Disjoncteurs sectionneurs Guide de l`acheteur et des applications

Disjoncteurs sectionneurs
Guide de l’acheteur et des applications
Édite par
ABB AB
High Voltage Products
Department : Marketing & Sales
Texte : Per-Olov Andersson, Carl Ejnar Sölver, Lars Haglund
Mise en page, 3D et images : Mats Findell, Karl-Ivan Gustavsson
SE-771 80 LUDVIKA, Suède
2 Guide de l'acheteur et des applications | Disjoncteurs sectionneurs ABB
Table des matières
Introduction
4
Abréviations
5
Définitions
6
Spécification des dispositifs de commutation
7
Disponibilité
10
Philosophie de ligne simple de commutation
15
Conception
19
Normes et essais
31
Aspects environnementaux
33
Conception des sous-stations
36
Optimisation des coûts
41
Processus et assistance
42
Demandes et commandes
44
IED de contrôle et de protection
46
Disjoncteurs sectionneurs ABB | Guide de l'acheteur et des applications 3
Introduction
Appareil de commutation haute tension isolé dans l’air avec disjoncteurs
sectionneurs
ABB dispose d’une expérience séculaire en matière de construction de sous-stations pour les systèmes haute tension. Au fil des années et au fur et à mesure du
développement, de la conception et de la fabrication de tous les éléments essentiels à la commutation, la conception des appareils de commutation a aussi été
améliorée.
Une étape importante dans la conception des appareils de commutation de ces
dernières années est que les disjoncteurs hautes performances bien connus d’ABB
sont maintenant aussi disponibles comme disjoncteurs sectionneurs. La fonction
de déconnexion est ainsi intégrée dans le disjoncteur et aucun dispositif de déconnexion séparé n’est nécessaire. Il est ainsi possible de construire des sous-stations
aux besoins minimaux en matière d’entretien et d’espace, au faible taux de pannes,
d’une sécurité accrue et de faibles coûts de cycle de vie, par exemple un appareil
compact de commutation isolé dans l’air.
Gamme de produits
Les disjoncteurs sectionneurs, DCB, peuvent être livrés comme unités séparées ou
inclus dans les livraisons de baies de commutation complètes.
LTB 72.5
LTB 145
Tension nominale, kV
Type
72.5
145
HPL 170 - 245 HPL 362 - 420
170 - 245
362 - 420
HPL 550
550
Courant nominal, A
3150
3150
4000
4000
4000
Courant de coupure, kA
40
40
50
63
63
Fréquence nominale, Hz
50/60
50/60
50/60
50/60
50
Conception de baie
Les DCB utilisent une structure de support de disjoncteur sur laquelle un sectionneur de mise à la terre et un transformateur de courant peuvent être montes. De
plus, une structure complète de jeu de barres fabriquée en usine et comprenant les
principales connexions électriques nécessaires peut être incluse.
4 Guide de l'acheteur et des applications | Disjoncteurs sectionneurs ABB
Introduction
Module d’entrée de ligne
Une structure distincte appelée Module d’entrée de ligne (LEM) est disponible pour
le support des appareils ne pouvant pas être montés sur la structure du disjoncteur.
La structure du disjoncteur avec un LEM est normalement la seule structure nécessaire pour supporter les appareils Haute Tension dans une baie de commutation
construite avec des DCB.
Appareils de commutation primaires
ABB propose une gamme complète d’appareils de base à utiliser dans les appareils
de commutation isolés dans l’air. De plus amples informations sont disponibles
dans le Guide de l’acheteur et des applications pour chaque produit selon le tableau ci-dessous.
Produit
Guide d’achat
Guide des applications
Disjoncteurs isolés dans le gaz
1HSM 9543 22-00en
1HSM 9543 23-00en
Transformateurs de mesure extérieurs
1HSM 9543 42-00en
1HSM 9545 40-00en
Parafoudres
1HSM 9543 12-00en
-
Abréviations
Dans ce document, les abréviations selon la liste ci-dessous sont utilisées.
CB
Disjoncteur
DCB
Disjoncteur sectionneur
DS
Sectionneur
ES
Connecteur de terre/Sectionneur de terre
SA
Parafoudre
TC
Transformateur de courant
TCT
Transformateur condensateur de tension
TT
Transformateur de tension
PI
Isolateur
JB
Jeu de barres
PT
Transformateur de puissance
AIS
Appareil de commutation isolé dans l’air
GIS
Appareil de commutation isolé dans le gaz
SF6
Hexafluorure de soufre
OHL
Ligne aérienne
CL
Ligne de câble
SLD
Schéma unifilaire
LEM
Module d’entrée de ligne
CCC
Armoire de commande centrale
MDF
Dispositif de déconnexion manuelle
IED
Dispositifs électroniques intelligents
MT
Moyenne tension
HT
Haute tension
S/S
Sous-station
LCA
Analyse du cycle de vie
LCC
Coût du cycle de vie
Disjoncteurs sectionneurs ABB | Guide de l'acheteur et des applications 5
Définitions
Définitions spéciales utilisées dans le présent document.
Pour les définitions en général, voir CEI 60050.
Disjoncteur sectionneur
Disjoncteur avec la fonction de sectionneur intégrée.
L’inter verrouillage contre les actionnements involontaires et le
blocage de la fonction de fermeture sont intégrés.
Module d’entrée de ligne
Structure pour supporter un ou plusieurs appareils haute tension par exemple un transformateur de tension, un parafoudre
et un connecteur de terre.
Dispositif de déconnexion
Un dispositif pour la déconnexion manuelle d’un appareil,
manuelle
par un exemple un DCB ou un TC, en cas de panne ou de
maintenance. L’ouverture d’un boulon de connexion prédéfinie
constitue normalement la déconnexion.
Disponibilité
La fraction de temps durant laquelle la puissance électrique est
(à un certain point d’un réseau)
disponible à un certain point dans le réseau
• La disponibilité dépend à la fois des coupures planifiées et
non planifiées (entretien et réparation)
Indisponibilité
La fraction de temps durant laquelle l’énergie électrique n’est
(à un certain point d’un réseau)
pas disponible à un certain point d’un réseau
Fiabilité
La probabilité d’une alimentation en puissance sans défaillance
(à un certain point d’un réseau)
à un certain point d’un réseau pendant une période de temps
• Souvent exprimée en heures par an
donnée
• La notion de fiabilité ne considère que la capacité du système
à fonctionner correctement quand il est en service. Les interruptions pour cause de maintenance planifiée ne sont donc
pas prises en compte
Manque de fiabilité
La probabilité qu’une ou plusieurs interruptions de l’alimentation
(à un certain point d’un réseau)
électrique se produiront à un certain point d’un réseau pendant
une période de temps donnée
• Souvent exprimée en nombre prévu d’interruptions par 100 ans
Dispositifs électroniques
Unité équipée d’un processeur et utilisée pour la protection et la
intelligents
commande des systèmes électriques.
Symboles
Dans ce document, les symboles ci-dessous sont utilisés dans les schémas
unifilaires.
Légende
Disjoncteur
Sectionneur
Disjoncteur sectionneur
Transformateur de tension
Transformateur de courant
Parafoudre
Sectionneur de terre
6 Guide de l'acheteur et des applications | Disjoncteurs sectionneurs ABB
Spécifications des dispositifs de commutations
Les caractéristiques complètes d’un équipement de commutation comprennent,
entre autre, les spécifications des appareils et systèmes électriques principaux.
L’optimisation des coûts globaux est nécessaire dans le marché déréglementé
de l’énergie. L’optimisation des sous-stations et leur développement
constituent un objectif constamment poursuivi par ABB. Nous attachons une
importance particulière aux exigences de fonctionnement, à la fiabilité et aux
coûts sur le cycle de vie total.
Caractéristiques des appareils
La méthode classique consiste à préciser en détails tous les équipements et
schémas de la sous-station. Tous les appareils sont indiqués avec les quantités et
les données respectives. Aussi les schémas, qui sont souvent basés sur la manière traditionnelle de voir les choses, est déterminée. Dans ce cas, le propriétaire
obtient l’équipement qui correspond exactement à ce qu’il veut et qu’il a l’habitude
d’acheter. Cette manière de déterminer l’équipement ne permet normalement pas
de proposer d’autres solutions avec de meilleures performances pouvant réduire le
coût du cycle de vie.
Pour ouvrir la voie à d’autres solutions, une clause stipulant que le soumissionnaire
est libre de proposer d’autres équipements est parfois ajoutée à la demande.
Caractéristiques fonctionnelles
La fonction principale d’une sous-station est de transférer la puissance d’une manière contrôlée et de permettre d’effectuer les commutations/connexions nécessaires dans le réseau. Une autre façon de déterminer l’équipement nécessaire lors
de la planification d’une nouvelle usine ou la rénovation d’une ancienne, peut être
d’établir des spécifications fonctionnelles.
Dans ce cas, le soumissionnaire est libre de proposer la meilleure solution en tenant
compte de toutes les possibilités pouvant être obtenues en utilisant la meilleure
technique et les appareils et systèmes les plus récents, en combinaison avec les
exigences établies pour la sous-station et le réseau.
