Les disjoncteurs qui utilisent le gaz SF6, connu pour ses excellentes propriétés d'extinction d'arc-et d'isolation, comme moyen d'extinction d'arc-sont largement utilisés dans les systèmes électriques. Ils conviennent aux opérations fréquentes et aux exigences d'interruption à grande vitesse-. Dans mon pays, les disjoncteurs SF6 sont recommandés pour les tensions comprises entre 7,2 et 40,5 V, et sont presque exclusivement utilisés pour les tensions supérieures à 126 kV. Cependant, ils ne conviennent pas à une utilisation dans les zones de haute-altitude.
Disjoncteurs SF6non seulement déconnectez et connectez les lignes à haute tension-et divers courants à vide-de charge et à vide pendant le fonctionnement normal du système, mais également, en cas de panne du système, leurs dispositifs de protection de relais coupent automatiquement, rapidement et de manière fiable tous les courants de surcharge et de court-circuit-, empêchant ainsi l'apparition et l'escalade des accidents.
Disjoncteur qui utilise du gaz hexafluorure de soufre (SF6) à la fois comme moyen d'extinction d'arc et comme moyen isolant, appelé disjoncteur SF6. Il s'agit d'un disjoncteur à gaz-comme un disjoncteur à air, mais il en diffère par :
① Faible pression de fonctionnement ;
② Pendant le processus de soufflage d'arc, le gaz n'est pas rejeté dans l'atmosphère mais circule dans un système fermé. L'hexafluorure de soufre (SF6) a été utilisé pour la première fois comme moyen d'extinction d'arc-dans les disjoncteurs au début des années 1950. En raison des excellentes propriétés de ce gaz, les paramètres de tension et de courant d'un disjoncteur à simple-coupure sont nettement supérieurs à ceux des disjoncteurs à air comprimé et des disjoncteurs à réduction d'huile-, sans nécessiter une pression de gaz élevée ni un nombre important de coupures en série. Dans les années 1960 et 1970, les disjoncteurs SF6 étaient largement utilisés dans les systèmes électriques à ultra-haute tension et haute-capacité. Au début des années 1980, des disjoncteurs SF6 avec des valeurs nominales de 363 kV à simple coupure -et de 550 kV à double-coupure, ainsi que des courants de coupure nominaux de 80 et 100 kA, ont été développés avec succès.
Les disjoncteurs SF6 utilisent un relais de densité d'hexafluorure de soufre (SF6) pour surveiller les changements de pression du gaz. Lorsque la pression du gaz SF6 chute jusqu'à la première valeur d'alarme, le relais de densité s'active, signalant la pression de réapprovisionnement. Lorsque la pression du gaz hexafluorure de soufre chute à la deuxième valeur d'alarme, le relais de densité fonctionnera, signalant le signal de pression de verrouillage et déconnectant en même temps le circuit de déclenchement et de fermeture de l'interrupteur pour obtenir le verrouillage d'ouverture et de fermeture.
En dessous de 150°C, le SF6 est chimiquement inerte et ne réagit pas chimiquement avec les métaux, les plastiques ou d'autres matériaux couramment utilisés dans les disjoncteurs. Tout en se décomposant en ses différents composants sous les températures élevées provoquées par les arcs à forte puissance, ils se recomposent très rapidement une fois l'arc éteint. Le SF6 ne contient ni carbone ni air, ce qui empêche l'oxydation par contact. Le SF6 possède également une rigidité diélectrique très élevée, qui augmente avec l’augmentation de la pression. À 1 atmosphère, la rigidité diélectrique du SF6 est environ deux à trois fois supérieure à celle de l'air. À une pression absolue de 3 atmosphères, la rigidité diélectrique du SF6 peut atteindre ou dépasser celle des huiles isolantes couramment utilisées. Le SF6 présente également d'excellentes performances d'extinction d'arc, atteignant une capacité d'extinction d'arc 100 fois supérieure à celle de l'air dans un simple interrupteur. Dans SF6, lorsque le courant d'arc approche de zéro, la température élevée n'est observée que dans le noyau d'arc de petit diamètre, qui est entouré d'une couche non conductrice. Cela permet à la rigidité diélectrique de l’espacement de l’arc de se rétablir rapidement une fois que le courant passe à zéro.
Les disjoncteurs SF6 sont disponibles en deux configurations structurelles : une conception à colonne en porcelaine. Le disjoncteur se compose de trois disjoncteurs monophasés-indépendants et d'une armoire de commande hydraulique et électrique. Chaque phase se compose de quatre chambres de commutation (interrupteurs) connectées en série avec deux manchons de support en porcelaine. Les chambres de coupure et les manchons de support en porcelaine sont remplis de gaz SF6 à la pression nominale. Le disjoncteur présente une structure de type réservoir-. Ce disjoncteur utilise un interrupteur à soufflage longitudinal bidirectionnel-. Lors de l'ouverture, le cylindre et le contact mobile sont entraînés par le mécanisme de transmission du carter.
