Principes de base du circuit secondaire VCB : déclenchement/fermeture, anti-pompage, verrouillages — Point de vue de l'ingénierie OEM

Les circuits primaires des disjoncteurs transportent les courants de charge et de défaut. Les circuits secondaires contrôlent le moment où ces opérations se produisent. Les contacts principaux d'un disjoncteur à vide peuvent parfaitement supporter un courant de court-circuit de 25 kA, mais l'installation échoue à la mise en service parce que le câblage de commande provoque des déclenchements intempestifs, permet des fermetures simultanées dangereuses ou autorise un pompage du moteur qui détruit le mécanisme.

La conception du circuit secondaire distingue les appareillages de commutation correctement conçus des défaillances sur le terrain qui ne manqueront pas de se produire. La différence réside dans les détails de la logique de commande : supervision de la bobine de déclenchement, emplacement du relais anti-pompage, vérification du verrouillage mécanique et séquencement des contacts auxiliaires.

Ce guide présente les circuits secondaires des transformateurs à courant continu (VCB) du point de vue technique du fabricant. Vous comprendrez pourquoi certains éléments de circuit existent, comment ils préviennent les modes de défaillance courants et ce qu'il faut vérifier lors des essais de réception en usine et de la mise en service sur site.

Rôle des circuits secondaires dans les disjoncteurs à vide

Les circuits primaires d'un VCB conduisent le courant du côté ligne vers le côté charge via les contacts de l'interrupteur à vide. Les circuits secondaires commandent l'ouverture ou la fermeture de ces contacts, empêchent les dysfonctionnements et transmettent l'état du disjoncteur aux relais de protection ou aux systèmes SCADA.

Les circuits secondaires comprennent :

Circuits de commande — Bobine de déplacement, bobine de fermeture, circuits du moteur de chargement du ressort qui actionnent directement le mécanisme
Circuits auxiliaires — Contacts d'indication d'état, signalisation de position vers les dispositifs de verrouillage et de protection
Circuits de protection — Logique anti-pompage, supervision des bobines, circuits de verrouillage électriques/mécaniques
Circuits d'annonce — Alarmes en cas de panne du moteur, ressort non chargé, dysfonctionnement du mécanisme

Les niveaux de tension varient selon l'application. La plupart des VCB moyenne tension utilisent une alimentation de commande de 110 VCC ou 220 VCC provenant des batteries de la station. Certaines installations industrielles spécifient une commande de 110 VCA ou 220 VCA. La topologie du circuit reste conceptuellement similaire, bien que la commande CA introduise des considérations de synchronisation autour du passage par zéro et nécessite différentes approches anti-pompage.

[REMARQUE CONCERNANT LA CONCEPTION : la commande CC permet le fonctionnement pendant les coupures de courant lorsque les batteries de la station fournissent une alimentation de secours, ce qui est essentiel pour les disjoncteurs protégeant les générateurs et les transformateurs.]

La compréhension des circuits secondaires commence par la séquence de fonctionnement. Le principe de fonctionnement du disjoncteur à vide expliqué à l'adresse https://xbrele.com/what-is-vacuum-circuit-breaker-working-principle/ montre comment l'extinction de l'arc sous vide nécessite un mouvement de contact précis : les circuits secondaires synchronisent et coordonnent ce mouvement dans toutes les conditions de fonctionnement.

Principes fondamentaux des circuits de déclenchement et des circuits fermés

Les circuits de déclenchement et de fermeture alimentent directement les bobines solénoïdes ou les moteurs qui actionnent le mécanisme du VCB. Les priorités de conception diffèrent : les circuits de déclenchement doivent être à sécurité intégrée et ultra-fiables, tandis que les circuits de fermeture doivent empêcher les opérations simultanées dangereuses.

Conception du circuit de voyage

Un circuit de déclenchement type suit le cheminement suivant du signal :

1. Initiation — Fermeture du contact du relais de protection, bouton de déclenchement manuel ou signal de déclenchement automatique
2. Mise sous tension de la bobine de déclenchement — Le courant circule dans la bobine de déclenchement (généralement 5 à 10 A d'appel pour les bobines à courant continu).
3. Déclenchement du mécanisme — Le loquet de voyage se déverrouille, les ressorts d'ouverture séparent les contacts.
4. Fonctionnement du contact auxiliaire — contacts “ a ” ouverts, contacts “ b ” fermés pour signaler l'état du disjoncteur
5. Mise hors tension du circuit — Le contact auxiliaire “ a ” en série avec la bobine de déclenchement s'ouvre, empêchant ainsi l'alimentation continue de la bobine.