Par exemple, les exigences de base d’une spécification fonctionnelle peuvent être :
−−
−−
−−
−−
Nombre et type de connexions de système
Données électriques du système
Cheminement de l’énergie et du transfert à travers le système
Coûts liés à l’indisponibilité
Sur la base des spécifications fonctionnelles, ABB peut souvent proposer une autre
solution qui garantit de meilleures performances à des coûts considérablement
moins élevés.
Pour aider à la prise de décision, des calculs de la disponibilité, des calculs du coût
du cycle de vie, un rapport sur l’impact environnemental, etc. peuvent être fournis
par ABB.
Comme le fournisseur assume une plus grande part dans la conception, il est
important que toutes les questions annexes telles que l’approvisionnement, les
exigences des autorités, les conditions particulières de conception, etc. soient
connues dès le début du projet.
Disjoncteurs sectionneurs ABB | Guide de l'acheteur et des applications 7
Spécifications des dispositifs de commutations
Exemple de spécifications pour un appareil
Demande :
Veuillez nous proposer un devis pour un appareil de commutation de 132 kV dans
5 baies selon les spécifications et le schéma unifilaire ci-joints :
5
Disjoncteur haute tension 145 kV, 3150 A, 31,5 kA
12
Sectionneur à commande motorisée de 145 kV, 2000 A, 31,5 kA avec sectionneur de terre
à commande motorisée intégré
6
Transformateur de courant 145 kV, 400/5/5/5/5 A. Données de base ……
9
Transformateur de courant 145 kV, 2000/5/5/5/5 A. Données de base ……
12
Transformateur de tension 145 kV, 132000/√3:110/√3:110/3 V. Données de base ……
12
Parafoudre 132 kV ……
132 kV, 2000 A, 31,5 kA
Ligne 1
T1
T2
Ligne 2
Coupleur de jeux de barre
Les fournisseurs indiquent leurs meilleurs prix pour l’équipement et le client peut
choisir les équipements avec les prix les plus bas auprès des différents fournisseurs. Le client aura donc un coût optimisé pour l’ensemble des appareils.
8 Guide de l'acheteur et des applications | Disjoncteurs sectionneurs ABB
Exemple de spécification fonctionnelle
Demande :
Veuillez nous proposer un devis pour un appareil de commutation de 132 kV avec
2 lignes d’entrée et 2 artères avec transformateur.
Une ligne existante doit être coupée et reliée à la sous-station.
Le transfert d’énergie maximal à travers la sous-station est de 120 MVA.
La puissance peut circuler dans les deux sens. Maximum Ik 21 kA.
Données du transformateur 132/11 kV, 40 MVA, U k = 8 %
La maintenance planifiée peut être effectuée durant les périodes de faible charge mais un des
transformateurs doit toujours être en service.
132 kV, 2000 A, 31,5 kA
Ligne 1
T1
Sectionneur
T2
Ligne 2
Dans ce cas, ABB propose une solution avec disjoncteurs sectionneurs pour un
coût total optimisé. Le client disposera d’un devis pour un dispositif de commutation complet avec un minimum d’appareils et d’une haute disponibilité.
Le schéma unifilaire montre une solution avec des disjoncteurs sectionneurs.
Disjoncteurs sectionneurs ABB | Guide de l'acheteur et des applications 9
Disponibilité
Disponibilité et fiabilité
Une des principales préoccupations des propriétaires ou des opérateurs de sousstations est de minimiser les arrêts causés par un entretien régulier, ainsi que les
travaux de réparation après une éventuelle panne. Pour atteindre cet objectif, un
équipement nécessitant peu d’entretien et les configurations de sous-stations appropriées sont nécessaires. Dans ce contexte, la « qualité » d’une sous-station est
souvent exprimée en termes de disponibilité (ou d’indisponibilité). La disponibilité,
par exemple, d’une baie de sortie dans une sous-station, est la fraction de temps
durant laquelle la puissance électrique est disponible à ce point. L’indisponibilité,
c’est à dire la fraction de temps durant laquelle la puissance électrique n’est pas
disponible, est normalement exprimée en heures par an.
Une autre préoccupation majeure est d’éviter les coupures pour les consommateurs d’énergie ou les pertes de connexion, par exemple aux centrales électriques
productrices d’électricité. Ces événements sont entièrement liés à des arrêts
imprévus dus à des défauts (dans la mesure où l’entretien planifié ne devrait pas
causer de telles conséquences). Dans ce contexte, la « qualité » d’une sous-station
est souvent exprimée en termes de fiabilité (ou manque de fiabilité). La fiabilité,
par exemple, d’une baie de sortie dans une sous-station, est la probabilité d’une
alimentation électrique sans défaillance à ce point durant une période de temps déterminée. Le manque de fiabilité peut être exprimé en nombre prévu d’interruptions
par an ou en temps d’arrêt en heures par an.
Évolution des disjoncteurs et des sectionneurs
Le développement de la technologie des disjoncteurs a permis une réduction
significative des besoins d’entretien et une plus grande fiabilité. Les intervalles
d’entretien nécessitant la mise hors tension du circuit primaire pour des disjoncteurs à SF6 modernes sont de 15 ans ou plus. Parallèlement, le développement
des sectionneurs s’est concentré sur la réduction des coûts par l’optimisation des
matériaux utilisés et n’a pas connu d’améliorations significatives en ce qui concerne
les exigences d’entretien et de fiabilité. Les intervalles d’entretien pour les contacts
principaux des sectionneurs sont de l’ordre de 2-6 ans, selon les utilisateurs et en
fonction de la quantité de pollution due aux activités industrielles et/ou à la pollution
« naturelle » telle que le sable et le sel.
Taux de défaillance et d'entretien
La fiabilité des disjoncteurs a augmenté en raison de l’évolution des technologies
de coupure de base, du type à air libre au type à d’huile minimum et jusqu’aux dis-
Disjoncteurs à bain d’huile
Disjoncteurs à air libre
Sectionneurs avec
contacts ouverts
Disjoncteurs huile minimum
Disjoncteurs SF 6
1950
10 Guide de l'acheteur et des applications | Disjoncteurs sectionneurs ABB
2010
joncteurs de type SF6 actuels. Dans le même temps, le nombre d’interrupteurs en série a été réduit et actuellement des disjoncteurs isolés dans le gaz jusqu’à 300 kV sont
disponibles avec seulement un interrupteur par pole. La suppression des condensateurs de répartition de tension pour les disjoncteurs isolés dans le gaz a encore simplifié le circuit primaire et donc augmenté la fiabilité. Les disjoncteurs de jusqu’à 550 kV
sont disponibles aujourd’hui sans condensateurs de répartition de tension, permettant
le développement des DCB jusqu’à ce niveau de tension. Les mécanismes de fonctionnement des disjoncteurs se sont également améliorés passant d’une conception
pneumatique ou hydraulique à une solution à ressort résultant en des conceptions plus
fiables et réduisant les besoins d’entretien.
Calculs
Des logiciels pour des calculs de disponibilité et de fiabilité sont disponibles auprès
d’ABB. Il est ainsi possible de comparer les différentes solutions de sous-stations.
Dans la plupart des cas, les configurations contenant des sectionneurs conventionnels
causent une plus grande indisponibilité et sont considérablement moins fiables que les
configurations avec des DCB.
Plus grande disponibilité avec DCB
Le cheminement type de la puissance électrique à travers une sous-station peut être
divisé en trois parties principales : ligne, transformateur de puissance et appareil de
commutation. Les lignes et les transformateurs de puissance ont des besoins d’entretien relativement élevés. Ils sont la cause principale des pannes dans les sous-stations
alimentées par des lignes radiales simples ou avec seulement un transformateur. Dans
ce cas, l’entretien du matériel de commutation est d’une importance secondaire. Au
contraire, si la puissance peut être alimentée depuis plus d’une direction et si la sousstation est équipée de transformateurs parallèles, l’indisponibilité générale de la sousstation, pour cause d’entretien, peut être directement liée à l’équipement de commutation. Les facteurs décisifs sont alors les équipements haute tension utilisés ainsi que la
configuration de la sous-station (schéma unifilaire).
La raison principale de l’indisponibilité d’une certaine partie d’une sous-station est
l’entretien (planifié).
Dans le passé, lorsque les disjoncteurs étaient mécaniquement et électriquement
compliqués et nécessitaient donc beaucoup d’entretien, l’accent était mis sur la façon
d’isoler les disjoncteurs pour l’entretien tout en maintenant en service les autres parties de la sous-station. Les sous-stations étaient donc construites avec des disjoncteurs entourés par un grand nombre de sectionneurs pour qu’il soit possible d’isoler et
de maintenir les disjoncteurs. Aujourd’hui, dans la mesure où les disjoncteurs modernes ont besoin de moins d’entretien que les sectionneurs classiques, il est préférable d’utiliser des disjoncteurs sectionneurs (DCB).
A titre d’exemple, une comparaison est faite entre une solution traditionnelle à doubles
jeux de barres avec disjoncteurs et sectionneurs séparés et une solution à jeux de barres
sectionnés avec des DCB comprenant des possibilités de déconnexion manuelles (MDF).
