Medium voltage products. UniGear ZS1 Tableau de moyenne tension, isolés dans l air, à tenue d arc interne pour tension jusqu'à 24 kv

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1 Medium voltage products UniGear ZS1 Tableau de moyenne tension, isolés dans l air, à tenue d arc interne pour tension jusqu'à 24 kv

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3 Table des matières 1. UniGear ZS1 4 Description 8 Classification IEC 10 Caractéristiques structurelles 12 Gamme complète d'essais 14 Sécurité 18 Disjoncteur dans le vide 22 Disjoncteur au gaz 24 Contacteur sous vide 26 Interrupteur-sectionneur 28 Chariots de service 30 UFES - Sectionneur de terre ultra rapide 32 Is-limiter - limitation du courant de défaut 34 Transformateurs de mesure 36 Capteurs de mesure 40 Terminaisons des câbles 42 Distribution et automation 56 Système de commutation automatique 58 Unités typiques 60 Caractéristiques techniques 2. UniGear ZS1 - double système de barres 64 Description 66 Caractéristiques 68 Unités typiques 70 Caractéristiques techniques 3. Applications navales 74 Description 76 Caractéristiques 78 Unités typiques 80 Caractéristiques techniques UniGear ZS1- à double étage 82 Description 84 Caractéristiques 86 Unités typiques 88 Caractéristiques techniques 3

4 1. UniGear ZS1 Description UniGear ZS1 est la principale ligne de tableaux ABB diffusée sur une échelle mondiale car produite sur les six continents, avec les caractéristiques électriques suivantes: jusqu à 24 kv, 4000 A, 50 ka Base installée de plus de panneaux dans plus de 100 pays Chaque panneau UniGear ZS1 est composé d une seule unité qui peut être équipée de disjoncteur, contacteur ou interrupteur-sectionneur, ainsi que de tous les accessoires disponibles pour les unités conventionnelles. 4

5 Tableaux agréés pour applications spéciales telles que: navales, antisismiques, nucléaires, et soumis aux essais de type conformément aux normes IEC, GB/DL et GOST Possibilité d'accoupler directement les unités à d'autres produits de la famille UniGear L'accès par l'arrière n'est pas nécessaire pour la mise en place ou l'entretien, car toutes les opérations sont effectuées par la face avant Caractéristiques des tableaux UniGear ZS1 Gamme Jusqu à 12-17,5 kv, A,...50 ka Jusqu à 24 kv, A,...31,5 ka Normes CEI Versions hautement personnalisées Sécurité Verrouillages de sécurité Tenue d arc interne IAC AFLR Classement LSC-2B, PM Manutention disjoncteur à porte fermée Flexibilité Amples applications Disjoncteur sous vide et dans le gaz SF6 Contacteur sous vide Interrupteur-sectionneur TC/TT conventionnels et capteurs Installation murale et indépendante Qualité Qualité ABB Ample base installée Installations dans de nombreux pays Equipement Protection et contrôle Sectionneur de terre Sectionneur de terre ultra rapide Is-limiter Batteries de condensateurs intégrées Ordinateur du tableau Applications Services publics et centrales électriques Stations de production d'énergie Stations de transformation Tableaux principaux et auxiliaires Industrie Papeteries Cimenteries Textiles Alimentaires Secteur automobile Extractive Pétrochimiques Oléoducs et gazoducs Métallurgie Laminage Miniers Applications navales Plates-formes de forage Plates-formes pétrolières offshore Navires de croisière Porte-conteneurs Bateaux-citernes Navires câbliers Ferry-boats Transports Aéroports Ports Chemins de fer Métros Infrastructures Centres commerciaux Hôpitaux Infrastructures et ouvrages civils de grandes dimensions 5