Le contact auxiliaire en série empêche la bobine de déclenchement de brûler. Sans lui, la bobine reste sous tension après le déclenchement du disjoncteur, ce qui entraîne une surchauffe et une défaillance en quelques minutes. Les conceptions appropriées placent un contact auxiliaire “ a ” (normalement ouvert, fermé lorsque le disjoncteur est fermé) en série avec la bobine de déclenchement. Lorsque le mécanisme se déclenche, ce contact s'ouvre automatiquement.

[Aperçu de la conception OEM : fiabilité du circuit de déclenchement]

• Bobines de déclenchement redondantes (bobine de déclenchement 1 + bobine de déclenchement 2) pour une fiabilité doublée dans les applications critiques
• Les bornes de bobine de déclenchement plaquées or réduisent la résistance de contact et les défaillances dues à la corrosion.
• Les alarmes de surveillance de la continuité de la bobine de déclenchement alertent les opérateurs avant que le disjoncteur ne puisse se déclencher en cas de besoin.
• Les fusibles à action rapide protègent les circuits de déclenchement contre les courts-circuits sans retarder le fonctionnement de la protection.

Conception en circuit fermé

Les circuits fermés chargent l'énergie stockée (ressort comprimé ou actionneur magnétique), puis la libèrent pour fermer les contacts. Étant donné que la fermeture sur un défaut génère une contrainte mécanique extrême, les circuits fermés comprennent une protection anti-pompage et un verrouillage.

Séquence de fermeture d'un mécanisme à ressort :

1. Charge printanière — Le moteur fonctionne jusqu'à ce que l'interrupteur mécanique signale “ ressort chargé ” (généralement 5 à 15 secondes).
2. Permissif proche — Le relais anti-pompage et les verrouillages vérifient les conditions de fermeture sécurisée.
3. Fermeture de l'alimentation de la bobine — Le bouton de fermeture ou le signal de fermeture automatique active la bobine de fermeture.
4. Déverrouillage du loquet — La fermeture de la bobine libère le loquet à ressort, entraînant la fermeture des contacts.
5. Transition de contact auxiliaire — “ a ” contacts fermés, “ b ” contacts ouverts
6. Désactivation de la bobine — Le contact auxiliaire de la bobine se ferme, réinitialisant le circuit.
7. Recharge printanière — Le moteur recharge automatiquement le ressort pour la prochaine opération.

Le moteur de chargement du ressort fonctionne automatiquement après chaque opération de fermeture ou peut être déclenché manuellement. Un interrupteur de fin de course arrête le moteur lorsque la compression du ressort atteint la force requise. En cas de défaillance du moteur ou de blocage du mécanisme à ressort, l'alarme “ ressort non chargé ” s'active.

Conception et fonctionnement d'un circuit anti-pompage

La protection anti-pompage empêche le VCB de tenter à plusieurs reprises de se fermer sur un défaut. Sans elle, le disjoncteur effectue rapidement des cycles ouverture-fermeture-ouverture-fermeture, détruisant le mécanisme et pouvant entraîner un soudage des contacts.

Pourquoi le pompage se produit-il ?

Considérez ce scénario sans anti-pompage :

1. L'opérateur maintient le bouton « Fermer » enfoncé pendant un défaut en aval.
2. Le disjoncteur se ferme
3. Le relais de protection déclenche immédiatement le disjoncteur en raison d'un défaut.
4. La bobine reste sous tension (bouton toujours enfoncé)
5. Le ressort se recharge automatiquement
6. Le disjoncteur se referme sur le même défaut.
7. Le cycle se répète jusqu'à ce que le mécanisme tombe en panne ou que le bouton de fermeture se relâche.

Cette action de “ pompage ” soumet le mécanisme à des chocs mécaniques extrêmes à la capacité de courant de défaut, dépassant largement les valeurs nominales normales du cycle de service.

