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Bonjour à tous et bienvenue à cette formation en ligne.
Dans ce premier module, nous effectuerons un survol des notions de coupures de circuit électrique.
Réalisé par Zensol Automation en collaboration avec Hydro-Québec,
Transénergie, soutien appareillage.

Objectifs de ce module
A la fin de ce module, le participant sera en mesure de décrire les principes de coupure et de faire les liens avec la vitesse des disjoncteurs
LEÇON 1, Notions fondamentales en coupure de circuit électrique.
pourquoi couper un circuit électrique.
Que se passe-t-il lors d’une coupure en haute tension.
Quels sont les moyens pour que l’arc ne se réamorce pas.

Pourquoi couper un circuit électrique?
La coupure dans un réseau électrique de distribution ou de transport permet d’isoler une partie du réseau de l’ensemble du parc électrique.
On coupe principalement un circuit électrique en haute tension dans les trois cas suivants.
Le Premier cas pour répondre aux besoins de maintenances ou encore dans les cas d’une nouvelle installation
Le second cas lorsque les protections détectent des dépassements de seuils ou de limites.
Par exemple lors de la présence d’une surcharge électrique dans le réseau !P0500! généralement causée par une consommation excessive de la clientèle. Il y a dépassement de seuil !P0500! Donc coupure de circuit.
De plus Des limites de fonctionnement sont imposées aux appareillages électriques!P0500! pour éviter leur dégradation prématurée.
Le troisième cas est celui des Court circuit électriques de type fugitif ou permanent.
Les courts circuits fugitifs sont generalement dus à de fortes tempêtes !P0500!des coups de foudre !P0500! Des branches d’arbres !P0500! ou des animaux.
Par contre, les courts circuits de type permanent, provoquent une coupure définitive qui nécessite en général l’intervention du personnel de maintenance.

Que se passe-t-il lors d’une coupure en haute tension ?
Dans le domaine de la haute tension la séparation des contacts ne suffit pas pour couper le courant instantanément.
Lorsque les contacts se séparent le courant continue de circuler et un arc électrique temporaire se forme entre les contacts mobiles et les contacts fixes.
Pour comprendre les dégâts causés par les arcs électriques passons en revue quelques-unes de ses caractéristiques.
Sa température peut dépasser parfois 20 000 degrés Celsius.
Sa durée d’existence dépend du niveau de tension de la valeur du courant à interrompre. Ainsi que du milieu isolant dans lequel il se produit.
L’arc électrique ionise les milieux dans lesquels il circule.
L’ionisation transforme un milieu non conducteur en un milieu conducteur.
Le défi technologique qui se pose à nous est ensuite de retransformer ce milieu conducteur en un milieu isolant donc !P0500! non conducteur.
La rapidité de cette transformation dépend en fait des caractéristiques thermiques et diélectriques du milieu isolant.
Voyons les risques et dangers engendrés par l’arc électrique.
L’arc électrique dégrade l’intégrité mécanique des contacts principaux et auxiliaires
L’arc électrique génère des transformations chimiques dangereuses Qui peuvent produire des gaz explosifs Nocifs Corrosifs ainsi que des gazs dus à la décomposition du SF6 par exemple.

Quels sont les moyens pour que l’arc s’éteigne et ne se réamorce pas ?
Pour éteindre l’arc électrique, il faut que le courant d’arc devienne et reste nul.
En faisant varier la vitesse d’ouverture et la distance entre les contacts, on influence grandement la puissance et la durée de l’arc électrique.
Le fait d’espacer suffisamment les contacts pour certains milieux isolants aide grandement au refroidissement et à l’extinction de l’arc.
Que veut dire régénérer le milieu isolant?
C’est la capacité du milieu isolant à retrouver ses propriétés électriques après l’extinction de l’arc.
La rapidité d’extinction d’un arc électrique dépend fortement de la vitesse de régénération du milieu isolant On parle alors de vitesse de désionisation du milieu isolant.