6 1. UniGear ZS1 Description UniGear ZS1 est un tableau de moyenne tension à enveloppe métallique, adapté aux installations en intérieur. Les compartiments des unités sont séparés par des cloisons métalliques et les parties sous tension sont isolées dans l air. Le tableau est hautement modulaire, il permet ainsi de choisir les unités à placer côte à côte pour satisfaire tout type d'application. Les unités fonctionnelles du tableau sont garanties à tenue à l arc interne conformément aux Normes CEI annexe AA, accessibilité de classe A, critères de 1 à 5. Toutes les opérations de mise en service, maintenance et service peuvent être réalisées par la face avant. Les appareils de connexion et les sectionneurs de terre peuvent être manœuvrés par le devant à porte fermée. Le tableau peut être adossé à un mur. Appareils Le tableau UniGear ZS1 peut être équipé de la plus vaste gamme d'appareils disponibles sur le marché, parmi lesquels: disjoncteurs sous vide débrochables avec actionneur mécanique ou magnétique, disjoncteurs isolés dans le gaz débrochables, contacteurs sous vide débrochables avec fusibles, Interrupteurs-sectionneurs dans la version fixe. Ceci permet de disposer d'une seule interface pour le tableau, avec des procédures de service et d'entretien identiques. Le tableau peut être équipé de transformateurs ou des capteurs pour la mesure du courant et de la tension et avec tout type d'unité de contrôle et de protection. Configuration du tableau et du système de barres Le développement des unités fonctionnelles à système simple de barres a donné naissance au tableau UniGear ZS1 avec: solution à double étage, unités compactes équipées de contacteurs à fusibles, solution à double système de barres. L utilisation de cette configuration permet une utilisation extrêmement efficace de l espace. En outre, UniGear ZS1 à système simple de barres peut être associé à d'autres tableaux de la famille UniGear, tels que: UniGear 550 UniGear 500R UniGear MCC. Conditions normales de service Les caractéristiques nominales du tableau sont garanties aux conditions ambiantes suivantes: température ambiante minimum: 5 C température ambiante maximum: + 40 C Pour des valeurs différentes de température veuillez contacter ABB. Humidité ambiante: - valeur moy. de l'humidité relative dans les 24 heures 95% - moyenne maximale de la pression de la vapeur d'eau dans les 24 heures 2,2 kpa - moyenne maximale mensuelle de l'humidité relative 90% - moyenne maximale mensuelle de la pression de la vapeur d'eau 1,8 kpa L'altitude normale de service est de m s.l.m. Pour des altitudes supérieures veuillez contacter ABB. Présence d atmosphère normale non corrosive et non contaminante. 6

7 Normes Le tableau et les principaux appareillages qui le composent sont conformes aux normes suivantes: IEC pour l application en général IEC pour le tableau IEC pour le sectionneur de terre IEC pour les disjoncteurs IEC pour la coordination de l isolement IEC pour les contacteur IEC pour les interrupteurs-sectionneurs IEC pour l'indice des protections Couleur des surfaces extérieures RAL gris clair (portes avant et tôles latérales). D autres couleurs sont disponibles sur demande. Indices de protection Les indices de protection des tableaux sont conformes aux normes IEC Le tableau UniGear ZS1 est normalement fourni avec les indices de protection standard suivants: IP4X sur l'enveloppe extérieure IP2X pour la ségrégation entre les compartiments Sur demande l enveloppe extérieure peut être fournie avec des indices de protection supérieurs; veuillez contacter ABB. Les caractéristiques électriques du tableau peuvent changer en cas de conditions ambiantes différentes de celles décrites dans la section précédente et des indices de protection supérieurs aux indices standards. Caractéristiques électriques du tableau UniGear ZS1 (IEC) - système simple de barres Tension nominale kv 7, ,5 24 Tension nominale d isolement kv 7, ,5 24 Tension d essai à fréquence industrielle kv 1 min Tension de tenue sous choc kv Fréquence nominale Hz 50/60 50/60 50/60 50/60 Courant assigné admissible de courte durée ka 3 s ,5 Courant de crête ka Courant de tenue à l arc interne ka 1 s ,5 Courant nominal des barres principales A Courant nominal du disjoncteur A Courant nominal du disjoncteur à ventilation forcée A ) Pour les autres versions veuillez consulter les chapitres 2 (Double système de barres) et le chapitre 3 (Applications navales). 2) La version GB/DL est disponible avec des valeurs supérieures de rigidité diélectrique (42 kv) et courant nominal admissible de courte durée (4 s). 3) Les valeurs indiquées sont valables tant pour le disjoncteur sous vide que disjoncteur dans le gaz SF6. 4) Pour le panneau avec contacteur, la valeur du courant nominal est 400 A. 7