Mise en œuvre d'un circuit anti-pompage

Un circuit anti-pompage correctement conçu nécessite la réinitialisation de la commande de fermeture (mise hors tension puis remise sous tension) avant de permettre une autre opération de fermeture :

Méthode de relais de commande :

• Le circuit de bobine fermé comprend un relais auxiliaire anti-pompage (52/APR).
• La première commande de fermeture active le relais, qui se verrouille grâce à son propre contact.
• Le contact relais en série avec la bobine de fermeture permet la fermeture.
• Après la fermeture, si le disjoncteur se déclenche, le relais reste sous tension.
• La bobine de fermeture ne peut pas être réactivée tant que l'opérateur n'a pas relâché le bouton de fermeture (coupant le circuit de verrouillage du relais).
• L'opérateur doit relâcher puis appuyer à nouveau sur le bouton de fermeture pour tenter une nouvelle fermeture.

Méthode de contact auxiliaire (plus simple mais moins flexible) :

• Le circuit de bobine fermé comprend le contact auxiliaire du disjoncteur “ b ” (fermé lorsque le disjoncteur est ouvert).
• Lorsque le disjoncteur se ferme, le contact “ b ” s'ouvre, coupant le circuit de la bobine de fermeture.
• Même si le bouton de fermeture est maintenu enfoncé, la bobine de fermeture ne peut pas se réactiver.
• Limitation : n'empêche pas le pompage lors de séquences de réenclenchement lentes, sauf s'il est combiné à une logique de relais.

[Cas de défaillance sur le terrain : contournement du circuit anti-pompage]
Une exploitation minière a modifié son appareillage de commutation afin de permettre une “ fermeture forcée ” en cas d'urgence en contournant la protection anti-pompage. Lors d'un défaut de câble, l'opérateur a maintenu le bouton de fermeture enfoncé pour tenter de rétablir l'alimentation. Le VCB a pompé six fois en 15 secondes avant que le mécanisme ne brise le guide-ressort. Le coût de remplacement a dépassé $45 000, sans compter deux semaines d'arrêt.

Verrouillages électriques et mécaniques

Les verrouillages empêchent les séquences de fonctionnement dangereuses : fermeture avec le sectionneur de mise à la terre enclenché, fonctionnement simultané de deux entrées ou manœuvre du disjoncteur sous tension. La mise en œuvre utilise à la fois des contacts câblés (verrouillages électriques) et des blocages physiques (verrouillages mécaniques).

Types de verrouillage électrique

Verrouillage du commutateur de mise à la terre :

• Contact “ b ” du commutateur de mise à la terre câblé en série avec le circuit de la bobine de fermeture du VCB
• Lorsque le commutateur de mise à la terre est fermé (mise à la terre du jeu de barres), le contact “ b ” s'ouvre.
• Le circuit fermé VCB ne peut pas être alimenté — empêche la fermeture sur le bus mis à la terre.
• Le contact “ b ” du VCB empêche également la fermeture du commutateur de mise à la terre lorsque le disjoncteur est fermé.

Verrouillage de transfert de barre omnibus :

• Deux VCB entrants alimentant le même jeu de barres ne doivent pas se fermer simultanément.
• Contact Incomer 1 “ b ” câblé dans le circuit fermé Incomer 2
• Contact entrant 2 “ b ” câblé dans le circuit fermé entrant 1
• Un seul arrivant peut fermer à la fois, sauf si le schéma de couplage de bus permet le parallélisme.

Verrouillage du disjoncteur amovible :

• “Contact de fin de course ” Disjoncteur en position de service » dans les circuits de fermeture/déclenchement
• Empêche les opérations de fermeture/déclenchement lorsque le disjoncteur est partiellement retiré.
• Réduit le risque d'arc électrique en cas de désalignement des contacts

Exemples de verrouillage mécanique

Systèmes de verrouillage à clé :

• La clé Kirk ou la clé Castell se transfère physiquement entre les appareils.
• L'opérateur doit retirer la clé du VCB (prouvant qu'il est ouvert) pour actionner le commutateur de mise à la terre.
• Une clé coincée dans le commutateur de mise à la terre empêche le fonctionnement du VCB jusqu'à ce que le commutateur de mise à la terre soit ouvert.

