Video 5: Notions de synchronisation

Transcription complète de la video

Bonjour à tous et bienvenue à cette formation en ligne.

Dans cette vidéo, nous nous intéressons aux notions de synchronisation appliquées aux disjoncteurs.

Ce cours a été réalisé par Zensol Automation en collaboration avec Hydro-Québec.

A la fin de cette vidéo, le participant sera en mesure de distinguer les critères d’acceptation et de réaliser tous les branchements requis lors des essais de synchronisation.

Notions de synchronisations.

qu’est-ce que la synchronisation.

Partie haute tension.

Partie commande.

Qu’est-ce que la synchronisation ?

Synchroniser des disjoncteurs, consiste à s’assurer que les temps d’opération mécanique d’ouverture et de fermeture de tous les contacts des disjoncteurs respectent une limite minimale et une limite maximale acceptable.

On entend par opération mécanique toute manœuvre ou cycle de manœuvres que le disjoncteur est supposé effectuer lors d’une opération de fermeture ou d’ouverture.

Cette opération est effectuée lorsque le disjoncteur est isolé du réseau électrique haute tension.

En usine, la synchronisation est faite lors des essais types ou de contrôle qualité finale.

La synchronisation est répétée ensuite lors de la première installation en chantier.

Elle constitue alors la référence de mesure pour toutes les synchronisations subséquentes.

Vérifier les temps d’opération mécanique des disjoncteurs est primordiale.  Ces temps constituent une sorte de

signature fonctionnelle.

Le fait de ne pas respecter les spécifications temporelles demandées peut avoir des conséquence graves sur l’équipement, allant jusqu’à sa destruction.

Partie haute tension. On désigne par partie haute tension tous les éléments du disjoncteur qui forment la partie où le courant de ligne circule.

On y retrouve le contact principal, le contact de préinsertion, la résistance d’insertion.

Comment définit-on les temps de fermeture et d’ouverture des contacts principaux et des contacts de préinsertion ?

Le temps d’ouverture d’un contact principal débute à l’instant où le courant commence à circuler dans la bobine d’ouverture jusqu’au moment où le contact principal ouvre.

Le temps d’ouverture du contact de préinsertion est défini de la même façon sauf qu’il est indiqué par un demi-état dans les enregistrements graphiques.

Le temps de fermeture d’un contact principal débute à l’instant où le courant commence à circuler dans la bobine de fermeture jusqu’au moment où le contact principal ferme.

Le temps de fermeture du contact de préinsertion est défini de la même façon sauf qu’il est indiqué par un demi-état.

Comment définit-on la durée de l’insertion?

La durée de l’insertion est le temps pendant lequel la résistance auxiliaire est présente électriquement dans le circuit.

Dans le cas de l’opération de fermeture par exemple, c’est la différence de temps entre la fermeture du contact de préinsertion et la fermeture du contact principal.

Comment définit-on le temps de chevauchement ?

Pour mesurer le temps de chevauchement, il est nécessaire d’effectuer un essai détaillé. L’essai détaillé est un essai qui nécessite des branchements particuliers qui seront expliqués plus loin dans les vidéos subséquentes.

Cet essai est le seul essai qui donne accès séparément et simultanément aux contacts principaux et aux contacts de pré-insertions.

Le temps de chevauchement se définit alors par la durée, pendant laquelle les contacts principaux et de préinsertion sont en position fermé simultanément.

Comment définit-on le temps de court-circuit?

Le temps de court-circuit se définit en calculant la différence de temps entre la fermeture du contact le plus long et l’ouverture du contact le plus court.

La figure représente le cas d’un disjoncteur à deux contacts par phase.

Comment définit-on le temps d’isolation?

Le temps d’isolation se définit en calculant la différence de temps entre l’ouverture du contact le plus rapide et la fermeture du contact le plus lent.

La figure représente le cas d’un disjoncteur à deux contacts par phase.

Qu’est-ce que le rebondissement des contacts?

Le rebondissement des contacts du disjoncteur est un phénomène physique qui se produit lors d’une fermeture ou d’une ouverture des contacts du disjoncteur.

Ces rebondissements apparaissent comme des sautillements sur les enregistrements graphiques.