8 1. UniGear ZS1 Classification IEC La norme IEC a introduit de nouveaux critères concernant les définitions et les classements des tableaux de moyenne tension. Une des principales modifications introduites par cette norme est la suppression de la classification des tableaux blindés, compartimentés et à unités. Le réexamen du classement des tableaux a été fait en tenant compte du point de vue de l utilisateur, notamment sur certains aspects tels que l opérativité et la maintenance du tableau, conformément aux exigences et aux attentes d une bonne gestion des sous-stations, de la mise en place jusqu au démantèlement. Dans ce contexte, la perte de continuité de service a été choisie comme critère fondamental pour l utilisateur. D après la norme IEC , les tableaux UniGear ZS1 peuvent être définis de la manière suivante: Perte de la continuité de service LSC-2B Les diverses catégories LSC décrivent la possibilité de maintenir sous tension d'autres compartiments et/ou panneaux lorsqu'un compartiment est ouvert dans le circuit principal. Les catégories définies sont: LSC-1: le tableau tout entier doit être mis hors service pour ouvrir un compartiment du circuit principal pour le service normal et/ou l'entretien ordinaire ou bien pour accéder aux composants du tableau. LSC-2A: comme pour LSC1 à l'exception du fait que les barres principales et les unités fonctionnelles adjacentes à celle soumise à l'entretien peuvent rester en service. LSC-2B: comme pour LSC-2A à l'exception du fait que le compartiment ligne peut demeurer en service Le tableau UniGear ZS1 est classé LSC-2B car les compartiments barres, disjoncteur et ligne sont séparés par des ségrégations physiques et électriques entre eux. Cette catégorie définit la possibilité d'accéder au compartiment disjoncteur avec les barres et les câbles sous tension. Si on utilise la version fixe de l'interrupteur-sectionner, le panneau est classé comme LSC-2A, car le compartiment ligne et le compartiment appareils ne sont pas séparés par des cloisonnements physiques. Ségrégation métallique - PM En ce qui concerne la typologie des ségrégations ou des obturateurs entre les parties sous tension et un éventuel compartiment ouvert, on fait la distinction entre deux classes de ségrégation: classe PM (Partition of Metal - ségrégation métallique) classe PI (Partition of Insulating material ségrégation en matériau isolant). Le tableau UniGear ZS1 est classé PM, étant donné que les compartiments sont séparés par des ségrégations en tôles métalliques/obturateurs. Compartiment à accès contrôlé par verrouillage La partie frontale du tableau UniGear ZS1 est classée "contrôlé par verrouillage" car l'accès aux compartiments contenant les parties de haute tension, nécessaire pour le service normale et l'entretien ordinaire, est contrôlé par toute la structure du tableau. Compartiment avec accès à l'aide d'un outil L'arrière du tableau est classé "accessible avec un outil" car il est possible d'ouvrir le compartiment contenant les parties de haute tension (mais pas dans un but de service ou entretien normal) seulement en utilisant un outil. Des procédures spéciales sont nécessaires. Classification de tenue à l'arc interne - IAC AFLR Le tableau UniGear ZS1 est classé IAC AFLR. Pendant l'installation et la mise en service du tableau il faut tenir compte de certains points fondamentaux: Niveau du courant de défaut ( ka) Durée du défaut (0,1...1 s) Voies d échappement des gaz chauds et toxiques, produits par la combustion des matériaux Dimensions du local, avec une attention particulière à la hauteur Vous êtes priés de contacter votre revendeur ABB pour plus d'informations. 8