Dispositions relatives aux cadenas :

• Le panneau de commande du disjoncteur accepte jusqu'à trois cadenas.
• Conformité LOTO (verrouillage/étiquetage) pour la sécurité de la maintenance

Verrouillage du rayonnage :

• Un levier de blocage physique empêche le disjoncteur de se mettre en position de service si le sectionneur de mise à la terre est fermé.
• Commande manuelle disponible uniquement avec la clé du superviseur

Les meilleures pratiques OEM combinent les trois niveaux pour les verrouillages critiques. Par exemple, la sécurité des interrupteurs de mise à la terre nécessite généralement un verrouillage électrique (contacts auxiliaires), un blocage mécanique (loquet) ET un verrouillage à clé (application de la séquence).

Configuration et séquencement des contacts auxiliaires

Les contacts auxiliaires signalent la position du disjoncteur aux relais de protection, aux systèmes SCADA, aux alarmes et aux circuits de verrouillage. La séquence des contacts, c'est-à-dire l'ordre précis dans lequel les contacts s'établissent et se rompent lors de l'ouverture et de la fermeture, détermine si les circuits externes fonctionnent correctement.

Types de contacts auxiliaires

“Contacts ” a » (normalement ouverts) :

• Ouvert lorsque le disjoncteur est ouvert
• Fermer lorsque le disjoncteur est fermé
• Utilisations typiques : circuit de bobine de déclenchement, indication “ disjoncteur fermé ”, autorisation de fermeture pour les dispositifs en aval

“Contacts ” b » (normalement fermés) :

• Fermer lorsque le disjoncteur est ouvert
• Ouvert lorsque le disjoncteur est fermé
• Utilisations typiques : verrouillage de bobine fermée, indication “ disjoncteur ouvert ”, circuit anti-pompage, interrupteur de mise à la terre permissif

La plupart des VCB fournissent 6 à 12 contacts auxiliaires en standard, extensibles à plus de 20 avec des blocs de contacts auxiliaires. Les contacts de 5 à 10 A à tension de commande gèrent la signalisation et les charges des bobines de relais, mais ne peuvent pas commuter directement les moteurs ou les éléments chauffants.

Exigences relatives à la séquence des contacts

Pendant l'opération de fermeture :

1. Approche des contacts principaux (pas encore de transition auxiliaire)
2. Contacts principaux (arc électrique si la résistance de pré-insertion n'est pas utilisée)
3. “ a ” contacts proches (généralement 5 à 15 ms après le contact principal)
4. “Contacts ” b » ouverts (généralement 10 à 20 ms après le contact principal)

Pendant l'opération d'ouverture :

1. “ b ” contacts proches (généralement 3 à 10 ms avant la séparation des contacts principaux)
2. “ a ” contacts ouverts (généralement 5 à 12 ms avant la séparation des contacts principaux)
3. Contacts principaux séparés (extinction de l'arc dans le vide)

Ce séquencement garantit que les circuits externes ne détectent le changement d'état qu'après que le VCB ait atteint une position mécanique stable. Une signalisation prématurée de “ disjoncteur fermé ” avant que les contacts ne soient complètement engagés peut entraîner une mauvaise coordination de la protection. Une signalisation tardive de “ disjoncteur ouvert ” peut retarder les autorisations de mise à la terre, ce qui enfreint les procédures de sécurité.

Le timing des contacts auxiliaires est vérifié lors des essais de type VCB. Les contrôles de mise en service utilisent l'enregistrement simultané de la position du contact principal et des transitions des contacts auxiliaires pour confirmer le bon déroulement des séquences.

Contrôle des pannes de courant et supervision

Les circuits de commande tombent en panne lorsque les batteries de la station se déchargent, que les transformateurs de commande CA perdent leur alimentation ou que le câblage présente des défauts à haute résistance. La conception du circuit secondaire doit détecter ces défaillances et empêcher les situations dangereuses.

