soi-disant « cinq préventions » comprennent spécifiquement :
1. Prévention du fonctionnement du chariot du disjoncteur sous charge – Lorsque le disjoncteur est en position fermée, le chariot ne peut pas entrer ou sortir pour éviter les arcs provoqués par le branchement ou le débranchement sous charge ;
2. Prévention de l'ouverture et de la fermeture accidentelles des disjoncteurs – Grâce au contrôle d'accès aux opérations et au verrouillage mécanique, le personnel non autorisé est empêché d'actionner accidentellement le disjoncteur ;
3. Prévention de la fermeture de l'interrupteur de mise à la terre lorsqu'il est sous tension – L'interrupteur de mise à la terre ne peut pas être actionné lorsque le disjoncteur n'est pas ouvert et que le chariot n'a pas été remis en position de test ;
4. Prévention de la mise sous tension du sectionneur de terre lorsqu'il est fermé – Lorsque le sectionneur de terre est en position fermée, le chariot du disjoncteur ne peut pas être poussé en position de travail pour empêcher la fermeture du disjoncteur avec le fil de terre connecté ;
5. Prévention de l'entrée accidentelle dans les compartiments sous tension – La porte de l'armoire est verrouillée avec les pièces sous tension et la porte de l'armoire ne peut pas être ouverte lorsque l'équipement est sous tension.
L'appareillage de commutation centralisé utilise généralement un système avec verrouillage mécanique comme méthode principale et verrouillage électrique comme méthode secondaire. Le verrouillage mécanique offre une grande fiabilité et n'est pas affecté par les pannes de courant, servant de base aux cinq fonctions à l'épreuve. Le verrouillage électrique, quant à lui, est utilisé pour réaliser un contrôle logique plus complexe, tel que la liaison entre le chariot à bras et l'interrupteur de mise à la terre, et le verrouillage avec des signaux de protection de niveau supérieur. La combinaison des deux forme une ligne de défense de sécurité complète depuis la source de l'opération jusqu'à la fin de l'exécution.
Le choix d'un appareillage moyenne tension n'est pas simplement une question d'empilement de paramètres, mais nécessite une configuration du système basée sur les conditions de fonctionnement réelles. Les points suivants méritent une attention particulière :
Les disjoncteurs à vide sont le composant essentiel des appareillages moyenne tension. VS1 et VD4 sont actuellement les deux modèles les plus utilisés. VS1 est le modèle courant en Chine, offrant une rentabilité élevée et de nombreuses pièces de rechange ; Le VD4 est un modèle ABB classique, avec une durée de vie mécanique et des performances de rupture supérieures, adapté aux applications avec un fonctionnement fréquent et des exigences de fiabilité élevées. La sélection doit être basée sur une évaluation complète du courant nominal de coupure en court-circuit (généralement 25 kA, 31,5 kA, 40 kA) et de la fréquence de fonctionnement.
Le rapport de transformation et la classe de précision des transformateurs de courant et des transformateurs de courant homopolaire doivent être sélectionnés de manière raisonnable en fonction du courant de fonctionnement réel et des exigences de protection. Les circuits de mesure nécessitent généralement une classe 0,2S, tandis que les circuits de protection peuvent utiliser une classe 0,5 ou 10P. La configuration du transformateur de courant homopolaire dépend de la nécessité ou non pour le système d'une fonction de localisation des défauts de mise à la terre à faible courant.
Un modèle de sectionneur de mise à la terre avec une capacité de fermeture de court-circuit appropriée doit être configuré. Pour les circuits photovoltaïques connectés au réseau où une alimentation inverse peut se produire, le courant nominal de court-circuit du sectionneur de mise à la terre est particulièrement critique : il détermine si le sectionneur de mise à la terre peut se fermer en toute sécurité sans soudure en cas de mise sous tension accidentelle.
Un dispositif de protection intégré basé sur un microprocesseur est standard, offrant des fonctions de protection contre les surintensités, les déclenchements instantanés, les séquences nulles, les surtensions et les sous-tensions. Pour les nouveaux scénarios de connexion au réseau énergétique, des fonctions spéciales telles que la protection anti-îlotage et la protection contre les retours de puissance doivent également être envisagées. Le protocole de communication du dispositif de protection doit être compatible avec le système de surveillance de niveau supérieur.
L'appareillage de commutation moyenne tension standard convient aux environnements généraux avec des altitudes ne dépassant pas 1 000 mètres et des températures ambiantes allant de -10 ℃ à +40 ℃. Pour les zones de haute altitude (par exemple au-dessus de 3 000 mètres), les régions tropicales humides, les zones gravement polluées ou les zones à basse température, des configurations spéciales appropriées, telles que les types à haute altitude ou tropicales humides, doivent être sélectionnées pour garantir les performances d'isolation et la stabilité opérationnelle de l'équipement dans des conditions extrêmes.