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10 1. UniGear ZS1 Caractéristiques structurelles Compartiments Chaque unité est constituée de trois compartiments de puissance: disjoncteur [A], barres [B] et ligne [C] (voir la figure 1). Chaque unité est dotée d'un compartiment basse tension [D], dans lequel est logée toute l'instrumentation auxiliaire. Le tableau à tenue de l arc interne est normalement équipé d'un conduit [E] pour l évacuation des gaz produits par un arc électrique. Différents types de conduits d'évacuation des gaz sont disponibles. Tous les compartiments sont accessibles par le devant, donc les opérations de maintenance et de service peuvent être exécutées le tableau étant adossé au mur. Les compartiments sont délimités par des cloisons métalliques. Barres principales Le compartiment des barres contient le système de barres principales branché, à travers des connexions, aux contacts supérieurs de sectionnement du disjoncteur. Les barres principales sont réalisées en cuivre électrolytique. Pour des courants jusqu'à 2500 A le système est réalisé avec des barres plates, tandis que pour les courants de 3150 A à 4000 A on utilise une barre spéciale en forme de D. Les barres sont revêtues d une matière isolante. Le compartiment des barres est unique pour toute la longueur du tableau pour des puissances jusqu'à 31,5 ka; sur demande il peut être divisé en compartiments. Pour des courant de 40/50 ka, les isolateurs de traversée sont une caractéristique standard. Connexions des câbles Le compartiment ligne contient le système de dérivations pour le raccordement des câbles de puissance aux contacts inférieurs de sectionnement du disjoncteur. Les dérivations sont réalisées avec des barres plates en cuivre électrolytique pour toute la gamme des courants et elles sont revêtues de matière isolante pour des tensions de 17,5 et 24 kv. Sectionneur de terre Le compartiment ligne peut être équipé d un sectionneur de terre pour la mise à la terre des câbles. Ce même dispositif peut être utilisé également pour la mise à la terre du système des barres (unités mesure et coupleur). Il peut aussi être installé directement sur le système principal des barres dans un compartiment dédié (applications de barre). Le sectionneur de terre est doté d un pouvoir de fermeture de court-circuit. La commande du sectionneur de terre se fait par le devant du tableau, avec manœuvre manuelle ou, sur demande, motorisée. La position du sectionneur est vérifiable sur la face avant du tableau à l'aide d'un indicateur mécanique. Barre de terre La barre de terre est réalisée en cuivre électrolytique. Elles parcourt longitudinalement tout le tableau, en donnant ainsi une garantie de sécurité maximale pour le personnel et l installation. Isolateurs de traversée et obturateurs Les isolateurs de traversée dans le compartiment disjoncteur, contiennent les contacts de raccordement du disjoncteur, respectivement avec le compartiment barres et le compartiment ligne. Les isolateurs de traversée sont de type unipolaire et ils sont réalisés en résine époxy. Les obturateurs sont de type métallique et ils sont actionnés automatiquement pendant le déplacement du disjoncteur de la position "débrochée" à la position "service" et vice versa. Câbles On peut employer des câbles unipolaires ou tripolaires jusqu à un maximum de douze par phase en fonction de la tension nominale, des dimensions de l unité et de la section des câbles (consulter page 40). Le tableau peut être adossé à la cloison, parce que les câbles sont aussi facilement accessibles par le devant. 10

11 Conduit d échappement des gaz Le conduit d'échappement des gaz est placé au-dessus du tableau et le parcourt sur toute sa longueur. Chaque compartiment est doté d un déflecteur placé sur son sommet. La pression produite par la condition de défaut provoque son ouverture, en permettant le passage des gaz dans le conduit. Les gaz chauds et les particules incandescentes produites par l arc interne doivent normalement être évacuées du local. Le tableau UniGear ZS1 est doté d une gamme complète de solutions pour faire face à toutes les exigences, soit si l échappement peut avoir lieu directement aux extrémités du tableau, soit quand les solutions exigent l évacuation par la face avant ou la partie arrière. Certaines installations, comme par exemple les applications navales, ne permettent pas l'évacuation des gaz à l'extérieur du local, par conséquent pour préserver la sécurité du personnel et satisfaire les réglementations, une solution dédiée à été développée, telle que l'emploi de cheminées d'évacuation longitudinales. Veuillez contacter ABB pour plus d'informations. Applications de barre Chaque unité du tableau peut être dotée d une application de barre accessoire: transformateurs de courant ou de tension pour les mesures de barre sectionneur de terre pour le système de barres conduit d'entrée supérieur ou câbles pour réaliser des interconnexions entre les différentes sections du tableau. Compartiments de l'unité A Compartiment disjoncteur B Compartiment barres C Compartiment ligne D Compartiment basse tension E Conduit compact d échappement des gaz Figure 1: Vue en coupe du tableau UniGear ZS1 à simple étage 11

