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Qu’est-ce qu’un appareillage de commutation ?

L'appareillage de commutation (également appelé appareillage sous enveloppe métallique ou équipement de distribution assemblé) est un système électrique intégré principalement composé de disjoncteurs et de dispositifs de commande associés.

Il combine des composants tels que des disjoncteurs, des interrupteurs-sectionneurs, des sectionneurs, des fusibles, des transformateurs de mesure, des dispositifs de protection contre les surtensions, des jeux de barres et des systèmes d'isolation dans une enceinte métallique.

Ces composants sont assemblés selon un schéma électrique unifilaire défini, formant un ensemble de distribution standardisé et modulaire.

Les principales fonctions de l'appareillage de commutation comprennent :

• Commutation de circuits électriques
• Contrôle et protection du système
• Mesure et surveillance des paramètres électriques

L'appareillage basse tension est généralement utilisé dans les réseaux de distribution jusqu'à 1 000 V CA, tandis que l'appareillage moyenne tension est utilisé dans les systèmes allant de 3,6 kV à 40,5 kV.

Types d'appareillage de commutation

Les appareillages de commutation peuvent être classés en fonction du niveau de tension, de la technologie d'isolation, de la conception structurelle et de la fonction d'application.

1. Classification par niveau de tension

2. Classification par support isolant

Appareillage isolé dans l'air

Il utilise l’air comme principal moyen d’isolation. Il présente une structure mature, une maintenance facile et est largement utilisé dans les systèmes de distribution traditionnels. Des exemples typiques incluent les armoires basse tension et les systèmes de commutation sous enveloppe métallique moyenne tension.

Appareillage à isolation gazeuse

Il enferme tous les composants haute tension dans un compartiment scellé rempli de SF₆, d'azote ou d'air sec. Il offre d’excellentes performances d’isolation, une structure compacte et une forte adaptabilité environnementale.

Appareillage à isolation solide

Il utilise de la résine époxy pour encapsuler les composants sous tension, offrant ainsi une forte résistance aux environnements difficiles tels que l'humidité, la poussière et la pollution.

3. Classification par structure

Appareillage de commutation de type fixe

Tous les composants sont fixés à l'intérieur du meuble. Il présente une structure simple et une conception rentable, couramment utilisée dans les systèmes de distribution standard.

Appareillage débrochable

Le disjoncteur ou unité fonctionnelle est installé sur un chariot mobile, permettant une maintenance et un remplacement aisés. Cette structure améliore la modularité et la flexibilité opérationnelle. L’appareillage central moyenne tension en est un exemple typique.

Types d'appareillage de commutation typiques

Unité principale en anneau

Les unités principales en anneau sont des systèmes de distribution compacts conçus pour l'alimentation électrique du réseau en anneau. Ils utilisent des interrupteurs-sectionneurs combinés à une protection par fusible pour contrôler et isoler les défauts.

Les RMU sont largement utilisées dans les réseaux de distribution urbains, les communautés résidentielles, les bâtiments commerciaux et les installations industrielles. Ils sont disponibles dans des conceptions isolées par l'air et le gaz, offrant une taille compacte, un fonctionnement simple et des performances fiables.

Appareillage de commutation monté au centre

L'appareillage de commutation monté au centre est un système de distribution moyenne tension débrochable à gaine métallique, généralement utilisé entre 3,6 kV et 12 kV.

Sa structure est divisée en trois compartiments :

• Jeu de barres et compartiment d'instruments
• Compartiment disjoncteur
• Compartiment pour câbles

Cette conception améliore la sécurité et l'isolation entre les unités fonctionnelles. Il est largement utilisé dans les centrales électriques, les installations industrielles, les sous-stations et pour le démarrage de moteurs haute tension. Il prend également en charge les fonctions de protection de verrouillage pour garantir un fonctionnement sûr du système.

Appareillage à isolation gazeuse

L'appareillage de commutation isolé au gaz renferme tous les composants électriques dans un boîtier métallique scellé rempli de gaz isolant.

Il est très résistant aux influences environnementales telles que l’humidité, la poussière, la pollution et les atmosphères corrosives. Il est largement utilisé dans le transport ferroviaire urbain, les usines pétrochimiques, la métallurgie et les régions de haute altitude.

Comparé aux systèmes isolés par l'air, C-GIS est plus compact, nécessite beaucoup moins d'espace d'installation et offre une longue durée de vie avec des besoins de maintenance minimes.

Domaines d'application de l'appareillage de commutation

L'appareillage de commutation est largement utilisé dans :

• Systèmes de production d'énergie
• Sous-stations de transport et de distribution
• Installations industrielles et minières
• Bâtiments résidentiels et commerciaux urbains
• Centres de données et projets d'infrastructure

Les RMU sont couramment utilisées dans les réseaux de distribution et les sous-stations compactes. L'appareillage de commutation monté au centre est principalement utilisé dans les systèmes de commande moyenne tension et de démarrage de moteurs. Les appareillages de commutation à isolation gazeuse sont préférés dans les environnements difficiles avec des contraintes d'espace.

Comment sélectionner un appareillage de commutation approprié

La sélection du bon appareillage nécessite l’évaluation de plusieurs facteurs clés :

1. Conditions de fonctionnement électrique

Le niveau de tension, la capacité de courant, la fréquence et les caractéristiques de charge doivent être pris en compte pour garantir un fonctionnement stable et sûr.

2. Conditions environnementales

La température, l’humidité, l’altitude, le niveau sismique et le degré de pollution affectent directement les performances d’isolation et la durée de vie des équipements.

3. Exigences en matière de court-circuit

Le courant nominal de tenue de courte durée et le pouvoir de coupure doivent correspondre aux niveaux de défaut du système. Les systèmes moyenne tension utilisent généralement une intensité nominale de 3 secondes, tandis que les systèmes basse tension utilisent souvent une intensité nominale de 1 seconde.

4. Caractéristiques de charge

Différents types de charges nécessitent différentes configurations, telles que des panneaux de disjoncteurs ou des systèmes d'interrupteurs-sectionneurs.

5. Environnement d'application

• Zones intérieures générales : appareillage isolé dans l'air
• Zones à espace limité : systèmes compacts ou isolés au gaz
• Distribution secondaire : systèmes RMU
• Expansion industrielle : utilise un système modulaire et coulissant.

6. Type de projet

Les nouvelles installations utilisent généralement des systèmes modernes à haut rendement, tandis que les projets de rénovation peuvent suivre les configurations existantes.

7. Exigences d'entretien

La conception des équipements doit permettre une maintenance facile, avec de fortes performances anticorrosion et antipollution.

Appareillage de commutation dans les sous-stations préfabriquées

Une sous-station préfabriquée intègre un appareillage haute tension, des transformateurs, un appareillage basse tension et des systèmes de contrôle dans une enceinte compacte.

Côté haute tension

Comprend des appareillages moyenne tension tels que les systèmes KYN28A-12 ou RMU, équipés de relais de protection et de systèmes de communication.

Transformateur

Utilise généralement des transformateurs immergés dans l’huile ou de type sec avec de faibles pertes et un rendement élevé.

Côté basse tension

Utilise des systèmes d’appareillage basse tension de type débrochable pour une maintenance facile et une distribution d’énergie fiable.