L'appareillage moyenne tension offre des configurations d'armoires flexibles et peut être librement combiné selon le schéma de distribution d'énergie. Les types d'armoires courants comprennent les armoires de ligne entrante, les armoires de ligne sortante, les armoires PT, les armoires de comptage, les armoires de sectionnement, les armoires d'isolation, les armoires de liaison, les armoires de moteur et les armoires de transformateur de station. Une salle de distribution 10 kV typique se compose généralement d'armoires de ligne entrante, d'armoires PT, d'armoires de comptage, de plusieurs armoires de ligne sortante et d'armoires de liaison, formant un schéma de sectionnement de jeu de barres unique ou un schéma de connexion de jeu de barres unique.
Du point de vue des applications, les appareillages moyenne tension ont été largement utilisés dans :
Systèmes de distribution d'énergie de sous-station 10 kV : servant de nœuds centraux pour les réseaux électriques urbains et l'alimentation électrique industrielle ;
Distribution électrique des ateliers d'usine : fourniture d'une alimentation électrique fiable pour les lignes de production, les compresseurs d'air, les pompes à eau et autres charges ;
Industries chimiques et pharmaceutiques : exigeantes en production continue et extrêmement sensibles à la fiabilité et à la sécurité de l’alimentation électrique ;
Entreprises métallurgiques : soumises à des charges de courant et d'impact élevées, nécessitant une capacité de coupure d'équipement élevée ;
Distribution d'énergie dans les bâtiments : principales salles de distribution d'énergie dans les immeubles de grande hauteur et les complexes commerciaux ;
Contrôle et protection des moteurs moyenne tension : contrôle de démarrage direct ou progressif de grandes pompes à eau, ventilateurs et compresseurs ;
Nouvelle connexion au réseau énergétique : appareillage de connexion 10kV pour centrales électriques photovoltaïques distribuées et de stockage d'énergie.
Intelligentisation, miniaturisation et protection de l'environnement L'évolution technologique des appareillages moyenne tension ne s'est pas arrêtée. L'industrie se développe actuellement dans trois directions :
Intelligentisation. L'intégration de capteurs tels que la surveillance en ligne de la température, la détection des décharges partielles et la surveillance des caractéristiques mécaniques des disjoncteurs transforme l'appareillage de commutation moyenne tension de la « maintenance périodique » à la « maintenance conditionnelle ». Miniaturisation. En optimisant la structure d'isolation et en adoptant des matériaux d'isolation composites, la taille des armoires diminue progressivement, ce qui est important pour les sous-stations urbaines et les centres de données où les ressources foncières sont rares.
Respect de l'environnement. Le gaz SF6 est largement utilisé dans les appareillages à isolation gazeuse (GIS) en raison de ses excellentes propriétés d'isolation, mais son potentiel de réchauffement climatique (PRG) est 23 500 fois supérieur à celui du CO2. Avec des politiques environnementales de plus en plus strictes, les appareillages de commutation respectueux de l'environnement sans SF6 deviennent un sujet de recherche brûlant dans l'industrie, avec le développement parallèle des technologies d'isolation par air, d'isolation sous vide et d'isolation par air sec.
La raison fondamentale pour laquelle l'appareillage de commutation moyenne tension domine le domaine de la distribution d'énergie 10 kV est le haut degré d'adéquation entre sa conception structurelle et les exigences techniques : quatre compartiments indépendants permettent une isolation des défauts, la structure de type chariot à bras garantit un fonctionnement et une maintenance pratiques, et un verrouillage à cinq niveaux renforce la base de sécurité. Avec l'approfondissement de la construction de nouveaux systèmes électriques, l'appareillage moyenne tension conservera sa position dominante pendant une période considérable et continuera d'évoluer vers l'intelligence, la miniaturisation et le respect de l'environnement. Pour les fabricants d’équipements, comprendre la logique technique des appareillages moyenne tension et saisir les tendances d’évolution du secteur sont essentiels pour maintenir une position proactive dans le développement de produits et la concurrence sur le marché.
Junray Électriquese concentre depuis longtemps sur la recherche, le développement et la fabrication d’appareillages haute et basse tension. Sa série KYN28A-12 d'appareillages moyenne tension couvre une gamme complète de courants nominaux de 630 A à 4 000 A et un pouvoir de coupure complet de 25 kA à 40 kA, prenant en charge des configurations personnalisées et largement adaptable à divers scénarios tels que les réseaux électriques, l'industrie et les nouvelles énergies.