La sous-station de 132 kV a quatre lignes aériennes, deux transformateurs de puissance
et un disjoncteur à coupleur de jeux de barre ou section de jeux de barre. Les intervalles
d’entretien sont de 5 ans pour les sectionneurs à construction ouverte et de 15 ans pour
les disjoncteurs et DCB. L’introduction des DCB réduit ainsi la moyenne d’indisponibilité
due a l’entretien de 3,1 à 1,2 heures par an.
Disjoncteurs sectionneurs ABB | Guide de l'acheteur et des applications 11
Disponibilité
Durée des pannes (h/an)
4,0
3,1
2,0
1,2
0
CB + DS
12 Guide de l'acheteur et des applications | Disjoncteurs sectionneurs ABB
DCB
La réduction des mesures d’entretien garantit les avantages suivants :
−− Plus de consommateurs satisfaits ; en fonction de la topologie de la sous-station/du réseau, l’entretien peut provoquer une perte en l’alimentation électrique
pour certains consommateurs
−− Moins de risque de perturbations du système (black-outs) ; le risque de défauts
primaires durant une mesure d’entretien étant plus élevé que pendant le service
normal (personnes dans la sous-station) et le système étant plus « faible » en
raison de l’entretien (tous les équipements ne sont pas en service)
−− Moins de coût de main-d’œuvre pour les travaux d’entretien sur le site
−− Plus grande sécurité du personnel ; tous les travaux effectués dans le système
haute tension de la sous-station constituent un risque potentiel de blessure du
personnel dû à des chocs électriques, des chutes depuis certaines hauteurs, etc.
Plus grande fiabilité avec les DCB
Pour les configurations a une seule ligne avec seulement un disjoncteur par baie,
une faute primaire sur l’un des éléments de sortie ainsi qu’une panne du disjoncteur
pour cette baie conduiraient à la mise hors tension d’une section de jeux de barres.
Une défaillance dans une section de barres ou dans le disjoncteur de couplage
mènera à la perte de l’ensemble de la sous-station.
Pour les sous-stations importantes, il n’est peut-être pas acceptable, du point de
vue de la sécurité du système, de risquer de perdre l’ensemble de la sous-station
suite à un défaut primaire. Pour « immuniser » la sous-station contre les défauts de
jeux de barres et réduire au minimum les perturbations si un disjoncteur ne s’ouvre
pas pour un défaut primaire, une configuration de 1 ou de 2 disjoncteurs peut être
utilisée.
A titre d’exemple, considérons une sous-station type de 420 kV avec trois lignes
aériennes, deux transformateurs de puissance et une réactance shunt. Une comparaison est faite entre une solution de type traditionnel avec des disjoncteurs et
des sectionneurs et une solution avec des DCB et possibilités de déconnexion
manuelles MDF.
Disjoncteurs sectionneurs ABB | Guide de l'acheteur et des applications 13
Disponibilité
Durée des pannes (h/an)
Les arrêts d’une baie d’entrée/de sortie dus aux défauts de l’appareil de commutation sont présentés dans le diagramme. Ces interruptions non planifiées peuvent être très problématiques et entrainer une perte inacceptable en alimentation
électrique pour les consommateurs. La fréquence des pannes provient des sources
internationales de statistiques telles que CIGRE qui rassemblent les informations
provenant des appareils en service. Dans la mesure où les DCB sont très semblables aux disjoncteurs traditionnels, les statistiques de pannes sont supposées
être les mêmes pour les disjoncteurs que pour les DCB. L’introduction des DCB
réduit ainsi les pannes de 50 %.
0,3
0,2
0,19
0,09
0,1
{
50 %
0
CB + DS
DCB
Les exemples présentés sont très typiques. Des solutions de sous-station avec
DCB sont généralement d’une meilleure disponibilité et d’une plus grande fiabilité
par rapport aux solutions traditionnelles.
14 Guide de l'acheteur et des applications | Disjoncteurs sectionneurs ABB
Philosophie de commutation d’une seule ligne
La conception d’une nouvelle sous-station exige la prise en compte d’un grand
nombre de considérations. Une de ces considérations est le Diagramme unifilaire
(SLD). Lors de l’élaboration du SLD, les principaux objectifs sont de créer une
solution qui garantit la meilleure sécurité possible pour le personnel et une sécurité
optimale de service. De nombreux facteurs tels que la charge, le réseau électrique
environnant, les effets de la perte de puissance, la fiabilité et les besoins d’entretien
de l’appareil, etc. influent sur la décision finale.
L’approche traditionnelle
Traditionnellement l’aspect le plus important a été de pouvoir isoler le disjoncteur
dans le système pour entretien ou réparation. Des exemples de SLD traditionnels
sont indiqués ci-dessous. Un point commun de ces exemples est que le disjoncteur peut être facilement isolé, sans affecter ni le flux de puissance dans le jeu de
barres, ni lors d’un sectionneur de by-pass où un jeu de barres de transfert est
utilisé, non plus dans de la charge actuelle.
Jeux de
barre simple
Jeux de barre simple,
Double jeux
Sectionnaire de dérivation de barres
Simple jeux de barres +
Barre de transfert
Double jeux
de barres +
Barre de transfert
D’autre part, si un disjoncteur dans un tel système ne parvient pas à ouvrir, tous les
jeux de barres doivent être mis hors tension avant que le disjoncteur ne puisse être
isolé.
En outre, même les sectionneurs doivent être maintenus et pour que ceci soit
possible sans mise hors service de la S/S complète, des jeux de barres doubles ont
été introduites. Autrement dit, la principale raison des systèmes à doubles jeux de
barres est de permettre la maintenance des sectionneurs.
Disjoncteurs sectionneurs ABB | Guide de l'acheteur et des applications 15
Philosophie de commutation d’une seule ligne
De nouvelles possibilités
Comme nous l’avons montré dans le chapitre Disponibilité, les disjoncteurs modernes SF6 sont plus performants que les DS en matière d’entretien et de fiabilité.
Ceci signifie que la méthode traditionnelle de construction des S/S avec de nombreux jeux de barres et sectionneurs diminue plus la disponibilité qu’elle ne l’accroît. En ne prenant en considération que les éléments ci-dessus, la meilleure façon
d’accroître la disponibilité est de supprimer tous les sectionneurs et de n’utiliser
que des disjoncteurs. Toutefois, en raison des aspects de sécurité, une fonction
de sectionneur est nécessaire. Dans un disjoncteur sectionneur, cette fonction de
déconnexion est intégrée dans le disjoncteur et il est alors possible de concevoir
des solutions de S/S sans sectionneurs.
Les DCB peuvent être utilisés dans les systèmes suivants :
−−
−−
−−
−−
−−
Système
Système
Système
Système
Système
de jeu barres simples
avec jeu de barres simples sectionnées
avec double jeu de barres/double disjoncteur
avec jeu de barres en forme d’anneaux
à un disjoncteur et demi
Si un système de doubles jeu de barres ou avec un jeu de barre de transfert est exigé, il peut avantageusement être remplacé par un système a doubles jeu de barres/
double disjoncteur.
Jeu de barres simple
Le système de jeu de barre simple est le système le moins compliqué. Il peut être
utilisé de préférence dans les petits appareillages de commutation avec alimentation à une seule ligne. Le taux de disponibilité est presque similaire à celui de la
ligne.
16 Guide de l'acheteur et des applications | Disjoncteurs sectionneurs ABB
Configuration H/Simple jeu de barres sectionnés
Le simple jeu de barres sectionné/configuration H est utilisé pour les petites S/S
de distribution. Avec 2 lignes d’entrée et 2 transformateurs, la probabilité que la
puissance soit disponible sur le jeu de barres MT est très élevée. Pour une S/S de
distribution, un jeu de barres simple sectionné a de meilleures performances qu’un
système conventionnel avec doubles jeu de barres.
Doubles jeu barres/Double disjoncteur
Un système de double jeu de barres/double disjoncteur offre les meilleures performances en ce qui concerne la disponibilité, la fiabilité et les conditions de service.
Aucun sectionneur n’étant utilisé, un coupleur de jeu de barres n’est pas nécessaire.
En installant des TC dans les deux branches des disjoncteurs, tous les disjoncteurs
de la S/S peuvent normalement être fermés. Si une défaillance apparait dans une
ligne ou un jeu de barre, seuls les disjoncteurs concernés sont déclenchés.
Disjoncteurs sectionneurs ABB | Guide de l'acheteur et des applications 17
Philosophie de commutation d’une seule ligne
Jeu de barres en anneaux
Le jeu de barres en forme d’anneaux est adapté pour les petites S/S jusqu’à 6 objets. La performance disponible est excellente dans la mesure où chaque objet peut
être alimenté depuis deux directions. Le désavantage par rapport a un jeu de barre
simple sectionné est que le système de jeu de barres est plus compliqué, nécessite
plus d’espace et affecte la vue d’ensemble.
Un disjoncteur et demi
Le système à un disjoncteur et demi est utilisé pour les plus grandes S/S de transmission et de distribution primaire. Différentes façons de connecter les transformateurs
sont utilisées. La disponibilité et la fiabilité sont élevées dans la mesure où chaque
objet peut être alimenté depuis deux directions. Un inconvénient est que si un jeu de
barre est hors service, les deux objets sont connectés à l’autre jeu de barres via un
disjoncteur.