12 1. UniGear ZS1 Gamme complète d'essais Le tableau UniGear ZS1 a été soumis à tous les essais requis par les normes internationales (IEC) et locales (par exemple les normes chinoises GB/DL et russes GOST). De plus, les essais ont été effectués conformément aux règlements des principaux registres navals (LR, DNV, RINA, BV et GL) pour l utilisation des tableaux dans des installations navales. Comme indiqué par ces normes, les essais ont été réalisés sur les unités du tableau considérées les plus sensibles aux effets même de ces essais ; les résultats ont donc été étendus à toute la gamme. Toutes les unités du tableau sont soumises aux essais de routine en usine avant la livraison. Ces essais sont une vérification fonctionnelle du tableau sur la base des caractéristiques spécifiques de chaque installation. Essais de type conforme aux normes IEC Tenue au courant de courte durée et de crête Echauffement Tenue à l arc interne Essai diélectrique Pouvoir de fermeture et de coupure du disjoncteur et des contacteurs Pouvoir de fermeture du sectionneur de terre Manoeuvres mécaniques du disjoncteur et du sectionneur de terre Indice de protection IP Description des essais de type conforme aux normes IEC Tenue au courant de courte durée et de crête L essai démontre que le circuit principal de puissance et celui de terre résistent aux sollicitations provoquées par le passage du courant de court-circuit sans pour cela en être endommagés. On remarque aussi que le système de mise à la terre du disjoncteur débrochable, ainsi que la barre de la mise à la terre du tableau sont soumis à l essai. Les propriétés mécaniques et électriques du système principal de barres et des dérivations supérieures et inférieures restent inchangées même en cas de court-circuit. Echauffement L essai d échauffement est effectué à la valeur nominale de courant de l unité du tableau et il démontre que la température ne devient pas excessive dans aucune partie de l'unité du tableau. Pendant l'essai on contrôle aussi bien le tableau que le disjoncteur ou le contacteur avec lequel il peut être équipé. Tenue à l arc interne Consulter page 14. Essai diélectrique Cet essais vérifient que le tableau possède une résistance suffisante à la tension d'essai à fréquence industrielle et à la tension de tenue sous choc. L essai de tension à la fréquence industrielle est effectué tant comme essai de type que comme essai de routine sur toutes les unités de tableau produites. Essais de routine en usine d'après les normes IEC Inspection et contrôle visuel Vérification des séquences mécaniques Contrôle du câblage Vérification des séquences électriques Tension d essai à fréquence industrielle Mesure de la résistance des circuits principaux Essai d isolement secondaire Essais de type spécial exigés par les registres navals pour les applications en milieu marin Températures ambiantes élevées (+ 45 C) Inclinaison Vibration Figure 2: UniGear ZS1 pendant l'essai de tenue à l'arc interne 12

13 Pouvoir de fermeture et de coupure du disjoncteur Le disjoncteur ou le contacteur est soumis à des essais de coupure du courant nominal et du courant de court-circuit. En outre, Il est aussi soumis aux essais d'ouverture et de fermeture de charges capacitives et inductives, batteries de condensateurs et/ou lignes sous câble. Pouvoir de fermeture du sectionneur de terre Le sectionneur de terre du tableau UniGear ZS1 est en mesure de se fermer en présence de court-circuit. Le sectionneur de terre est normalement verrouillé pour empêcher qu'il ne soit actionné sur des circuits encore sous tension. Toutefois, si cela se produit pour les causes les plus disparates, la sécurité du personnel serait pleinement sauvegardée. Opérations mécaniques Les essais de durée mécanique de tous les organes de manœuvre garantissent la fiabilité des appareillages. L expérience générale dans le domaine électrotechnique révèle que les défauts mécaniques sont l une des causes les plus communes de défaut d une installation. Le disjoncteur est testé en effectuant de nombreux cycles d'opération, supérieurs à ceux normalement exécutés sur les installations en service. En outre, les composants du tableau sont insérés dans un programme de contrôle qualité. Des échantillons sont prélevés régulièrement sur les lignes de production et soumis à un essai de durée mécanique afin de vérifier que la qualité du composant fabriqué est identique à celle des appareils soumis au test. Indice de protection IP L'indice de protection IP est la résistance offerte par le tableau UniGear ZS1 contre la pénétration d'objets solides et liquides. Cet indice de résistance est indiqué après le préfixe IP suivi par deux caractères (par ex.: IP4X) Le premier chiffre identifie le degré de protection contre la pénétration d'objets solides, tandis que le second caractère se réfère aux liquides. Essais de type exigés par les registres navals Température ambiante élevée Les conditions de service des appareillages électriques dans les installations navales sont généralement plus sévères de celles des applications terrestres ordinaires. La température est certainement l un de ces facteurs et pour cette raison les règlements des registres navals exigent que le tableau soit en mesure de fonctionner à une température ambiante plus élevée (45 C ou supérieure) de celle prévue par les normes IEC (40 C). Inclinaison L essai est effectué en inclinant le tableau pendant une durée définie jusqu à 25 alternativement sur les quatre côtés et en actionnant les appareils de manœuvre. L essai doit démontrer que le tableau est en mesure de résister à ces conditions extrêmes de service, que tous les appareils qu il contient peuvent être actionnés sans inconvénient et sans subir de dégâts. Vibration La fiabilité et la robustesse du tableau UniGear ZS1 ont définitivement étés démontrés par le résultat de l essai de tenue aux sollicitations mécaniques dues à la vibration. Les conditions normales de service sur les installations navales et les plates-formes marines requièrent que le tableau travaille dans des environnements soumis à de fortes vibrations, comme par exemple celles provoquées par les moteurs de manœuvre des grands navires de croisière ou par les installations de forage des plates-formes pétrolières: amplitude de 1 mm dans le champ de fréquence de 2 à 13,2 Hz amplitude d accélération de 0,7 g dans le champ de fréquence de 13,2 à 100 Hz. Figure 3: Essai d inclinaison Figure 4: Essai de vibration/sismique 13

