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Disjoncteur à vide pour usage intérieur (VCB)

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VCB

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Un disjoncteur à vide d'intérieur (VCB) est un appareil de commutation moyenne tension qui utilise des interrupteurs à vide pour couper les courants de charge normaux et les courants de défaut au sein des réseaux de distribution électrique intérieurs. L'arc étant éteint à l'intérieur d'une ampoule à vide scellée, les VCB offrent une grande fiabilité, une longue durée de vie et un entretien très réduit.

Les VCB d'intérieur sont généralement installés dans des appareillages de commutation à revêtement métallique, des appareillages de commutation en enveloppe métallique et des unités de boucle (RMU) pour des réseaux fonctionnant généralement entre 3,3 kV et 36 kV.

Construction
Les principaux composants sont les suivants :
·Interrupteurs à vide – Tubes à vide hermétiquement scellés contenant des contacts fixes et mobiles.
·Contacts principaux – Conduisent le courant de charge en fonctionnement normal.
·Mécanisme de commande – Actionneur à ressort ou magnétique permettant l’ouverture et la fermeture du disjoncteur.
·Pôles isolants – Isolation solide en résine époxy ou autre matériau supportant les interrupteurs.
·Châssis du disjoncteur – Structure mécanique supportant les interrupteurs et le mécanisme de commande.
·Contacts de sectionnement primaires – Relient le disjoncteur aux barres omnibus de l’appareillage et aux circuits de câbles (modèles débrochables).
·Fiche secondaire – Relie les circuits de commande et de protection.
·Contacts auxiliaires – Assurent l’indication d’état et le verrouillage.
·Unité de commande – Comprend la bobine de déclenchement, la bobine de fermeture, le système de charge du moteur et les indicateurs de position.

Principe de fonctionnement
1. En fonctionnement normal, les contacts restent fermés et conduisent le courant de charge.
2. Lorsqu’un défaut est détecté, le relais de protection excite la bobine de déclenchement.
3.Le mécanisme de commande sépare rapidement les contacts à l’intérieur de l’interrupteur à vide.
4. Un arc de vapeur métallique de courte durée se forme entre les contacts.
5. Au passage suivant par le zéro du courant alternatif, le vide éteint l’arc car il n’y a plus de gaz pour maintenir l’ionisation.
6. Le vide retrouve sa rigidité diélectrique presque instantanément, empêchant ainsi la réallumage.
7. Le circuit défectueux est isolé en toute sécurité.

Types de disjoncteurs à vide pour usage intérieur

1. Type fixe
· Monté de manière permanente dans l’appareillage de commutation.
· Coût d’installation réduit.
· Utilisé lorsque des démontages fréquents ne sont pas nécessaires.

2. Type débrochable (à extraction)
·Monté sur un chariot mobile.
·Peut être retiré pour inspection ou maintenance sans démonter l’appareillage.
·Offre des positions « Service », « Test » et « Déconnecté » avec des verrouillages mécaniques.
·Largement utilisé dans les installations industrielles et les sous-stations électriques.

Caractéristiques principales
·Installation : en intérieur
·Plage de tension : généralement 3,3–36 kV
·Milieu d’interruption : vide
·Extinction de l’arc : au passage par zéro du courant sous vide
·Mécanisme de commande : actionneur à ressort ou magnétique
·Entretien : très faible
·Impact environnemental : aucun gaz SF₆ requis

Avantages
·Excellente capacité d’extinction d’arc.
·Longue durée de vie électrique et mécanique.
·Besoins d’entretien minimes.
·Encombrement réduit.
·Grande fiabilité de fonctionnement.
·Interruption rapide et rétablissement diélectrique rapide.
·Aucun risque d’incendie lié à l’huile isolante.
·Respectueux de l’environnement grâce à l’absence de gaz isolants à effet de serre.
·Convient aux opérations de commutation fréquentes.

Inconvénients
·Principalement destiné aux réseaux moyenne tension.
·Les interrupteurs à vide sont des unités scellées et sont généralement remplacés plutôt que réparés.
·Coût initial plus élevé que certains disjoncteurs à air ou à huile traditionnels, bien que les coûts sur le cycle de vie soient généralement inférieurs.

Applications typiques
·Sous-stations intérieures
·Distribution d’énergie industrielle
·Bâtiments commerciaux
·Usines de fabrication
·Installations minières
·Centres de données
·Hôpitaux
·Aéroports
·Centrales d’énergie renouvelable
·Sous-stations de distribution des services publics

Caractéristiques nominales typiques
·Tension nominale : 3,3–36 kV
·Fréquence nominale : 50/60 Hz
·Courant nominal : 630–4 000 A
·Courant de coupure en court-circuit : 16–50 kA
·Endurance mécanique : 10 000 à 30 000 opérations ou plus
·Milieu d'interruption : vide

Classes de tension courantes
·3,3 kV
·6,6 kV
·7,2 kV
·11 kV
·12 kV
·15 kV
·17,5 kV
·24 kV
·33 kV
·36 kV

Normes applicables
·CEI 62271-100 – Spécifie les exigences et les essais applicables aux disjoncteurs haute tension à courant alternatif, y compris les disjoncteurs à vide.
·CEI 62271-200 – Couvre les ensembles d’appareillages de commutation moyenne tension en intérieur intégrant des disjoncteurs à vide.
·IEEE C37.04 – Définit les caractéristiques nominales et les exigences de performance.
·IEEE C37.09 – Spécifie les procédures d’essai pour les disjoncteurs.

Installation type
Un disjoncteur à vide (VCB) extractible pour usage intérieur est généralement installé à l’intérieur d’un ensemble d’appareillage de commutation à enveloppe métallique, où il occupe un compartiment dédié. Le mécanisme d’extraction permet au disjoncteur de se déplacer en toute sécurité entre les positions « connecté », « test » et « isolé », ce qui facilite la maintenance tout en minimisant les perturbations sur le reste de l’appareillage.

Résumé
Un disjoncteur à vide (VCB) d'intérieur est la technologie de disjoncteur privilégiée pour les systèmes de distribution d'énergie moyenne tension en intérieur. L'utilisation d'interrupteurs à vide scellés garantit une coupure rapide des défauts, une longue durée de vie, un entretien réduit, une fiabilité élevée et un fonctionnement respectueux de l'environnement, ce qui en fait le choix standard pour les appareillages de commutation industriels, commerciaux et de services publics modernes.