Systèmes Avancés de Contrôle et de Protection des Circuits : Sécurisation des Réseaux Électriques

Qu'est-ce que les Systèmes de Protection des Circuits Électriques ?

Lors de l'utilisation de systèmes ou d'appareils électriques, il est souvent nécessaire de les mettre sous tension ou hors tension. Nous avons besoin de dispositifs capables de commuter les systèmes, que ce soit en situation normale ou anormale, afin de protéger l'ensemble ou une partie du système électrique. Cette fonction requiert un dispositif qui protège le système instantanément, sans quoi les conséquences peuvent être désastreuses : dommages aux appareils électriques et risques graves pour les personnes.

Autrefois, les fusibles étaient couramment utilisés pour cette fonction, mais ils présentent deux inconvénients majeurs dans les systèmes électriques modernes : d'une part, lorsqu'un fond fond suite à un défaut, il doit être remplacé, ce qui prend du temps ; d'autre part, il ne peut pas interrompre efficacement les courts-circuits importants dans les systèmes récents de grande capacité.

Évolution des Systèmes de Protection des Circuits Électriques

Avec l'évolution des réseaux électriques, les circuits fonctionnent à des tensions élevées et transportent de forts courants. Pour protéger ces systèmes, nous avons besoin de dispositifs fiables capables de prendre le contrôle en situation normale comme anormale. Il existe de nombreux appareils de commutation (appareillage) assurant cette protection : disjoncteurs à huile, à air comprimé, sous vide et au SF6. Nous allons nous concentrer sur l'un des plus importants : le disjoncteur.

Les dispositifs d'appareillage capables de fermer et d'ouvrir un circuit électrique en conditions normales ou de défaut (situation anormale) sont appelés disjoncteurs. En raison de leur construction et de leurs différentes techniques d'extinction d'arc, il existe de nombreux types de disjoncteurs pour systèmes de forte et faible puissance. Les disjoncteurs à hexafluorure de soufre (SF6) sont les plus utilisés parmi tous les types.

Fonctionnement et Rôle des Disjoncteurs SF6 dans les Systèmes de Contrôle et Protection

Dans ce type de disjoncteur, l'hexafluorure de soufre est utilisé pour l'extinction de l'arc : c'est un gaz électronegatif qui a une forte affinité pour les électrons libres. Les disjoncteurs SF6 se révèlent très efficaces pour les services de forte puissance. Côté construction, ce disjoncteur comporte deux contacts (un fixe et un mobile) enfermés dans une chambre d'extinction d'arc, reliée à un réservoir de SF6. Le contact fixe est un contact cylindrique creux muni d'un cornet d'arc traversant le courant. Le contact mobile est également creux, percé de petits orifices laissant passer le SF6 pour éteindre l'arc. Les détails figurent ci-dessous :

Lorsque les contacts du disjoncteur sont fermés (position ON), ils sont entourés de gaz SF6 à une pression de 2,8 kg/cm². À l'ouverture des contacts, la vanne de gaz s'ouvre synchroniquement : le gaz afflue dans la chambre d'arc à 14 kg/cm². Le SF6 absorbe rapidement les électrons libres de l'arc pour former des ions négatifs immobiles, inefficaces comme porteurs de charge. Le milieu entre les contacts acquiert alors une rigidité diélectrique élevée qui éteint l'arc. La vanne se referme ensuite grâce à un système de rappel par ressort.