Cela peut présager d’un fonctionnement anormal des amortisseurs.

Il n’est pas nécessaire de signaler des rebondissements de moins d’une milliseconde.

Dans l’exemple montrant les rebondissements à la fermeture, il faut considérer le contact fermé à quarante-deux millisecondes.

Dans l’exemple montrant les rebondissements à l’ouverture, il faut considérer le contact ouvert à vingt-cinq millisecondes.

Pourquoi parle-t-on de résistance statique et de résistance dynamique dans un disjoncteur ?

Les micro-ohmmètres mesurent la résistance des contacts principaux en position fermée,

On parle alors de mesure de la résistance statique des contacts.

Un contact en bon état, donne des valeurs de quelques dizaines de micro-ohms à quelques centaines de micro-ohms.  Cette valeur dépend de la technologie utilisée dans la fabrication des contacts de la chambre de coupure du disjoncteur.

Les micro-ohmmètres statiques ne peuvent pas mesurer les contacts d’arc qui apparaissent brièvement

durant l’opération d’ouverture.

Pour capturer l’évolution de leur valeur micro ohmique dans le temps, il est nécessaire de recourir à des modules spécialisés qui sont directement connectés aux analyseurs de disjoncteurs.

L’analyse de la courbe enregistrée représente la résistance dynamique de contact.  Elle donne des informations pertinentes sur l’état et les conditions du fonctionnement des contacts d’arc.  On en déduit facilement l’état d’usure des contacts d’arc en portant attention à la durée d’apparition du contact d’arc.

Quelles sont les manœuvres standards réalisables sur un disjoncteur ?

Les manœuvres réalisées sur les disjoncteurs sont des actions mécaniques qui permettent de couper ou de rétablir le courant sur les lignes haute tension.

On distingue essentiellement quatre manœuvres :

La Manœuvre d’ouverture

La Manœuvre de fermeture

La Manœuvre Fermeture-Ouverture

La Manœuvre Ouverture–Fermeture-Ouverture

Voyons plus en détails ces manœuvres dans les animations suivantes.

Manœuvre d’ouverture.

Cette opération permet de couper le courant électrique.

Les contacts prennent un certain temps à réagir à la commande d‘ouverture.

Le temps de réponse débute au moment où le courant commence à circuler dans la bobine de commande du disjoncteur jusqu’à l’opération du premier contact de celui-ci.

Le temps que prend le disjoncteur pour ouvrir complètement est appelé temps d’opération.

Ce temps débute au moment où le courant commence à circuler dans la bobine de commande jusqu’à l’opération du dernier contact.

La différence entre le temps d’opération le plus long et le temps de réponse le plus court du disjoncteur correspond au temps d’écart.

Manœuvre de fermeture.

Cette opération permet de rétablir le courant électrique.

On retrouve dans cette manœuvre exactement les mêmes critères temporels que dans la manœuvre d’ouverture.

On y retrouve aussi le temps de réponse, le temps d’opération et le temps d’écart.

Manœuvre de Fermeture-Ouverture.

Le but de cette manœuvre est de connaître le comportement du disjoncteur lors de l’opération de fermeture sur un court-circuit.

Le disjoncteur ferme en premier, les relais de protection détectent un court-circuit et renvoient immédiatement une commande d’ouverture.

Tout de suite après que la commande d’ouverture soit arrivée, le disjoncteur coupe alors le circuit.

Le temps de court-circuit est calculé par la différence de temps entre la fermeture du contact

le plus lent avec l’ouverture du contact le plus rapide.

Manœuvre O F O.

Cette manœuvre est réalisée lorsque le disjoncteur est assujetti à un réenclenchement sur un défaut.

Dès que la première ouverture est réalisée, la prochaine commande de fermeture est retardée de 300 millisecondes. Ce délai qui est standardisé, permet au milieu isolant du disjoncteur de se régénérer.  Il permet également aux défauts fugitifs de disparaitre.

La commande d’ouverture suit immédiatement la fermeture sur un défaut.  Lors des essais de synchronisation, la dernière opération de Fermeture-Ouverture de ce test, est de laisser les contacts finir leur course.

Le contact 52A qui est dans le cabinet de contrôle, suit mécaniquement l’état du contact principal.