14 1. UniGear ZS1 Sécurité Dans l étude du développement d un tableau moderne de moyenne tension il faut nécessairement mettre la sécurité du personnel au plus haut niveau. C est pour cette raison que le tableau UniGear ZS1 a été conçu et testé pour garantir la tenue de l arc interne dérivé d un courant de court-circuit du même niveau que celui du courant maximum admissible de courte durée. Les essais démontrent que l enveloppe métallique du tableau UniGear ZS1 est en mesure de protéger le personnel qui travaille à proximité du tableau au cas où la panne évolue jusqu à l amorçage d un arc interne. L arc interne est l un des défauts les plus improbables, bien que théoriquement il puisse être provoqué par plusieurs facteurs: défauts d isolement dérivant de la détérioration qualitative des composants. Les causes peuvent être des conditions ambiantes particulièrement défavorables et la présence d une atmosphère fortement polluée surtensions d origine atmosphérique ou produites par la manœuvre de certains composants formation inadéquate du personnel préposé l'installation rupture ou altération des verrouillages de sécurité échauffement des zones de contact, dû à la présence d agents corrosifs ou en cas de serrage insuffisant des connexions entrée dans le tableau de petits animaux (par ex. à travers l'arrivée des câbles) oubli de matériel à l intérieur du tableau pendant les opérations d'entretien. Les caractéristiques du tableau ZS1 réduisent fortement l incidence de ces causes dans la génération d une panne, toutefois certaines de ces causes ne peuvent pas être éliminées de manière définitive. L énergie dégagée par l arc interne produit les phénomènes suivants: augmentation de la pression interne hausse de la température effets visuels et sonores contraintes mécaniques à la structure du tableau fusion, décomposition et vaporisation des matériaux. S'ils ne sont pas contrôlés de manière adéquate, ces phénomènes peuvent avoir des conséquences graves pour le personnel, comme des blessures (pièces projetées et ouverture des portes à cause de l onde de choc) et des brûlures (dues à l émission de gaz chauds). L'essai de tenue à l'arc interne a pour but de vérifier que les portes des compartiments restent fermées, qu aucun composant ne se détache violemment du tableau même s il est soumis à des pressions très élevées, qu'il n y a pas d émanation de flammes ou de gaz incandescents, en garantissant ainsi la sécurité du personnel qui travaille à proximité du tableau. L'essai veut aussi garantir qu'aucun trou ne se produise dans les parties extérieures accessibles de l'enveloppe, et enfin que toutes les connexions au circuit de terre demeurent efficaces, en garantissant la sécurité du personnel qui aurait à intervenir sur le tableau après la panne. La norme IEC prescrit les modalités d exécution de l essai et les critères auquel le tableau doit répondre. Le tableau UniGear ZS1 satisfait pleinement tous les paramètres indiqués par la norme IEC. Si l'essai démontre un classement IAC, la désignation du tableau blindé sera la suivante: Aspects généraux: classement IAC (initiales de Internal Arc Classified, c est-à-dire classé à tenue d arc interne) Accessibilité: A, B ou C (tableau accessible seulement au personnel autorisé (A), à tous (B), non accessible à cause de l installation (C) F, L, R: accès par le devant (F front), par les côtés (L latéral) et par l'arrière (R arrière) Valeurs d'essai: courant d essai en kiloampère (ka) et durée en secondes (s). Les paramètres de chaque installation spécifique fait en sorte que l évacuation des gaz chauds et des particules incandescentes doive être vérifiée avec une attention particulière afin de préserver la sécurité du personnel. Systèmes limiteurs de défauts La structure du tableau UniGear ZS1 offre une protection complète de type passif contre les effets du défaut à la suite d'un arc interne d'une durée de 1 seconde jusqu'à 50 ka. ABB a en outre développé des systèmes actifs de protection, qui permettent d obtenir des avantages importants: détection et extinction du défaut, dans un temps généralement inférieur à 100 ms, qui améliorent la stabilité du réseau limiter les dégâts aux appareillages limiter la durée de hors service du tableau. Pour la protection active contre l arc interne, des dispositifs constitués de capteurs de plusieurs types peuvent être prévus dans les divers compartiments, pour relever les effets immédiats du défaut et commander l ouverture sélective des disjoncteurs. Les systèmes limiteurs de défaut se basent sur de capteurs qui exploitent la pression ou la lumière produite par un arc interne pour activer la séparation de la ligne défaillante. 14

