Verrouillages de sécurité et logique à cinq mesures de prévention (DSN/DXN) dans les appareillages de commutation moyenne tension

Qu'est-ce que “Verrouillages de sécurité” et “ Cinq préventions ” signifient dans les appareillages de commutation MV

Un dispositif de verrouillage de sécurité dans un appareillage de commutation moyenne tension (MT) est un dispositif technique barrière de permission: il empêche qu'une séquence d'opérations dangereuses soit physiquement possible (verrouillage mécanique) ou électriquement autorisée (verrouillage du circuit de commande). L'objectif n'est pas le confort, mais bien de rendre impossibles les séquences dangereuses, en particulier pendant les travaux d'arrêt lorsque les personnes sont soumises à des contraintes de temps.

“La ” prévention en cinq points » (5-prevention) est le cadre pratique utilisé dans de nombreuses chaînes de production métalliques : elle définit les erreurs spécifiques qui doivent être bloqués, puis relie chaque bloc à des états vérifiables de l'équipement (état du disjoncteur, position du camion, état de la mise à la terre, état de la porte/de l'accès).

Vous verrez souvent des étiquettes telles que DSN et DXN dans les dessins et les conventions du site. Ces noms sont pas universel et doit être lu directement à partir des schémas du projet, mais l'usage courant est le suivant :

• DSN: un verrou électromagnétique/solénoïde qui impose un ordre séquentiel (un “ actionneur d'autorisation ” dans la chaîne de verrouillage).
• DXN: un élément indiquant la présence de tension qui permet de déterminer si le circuit est “ SOUS TENSION / HORS TENSION / INCONNU ” (un “ confirmateur d'état ”, et non un dispositif de sécurité autonome).

La plupart des panneaux MV appartiennent à des classes de tension typiques telles que 12 kV jusqu'à 40,5 kV, tandis que les circuits de verrouillage et d'indication fonctionnent généralement sur 110 V CC ou 220 V CA/CC puissance de commande (souvent 50/60 Hz pour AC). Votre philosophie en matière de verrouillage doit être prudente : les signaux manquants ou les retours contradictoires doivent être considérés par défaut comme INTERDIT pour les actions à conséquences importantes (mise à la terre, accès aux portes, rayonnage, fermeture).

En matière de normes, la famille IEC 62271 couvre les appareillages de commutation et de commande à haute tension ; la norme IEC 62271-200 traite des appareillages de commutation et de commande à courant alternatif en enveloppe métallique. Référence officielle : Série CEI 62271 (boutique en ligne CEI).Référence interne (contexte non concurrentiel) : Fabricant de composants pour appareillage de commutation.

La liste de contrôle des “ cinq erreurs ” et les actions humaines qu'elle empêche

La prévention des cinq risques ne fonctionne que lorsqu'elle est formulée comme suit : “ vous ne peut pas faire X sauf si l'état Y est prouvé. ” Vous trouverez ci-dessous une liste de contrôle pratique pouvant servir de référence pour les opérations/la mise en service sur différentes gammes MV.

1. Fermer le disjoncteur lorsque l'interrupteur de mise à la terre est FERMÉ. → chemin direct vers la terre, risque grave d'arc électrique → Fermeture du bloc jusqu'à ce que la mise à la terre soit prouvée OUVERTE et que l'état du disjoncteur/camion soit correct.
2. Fermer le commutateur de mise à la terre lorsque le disjoncteur est FERMÉ. → mise à la terre dans un circuit sous tension → Mise à la terre par blocage jusqu'à ce que l'ouverture du disjoncteur soit confirmée et que les conditions de position soient satisfaites.
3. Insérer/retirer un disjoncteur amovible alors que le disjoncteur est FERMÉ → dommages/arc électrique au niveau des connecteurs primaires pendant le mouvement → Rayonnage à blocs à moins que le disjoncteur soit OUVERT et que le mécanisme soit dans un état sûr pour le déplacement.
4. Ouvrir une porte ou un volet d'accès lorsque le circuit principal n'est pas dans un état isolé/mis à la terre sécurisé. → exposition à des parties sous tension / risque d'arc électrique → Bloquer l'accès jusqu'à ce que la file d'attente atteigne l“” état d'accès sécurisé » défini.”
5. Agir en cas d'indication fausse (VT perdu, auxiliaire mal câblé, indicateur défaillant) → mauvaises décisions sous pression → Conception pour les vérifications croisées et ne pas autoriser lorsque la sécurité ne peut être garantie.