Supervision du circuit de voyage

La surveillance continue du circuit de déclenchement garantit que le disjoncteur peut se déclencher lorsque la protection fonctionne :

Méthode de relais de supervision :

• Relais de surveillance à faible courant connecté à la bobine de déclenchement
• Relais alimenté lorsque le circuit de déclenchement est intact
• Une coupure de circuit ou une défaillance de la bobine désactive le relais, déclenchant l'alarme.
• Ne déclenche pas d'alarme intempestive pendant le fonctionnement normal du voyage (déconnexion du relais plus rapide que le déclenchement de l'alarme)

Surveillance par microprocesseur :

• Le relais de protection ou le contrôleur de disjoncteur injecte un courant d'essai dans le circuit de déclenchement.
• Mesure la résistance du circuit et la continuité de la bobine
• Alarmes en cas de résistance élevée ou de circuit ouvert
• Certains systèmes empêchent automatiquement la fermeture du disjoncteur si le circuit de déclenchement est compromis.

Supervision chargée au printemps

Les disjoncteurs à ressort nécessitent une énergie stockée pour se fermer. Si le moteur à ressort tombe en panne ou si le commutateur de fin de course fonctionne mal, le disjoncteur ne peut pas se fermer :

• “Contact de commutation ” ressort non chargé » relié à l'annonceur
• L'alarme avertit l'opérateur avant que la tentative de fermeture échoue.
• Certaines conceptions empêchent l'activation de la bobine proche si le ressort n'est pas chargé (verrouillage dur).

Surveillance de la tension de commande

Une tension de commande faible affecte le fonctionnement de la bobine :

• Les bobines de déclenchement peuvent ne pas fonctionner en dessous de la tension nominale de 70%.
• Les bobines fermées présentent un fonctionnement lent et incomplet en dessous de la tension nominale 80%.
• Les relais de surveillance de tension déclenchent des alarmes à une tension nominale de 85%.
• Les disjoncteurs critiques peuvent se déclencher automatiquement en cas de faible tension de commande afin d'éviter tout dommage lié à une course partielle.

Réception en usine et vérification de la mise en service sur site

Les circuits secondaires doivent être vérifiés avant l'installation sur site. Les tests de réception en usine (FAT) et les tests de réception sur site (SAT) suivent des protocoles qui se recoupent mais qui sont distincts.

Liste de contrôle pour les essais de réception en usine

Continuité et isolation :

• Mesurer la résistance entre toutes les bornes de commande.
• Vérifier l'isolation du circuit de commande >10 MΩ à 500 VCC
• Vérifiez que les caractéristiques des contacts auxiliaires correspondent aux spécifications.

Séquence opérationnelle :

• Fermer le disjoncteur électriquement et vérifier les transitions des contacts auxiliaires.
• Le disjoncteur de voyage et le contact auxiliaire de confirmation s'ouvrent (désactivation de la bobine de déclenchement).
• Mesurer le temps entre l'appui sur le bouton de fermeture et la fermeture du contact principal
• Mesurer le temps entre le signal de déclenchement et la séparation du contact principal

Vérification anti-pompage :

• Maintenir le bouton enfoncé, simuler un déclenchement intempestif, confirmer une seule tentative de fermeture
• Relâcher et appuyer à nouveau sur le bouton de fermeture, vérifier que la deuxième fermeture est autorisée.
• Test avec signaux de fermeture manuels et automatiques

Fonction de verrouillage :

• Vérifier que le contact “ b ” du commutateur de mise à la terre empêche la fermeture du VCB.
• Confirmer que le contact “ b ” du VCB empêche la fermeture du commutateur de mise à la terre.
• Tester tous les verrouillages mécaniques des touches pour vérifier leur séquence correcte.

Supervision et alarmes :

• Débrancher le fil de la bobine de déclenchement, vérifier l'alarme de supervision du circuit de déclenchement.
• Simuler une défaillance du moteur à ressort, confirmer l'alarme de ressort non chargé
• Réduire la tension de commande à 80%, vérifier l'alarme de sous-tension.

Liste de contrôle pour la mise en service du site

Vérification du câblage :

• Vérifier que les extrémités des câbles de commande correspondent aux schémas.
• Vérifier la polarité correcte des circuits de commande CC.
• Vérifiez que les fils des signaux de déclenchement/fermeture à distance sont connectés aux bornes appropriées.