15 ITH Les capteurs ITH sont constitués de micro-contacts positionnés sur le dessus du tableau au niveau des déflecteurs d échappement des gaz des trois compartiments de puissance (barres, disjoncteur et ligne). L onde de choc fait en sorte que les déflecteurs s ouvrent et actionnent les micro-contacts branchés aux déclencheurs d ouverture des disjoncteurs. Le temps de déclenchement est de 75 ms (15 ms ITH + 60 ms disjoncteur). FRD (Fast Recovery Device) Ce système est constitué de capteurs de pression logés dans le compartiment de basse tension et reliés aux trois compartiments de puissance au moyen de petits tubes. Les capteurs détectent le front de montée de l onde de pression qui se développe dans les premiers instants de la formation de l arc et leur réaction provoque l ouverture des disjoncteurs. Les capteurs sont protégés de l environnement extérieur et leur fonctionnement peut être contrôlé même quand le tableau est en service. Le temps de déclenchement est de 75 ms (15 ms FRD + 60 ms disjoncteur). sélectif. Pour toutes informations supplémentaires, consulter le chapitre page 50. Le temps de déclenchement total est de 62,5 ms (2,5 ms REA + 60 ms disjoncteur). Protection contre les arcs électriques avec DEI Sur demande, les DEI (Intelligent Electronic Device) REF615, RET615, REM615 et REF610 peuvent être dotés d'une protection rapide et sélective contre les arcs électriques. Il s'agit d'un système de protection contre les défauts dus à un arc à deux ou trois canaux pour le contrôle d'éventuels arcs électriques dans les compartiments disjoncteur, ligne et barres des unités du tableau. Le temps de déclenchement total est de 72 ms (12 ms DEI + 60 ms disjoncteur). UFES (Ultra fast Earthing Switch) Le sectionneur de terre ultra rapide UFES est un appareil au design novateur en mesure de mettre à la terre les trois phases en moins de 4 ms depuis la détection d'un défaut pour arc interne. Pour toutes informations supplémentaires, consulter le chapitre page 30. TVOC Ce système est constitué d un dispositif électronique de contrôle logé dans le compartiment de basse tension géré par des capteurs optiques. Ceux-ci sont répartis dans les divers compartiments de puissance et il sont connectés au dispositif à l aide de fibres optiques. Quand le niveau de lumière prédéterminé est dépassé, le dispositif détermine l ouverture des disjoncteurs. Pour éviter que le système puisse intervenir à cause des lumières produites occasionnellement par des phénomènes extérieurs (le flash d un appareil photo, le reflet des lumières extérieures, etc.) il est possible de raccorder aussi des transformateurs de courant au dispositif de contrôle. Le module de protection transmet au disjoncteur la commande d ouverture seulement s il reçoit simultanément le signal de la lumière et celui du courant de court-circuit. Le temps de déclenchement total est de 62 ms (2 ms TVOC + 60 ms disjoncteur). ka 2 s Fusion Cuivre Fusion Acier REA Ce système offre la même fonctionnalité du système TVOC. Il est constitué d'une unité centrale (REA 101) et d'unités d'extension optionnelles (REA 103, 105, 107), qui permettent de réaliser des solutions personnalisées à déclenchement Fusion Câbles ms Figure 5: Durée de l arc et dégâts provoqués 15