Les molécules SF6 et les électrons libres ont une excellente miscibilité. Lorsque les électrons et les molécules de SF6 entrent en contact, ils se mélangent à près de 100 % pour former des ions négatifs lourds. Cette propriété est extrêmement précieuse pour désioniser la colonne d’arc résiduel et éteindre l’arc. Le SF6 a une charge très négative, permettant à ses molécules de capturer rapidement des électrons libres et de former des ions négatifs. Ces ions négatifs conduisent l'électricité très lentement, accélérant la récupération de la rigidité diélectrique de l'espace d'arc, ce qui se traduit par d'excellentes performances d'extinction d'arc. À une pression de 1,01 × 105 Pa, les performances d'extinction d'arc du SF6 sont 100 fois supérieures à celles de l'air. Après extinction de l'arc, il reste inchangé et peut être réutilisé. Les excellentes propriétés d'isolation et d'extinction d'arc du gaz SF6 confèrent aux disjoncteurs SF6 les avantages suivants : pouvoir de coupure élevé, tension d'interruption élevée, nombre élevé d'interruptions continues, aptitude à un fonctionnement fréquent, faible bruit, aucun risque d'incendie et usure mécanique et électrique minimale, ce qui en fait d'excellents disjoncteurs "sans entretien".
Avec le développement rapide de l'économie nationale, la demande d'électricité dans tous les domaines a considérablement augmenté, la charge sur le système électrique a augmenté et les exigences en matière de fiabilité de l'alimentation électrique ont progressivement augmenté. Les interrupteurs des sous-stations ont également été progressivement remplacés par de nouveaux disjoncteurs SF6 issus des interrupteurs à huile. Les disjoncteurs SF6 ont été largement utilisés dans les systèmes électriques.
Fonctionnement du disjoncteur à hexafluorure de soufre
Les disjoncteurs à l'hexafluorure de soufre sont un nouveau type de disjoncteur qui utilise du gaz hexafluorure de soufre comme moyen isolant et-d'extinction d'arc. Le gaz hexafluorure de soufre est un gaz inerte incolore, inodore, non-toxique et non-inflammable avec une rigidité diélectrique élevée et d'excellentes propriétés d'extinction d'arc-. Sa rigidité diélectrique dépasse de loin celle des gaz isolants traditionnels. Par conséquent, son utilisation dans les équipements électriques peut réduire la taille des équipements, éliminer les risques d’incendie et améliorer la fiabilité et la sécurité des systèmes électriques.
Structure du disjoncteur à l'hexafluorure de soufre
Les disjoncteurs à l'hexafluorure de soufre se composent d'un corps principal (utilisant une structure à trois -châssis), d'un mécanisme de commande et d'un dispositif d'extinction d'arc. Ils offrent des avantages tels qu'une structure simple, une taille compacte, un poids léger, une capacité de coupure élevée, une extinction rapide de l'arc, un taux d'interruption élevé et un long cycle de maintenance. Ils constituent un candidat prometteur pour une future application généralisée dans les systèmes électriques.
Principe de fonctionnement du disjoncteur à l'hexafluorure de soufre
Les disjoncteurs à l'hexafluorure de soufre sont souvent remplis d'hexafluorure de soufre gazeux à une pression de 3 à 5 atmosphères comme isolation interne. Pendant le processus d'ouverture, le contact mobile entraîne un piston pour comprimer le gaz, créant ainsi un flux d'air pour éteindre l'arc.
La structure de base de la chambre d'extinction d'arc d'un disjoncteur à hexafluorure de soufre se compose d'un contact mobile, d'une buse isolante et d'un piston à air comprimé reliés entre eux, entraînés par une bielle isolante par un mécanisme de commande. Le contact fixe est tubulaire, tandis que le contact mobile est de type prise-. Les extrémités des contacts mobiles et fixes sont incrustées d'un alliage de cuivre - tungstène. La buse isolante est en polytétrafluoroéthylène résistant aux hautes-températures et à la corrosion-.
Lorsque le disjoncteur est ouvert, le contact mobile et le piston se déplacent ensemble vers la droite. La séparation des contacts mobiles et fixes génère un arc. Le mouvement rapide du piston vers la droite comprime le gaz du côté droit, générant un flux d'air à travers la buse qui souffle l'arc longitudinalement et l'éteint. Le gaz présent dans la chambre d'extinction d'arc se décharge ensuite dans le corps de l'interrupteur par le trou intérieur du contact fixe et du refroidisseur.
Lorsque le disjoncteur est fermé, le mécanisme de commande entraîne le contact mobile, la buse et le piston vers la gauche, permettant au contact fixe de s'insérer dans le siège du contact mobile. Cela garantit un bon contact électrique entre les contacts mobiles et fixes, fermant ainsi le disjoncteur.
Le commutateur SF6 utilise un relais de densité SF6 pour surveiller les changements de pression du gaz. Lorsque la pression du gaz SF6 chute jusqu'à la première valeur d'alarme, le relais de densité s'active, signalant la pression de réapprovisionnement. Lorsque la pression du gaz SF6 chute jusqu'à la deuxième valeur d'alarme, le relais de densité s'active, signalant la pression de verrouillage et déconnectant simultanément le circuit de déclenchement et de fermeture de l'interrupteur, obtenant ainsi un état fermé ou ouvert.
Si vous êtes intéressé et souhaitez en savoir plus sur les disjoncteurs à l'hexafluorure de soufre, veuillez nous contacter :pannie@hdswitchgear.com.