Dès que le contact principal a effectué toute sa course et qu’il est complètement fermé, le contact 52A change son état.

C’est à partir de ce moment que le réenclencheur ouvre.

Cette animation montre le principe du calcul du temps d’isolation.

La Partie commande.

On désigne par partie commande, la partie du disjoncteur où l’énergie nécessaire au déplacement du contact mobile est assurée. Cette commande comporte des dispositifs à accumulation d’énergie appelés accumulateurs d’énergie.  Leur rôle est d’accumuler l’énergie nécessaire pour garantir la coupure ou la fermeture du disjoncteur à tout instant.

Les accumulateurs d’énergie les plus courants sont les ressorts et les cylindres pré-gonflés en azote.

Le type de la commande peut être mécanique à ressort, hydraulique ou pneumatique.

Comment mesurer le courant de la commande F ou O?

Le courant de la commande de fermeture ou d’ouverture peut être connu en mesurant le courant circulant dans la bobine d’ouverture ou de fermeture grâce à des capteurs de courant.

L’analyseur de disjoncteurs tels que le CBA-32P de Zensol intègre deux capteurs de courant à effet Hall dont l’un est destiné à la mesure du courant de fermeture alors que l’autre est destiné à la mesure du courant d’ouverture.

L’analyse des signaux de courant nous permet de déterminer avec précision l’instant où le courant débute pour nous permettre de calculer le temps de fermeture ou d’ouverture.

Sans cette information, les temps d’opération ne peuvent pas être calculées.

La seconde information est la valeur maximum atteinte par le courant de fermeture ou d’ouverture. Ces maximums peuvent varier de quelques centaines de milliampères à quelques dizaines d’ampères.  Le CBA-32P, par exemple, intègre 4 échelles de courant continu, un ampère, cinq ampères, dix ampères et vingt ampères ainsi que 4 échelles de courant alternatif.

Qu’est-ce qu’un schéma de commande d’un disjoncteur?

Cette figure illustre la commande classique d’un disjoncteur.

On y retrouve les différents relais de commande, tels que les relais intermédiaires cinquante-deux X, les relais de signaux cinquante-deux A et cinquante-deux B.

On y voit également les bobines de commande d’ouverture et fermeture ainsi que les boutons poussoir d’ouverture et de fermeture.

Bien comprendre ce schéma est primordial pour un branchement adéquat des câbles de commandes des analyseurs de disjoncteurs tels que le CBA-32P.

Qu’est-ce qu’une courbe de déplacement des contacts ?

Grace à un capteur de déplacement adéquatement positionné sur le disjoncteur, il est facile d’enregistrer un signal proportionnel au déplacement du contact mobile du disjoncteur.

Cette animation très proche de la réalité montre la fermeture d’un disjoncteur a gros volume d’huile.

Les paramètres spécifiques recherchés sont la course totale, la surcourse, le rebondissement, la pénétration.

Ils sont généralement comparés à des valeurs types donnés par les manufacturiers de disjoncteurs.

L’analyse des courbes de déplacement donnent des informations que les rapports tabulaires ne peuvent pas montrer.  Par exemple, les temps d’opérations peuvent être exacts mais le disjoncteur peut présenter malgré tout un problème de rebondissement lié à un amortisseur défectueux.  La seule façon de voir ces problèmes est d’enregistrer puis analyser les déplacements des contacts mobiles.

Comment mesurer la courbe de déplacement des contacts ?

Cette animation montre que grâce à l’enregistrement de la courbe de déplacement, il est facile de calculer et tracer le signal de vitesse instantanée lors d’une ouverture de contacts.  On calcule aussi facilement la vitesse moyenne.

Il faut retenir que le calcul de la vitesse pour un gros volume d’huile à cent vingt kilos volts et plus, se mesure à vingt centimètres de la séparation des contacts.

Pour les disjoncteurs de 69 kilos volts et moins, on la mesure à sept point cinq centimètres de la séparation des contacts.

Question leçon une.

Quel est le temps de chevauchement du chronographe suivant

Le temps de chevauchement est de vingt milli secondes. Voir diapositive 8 pour plus de détails

Références

Synchronisation et chronométrage des disjoncteurs.

Librairies des disjoncteurs