Quels sont Les milieux isolants les plus fréquents?
Ce tableau est divisé en trois colonnes.
La première colonne représente les différents types de milieu isolant La deuxième colonne spécifie la vitesse de régénération du milieu utilisé et la dernière colonne montre les inconvénients inhérents au milieu choisi.
Notons que ce tableau prend l’air atmosphérique comme référence.
Si le milieu isolant est constitué d’air atmosphérique la vitesse de régénération est très lente
Si l’air est comprimé, alors la vitesse de régénération est bonne. Par contre les coupures sont très bruyantes. Il faut noter également l’encombrement des systèmes de compression et de déshumidification de l’air.
Lorsque le milieu isolant est constitué d’huile sa vitesse de régénération est meilleur que celle de l’air.
Le problème de l’huile en tant qu’isolant est qu’il se décompose. Ceci engendre des entretiens fréquents donc des coûts de maintenance élevés.
Si le milieu isolant est le vide on ne parle pas de vitesse de régénération du milieu car théoriquement l’arc ne se créé pas.
Le problème des chambres à vide est qu’il est difficile de mesurer le vide donc de suivre sa dégradation.
Avec le gaz SF6 comme milieu isolant on obtient une très bonne vitesse de régénération.
L’inconvénient de ce milieu est qu’il génère des gaz à effet de serre polluant pour notre atmosphère.
Il faut également noter que le gaz SF6 peut être combiné avec d’autre gaz Tel que l’azote N2 ou encore le gaz CF4.
Ces mélanges évitent la liquéfaction des milieux lors des basses températures d’hiver.

Passant au Refroidissement du milieu isolant et des contacts dans les disjoncteurs.
Un autre moyen pour que l’arc ne se réamorce pas est de refroidir le milieu isolant en plus de refroidir les contacts.
Pour comprendre ces phénomènes analysons les différentes technologies de coupures utilisées dans les disjoncteurs haute tension et les techniques utilisées pour refroidir leur milieu et leurs contacts.
Mais avant tout, qu’est ce qu’un disjoncteur et quel est son rôle?
Le disjoncteur est un appareil électromécanique qui permet d’interrompre les courants dans des conditions normales ou anormales de service.
En condition normale de service il met hors tension les charges présentes dans le réseau.
En conditions anormales de services il opère en présence de défauts électriques.

Tel que mentionné précédemment il existe différent milieux de coupure.
Cette photo montre un disjoncteur à air comprimé.
Ce type de disjoncteur a un ou plusieurs contacts creux reliés à un réservoir d’air comprimé.
Lorsqu’une commande d’ouverture survient, les contacts se séparent l’arc est alors éteint par un puissant soufflage d’air de haute pression entre 20 à 35 bars.
Le milieu isolant et les contacts sont ainsi refroidis.

On distingue deux modèles dans les disjoncteurs fonctionnant avec de l’huile les gros volumes d’huile dits GVH et les petits volumes d’huile dits PVH.

Dans les disjoncteurs à gros volume d’huile les contacts sont plongés dans un bain d’huile.
Sous l’action de l’arc électrique une boule d’hydrogène se produit ce qui entraîne un soufflage par l’huile.
Dans les disjoncteurs à petit volume d’huile l’huile est directement injectée vers l’arc par le biais d’orto injecteur.

Pour ce qui est des disjoncteurs dont la chambre de coupure est du vide Le principe est de garder le milieu sous une très basse pression de l’ordre de dix à la puissance moins huit pascal.
Dans ce type de milieu l’arc est éliminé par les particules des contacts qui le forcent à suivre un chemin bien spécifique jusqu’ à son extinction.

Le principe des disjoncteurs au gaz SF6 fait en sorte que lors du déplacement des contacts mobiles le gaz qui est comprimé est ensuite dirigé vers l’arc pour l’éteindre et le refroidir.
Les propriétés de ce gaz font en sorte que le milieu se régénère rapidement et que les contacts sont aussi refroidis rapidement.

Question, leçon une.
Parmi les choix suivants, lequel est un inconvénient d’utiliser l’huile comme milieu isolant ?
1) Très faible capacité de coupure
2) Pollution atmosphérique
3) Entretiens fréquents
La bonne réponse est : 3) Entretiens fréquents (Voir diapositive 8).

Références
Zensol, librairie de disjoncteurs.
Zensol, Synchronisation et des disjoncteurs.
Schneider électrique, Cahier technique chronométrage 125.