Référence interne (contexte du mécanisme de mise à la terre) : Interrupteurs de mise à la terre haute tension intérieurs.

[Avis d'expert]

• Traiter INCONNU en tant qu'état réel : si le panneau ne peut pas prouver l'isolation, bloquer l'action risquée.
• Le moyen le plus simple de “ contourner ” la prévention des cinq est un petit changement de maintenance : des contacts NO/NC permutés ou un cavalier oublié.
• Si le chemin sûr est lent et déroutant, les opérateurs inventeront des raccourcis : rendez la séquence autorisée évidente.

DSN/DXN Logique d'interverrouillage : signaux, états et chaînes permissives

Un système de verrouillage robuste est un machine à états. Le DSN (bobine de verrouillage) est généralement un dispositif de sortie qui empêche physiquement l'utilisation d'une poignée/porte/fonction. Le DXN (indication de tension) est généralement une entrée qui indique si le dispositif est toujours sous tension. Aucun des deux ne doit être considéré comme une source unique de vérité.

Utilisez un ensemble défini de entrées (États) et sorties (permissifs), puis les valider lors de la mise en service à l'aide de tentatives d“” actions incorrectes ». Entrées types :

• État du disjoncteur (OUVERT/FERMÉ via contacts auxiliaires + indication mécanique)
• Position du camion (SERVICE/TEST/ISOLÉ via commutateurs de position + indicateur)
• Interrupteur de mise à la terre (OUVERT/FERMÉ)
• État de la porte/de l'accès (FERMÉ/OUVERT)
• Indication de tension (SOUS TENSION/HORS TENSION/INCONNU)

Résultats types :

• PCLOSE (autoriser la fermeture)
• PRACK (autoriser l'insertion/le retrait de rack)
• PEARTH (autoriser le fonctionnement à la terre)
• PDOOR (autoriser l'ouverture de la porte)

Une matrice lisible (exemple) montre comment le panneau devrait se comporter :

• B = OUVERT, P = TEST, E = OUVERT, D = FERMÉ, V = INCONNU → PRACK=OUI ; PCLOSE=NON ; PDOOR=NON ; PEARTH=OUI*
• B = OUVERT, P = ISOLÉ, E = OUVERT, D = FERMÉ, V = HORS TENSION → PRACK=OUI ; PCLOSE=NON ; PDOOR=OUI* ; PEARTH=OUI
• B = OUVERT, P = ISOLÉ, E = FERMÉ, D = FERMÉ → PRACK=NON ; PCLOSE=NON ; PDOOR=OUI (accès autorisé uniquement selon le schéma défini) ; PEARTH=NON
• B=FERMÉ (n'importe quelle position) → PRACK=NON ; PEARTH=NON ; PDOOR=NON

*De nombreuses configurations ajoutent des exigences supplémentaires telles que le relâchement de la clé, la position de l'obturateur ou l'enclenchement du loquet avant que PEARTH/PDOOR ne passe à YES.

La règle visant à protéger les personnes est cohérente : pour les opérations à haut risque, entrée manquante = NON autorisée et désaccord = NON autorisé, même si cela crée des blocages gênants qui doivent être résolus par une détection et un câblage appropriés.

Composants matériels : verrouillages mécaniques vs verrouillages électriques

La prévention des cinq risques est assurée par le matériel. La sécurité d'un système dépend de son point d'application le plus faible.

Verrouillages mécaniques à clé (clé captive / échange de clé / liaison)
Idéal pour créer une barrière solide et indépendante de l'alimentation électrique pour l'accès et la mise à la terre. Ils empêchent physiquement le mouvement des verrous de porte, des poignées de mise à la terre ou des poignées de rack. Les problèmes courants sont l'usure et l'alignement : cylindres collants, cames tordues, porte affaissée ou mauvais contrôle des clés.

Verrouillages électriques (contacts auxiliaires, interrupteurs de position, relais, verrouillages de type DSN)
Ils sont les meilleurs pour combiner plusieurs états et prendre en charge le fonctionnement à distance. Ils peuvent également créer des preuves (alarmes/journaux). Les problèmes typiques sont les dérives de maintenance : contacts auxiliaires mal câblés, logique NO/NC inversée, relais bloqués ou permissifs qui deviennent vrais lorsqu'un signal est manquant.