Test d'intégration :

• Tester le signal de déclenchement du relais de protection vers le VCB
• Vérifier que les commandes d'ouverture/fermeture SCADA fonctionnent correctement.
• Vérifier que les voyants d'état correspondent à la position réelle du disjoncteur.

Coordination des verrouillages :

• Tester le verrouillage de transfert de la barre omnibus avec un deuxième disjoncteur installé
• Vérifier que le verrouillage du commutateur de mise à la terre fonctionne dans les deux sens.
• Vérifier que tous les points LOTO sont accessibles et fonctionnels.

Test de charge :

• Fermer le VCB sur la charge réelle (pas seulement un test à vide)
• Vérifier l'absence de déclenchements intempestifs sous l'effet du courant d'appel
• Essai de fonctionnement sous charge (coordination avec les réglages de protection)

La mise en service du site permet de détecter les erreurs d'installation que les tests en usine ne peuvent pas détecter : polarité de commande inversée, réglages incorrects des relais, erreurs de câblage des verrouillages externes ou défauts de distribution de l'alimentation de commande.

Pannes courantes du circuit secondaire et dépannage

Voyages nuisibles

Symptômes : Le disjoncteur se déclenche sans qu'il y ait de défaut, souvent lors de la fermeture ou du démarrage du moteur.

Causes possibles :

• Rupture de l'isolation du circuit de déclenchement provoquant un courant de fuite
• Vibration des contacts auxiliaires pendant le fonctionnement mécanique
• Contrôle des transitoires de tension provenant des opérations des appareillages de commutation à proximité
• Calibrage incorrect de la bobine de déclenchement (trop sensible)

Diagnostic :

• Surveiller le courant de la bobine de déclenchement pendant la fermeture
• Mesurer la résistance d'isolement du circuit de commande
• Vérifier la résistance du contact auxiliaire (elle doit être inférieure à 50 mΩ lorsqu'il est fermé).

Opérations de fermeture échouées

Symptômes : Le bouton de fermeture est enfoncé, mais le disjoncteur ne se ferme pas ou se ferme lentement.

Causes possibles :

• Ressort non chargé (panne du moteur ou mauvais réglage du fin de course)
• Basse tension de commande (<80% nominal)
• Contact de verrouillage ouvert (interrupteur de mise à la terre, schéma de transfert ou position de rack)
• Défaillance de la bobine de fermeture ou connexion à haute résistance

Diagnostic :

• Vérifier le voyant lumineux “ spring charged ” (ressort chargé)
• Mesurer la tension de commande aux bornes de la bobine fermée pendant le fonctionnement.
• Contourner temporairement les contacts de verrouillage un par un (restaurer immédiatement)
• Mesurer la résistance de la bobine (comparer à la valeur indiquée sur la plaque signalétique)

Dysfonctionnement du relais anti-pompage

Symptômes : Le disjoncteur se déclenche à plusieurs reprises en cas de défaut ou refuse de se refermer après un seul déclenchement.

Causes possibles :

• Contact du relais anti-pompage soudé en position fermée (permet le pompage)
• Bobine de relais ouverte (empêche toute opération de fermeture)
• Câblage incorrect du circuit de scellage

Diagnostic :

• Mesurer la résistance de la bobine du relais
• Observer le relais pendant la séquence de fermeture-déclenchement-fermeture (il devrait se désactiver lorsque le bouton de fermeture est relâché).
• Vérifier la continuité du contact scellé à l'état sous tension.

Erreurs de séquencement des contacts auxiliaires

Symptômes : Dysfonctionnement du relais de protection, état SCADA incorrect, défaillance du verrouillage du commutateur de mise à la terre

Causes possibles :

• Usure ou désalignement du mécanisme de contact auxiliaire
• Fatigue des ressorts de contact
• Décalage de réglage après un choc mécanique ou un transport

Diagnostic :

• Enregistrer simultanément la position du contact principal et l'état du contact auxiliaire
• Comparer le timing aux données d'essai de type du fabricant
• Vérifier la course du balai de contact et la tension du ressort

Considérations relatives à la conception pour des applications spéciales

Service à cycle élevé (exploitation minière, four électrique à arc)

