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Par définition, un essai de synchronisation de disjoncteur est le processus de la mesure des temps d'opération mécaniques dans le but de vérifier, d'analyser et de valider le bon fonctionnement du disjoncteur. L'importance des essais de synchronisation est particulièrement critique dans le maintien de la fiabilité du réseau de transport et de distribution, et aussi dans la sécurité du personnel employé dans l'entretien et l'opération des appareillages de protection du réseau. En utilisant des outils d'exécution et d'analyse d'essais, comme le CBA-32P de Zensol, qui est piloté par le logiciel CBA Win© et avec l'expérience acquise sur le terrain, il est possible de déterminer avec une précision remarquable la nature des problèmes qui affectent les performances des disjoncteurs, avant même de démonter l'appareil. Cependant, les essais de synchronisation ne sont pas limités aux essais effectués après la panne du disjoncteur (entretien correctif). Dans la stratégie d'entretien préventif, le disjoncteur est sujet à des essais de synchronisation réguliers afin de détecter les tendances dans la dégradation et le vieillissement de l'équipement, pour que les actions correctives puissent être appliquées avant que les problèmes ne posent un danger au réseau ou au personnel. Les essais de synchronisation sont aussi utiles dans l'usine afin de vérifier la conformité aux normes de qualité de production, pour les essais de fiabilisation, pour déterminer les spécifications de référence, et pour les essais en chantier après l'installation d'un nouveau disjoncteur. |
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Il ne faut pas, non plus, négliger le potentiel de dommages qu'un disjoncteur - essentiellement un dispositif de protection - peut infliger sur un réseau si son fonctionnement n'est pas dans les normes spécifiées. Les répercussions économiques peuvent être toutes aussi graves: coût des réparations, coût de la panne, interruption de service aux clients, etc. Si le temps d'opération en Ouverture est trop long, le court-circuit interrompu persistera pendant plus longtemps, et peut endommager les installations de transformation, transmission et de distribution. La réduction du temps d'interruption peut aussi amener le bénéfice supplémentaire d'augmenter la puissance transportable car la limite de stabilité augmente en relation inverse avec le temps d'ouverture. Aussi, les contacts eux-mêmes sont sujets à l'arc pendant de plus longues périodes, ce qui diminue leur durée de vie utile. De plus, tous les contacts doivent être synchronisés, à l'intérieur de certaines tolérances. Dans les systèmes triphasés, non seulement que les contacts d'un seul pôle devront opérer simultanément, mais tous les pôles doivent aussi opérer en même temps. Si les contacts sur un pôle ne fonctionnent pas ensemble, alors le contact le plus lent sur la fermeture, et le plus rapide à l'ouverture, absorbera le plus grande part de la charge, ce qui cause l'usure prématurée des contacts en question. La différence entre les phases (pôles) peut générer des crêtes de tension en raison de la nature même du système de transport: de longues lignes de transmission avec des extrémités dont l'état ne peut pas toujours être prévu (ouverts, chargés, charges capacitives ou inductives, etc.). Ces facteurs peuvent causer d'énormes crêtes de tension qui peuvent potentiellement endommager le réseau et l'équipement. Des résistances d'insertion inopérantes causeront l'usure prématurée des contacts principaux, vu qu'ils seront sujets aux courants d'interruption les plus forts, avec l'arc associé qui sera d'autant plus puissant. Des crêtes de tension seront aussi présentes, qui peuvent endommager le disjoncteur et les équipements environnants. |
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Le premier prérequis pour le diagnostic des troubles de disjoncteurs est de connaître le disjoncteur analysé. Connaissant la configuration des entrailles de l'appareil suspecté, il devient possible de comprendre la nature du problème en visualisant le processus mécanique de l'opération, dans la perspective des données du test de synchronisation. Il en est de même du mécanicien d'expérience qui peut déterminer, d'un seul coup d'oeil, la source du problème mécanique dans une automobile. Il ne connaît pas seulement la mécanique automobile en tant que sujet général, il connaît aussi les particularités du modèle qui lui est présenté. On doit aussi posséder des données précises d'essais de synchronisation, telles que celles produites pa CBA Win après un essai de synchronisation effectué avec le CBA-32P de Zensol. Dans les exemples suivants, en montrant les courbes générées par l'appareil fautif, suivi de l'analyse, la description des actions et des correctifs appliqués, et les courbes générées par l'équipement réparé, on illustre comment les principes expliqués plus haut peuvent être appliqués dans une situation réelle. |
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Le rôle joué par le disjoncteur haute tension a toujours été un des facteurs les plus importants dans la fiabilité du réseau haute tension. Son rôle principal est de protéger le réseau et les équipements électriques installés des courants de court-circuit destructeurs. Un disjoncteur haute tension peut demeurer fermé pendant des années, mais on s'attend toujours à ce qu'il interrompe de puissants courants de court-circuit, de l'ordre de plusieurs milliers d'ampères, en une fraction de seconde. La nature de son fonctionnement le place parmi les équipements les plus imprévisibles du réseau électrique. |
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La résistance d'insertion ne fonctionne pas. Le ressort sur le contact mobile est brisé et bloque le piston.
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Démonter le contact mobile auxiliaire, observer les dégâts (ressort brisé). Remplacement du ressort et réassemblage. Une synchronisation montre le retour de la trace de la résistance sur la deuxième phase (C02).