Comparaison pratique (ce qui devrait intéresser les ingénieurs) :

• Dépendance énergétique : Mécanique = aucune ; électrique = dépend de l'alimentation de commande (généralement 110 V CC ou 220 V CA/CC).
• Cible de comportement en cas d'échec : Les systèmes mécaniques tombent souvent en panne “ bloqués ” s'ils sont intacts ; les systèmes électriques doivent être conçus pour tomber en panne “ NON autorisés ” en cas de perte de signal.
• Risque de contournement : La mécanique repose sur une discipline clé ; l'électricité repose sur une discipline de câblage et un contrôle des manipulations.
• Meilleure utilisation : Mécanique pour la mise en œuvre des portes/la mise à la terre/le rayonnage ; électrique pour les autorisations de fermeture et la corrélation d'état.

[Avis d'expert]

• Si un verrou peut être forcé à l'aide d'un seul cavalier, partez du principe qu'il le sera : concevez des dispositifs anti-effraction et des points de contrôle.
• L'alignement mécanique est important : quelques millimètres d'affaissement peuvent transformer un verrou sécurisé en un blocage gênant ou inefficace.
• “ Les indicateurs concordent ” n'est pas un test. Une matrice d'état associée à des tentatives de mauvaise utilisation en est un.

Séquences typiques de verrouillage des appareillages de commutation moyenne tension (chariot de disjoncteur + interrupteur de mise à la terre + porte)

Les opérateurs suivent des séquences, donc la mise en service doit vérifier que la configuration impose systématiquement la séquence sécurisée.

Séquence A — mise hors service d'un alimentateur (isolation + mise à la terre + accès) :

1. Ouvrez/déclenchez le disjoncteur ; vérifiez l'ouverture à l'aide de l'indicateur et du contact auxiliaire.
2. Rack de SERVICE à TEST ; le rack doit être bloqué si le disjoncteur est FERMÉ.
3. Vérifiez que l'indication de position et les volets fonctionnent correctement.
4. Fermez l'interrupteur de mise à la terre ; la mise à la terre doit être bloquée sauf si le disjoncteur est OUVERT et que la position du camion correspond au schéma.
5. Ce n'est qu'alors que l'accès à la porte sera autorisé, conformément à la définition d'accès sécurisé de la gamme.

Séquence B — remise en service (fermer uniquement lorsque cela ne présente aucun danger) :

1. Porte fermée/sécurisée (si requis par la chaîne permissive).
2. Ouvrez l'interrupteur de mise à la terre ; la fermeture doit rester bloquée si la mise à la terre est encore FERMÉE.
3. Passer de TEST à SERVICE ; empêcher l'entrée en service en cas de retour d'information ambigu sur la position.
4. Contrôle final de permissivité (position = SERVICE, mise à la terre = OUVERT, état de la porte selon le schéma, alimentation de commande en bon état).
5. Fermez le disjoncteur.

Points de défaillance courants à rechercher activement :

• Mauvais alignement de la position/du volet produisant un état erroné.
• Problèmes liés aux voyages terrestres lorsque l'indication suggère FERMÉ mais que l'engagement est incomplet.
• Inversion des contacts auxiliaires après maintenance (NO/NC inversés).
• La bobine de verrouillage de type DSN s'active mais ne retient pas mécaniquement en raison de l'usure ou d'un montage desserré.

Contrôles de mise en service et de maintenance qui garantissent la fiabilité des verrouillages

Les dispositifs de verrouillage tombent généralement en panne partiellement. La mise en service et la maintenance périodique doivent traiter la prévention des cinq risques comme un système avec des résultats de type réussite/échec.

Contrôles mécaniques (la mise hors tension est acceptable) :

• Verrouillage de porte : tenter l'accès via SERVICE/TEST/ISOLATED. Ne passer que si l'accès est possible uniquement dans l'état d'accès sécurisé défini.
• Verrouillage des touches : confirmer l'ordre exact de saisie/relâchement des touches. Ne passer que si la séquence non sécurisée ne peut être effectuée.
• Mécanisme de mise à la terre : vérifier la course complète et les butées d'extrémité positives. Ne valider que si l'indication OUVERT/FERMÉ correspond à la position mécanique réelle.
• Racking : tenter le racking avec le disjoncteur FERMÉ. Ne PASSER que si physiquement bloqué à chaque fois.