18 Guide de l'acheteur et des applications | Disjoncteurs sectionneurs ABB
Conception
Disjoncteur Sectionneur
Le principe du disjoncteur sectionneur est basé sur celui des disjoncteurs d’ABB
bien connus, LTB D et HPL B. Les fonctions de base d’un DCB sont exactement les
mêmes que celles d’un disjoncteur. Les disjoncteurs sont décrits dans le Guide de
l’acheteur des disjoncteurs isolés dans le gaz, 1HSM 9543 22-00.
La fonctionnalité supplémentaire d’un DCB est qu’il est également approuvé
comme sectionneur. Cela signifie que, lorsque le disjoncteur est ouvert, le set des
contacts normaux du disjoncteur remplit toutes les conditions d’un sectionneur.
Comme la fonction de déconnexion est à l’intérieur de la chambre de coupure, il n’y
a pas d’espace d’ouverture visible.
Verrouillage des CB
Il est de la plus haute importance que le CB reste en position ouverte/déconnectée
quand il est utilisé comme sectionneur.
Pour cette raison, le DCB est équipé d’un dispositif de verrouillage mécanique qui
agit directement sur l’arbre des contacts principaux du disjoncteur. Lorsque le verrouillage mécanique est activé, il est impossible de fermer le disjoncteur. Même si
le verrou de fermeture du disjoncteur s’ouvre accidentellement, le disjoncteur reste
dans la même position.
Ce dispositif de verrouillage est actionné par un moteur qui permet un fonctionnement à distance.
Caractéristiques électriques :
Moteur 450 W
Résistance de chauffage 25 W
Contacts auxiliaires
Le bloc moteur est également équipé de contacts auxiliaires pour des opérations
d’inter verrouillage et d’indication. La configuration standard comprend 5 contacts
NO en position ouverte et 5 contacts NF en position fermée.
Caractéristiques électriques selon la classe 1 de la norme CEI 62271-1 : 110 V CC,
10 A, L/R = 20 ms
Le dispositif de verrouillage est prêt pour un fonctionnement manuel mais cette
solution ne doit être utilisée que dans des situations d’urgence.
Lorsque le verrouillage est activé, un cadenas peut être appliqué. Le cadenas empêche mécaniquement le déplacement du dispositif de verrouillage.
La position du dispositif de verrouillage est bien indiquée sur l’appareil.
La désignation du dispositif de verrouillage est AD100.
Les disjoncteurs à commande triphasée comportent un dispositif de verrouillage
commun pour les trois phases alors que les disjoncteurs à commande monophasée
ont un dispositif de verrouillage pour chaque phase.
Disjoncteurs sectionneurs ABB | Guide de l'acheteur et des applications 19
Designs jusqu’à 145 kV
Le dispositif de verrouillage et le sectionneur de mise à la terre
pour Motor Drive
Dispositif de verrouillage, AD100, 72,5-145 kV DCB
Le disjoncteur sectionneur est verrouillé en
Verrouillage activé et cadenas appliqué.
position ouverte. Le signe indique verrouillé.
Dispositif de verrouillage AD100
Le dispositif de verrouillage utilisé, AD 100, est monté sur la structure métallique du
disjoncteur.
Le blocage du DCB est réalisé lorsqu’une plaque en acier se déplace et rentre dans
l’ouverture de la tige. De cette manière le disjoncteur est mécaniquement bloqué en
position ouverte.
Le dispositif de blocage est actionné localement ou à distance quand le DCB et le
sectionneur sont tous les deux en position ouverte. Cette opération est comparable
au blocage des sectionneurs en position ouvert dans une solution conventionnelle.
L’installation standard contient 5 contacts NO et 5 contacts NF en position ouvert
et aussi 5contacts NO et 5 contacts NF en position fermée.
Caractéristiques électriques :
20 Guide de l'acheteur et des applications | Disjoncteurs sectionneurs ABB
Moteur 450 W
Résistance de chauffage 25 W
Le sectionneur de mise à la terre
Le sectionneur de mise à la terre est placé à l’extérieur de la chambre de coupure et la
position des couteaux de mise à la terre sont clairement visibles à distance. Vous n’êtes pas
obligé de vous rapprocher des appareils sous tension pour voir la position du sectionneur
de mise à la terre. Ceci est un important dispositif de sécurité, la fonction de déconnection
n’étant pas visible.
Pour des raisons de sécurité les opérations sur le sectionneur de mise à la terre se font
à distance avec une télécommande par conséquent il est équipé d’un dispositif de commande AD350. Il fonctionne, par l’intermédiaire d’un système de lien mécanique entre les
couteaux du sectionneur de mise à la terre et des indications écrites et montre clairement la
position du sectionneur.
Caractéristiques électriques :
Moteur 450 W
Résistance de chauffage 25 W
Sectionneur de terre en position
Sectionneur de terre en position
non raccordée à la terre.
raccordée à la terre.
Disjoncteurs sectionneurs ABB | Guide de l'acheteur et des applications 21
Designs jusqu’a 145 kV
Le dispositif de verrouillage et le sectionneur de mise à la terre
pour BLK
Dispositif de verrouillage intégré pour BLK, DCB 72.5 - 145 kV
Disjoncteur Sectionneur
En position bloquée et cadenassée.
débloqué en position ouverte.
Dispositif de verrouillage intégré
Le dispositif de verrouillage est intégré à l’intérieur du mécanisme de commande
(BLK 222) du disjoncteur. Un indicateur LED montre le statut bloqué ou débloqué.
Il y a une plage de connections en dessous du boîtier pour des connections de
câbles de la station.
Le blocage du DCB est réalisé quand une plaque en Aluminium se met en une
position telle que le levier dans le mécanisme BLK est bloqué et par conséquent les
opérations sur le disjoncteur deviennent impossibles.
Le dispositif de blocage est commandé manuellement ou à distance quand et le
DCB et le sectionneur de mise à la terre sont en position ouverte. Le blocage pourrait être comparé au blocage du sectionneur en position ouverte dans une solution
conventionnelle.
L’installation standard inclut 2 contacts NO et 2 contacts NF en position ouverte et
aussi 2 contacts NO et aussi 2 contacts NF en position fermée.
Caractéristiques électriques :
22 Guide de l'acheteur et des applications | Disjoncteurs sectionneurs ABB
Moteur 50 W
Résistance de chauffage — W
Sectionneurs de mise à la terre
Le sectionneur de mise à la terre est placé à l’extérieur de la chambre de coupure et la position des couteaux du sectionneur de mise à la terre peut être vue
à distance c’est-à-dire vous n’avez pas à vous rapprocher trop des équipements
pour regarder la position du sectionneur de mise à la terre. Ceci est un important
dispositif de sécurité comme la fonction de déconnection n’est pas visible.
Pour des raisons de sécurité les opérations sur le sectionneur de mise a la terre
sont réalisés a distance et par conséquent il est équipé d’un dispositif de commande a moteur, SM 800. Il fonctionne grâce à un système de lien. Les couteaux
du sectionneur de mise a la terre ainsi que des étiquettes indicateurs montrent
clairement la position.ly.
Caractéristiques électriques :
Moteur 800 W
Résistance de chauffage 22 W
Sectionneur de mise à la terre en position ouverte.
Sectionneur de mise à la terre en position fermée/mise à la terre.
Disjoncteurs sectionneurs ABB | Guide de l'acheteur et des applications 23
Conception 245 - 420 kV
Le dispositif de verrouillage et le sectionneur de mise à la terre
pour BLG
Dispositif de blocage intégré pour BLG, DCB 245 - 420 kV
Disjoncteur Sectionneur
Disjoncteur Sectionneur
Débloqué en position ouverte.
en position bloquée.
Dispositif de blocage AD100
Le dispositif de blocage utilisé, AD100, est monté sur la structure métallique du
disjoncteur.
Le blocage du DCB est réalisé par une tige métallique qui entre dans la tige du
ressort d’ouverture. De cette manière le disjoncteur est mécaniquement bloqué en
position ouverte.
Le dispositif de blocage est commandé localement ou à distance le DCB et le
sectionneur de mise à la terre sont en position ouverte. Cette opération peut
être comparé au blocage des sectionneurs en position ouverte dans une solution
conventionnelle.
24 Guide de l'acheteur et des applications | Disjoncteurs sectionneurs ABB
Le sectionneur de mise à la terre pour DCB 245 kV
Le sectionneur de mise à la terre est place à l’extérieur de la chambre de coupure
et la position des couteaux du sectionneur de mise à la terre est clairement visible
distance. C’est à dire que vous ne devez pas vous approcher des appareils sous
tension pour voir la position des contacts du sectionneur de mise à la terre. Ceci
est important dispositif de sécurité étant donné que la fonction de déconnection
n’est pas visible.
Pour des raisons de sécurité les opérations sur le sectionneur de mise à la terre
sont effectuées à distance et par conséquent il est équipé d’un dispositif à moteur,
BCM-F. Il est réalisé via un system de connexion. Les couteaux du sectionneur de
mise à la terre et des étiquettes montrent clairement la position.
Caractéristiques électriques :
Moteur 650 W
Résistance de chauffage 50 W
Earthing switch in open position.