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Il y a des rebondissements anormaux sur un contact auxiliaire (résistif). La tête du contact semi-mobile est desserrée.
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Démontage du contact mobile auxiliaire, et observation du problème (tête desserrée). Resserrer la tête et immobiliser avec du Loctite et poinçonnage, suivi du réassemblage. Une synchronisation montre la disparition des rebondissements anormaux sur la trace résistive.
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Un contact principal ne fonctionne pas sur une phase (PhB), montrant un circuit ouvert sur une opération de Fermeture.
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Démontage des composants internes de la phase défectueuse. Observer les dégâts: un axe reliant la tringle de manoeuvre au contact mobile est tombé, et le vérin du contact se sépara de la tringle. Remplacer l'axe et réassembler. Une synchronisation montre la réapparition du contact principal sur la deuxième phase.
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La valve de commande de fermeture du disjoncteur est mal positionnée. Le résultat est que les temps de fermeture des deux chambres reliées à cette valve sont plus longs que les autres.
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Démontage de la valve de commande de fermeture. Constater que le corps de la valve était installé à un angle de 90o relativement à la position normale du corps de la valve, ce qui produit le retard apparent sur les traces des contacts A-1 et A-2. Replacer la valve à la bonne position. Une synchronisation montre les contacts A-1 et A-2 se ferment maintenant dans les délais attendus.
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Disjoncteur SF6 avec commande hydraulique - vis d'ajustement mal réglée |
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Une vis d'ajustement sur le disjoncteur est mal réglée, résultant en une différence d'environ 25 millisecondes sur une phase. Ce problème peut produire des courbes très similaires à celles produites par une valve de commande de fermeture mal positionnée.
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Disjoncteur SF6 avec commande hydraulique - vis d'ajustement- Correction |
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La vis d'ajustement a été réglée pour obtenir des temps de fermeture comparables sur toutes les phases. Une synchronisation montre que les temps de fermeture des contacts C03 et C04 sont maintenant comparables aux autres contacts.
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Disjoncteur SF6 avec commande hydraulique- temps de court-circuit |
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Réglage du temps de court-circuit d'un disjoncteur SF6 à commande hydraulique. Les disjoncteurs à commande hydraulique sont généralement équipés d'un vérin dit de signalisation qui commande les contacts de signalisation. Ces contacts contrôlent le temps de court-circuit minimum du disjoncteur (trip-free). Cet exemple montre les trois phases suite à une manoeuvre de Fermeture-Ouverture. On voit que le temps de court-circuit de la phase C est plus long que les autres. Ceci nécessite l'ajustement des restrictions des conduits d'ordre du vérin de signalisation.
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Disjoncteur SF6 avec commande hydraulique- temps de court-circuit - Correction |
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Régler la restriction à l'admission de l'ordre hydraulique afin d'obtenir une synchronisation entre les traces de toutes les phases.
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Les disjoncteurs pneumatiques sont équipés, en général, d'un interrupteur inverseur pneumatique sur chaque phase. Le rôle primaire est d'empêcher la fermeture pour une durée approximative de 250 millisecondes après une coupure, pour laisser le temps au milieu diélectrique de se regénérer proprement. L'exemple suivant montre les trois phases suite à une manoeuvre d'Ouverture-Fermeture (l'ordre de fermeture est maintenu jusqu'à la fin de l'enregistrement). On voit clairement que l'interrupteur de la phase B est en avance par rapport aux deux autres phases, ce qui nécessite son réglage.
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Ajuster la restriction de l'interrupteur inverseur de sorte à obtenir des temps comparables entre les différentes phases.
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Deux problèmes sont notés sur ce disjoncteur. D'abord, le vérin de l'enclencheur n'arrive pas à terminer sa course (180 mm). Ensuite, le vérin de l'enclencheur démarre entre 30 et 35 millisecondes après les vérins principaux. Le délai normal est de 20 millisecondes.
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Pour remédier au problème de délai de démarrage trop long, le diamètre du trou du diaphragme correspondant est augmenté de 0.020 pouces (0.51 mm). La réouverture de la résistance est prématurée car la fermeture du contact principal s'effectue plus tard. Il y a aussi un problème sur le vérin supérieur (DpC) du contact principal de la phase C. Ce vérin était remis à neuf avant l'essai.
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La synchronisation suivante montre un rebondissement abrupt à la fin de la course d'une manoeuvre d'ouverture d'un disjoncteur de type Dead Tank. Ceci suggère un manque d'amortissement en fin de course. L'énergie est mal absorbée, et les dommages sont probablement déjà infligés.
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En examinant les composants internes, on constate qu'il y a effectivement des avaries sur la tringle principale du contact mobile. L'origine du problème est un amortisseur défectueux. Après la réparation, la synchro démontre un amortissement correct en fin de course.
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2. Le réseau de distribution |
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Au rendement des stations se produisantes, les stations de transformation intensifient la tension de production-niveau à la tension nécessaire pour porter efficacement l'électricité au-dessus de plus longues distances. Les lignes de transport d'énergie sont faites de conducteurs tels que les lignes aériennes ou les câbles souterrains. Malgré leur simplicité apparente, ceux-ci les conducteurs cachent des facteurs de influence importants au réseau de transmission de l'électricité. |
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CBA-32P
Un analyseur de disjoncteurs conçu pour effectuer de l'analyse de mouvement et de synchronisation sur tous les type de disjoncteurs typiquement installés dans les sous-stations électriques.