Contrôles électriques (alimentation activée) :

• Vérifiez que l'alimentation de commande correspond aux exigences du schéma (généralement 110 V CC ou 220 V CA/CC ; 50/60 Hz pour le CA). Réussite si une sous-tension ou une entrée manquante ne crée pas de fausse autorisation.
• Vérifier que les contacts auxiliaires du disjoncteur et les commutateurs de position correspondent aux indications. PASS si aucune divergence n'est autorisée.
• Actionnez le verrouillage de type DSN : activez/désactivez et vérifiez la fiabilité du dispositif de retenue.
• Lorsque l'indication de tension de type DXN est utilisée : vérifiez que “ UNKNOWN ” bloque les actions à haut risque.

Simulation de mauvaise utilisation (le test qui compte) :
Essayez les actions interdites : fermer avec la mise à la terre FERMÉE ; mettre à la terre avec le disjoncteur FERMÉ ; mettre en rack avec le disjoncteur FERMÉ ; ouvrir la porte dans des conditions non sécurisées. Ne PASSEZ que si la configuration les bloque de manière fiable et répétée.

La discipline opérationnelle complète le système : tout contournement temporaire doit être consigné, étiqueté, limité dans le temps et suivi d'un nouveau test complet du verrouillage après restauration.

Quand mettre à niveau ou moderniser le système de verrouillage (et quoi spécifier)

Les mises à niveau sont utiles lorsque les “ actions autorisées ” de votre gamme ne correspondent plus au fonctionnement du site : quasi-accidents répétés, blocages fréquents et gênants qui entraînent des contournements, remplacements par des fournisseurs mixtes qui rompent la chaîne permissive d'origine, ou ajout d'un fonctionnement à distance sans mise à niveau de l'accès/de la mise à la terre.

Articles d'approvisionnement/spécifications (les noter afin qu'ils puissent être testés) :

• Une liste “ ne doit pas être possible ” couvrant les cinq objectifs de prévention.
• Entrées requises par l'État : état du disjoncteur, position du camion, état de mise à la terre, état de la porte/de l'accès et état de la tension si utilisé (SOUS TENSION/HORS TENSION/INCONNU).
• Sorties requises : PCLOSE, PRACK, PEARTH, PDOOR.
• Contrôlez la compatibilité de l'alimentation (par exemple, 110 V CC ou 220 V CA/CC) et le comportement défini en cas de perte d'alimentation (les actions critiques pour la sécurité sont par défaut NON autorisées).
• Contrôle des défaillances : bornes scellées, points de test étiquetés, couvercles inviolables et procédure de contournement documentée.

Tests d'acceptation (en présence de témoins et enregistrés) :

• Essais de table de vérité dans des états représentatifs (y compris les cas “ inconnus ” et de désaccord).
• Comportement en cas de perte de puissance : coupez l'alimentation de commande et vérifiez qu'aucune fausse autorisation n'apparaît.
• Répétabilité : exécutez les séquences de touches au moins 3 cycles complets avec des résultats constants.

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FAQ

1) La “ prévention en cinq étapes ” est-elle identique au verrouillage des clés ?
Pas exactement ; la prévention des cinq dangers est l'objectif de la logique de sécurité, tandis qu'un verrouillage à clé est une méthode matérielle utilisée pour appliquer une partie de cette logique.

2) L'indication de tension seule peut-elle être utilisée pour autoriser la mise à la terre ?
Cela peut faciliter la prise de décision, mais de nombreux systèmes ajoutent des confirmations de position et d'état des disjoncteurs afin qu'un signal défaillant ne crée pas une condition de sécurité erronée.

3) Pourquoi certaines configurations bloquent-elles les opérations même lorsque l'opérateur estime qu'elles sont sûres ?
La logique conservatrice bloquera lorsqu'elle ne pourra pas prouver l'état requis ; la solution consiste généralement à améliorer la détection de l'état, la discipline de câblage ou l'alignement mécanique, et non à supprimer le blocage.

4) Quel est le moyen le plus rapide de détecter un défaut dangereux du dispositif de verrouillage lors de la mise en service ?
Utilisez une matrice permissive écrite et essayez physiquement les actions interdites dans des conditions contrôlées.

5) Les panneaux télécommandés réduisent-ils le besoin de verrouillages physiques ?
Le fonctionnement à distance réduit l'exposition, mais l'accès, la mise à la terre et le rayonnage nécessitent toujours des mesures de prévention rigoureuses contre les séquences dangereuses.

6) Que doit faire un site si un dispositif de verrouillage doit être contourné temporairement ?
Traitez-le comme un écart contrôlé : identifiez-le, notez qui l'a appliqué et pourquoi, fixez une date de suppression et testez à nouveau la séquence complète de verrouillage après restauration.