Disjoncteurs sectionneurs ABB | Guide de l'acheteur et des applications 25
Conception
Interverrouillage électrique
Outre le verrouillage mécanique d’un DCB ouvert, des interverrouillages électriques
doivent être appliqués en tant que :
Verrouillage inactivé et interverrouillé
DCB fermé
Sectionneur de terre ouvert et interverrouillé
DCB ouvert et verrouillage non activé
Le DCB peut être utilisé
Le dispositif de verrouillage peut être utilisé
Fonctionnement du sectionneur à la terre interverrouillé
DCB ouvert et verrouillage activé
Le sectionneur de terre peut être utilisé
Fonctionnement de DCB interverrouillé
Sectionneur de terre fermé
Opération de verrouillage interverrouillée
Fonctionnement de DCB interverrouillé
Sectionneur de terre ouvert et
Le DCB peut être utilisé
verrouillage non activé
Fonctionnement du sectionneur à la terre interverrouillé
Sectionneur de terre ouvert et
DCB ouvert et verrouillé
verrouillage activé
Le sectionneur de terre peut être utilisé
Disjoncteur
Fermeture
CB
AD100
Dispositif de
verrouillage
M
Fonctionnement
AD100
AD350
Sectionneur de terre
M
Fonctionnement
AD350
Principes du système d’interverrouillage électrique
26 Guide de l'acheteur et des applications | Disjoncteurs sectionneurs ABB
Disjoncteurs sectionneurs ABB | Guide de l'acheteur et des applications 27
Conception
Isolateurs composites
Des isolateurs composites avec des protections en caoutchouc silicone (SIR) offrent
de nombreux avantages par rapport aux isolateurs en porcelaine traditionnels et
fournissent de nouvelles possibilités pour améliorer la sécurité et la disponibilité.
Parmi les qualités principales, citons une résistance de contournement élevée, un
faible poids et une grande stabilité contre l’absorption des rayons Ultraviolet.
La résistance de contournement élevée est obtenue grâce à la nature chimique de la
silicone qui rend la surface de l’isolateur hydrophobe. La surface hydrophobe empêchant la pollution de s’accumuler, le risque pour des courants de fuite est réduit au
minimum. Le diagramme montre la différence en courant de fuite entre les isolateurs
en porcelaine et les isolateurs en silicone au cours d’un test de brouillard salin.
Courant de fuite (A)
1
Porcelaine
0,1
0,01
Silicone
0,001
0,2
0,4
0,6
0,8
1
Courant de fuite sur le temps selon le test de brouillard salin
Le faible poids diminue les forces statiques sur les structures et les fondations.
C’est aussi un avantage dans les zones à haut risque de tremblements de terre
dans la mesure où les forces dynamiques seront très inférieures. Le faible poids
garantit également un transport et une manipulation plus faciles.
La stabilité contre l’absorption des UV avec la résistance élevée du courant de fuite
en fait un produit d’une remarquable résistance au vieillissement.
De plus, le caoutchouc silicone est non-cassant, ce qui minimise le risque de dommages pendant le transport, l’installation et le service ainsi qu’en cas de vandalisme.
La propriété « non-cassant » prévient aussi la dispersion de pièces dangereuses
pour le personnel et les autres équipements, en cas d’explosion causée par une
surpression interne ou des causes externes.
Plus d’informations sur les isolateurs composites peuvent être trouvées dans la
brochure « Produits haute tension avec isolateurs composites », 1HSM 9543 01-06.
En conclusion, ABB a choisi des isolateurs composites avec caoutchouc silicone de
façon standard pour les DCB.
28 Guide de l'acheteur et des applications | Disjoncteurs sectionneurs ABB
Conception
Dispositif de déconnexion manuelle
Parfois, il peut être pratique de déconnecter une unité de jeu de barres ou la ligne
lors de l’entretien ou des réparations. Il ne s’agit pas là d’une demande spéciale
pour les solutions avec DCB, mais d’un outil pour diminuer encore davantage
l’indisponibilité.
Un dispositif de déconnexion manuelle, MDF, est un point dans l’appareil de commutation préparé pour l’ouverture rapide de la connexion principale, par exemple, entre
une ligne et le jeu de barre. Le travail doit être effectué hors tension et avec mise à la
terre. Quand un DCB est déconnecté de cette manière, les autres parties de la sousstation peuvent être remises sous tension durant le travail sur le DCB lui-même.
Le MDF se compose de colliers de serrage standard et d’un fil ou tube. Les points
de connexion pour le MDF sont disposés de sorte que lorsque le MDF est éliminé, il
y a assez de distances de sécurité entre l’appareil déconnecté et le jeu de barre ou
la ligne. Ainsi, le jeu de barre et la ligne peuvent être reconnectés lors de la maintenance ou en cas de travaux de réparation de l’appareil.
L’utilisation d’un MDF pour une unité de trois phases est supposée prendre moins
de 2 heures.
Notez qu’un MDF n’est pas comparable à un sectionneur car il ne nécessite aucun
entretien et est destiné à n’être utilisé qu’en de rares occasions.
Exemple de MDF
Fermé
Ouvert
Exemple de sous-station intérieure, Suède
Disjoncteurs sectionneurs ABB | Guide de l'acheteur et des applications 29
Conception
Structure en acier
Les structures en acier pour DCB, le
module d’entrée de ligne et les assemblages de baie sont en acier galvanisé
à chaud.
Les dimensions sont adaptées aux exigences d’endurance mécanique et aux
distances de sécurité électrique spécifiées dans la norme CEI applicable.
Les points de connexion nécessaires
pour le réseau de mise à la terre sont
percés dans la structure.
Pour 72,5 – 145 kV, la structure d’acier
de DCB peut aussi contenir les transformateurs de courant. Pour 245 kV et plus,
les TC sont placés sur une structure séparée.
Unité complète 72,5 kV
Une unité complète contenant DCB, sectionneur de mise à la terre, TC, TT et parafoudres sur la même structure est disponible pour 72,5 kV.
Module d’entrée de ligne
Les appareils qui ne peuvent pas être érigés avec le DCB doivent avoir leur propre
structure. À cet effet, un module d’entrée de ligne est disponible. Le LEM peut être
équipé de TCT, ES et SA.
Conception de baie
Pour les appareils de commutation jusqu’à 300 kV, des systèmes prédéfinis et
complets de jeu de barre avec structure de soutien et connexions primaires sont
disponibles.
Par conséquent, il est possible de commander des baies de commutation entièrement fabriquées en usine.
Module d’entrée de ligne
Capacité de résistance sismique
Il y a dans le monde de nombreuses régions à risques de secousses sismiques et
où les équipements doivent être conçus pour résister aux contraintes correspondantes. Pour démontrer les capacités de résistance aux tremblements de terre,
ABB effectue des essais et des calculs pour différents appareils et applications.
Pour la capacité de résistance aux séismes, veuillez consulter le Guide de l’acheteur de chaque appareil.
30 Guide de l'acheteur et des applications | Disjoncteurs sectionneurs ABB
Normes et essais
Normes applicables
Disjoncteur sectionneurs
La norme applicable pour les DCB est CEI 62271-108. (Disjoncteurs sectionneurs
de courant alternatif haute tension pour tensions assignées de 72,5 kV et plus)
Cette norme se réfère essentiellement à la norme pour disjoncteurs, CEI 62271-100,
et pour les sectionneurs, CEI 62271-102.
Cela signifie qu’un DCB remplit toutes les exigences normatives pour un CB ainsi
que pour un DS.
En plus de cela, CEI 62271-108 indique comment inter verrouiller et attacher un
DCB contre toute manœuvre involontaire ainsi que comment tester le DCB pour
garantir des performances d’isolation après une longue période en service.
Autres appareils de commutation
Tous les appareils de commutation tels que les transformateurs de tension, les
transformateurs de courant et les parafoudres sont testés selon les normes applicables. Les appareils sont décrits dans le Guide de l’acheteur en tant que :
−− Transformateurs de mesure extérieurs 1HSM 9543 42-00
−− Parafoudres1HSM 9543 12-00
Essais de type
Tous les appareils ont passé les essais de type conformément aux normes applicables. Pour plus d’informations, consultez le Guide de l’acheteur en fonction des
informations ci-dessus.
Des modèles spécifiques de baies de commutation complètes ont été testés afin de
vérifier leur conception.
Test de fonction combiné DCB (CEI 62271-108)
Le DCB doit satisfaire aux exigences diélectriques pour la distance d’isolement, non
seulement à l’état neuf mais aussi pour une longue période de service. Par conséquent, la résistance diélectrique sur la distance d’isolement doit être démontrée
après un essai de fonctionnement mécanique ainsi qu’après le test de court-circuit
spécifié.
Les rapports d’essais de type sont disponibles en tant que synthèses des essais
de type et rapports complets sur l’essai de type. Les rapports sont fournis sur
demande.
Disjoncteurs sectionneurs ABB | Guide de l'acheteur et des applications 31
Normes et essais
Les tests de routine
Les normes applicables pour les différentes fonctions dans une baie de commutation décrivent également la procédure de test de routine. D’autres essais nonspécifiés peuvent également être réalisés si ABB le juge nécessaire pour assurer un
fonctionnement sûr et parfait.