Les opérations fréquentes accélèrent l'usure des contacts auxiliaires :

• Spécifiez des contacts plaqués or pour une durée de vie plus longue.
• Utilisez des blocs de contacts auxiliaires conçus pour plus de 100 000 opérations.
• Mettre en œuvre la surveillance des conditions de contact (tendance de résistance)

Protection redondante (générateur, protection du transformateur)

Les disjoncteurs critiques nécessitent deux bobines de déclenchement :

• Chaque relais de protection fonctionne avec une bobine de déclenchement indépendante.
• La perte d'un circuit de déclenchement ne compromet pas la protection.
• Nécessite deux relais de surveillance et des voies d'alarme indépendantes.

Commande à distance (automatisation de la distribution)

Les disjoncteurs contrôlés par SCADA nécessitent une surveillance supplémentaire :

• L'indication de la position du disjoncteur doit être à sécurité intégrée (par défaut “ inconnue ” en cas de perte de contrôle).
• Une perte de communication ne doit pas empêcher le fonctionnement manuel local.
• Mettre en œuvre le principe “ sélectionner avant d'opérer ” pour éviter les commandes à distance involontaires.

Choisir un VCB en fonction de la conception du circuit secondaire

La qualité du circuit secondaire fait la différence entre des disjoncteurs fiables et des disjoncteurs nécessitant beaucoup d'entretien. Lors de l'évaluation des fournisseurs :

Vérifiez les caractéristiques nominales des contacts auxiliaires : Certains fabricants fournissent des contacts de 3 A alors que l'application nécessite 6 A, ce qui entraîne une défaillance prématurée.

Vérifier la mise en œuvre de l'anti-pompage : Demandez des schémas détaillés montrant le type de relais et la logique de verrouillage.

Examiner la flexibilité du verrouillage : Le disjoncteur peut-il s'adapter à la fois aux verrouillages électriques et mécaniques sans modification personnalisée ?

Examiner les capacités de supervision : Les modèles modernes offrent en standard une surveillance du circuit de déclenchement, un contrôle de l'état des ressorts et des alarmes de tension de commande. Les modèles plus anciens doivent être modernisés.

Confirmer le protocole de test FAT : Le FAT standard du fabricant comprend-il une vérification anti-pompage, une mesure de séquence de contact et un test d'isolation ?

Les disjoncteurs à vide XBRELE comprennent des ensembles complets de circuits secondaires conçus pour un fonctionnement fiable dans les applications utilitaires, industrielles et d'énergie renouvelable. Nos modèles standard intègrent une supervision du circuit de déclenchement, une protection anti-pompage à double relais et des dispositions de contacts de verrouillage configurables. Une documentation complète sur les circuits secondaires, des rapports FAT et une assistance à la mise en service garantissent que les installations répondent à la fois aux normes de sécurité et aux exigences opérationnelles. Pour en savoir plus sur notre gamme de disjoncteurs à vide, rendez-vous sur https://xbrele.com/vacuum-circuit-breaker-manufacturer/.

Points clés à retenir

• Les circuits secondaires contrôlent le fonctionnement du VCB : déclenchement, fermeture, anti-pompage et verrouillages empêchant les défaillances que les circuits primaires ne peuvent pas traiter.
• Les circuits de déclenchement doivent être à sécurité intégrée avec des contacts auxiliaires en série et une surveillance continue.
• Les circuits fermés nécessitent une protection anti-pompage afin d'éviter la destruction du mécanisme en cas de défaillance.
• Les verrouillages combinent des contacts électriques, des blocages mécaniques et des contrôles administratifs pour assurer la sécurité.
• La séquence des contacts auxiliaires détermine si les systèmes externes reçoivent des informations précises sur l'état du disjoncteur.
• L'acceptation en usine et la mise en service sur site doivent vérifier toutes les fonctions du circuit secondaire avant la mise sous tension.
• Les défaillances courantes (déclenchements intempestifs, défaillances proches, pompage) sont dues à une conception inadéquate des circuits ou à de mauvaises pratiques d'installation.

