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Disjoncteur à vide pour usage extérieur (type « dog-house ») destiné à la commutation et à la protection des circuits en service

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Le briseur de niche

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Le disjoncteur à vide pour usage extérieur (type « dog-house ») est un disjoncteur moyenne tension destiné à une installation en extérieur, dans lequel un ou plusieurs interrupteurs à vide sont logés dans un boîtier métallique résistant aux intempéries, communément appelé « dog-house » en raison de sa forme caractéristique en forme de niche. Le boîtier protège les interrupteurs, le mécanisme de commande et les équipements de contrôle contre la pluie, la poussière, le rayonnement solaire, le gel et d’autres conditions environnementales.

Ces disjoncteurs sont couramment utilisés dans les postes de distribution, les installations industrielles, les installations d’énergie renouvelable et les réseaux de distribution d’électricité pour la commutation et la protection de circuits fonctionnant généralement entre 7,2 kV et 38 kV.

Construction
Les principaux composants sont les suivants :
·Boîtier « dog-house » – Armoire métallique résistante aux intempéries qui protège les composants internes.
·Interrupteurs à vide – Flacons sous vide scellés qui coupent les courants de défaut en éteignant l’arc électrique dans le vide.
·Mécanisme de commande – Généralement un mécanisme à ressort actionné par un moteur électrique pour la mise sous tension.
·Traversées isolées – Elles assurent des connexions isolées entre les conducteurs externes et les interrupteurs.
·Armoire de commande – Elle contient des relais, des bobines de déclenchement et de fermeture, des contacts auxiliaires et des équipements de surveillance.
·Structure de support – Châssis ou socle en acier pour une installation en extérieur.
·Parafoudres (en option) – Protègent l’équipement contre la foudre et les surtensions de commutation.

Principe de fonctionnement
1. Dans des conditions de fonctionnement normales, les contacts du disjoncteur restent fermés et transportent le courant de charge.
2. Lorsqu’un défaut est détecté, un relais de protection envoie un signal de déclenchement.
3. Le mécanisme de commande sépare rapidement les contacts à l’intérieur de l’interrupteur à vide.
4. Un arc à vapeur métallique se forme brièvement entre les contacts.
5. Au passage suivant au zéro du courant alternatif, le vide éteint l’arc presque instantanément, car il n’y a pas de gaz pour entretenir l’ionisation.
6. La rigidité diélectrique à l’intérieur du vide se rétablit très rapidement, empêchant ainsi toute réallumage.
7. Le circuit défectueux est isolé en toute sécurité.

Caractéristiques principales
·Installation : en extérieur
·Plage de tension : généralement 7,2–38 kV
·Milieu d'interruption : vide
·Enceinte : boîtier métallique de type « dog-house » résistant aux intempéries
·Mécanisme de commande : à ressort, à chargement motorisé
·Montage : sur socle, sur piédestal ou sur châssis de sous-station
·Entretien : réduit grâce aux interrupteurs à vide scellés

Avantages
·Excellentes performances d’extinction d’arc.
·Longue durée de vie électrique et mécanique.
·Entretien minimal grâce aux interrupteurs sous vide scellés.
·Aucune manipulation de gaz isolants tels que le SF₆.
·Conception compacte avec un mécanisme de commande protégé.
·Grande fiabilité dans des environnements extérieurs difficiles.
·Adapté aux opérations de commutation fréquentes.
·Respectueux de l’environnement grâce à l’absence de gaz isolants à effet de serre.

Inconvénients
·Généralement limité aux applications moyenne tension.
·Les interrupteurs à vide ne sont pas réparables et doivent être remplacés lorsqu’ils atteignent leur fin de vie.
·Coût initial plus élevé que certains disjoncteurs à huile, mais coûts de cycle de vie inférieurs.

Applications typiques
·Postes de distribution
·Lignes d’alimentation des services publics
·Réseaux électriques industriels
·Exploitations minières
·Centrales d’énergie renouvelable (solaire et éolienne)
·Sites de production
·Réseaux de distribution électrique sur les campus
·Stations de traitement de l’eau et des eaux usées

Caractéristiques nominales typiques
·Tension nominale : 7,2–38 kV
·Fréquence nominale : 50/60 Hz
·Courant nominal : 630–4 000 A
·Courant de coupure en court-circuit : 16–40 kA
·Endurance mécanique : 10 000–30 000 opérations ou plus
·Milieu de coupure : vide

Classes de tension courantes
·7,2 kV
·12 kV
·15 kV
·17,5 kV
·24 kV
·27 kV
·36 kV
·38 kV

Normes applicables
·CEI 62271-100 – Exigences relatives aux disjoncteurs à courant alternatif, y compris de nombreux modèles de disjoncteurs à vide pour usage extérieur.
·CEI 62271-1 – Exigences générales relatives aux appareillages de commutation et de commande à haute tension.
·IEEE C37.04 – Définit les caractéristiques nominales des disjoncteurs haute tension à courant alternatif.
·IEEE C37.09 – Couvre les procédures d’essai pour la vérification des performances.

Pourquoi parle-t-on de disjoncteur « dog-house » ?
Le terme « dog-house » est un surnom utilisé dans le secteur, et non une désignation officielle issue des normes. Il fait référence au boîtier couvert et étanche aux intempéries du disjoncteur, qui ressemble à une petite niche pour chien. Ce boîtier protège les interrupteurs à vide et le mécanisme de commande des agressions environnementales, tout en permettant au disjoncteur de fonctionner de manière fiable à l’extérieur.

Résumé
Un disjoncteur à vide pour usage extérieur (« dog-house ») est un appareil de commutation moyenne tension robuste et résistant aux intempéries qui utilise des interrupteurs à vide pour couper les courants de charge et de défaut. Sa conception compacte, sa longue durée de vie, ses faibles besoins en maintenance et son fonctionnement respectueux de l’environnement en font un choix privilégié pour les postes de distribution extérieurs et les réseaux électriques industriels.