Ainsi, les procédures de test de routine pour les appareils inclus sont décrites dans
le Guide de l’Acheteur pour les appareils tels que :
− − Transformateurs de mesure extérieurs
− − Disjoncteurs isolés dans le gaz 1HSM 9543 42-00
1HSM 9543 22-00
Contrôle de la qualité
ABB High Voltage Products à Ludvika, Suède, dispose d’un système avancé de
gestion de la qualité couvrant le développement, la conception, la fabrication, les
essais, les ventes et le service après-vente ainsi que pour les normes d’environnement et nous sommes certifiés ISO 9001 et ISO 14001 par Bureau Veritas.
Certification
Awarded to
High Voltage Products
consisting of HV Breakers and HV Components
Ludvika, Sweden
part of ABB AB, Division Power Products and Power Systems
Bureau Veritas Certification certify that the Management Systems of the above
organisation has been audited and found to be in accordance with the requirements of
the management system standards detailed below
Standards
SS-EN ISO 9001: 2008
SS-EN ISO 14001: 2004
OHSAS 18001: 2007
Scope of supply
Development, design, manufacturing, sales and after sales service of:
• Surge arresters and accessories of surge arresters including application for HVDC
and reactive power compensation and transmission line arresters.
• Live tank breakers, breaker components and air insulated switchgear modules.
• Current transformers, inductive and capacitive voltage transformers and coupling
capacitors for high voltage application.
• Power Capacitors and system for harmonic filtering and reactive power
compensation.
Original Approval Date ISO 9001:
13 November 1992
Original Approval Date ISO 14001:
8 September 1998
Original Approval Date OHSAS 18001: 22 April 2009
Subject to the continued satisfactory operation of the organisation’s Management Systems,
this certificate is valid until: 25 April 2012
To check this certificate validity please call +46 31 60 65 00
Further clarifications regarding the scope of this certificate and the applicability of the management systems requirements may be
obtained by consulting the organisation
Jan-Olof Marberg, Technical Manager, Bureau Veritas Certification Sverige AB
Date:
22 April 2009
Certificate Number:
9000174/E
Bureau Veritas Certification Sverige AB, Fabriksgatan 13, 412 50 GÖTEBORG, Sverige
Electronic copy only
Electronic copy only
32 Guide de l'acheteur et des applications | Disjoncteurs sectionneurs ABB
Aspects environnementaux
Nous, à ABB, avons une volonté claire de diminuer l’impact environnemental causés par les systèmes et les appareils conçus et livrés par nos soins. Ainsi, nous
sommes agréés conformément aux systèmes de management environnemental ISO
14001 et ISO 14025.
Par conséquent, durant le développement des DCB et des systèmes basés sur des
DCB, les aspects environnementaux ont toujours été au centre de nos préoccupations.
Disjoncteurs isolés dans le gaz SF6
Les DCB sont basés sur les disjoncteurs isolés dans le gaz SF6 d’ABB.
SF6 est un gaz aux propriétés exceptionnelles d’isolement et d’extinction et, pour
le moment, la seule solution technique et commerciale pour les disjoncteurs haute
tension. Toutefois, SF 6 présente l’inconvénient de contribuer à l’effet de serre et
doit donc être manipulé avec précaution. Tout d’abord la quantité utilisée doit être
maintenue aussi basse que possible, ce qui est le cas pour les conceptions d’ABB,
qui, par exemple, contiennent moins de 10 kg pour un DCB de 145 kV. Ensuite, le
taux de fuite doit être minimisé. CEI permet une fuite d’un maximum de 0,5 % par
an, une exigence respectée avec de bonnes marges. Les tests de laboratoire ont
montré des taux de fuite inférieurs à 0,1 % pour les disjoncteurs isolés dans le gaz
d’ABB. Par conséquent, le faible volume ainsi que le faible taux de fuite conduisent
à de très faibles émissions de SF 6.
De plus, ABB dispose de procédures bien établies pour la gestion du SF 6 de la
production du CB jusqu’à sa mise hors service.
Utilisation de matières premières
Comme le nombre d’appareils primaires est diminué par rapport aux solutions
conventionnelles, l’utilisation totale de matières premières est réduite de façon
significative. Il s’agit de tous les type des matériaux normalement utilisés dans
les appareils de commutation tels que : l’acier, l’aluminium, le cuivre, le plastique,
l’huile, etc.
Nombre de fondations – utilisation du béton
Les appareils de commutation basés sur des DCB nécessitent beaucoup moins de
fondations que les appareils de commutation conventionnels dans la mesure où ils
comprennent moins d’appareils primaires. Les systèmes dans lesquels les appareils
peuvent être montés sur des structures communes minimisent le nombre de fondations. En règle générale, une sous-station avec des DCB ne nécessite que la moitié
(ou moins) du nombre de fondations par rapport à une sous-station traditionnelle.
Transports
Les transports sont considérés comme un contributeur important à l’impact négatif
sur l’environnement.
Le système avec DCB réduira bien sûr cet inconvénient dans la mesure où l’utilisation inférieure de matériaux et la diminution du nombre des appareils impliquent
moins de transports.
Disjoncteurs sectionneurs ABB | Guide de l'acheteur et des applications 33
Aspects environnementaux
Exemple – étude LCA pour DCB de 145 kV avec sectionneur de terre
Une étude LCA a été effectuée pour un DCB de 145 kV, y compris le mécanisme
de fonctionnement, le sectionneur de terre et la structure de soutien. L’étude a pris
en considération l’impact environnemental du cycle de vie complet et satisfait aux
exigences de la norme ISO 14040. Elle est basée sur les hypothèses suivantes :
− − Durée de vie de 40 ans
−− Pertes électriques de 50 % du courant assigné, soit 1575 A par phase
−− DCB à fonctionnement à trois pôles, résistance de 32 μΩ/pôle, réchauffeur de
70 W en continu plus thermostat de 70 W contrôlé 50 % du temps
Plusieurs différentes catégories d’impacts environnementaux peuvent être considérées dans les études LCA telles que l’acidification, l’appauvrissement de l’ozone et
le réchauffement climatique.
Dans le cas présent, l’évaluation a été effectuée par rapport au potentiel de réchauffement climatique global (GWP). Ceci est généralement la catégorie d’impact
la plus importante pour les produits consommateurs d’énergie au cours de leur durée de vie.. Le résultat est indiqué en kg CO2 équivalents. L’impact de la consommation d’énergie électrique est basé sur une combinaison de systèmes de production d’électricité acceptée par les pays de l’OCDE et tient compte de la perspective
LCA : 0,6265 kg CO 2 par kWh.
Énergie et matériau
SF6
Fin de vie
Utilisation
Fabrication
-10000
10000
30000
50000
Kg de CO2 équivalents
34 Guide de l'acheteur et des applications | Disjoncteurs sectionneurs ABB
70000
90000
Comme indiqué dans la figure, la consommation d’énergie électrique pendant
la phase d’utilisation contribue le plus au potentiel de réchauffement global. Les
pertes résistives dans le circuit principal sont responsables de 70 % de cette
consommation d’énergie. Le reste est divisé entre le réchauffeur contrôlé par
thermostat (10 %) et le réchauffeur anti-condensation (20 %) dans le mécanisme
de commande. Il est supposé que le réchauffeur à commande par thermostat a été
connecté durant la moitié de la phase d’utilisation.
La contribution, durant la phase d’utilisation, relative à une fuite de SF6 dans
l’atmosphère est inférieure à 10 % du total. Ceci est le résultat du volume de gaz
réduit et du faible taux de fuites caractéristiques de la conception des disjoncteurs
isolés dans le gaz. La contribution a été calculée en supposant un taux de fuite relatif de SF6 de 0,1 % par an, ce qui est typique pour ce type de DCB. En fin de vie,
il était supposé que 1 % du gaz est perdu tandis que le reste est recyclé.
Exemple – Comparaison des pertes électriques
Comme on le voit dans l’exemple précédent, les pertes électriques représentent
le plus grand impact sur l’environnement. Il est donc très intéressant de comparer
les pertes électriques entre un agencement avec des DS-CB-DS traditionnels et un
agencement avec des DCB. Les données suivantes ont été utilisées pour l’agencement DS-CB-DS de 145 kV :
− − CB à fonctionnement à trois pôles, résistance de 32 μΩ/pole, réchauffeur de
70 W en continu plus thermostat de 70 W contrôlé 50 % du temps (c.-à-d. les
mêmes données que pour le DCB)
− − DS à fonctionnement motorisé, résistance de 59 μΩ/pôle, réchauffeur de 50 W
en continu
− − Connexions entre les DS et CB : Falcon ACSR de 8 m, diam. 39,3 mm,
289 μΩ/pole
Les résultats, valables pour une durée de 40 ans, sont indiqués dans le tableau.
Les économies d’énergie réalisées en utilisant des DCB correspondent à près de
700 tonnes de CO 2, soit environ 17 tonnes par an. Pour une sous-station complète,
avec plusieurs baies, la différence sera encore plus importante.
Équipement de
Énergie électrique
commutation
consommée
Libération correspondante
de CO 2
MWh
Tonnes métriques
DS-CB-DS
1217
762
DCB
120
75
Les pertes ont aussi une valeur économique directe. La différence de pertes
accumulées entre les deux solutions est plus de 1000 MWh. (A tire indicatif, vous
pouvez comparer le coût de ces pertes avec le coût du système avec DCB).