Foire aux questions

Q1 : Quelle est la différence entre un circuit de déclenchement et un circuit fermé dans un disjoncteur à vide ?
R : Les circuits de déclenchement alimentent une bobine qui libère le loquet de déclenchement du mécanisme, permettant aux ressorts d'ouverture de séparer les contacts. Les circuits de fermeture chargent l'énergie stockée (ressort ou condensateur), puis la libèrent pour fermer les contacts. Les circuits de déclenchement privilégient la fiabilité à sécurité intégrée, tandis que les circuits de fermeture intègrent une protection anti-pompage et un verrouillage.

Q2 : Pourquoi les VCB ont-ils besoin d'une protection anti-pompage ?
R : Sans protection anti-pompage, un disjoncteur peut se fermer à plusieurs reprises sur un défaut si la commande de fermeture reste active. Cette action de “ pompage ” soumet le mécanisme à des chocs mécaniques extrêmes, pouvant détruire le mécanisme à ressort ou souder les contacts. Les circuits anti-pompage nécessitent la réinitialisation de la commande de fermeture avant d'autoriser une nouvelle tentative de fermeture.

Q3 : Combien de contacts auxiliaires un disjoncteur à vide classique fournit-il ?
R : La plupart des VCB moyenne tension comprennent 6 à 12 contacts auxiliaires en standard (combinaison de contacts “ a ” normalement ouverts et “ b ” normalement fermés), extensibles à plus de 20 contacts avec des blocs de contacts auxiliaires supplémentaires. Les contacts supportent généralement 5 à 10 A à la tension de commande.

Q4 : Qu'est-ce que la supervision des disjoncteurs de circuit et pourquoi est-elle nécessaire ?
R : La supervision du circuit de déclenchement surveille en permanence l'intégrité du circuit de la bobine de déclenchement à l'aide d'un relais à faible courant ou d'un système à microprocesseur. Si le circuit présente un défaut d'ouverture ou de haute résistance, des alarmes de supervision alertent les opérateurs avant qu'une opération de protection ne tombe en panne. Cela permet d'éviter les situations où le disjoncteur ne peut pas se déclencher en cas de défaut.

Q5 : Les verrouillages électriques peuvent-ils être contournés pour les opérations d'urgence ?
R : Bien que cela soit physiquement possible, le contournement des verrouillages électriques crée de graves risques pour la sécurité et enfreint généralement les normes de sécurité. Les procédures d'urgence doivent utiliser des modes de “ fonctionnement forcé ” préétablis, avec l'autorisation du superviseur et des mesures de sécurité supplémentaires, et jamais des modifications sur le terrain qui contournent les verrouillages.

Q6 : Que se passe-t-il si la tension de commande chute en dessous de la valeur nominale pendant le fonctionnement ?
R : Les bobines de déclenchement peuvent ne pas fonctionner en dessous de la tension nominale de 70%, tandis que les bobines de fermeture fonctionnent lentement ou de manière incomplète en dessous de la tension nominale de 80%. Les relais de surveillance de la tension de commande déclenchent généralement une alarme à 85% afin de fournir un avertissement avant que des défaillances opérationnelles ne se produisent. Les applications critiques peuvent déclencher automatiquement le disjoncteur en cas de basse tension afin d'éviter des dommages dus à une course partielle.

Q7 : Comment la séquence des contacts auxiliaires est-elle vérifiée lors de la mise en service ?
R : Les ingénieurs chargés de la mise en service utilisent l'enregistrement simultané de la position du contact principal (via la mesure de course) et des transitions d'état du contact auxiliaire (via un analyseur logique ou un testeur de relais). Les mesures de temps sont comparées aux données d'essai de type du fabricant : en général, les contacts “ a ” se ferment 5 à 15 ms après le contact principal, et les contacts “ b ” se ferment 3 à 10 ms avant la séparation du contact principal.

Lectures complémentaires

• Principe de fonctionnement du VCB expliqué — Comment la physique de l'arc électrique sous vide détermine les exigences de fonctionnement des contacts
• Comparaison des mécanismes opérationnels des VCB — Compromis entre les mécanismes de répulsion magnétique, électrique et à ressort
• Liste de contrôle pour la mise en service des VCB — Protocole de test d'acceptation sur le terrain
• Fabricant de disjoncteurs à vide XBRELE — Gamme complète de produits VCB et assistance technique