La planification d’une nouvelle S/S comprend un grand nombre de disciplines. Dans
ce document, nous n’évoquons que celles relatives à la différence entre l’utilisation
de DCB et d’équipements conventionnels.
Disjoncteurs sectionneurs ABB | Guide de l'acheteur et des applications 35
Conception des sous-stations
Schéma unifilaire
Les facteurs influant sur le SLD sont le réseau, la charge, les extensions futures, les
aspects d’indisponibilité, les coûts, le site, etc.
L’utilisation de DCB permet d’éviter les systèmes de jeu de barres complexes. Ceci
facilite la conception de l’appareil de commutation et permet des solutions au taux
de disponibilité le plus élevé et les meilleures conditions pour des coûts optimisés.
Spécification
Le SLD est la base pour la spécification qui peut être une spécification d’appareil
complète ou une spécification fonctionnelle.
Une spécification d’appareil a l’avantage de permettre au chef de projet de préciser
exactement ce qu’il veut et d’obtenir des devis similaires de tous les soumissionnaires.
Une spécification fonctionnelle permet au soumissionnaire de proposer d’autres
idées en ce qui concerne les appareils et les systèmes et il peut même parfois proposer des solutions plus rentables.
Quoi qu’il en soit, il est important que l’étude permette au soumissionnaire de faire
des devis pour des solutions autres que ce qui est précisé dans la spécification.
Gestionnaire de spécification d’appareil de commutation
Quel que soit le type de spécification choisi, le client/chef de projet peut vouloir
indiquer les exigences et les données techniques de l’appareil.
À cette fin, un outil informatisé, appelé Gestionnaire de spécification d’appareil de
commutation (SSM), est disponible auprès d’ABB.
Contactez votre représentant local ABB pour plus d’informations.
Distances de sécurité
CEI et d’autres normes prescrivent les distances dans les appareils de commutation. Ces valeurs standard peuvent parfois être renforcées par le client en raison
des conditions locales.
Une attention particulière doit être accordée à la distance à la « Partie sous tension
la plus proche » aussi appelée dégagement de section (section clearance). Cette
distance doit être établie entre toutes les parties sous tension et l’endroit dans l’appareil de commutation où le travail doit être effectué.
Ce tableau montre des exemples de valeurs qui doivent toujours être coordonnées
avec les exigences de l’installation.
Exemples de valeurs pour les distances (mm)
72,5 kV
145 kV
245 kV
Base d’isolateur la plus basse à la terre
2250
2250
2250
420 kV
2250
La terre et la partie sous tension la plus basse
3000
3770
4780
5480
Entre les phases
630
1300
2100
4200
Phase à la terre
630
1300
2100
3400
Profil de moyen de transport
700
1520
2350
3230
Vers la partie sous tension la plus proche
3000
3270
4280
4980
36 Guide de l'acheteur et des applications | Disjoncteurs sectionneurs ABB
Mise à la terre pour l’entretien
En cas de travail dans l’appareil de commutation, toutes les parties métalliques des
appareils ou des autres éléments qui seront touchés doivent être reliées à la terre.
Des sectionneurs de terre fixes ou des appareils portables de mise à la terre peuvent être utilisés. Des bornes de connexion pour des appareils portables de mise à
la terre sont souvent préinstallées.
Borne pour le dispositif de mise à la terre portable
Lame de terre
X
Partie qui peut
être sous tension
Lorsque vous installez des bornes de connexion pour des appareils portables de
mise à la terre, il est important de considérer toutes les parties sous tension possibles et de placer les bornes de sorte que la connexion de l’appareil de mise à la
terre puisse être effectuée en toute sécurité. Voir par exemple la distance X de la
figure ci-dessus.
X dépend du niveau de tension et du type d’appareil de mise à la terre.
AVERTISSEMENT !
Tous les travaux relatifs au disjoncteur doivent être effectués avec des conducteurs
déconnectés et mis à la terre. Toutes les réglementations et règles de sécurité nationales et internationales doivent être respectées.
Disjoncteurs sectionneurs ABB | Guide de l'acheteur et des applications 37
Conception des sous-stations
Dispositif de mise à la terre portable à trois phases
Borne de connexion de phase
Pince de connexion pour connexion de terre
Dispositif de mise à la terre connecté
à la borne de phase
38 Guide de l'acheteur et des applications | Disjoncteurs sectionneurs ABB
Configuration de l’équipement de commutation
ABB a la possibilité d’établir, dans des délais très courts, une proposition de
configuration pour des solutions avec DCB basées sur des blocs de construction
préconfigurés. Cette pré-configuration peut servir de base pour trouver la meilleure
configuration pour le projet.
L’exemple ci-dessous montre un appareil de commutation de 145 kV avec un
système de jeu de barre simple sectionné, deux lignes et deux transformateurs.
46000
A
C
6000
B
A
B
C
9000
Section A-A
9000
Section B-B
Section C-C
Extension d’une sous-station existante
L’autre manière de construire une baie de commutation haute tension avec DCB
comparé à celle traditionnelle avec des sectionneurs rend le concept très utile en
cas d’extension de la sous-station existante.
La configuration sans sectionneur permet une extension de petites dimensions. Très
souvent, il est possible de remplacer une baie existante avec deux nouvelles baies
basées sur des DCB
La solution dépend de la nouvelle charge, du système de jeu de barre existant et de
l’espace sur le site.
Les barres bus simples sont de préférence prolongées avec seulement une nouvelle
baie de DCB au lieu de CB et DS.
Un double jeu de barre peut être étendu en tant que système de disjoncteur double
avec DCB.
Les systèmes de jeu de barre de transfert et les systèmes avec sectionneur de
dérivation sont de préférence étendus comme un système de jeu de barre simple
avec un seul DCB.
Disjoncteurs sectionneurs ABB | Guide de l'acheteur et des applications 39
Conception des sous-stations
Extension du système traditionnel de jeu de barres doubles
Extension de système de jeu de barres de transfert
Remplacement des appareils
Il peut être parfois nécessaire de remplacer les appareils de commutation dans les
dispositifs de commutation existants appareil par appareil. Il se peut alors que, pour
une raison quelconque, le même type d’appareil ne soit plus disponible ou adapté.
Même dans ce cas, les DCB peuvent constituer la bonne solution. Dans les systèmes de jeu de barre simple, un DCB remplace la configuration classique de CB
et DS. Dans un système de jeu de barres doubles, les trois (deux) DS et CB sont
remplacés par une solution à double disjoncteur avec deux DCB. Les systèmes
de jeu de barre de transfert et avec sectionneur de dérivation sont de préférence
traités comme des systèmes de jeu de barres bus simple et les DS et CB sont donc
remplacés par un seul DCB.
La baie sera d’une disponibilité et d’une fiabilité considérablement plus élevées
après la rénovation avec des DCB qu’après un remplacement correspondant
appareil par appareil. Ceci peut être prouvé par des calculs et est dû aux taux très
faibles d’entretien et de pannes des DCB.
40 Guide de l'acheteur et des applications | Disjoncteurs sectionneurs ABB
Optimisation des coûts
Grace à l’absence de sectionneurs permise par l’utilisation de DCB dans l’appareil
de commutation, la sous-station peut être de plus petite taille et plus rentable.
L’économie d’espace peut être de l’ordre de 20 à 50 %. Tous les coûts liés à la
planification, la conception, la construction, l’entretien et le service sont faibles
du fait du nombre inférieur d’appareils et de l’utilisation de solutions partiellement
préconçues.
Vous pouvez entrer vos propres chiffres dans le tableau et faire une comparaison
des coûts de votre projet.
DCB
Conventionnel
Fondations
Travaux de génie civil
Connexions primaire
Tubes/fils de connexion
Câblage auxiliaire
Installation et mise en service
Conception et planification
Gestion de projet
Appareil primaire
Système de jeu de barres
Panne et maintenance
Autres
Total
Le tableau ci-dessous montre une comparaison des coûts entre une solution classique et une solution avec DCB. L’exemple contient une sous-station de distribution
de 5 baies avec un seul de jeu de barre.
Coût
Conception et planification
Travaux de génie civil et chantier
Jeu de barre et connexions
Panne et maintenance
Appareil primaire
0
Conventionnel
DCB
Disjoncteurs sectionneurs ABB | Guide de l'acheteur et des applications 41
Processus et assistance
Aide à la conception
ABB a une longue expérience dans la conception des sous-stations et peut vous
apporter son aide à tous les stades de la conception et à des degrés divers en
fonction des demandes du projet.
Ainsi tous les cas, depuis la livraison d’une solution clé en mains à celle d’un seul
appareil, sont traités.
Pour les solutions DCB, nous avons la possibilité de créer une proposition de configuration avec SLD à utiliser pour les devis et pour les premières discussions portant
sur le remplacement des solutions traditionnelles avec des DCB.
Même si la livraison est limitée à quelques appareils isolés, une aide à la conception
de la configuration de l’appareil de commutation, à la planification de la fondation et
à la conception de la structure de soutien est disponible.
Processus de livraison
L’organisation du service Disjoncteurs est un processus orienté avec focalisation
sur les livraisons aux clients. Le processus est continuellement optimisé du point de
vue du respect du temps de livraison et de la qualité.
Ventes & Traitement des commandes
Pour assurer que les livraisons répondent aux exigences du bon de commande, une
attention particulière est consacrée à :
− − L’assurance de la remise du bon de commande du service Ventes au service
Commandes.
−− La clarification de la commande, assurant les tâches particulières des services
commande, études, approvisionnement et production.
−− Les modifications possibles de la commande
Les outils de gestion des commandes sont en permanence améliorés afin d’assurer
à nos clients le meilleur service possible.
Gestion des approvisionnements et achats
L’unité Disjoncteur a des procédures bien définies pour la sélection et l’approbation
de ses fournisseurs.
Une attention particulière est attachée aux audits au site du fournisseur : la fabrication, le Plan d’inspection et d’essais (Inspection and Test Plan – ITP) et la gestion
du système de livraison en temps prévu (On Time Delivery – OTD).
Les fournisseurs sont évalués à des intervalles réguliers en ce qui concerne la qualité et l’OTD.
Production et assemblage
Tous les employés sont formés et certifiés en conformité avec leurs responsabilités.
Des plans d’inspection et d’essais, des registres d’inspection ainsi que des fiches de
contrôle ont été mis au point pour tous les disjoncteurs afin de s’assurer que toutes
les activités et l’assemblage soient effectués conformément aux spécifications.
42 Guide de l'acheteur et des applications | Disjoncteurs sectionneurs ABB
Service et pièces de rechange
Le service Disjoncteur s’occupe des demandes du client en ce qui concerne le
service après-vente et les pièces de rechange. Des ingénieurs certifiés sont disponibles à Ludvika et sont prêts pour se rendre sur le site du client. Aussi afin de
pouvoir assister nos clients, le plus rapidement possible, nous disposons également
de centres de services locaux établis dans plusieurs parties du monde.
Recherche et développement
Le processus R&D utilise un modèle de gestion de projet avec des règles bien
définies pour assurer que toutes les exigences du client et les questions d’ordre
techniques sont étudiées.
Installation et mise en service
L’installation et la mise en service est une partie de l’engagement d’ABB dans la
fourniture des solutions complètes clés en main des équipements de commutation.
ABB peut également prendre en charge l’installation et la mise en service d’autres
types de livraisons comme des appareils DCB isolés.
Veuillez inclure l’installation et la mise en service dans votre demande.
En cas d’urgence, une assistance téléphonique est disponible 24 heures sur 24
tél. : +46 70 3505350.
En appelant ce numéro, les clients peuvent toujours joindre un de nos représentants pour consultation immédiate et planification des actions.
Disjoncteurs sectionneurs ABB | Guide de l'acheteur et des applications 43
Demandes et commandes
Disjoncteurs sectionneurs
Les documents du Gestionnaire de spécification d’appareil de commutation (SSM)
peuvent être utilisés de préférence comme pièces jointes à la demande pour la
spécification des DCB.
Sinon, les informations minimales suivantes sont nécessaires et peuvent être copiées,
remplies et envoyées avec votre demande.
DONNÉES DU PROJET
Client final
Nom du projet
Standards / Spécifications du client
Nombre de disjoncteurs
Date de livraison
APPLICATION
Ligne
Transformateur
Batteries de réactances
Batteries de condensateurs
Autre séquence de fonctionnement
Nombre de manoeuvres par an
PARAMÈTRES DU SYSTÈME
Tension assignée
Fréquence assignée
Courant nominal assigné
Courant de coupure maximum
LIWL (Choc de foudre 1,2/50 μs)
SIWL (Impulsion de commutation 25/2500 μs, pour Um ≥ 300 kV)
Tension de tenue à fréquence industrielle
Neutre mis à la terre/non mis à la terre
CONDITIONS D’AMBIANCE
Température ambiante (max. – min.)
Altitude (au-dessus du niveau de la mer)
Exigences de résistance sismique
44 Guide de l'acheteur et des applications | Disjoncteurs sectionneurs ABB
PARAMÈTRES MÉCANIQUES DE BASE
Fonctionnement tripolaire/monopolaire
Type de borne haute tension (CEI/NEMA/DIN)
Ligne de fuite minimum, mm ou mm/kV
Distance de phases (centre à centre)
Cadre support (hauteur)
PARAMÈTRES MÉCANIQUES OPTIONNELS
Disques de rupture
Support pour TC
Connexions primaires disjoncteur – transformateur de courant
Déclenchement manuel
DONNÉES DU MÉCANISME DE FONCTIONNEMENT
Tension de commande (bobines et relais)
Tension moteur
Tension CA (réchauffeurs, etc.)
Nombre de contacts auxiliaires libres
Exigences spécifiques
ACCESSOIRES
Gaz SF6 pour la mise sous pression
Équipement de remplissage de gaz
Commutation contrôlée (Switchsync™)
Surveillance d’état (OLM)
Équipement d’essais
- SA10
- Programmes
Outils
Pièces de rechange
Disjoncteurs sectionneurs ABB | Guide de l'acheteur et des applications 45
IED de contrôle et de protection
ABB Substation Automation Products a une expérience exceptionnelle des dispositifs électroniques intelligents (IED) pour les systèmes de protection et de commande
dans les sous-stations pour la distribution, la sous-transmission et les réseaux de
transmission.
IED pour appareils de commutation de distribution
Pour les appareils de commutation de distribution standard, ABB Substation Automation Products peut fournir des IED « Prêts à connecter » qui assurent des solutions rentables pour la protection, le contrôle et la surveillance des lignes aériennes,
des câbles et des transformateurs de puissance.
Description des IED
− − IED de protection à distance pour protection principale ou d’appoint dans des
systèmes solidement mis à la terre ou à impédance élevée.
Distance totale, surtension, tension résiduelle et protection de tension sont des
exemples de fonctions de protection incluses.
Contrôle de synchronisation et de mise sous tension, autorecloser, enregistreur
de perturbations/événements et localisateur des pannes sont des exemples de
fonctions de contrôle et de surveillance incluses.
− − IED de protection contre les défaut à la terre et de surintensité pour la protection
de secours dans des systèmes solidement mis à la terre ou à impédance élevée.
Protection de surintensité résiduelle et de surintensité non-directionnelle et
directionnelle, protection de tension et de disjoncteur sont des exemples des
fonctions de protection incluses.
Autorecloser et enregistreur des valeurs de déclenchement et des événements
sont des exemples des fonctions de commande et de surveillance incluses.
− − IED de protection de transformateur pour transformateurs de puissance relié à
un jeu de barre en anneaux, à un jeu de barre à double disjoncteur ou à un jeu
de barre à 1 ½ disjoncteur avec points neutres solidement mis à la terre ou à
impédance élevée.
Transformateur différentiel, surintensité, défaut de terre, surcharge thermique,
protection de tension sont des exemples des fonctions de protection incluses.
Régulation de tension par le contrôle de la position du changeur de prise sur
charge, enregistreur des perturbations et des événements sont des exemples
des fonctions de contrôle et de surveillance incluses.
Ces IED pré-configurés sont faciles à commander. Ils contribuent à la réduction du
temps d’ingénierie et permettent une mise en service efficace.
Les demandes de renseignements et les commandes doivent être envoyées directement à ABB Substation Automation via votre représentant local ABB.
46 Guide de l'acheteur et des applications | Disjoncteurs sectionneurs ABB
Séquence de fonctionnement
État d’interverrouillage
Activité
Relier
Ordre
Fermer
Ouvert
Ouvert
Déconnecter Déconnecter
Terre
Terre
Indication
Fermé
Résultat
1
Interverrouillage Interverrouillage
mécanique
À distance
Disjoncteur
AD100 ouvert
AD100 ouvert
À distance
fermé
AD350 ouvert
AD350 ouvert
Ouvert
0
Disjoncteur
AD100 ouvert
AD100 ouvert
ouvert
AD350 ouvert
AD350 ouvert
Bloqué
1
Disjoncteur
AD100 fermé
AD100 fermé
bloqué
AD350 ouvert
AD350 ouvert
Sectionneur
AD100 fermé
AD100 fermé
de terre fermé
AD350 fermé
AD350 fermé
Mise à la
terre
1
Local /
électrique
Cadenassage
À distance
À distance
À distance
Fixez la dé-
Local
connexion
Cadenassez le disjoncteur en position
ouverte
Fixez la mise
Local
à la terre
Cadenassez le sectionneur de terre en
position fermée
Présentation de DCB dans IHM
Un nouveau symbole graphique pour les dessins et illustrations a été décidé et
introduit dans la norme CEI 60617. Veuillez voir la figure ci-dessous. Il n’existe
aucune norme pour la représentation des DCB dans IHM ; cependant, nous recommandons d’utiliser l’illustration dynamique suivante. Les symboles dynamiques
doivent être en mesure de démontrer les différents modes ou séquences de fonctionnement des DCB, voir le tableau des séquences opérationnelles.
Symbole DCB selon
Ouvert
Fermé
Ouvert et verrouillé
CEI 60617
Disjoncteurs sectionneurs ABB | Guide de l'acheteur et des applications 47
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l’amélioration de ses produits. Nous nous réservons
donc le droit de modifier sans préavis la conception, les
dimensions et les caractéristiques des produits.
Publication 1HSM 9543 23-03fr, Édition 2.1, 2012-02 Disjoncteurs sectionneurs, Guide de l'acheteur et des applications
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