16 1. UniGear ZS1 Sécurité Le tableau UniSec ZS1 est doté de tous les verrouillages et de tous les accessoires nécessaires à garantir le plus haut niveau de sécurité et de fiabilité pour les opérateurs et l installation. Verrouillages Les verrouillages mécaniques de sécurité sont prévus de série [1 5] (voir le tableau page 17). Ils sont prévus par les normes IEC et donc ils sont nécessaires pour garantir la séquence correcte de manœuvres. Les verrouillages de sécurité ABB garantissent le niveau maximum de fiabilité, même en cas d'erreur accidentelle, et ils permettent d'obtenir la sécurité maximale de système pour les opérateurs. Clés L utilisation de verrouillages à clé est particulièrement important dans la réalisation de logiques de verrouillage entre des unités du même tableau, ou bien d autres tableaux de moyenne, basse et haute tension. Les logiques sont réalisées au moyen de distributeurs de clés ou bien en reliant les clés par des anneaux. Le chariot des appareils [6] peut être bloqué dans la position "débrochée" et la relative clé de verrouillage peut être retirée seulement quand les appareils sont dans cette condition. Les manœuvres de fermeture [7] et d ouverture [8] du sectionneur de terre peuvent être bloquées à l aide de clés (la logique des clés est illustrée dans le tableau page 17). Ces verrouillages peuvent également être appliqués au sectionneur de terre des applications de barre. Les manœuvres d embrochage/débrochage des appareils [9] et d ouverture/fermeture du sectionneur de terre [10] peuvent être empêchées à l aide de verrous à clé, qui bloquent le branchement des leviers correspondants de manœuvre. Le verrouillage à clé peut également être appliqué au sectionneur de terre des applications de barre. Les clés peuvent toujours être enlevées de leur siège respectif. Cadenas Les portes des compartiments disjoncteur [11] et ligne [12] peuvent être bloquées dans la position "fermée" à l aide de cadenas. Ceux-ci sont applicables aux deux versions de fermeture, c'est-à-dire à poignée centrale (standard) ou vis (option). Figure 6: Double verrouillages à clé sur le sectionneur de terre Les manœuvres d embrochage/débrochage des appareils [13] et d ouverture/fermeture du sectionneur de terre [14] peuvent être condamnées en mettant des cadenas aux ouvertures de d'enclenchement des leviers de manœuvres. Le cadenas peut également être appliqué au sectionneur de terre des applications de barre. Les obturateurs métalliques de cloisonnement [15] entre les compartiments disjoncteur, barres et ligne peuvent être bloqués à l aide de deux cadenas indépendants tant dans la position "ouverte" que "fermée". Le tableau est prévu pour des cadenas ayant un diamètre de 4 à 8 mm. Aimants de verrouillage Les aimants de verrouillage permettent de réaliser des logiques de verrouillage automatiques sans l'intervention humaine. Les manœuvres d embrochage/débrochage du disjoncteur [16] et d ouverture/fermeture du sectionneur de terre [17] peuvent être verrouillées. Ces aimants peuvent également être appliqués au sectionneur de terre des applications de barre. Les aimants agissent avec une logique active, donc l'absence de tension auxiliaire désactive le verrouillage en conditions de sécurité. 16

17 Type de verrouillages Verrouillages de sécurité de série (obligatoires) Type Description Condition 1 A Embrochage/débrochage des appareils Appareils en position "fermée" B Fermeture des appareils Chariot en position définie A Branchement des appareils. Fiche multicontact des appareils branchée 2 Enlèvement de la fiche multicontact B des appareils Chariot en position d'essai 3 A Fermeture du sectionneur de terre Chariot en position d'essai B Branchement des appareils. Sectionneur de terre en position "fermée" 4 A Ouverture de la porte du compartiment appareils Chariot en position d'essai B Branchement des appareils. Porte du compartiment appareils fermée 5 A Ouverture de la porte du compartiment ligne Sectionneur de terre en position "fermée" B Ouverture du sectionneur de terre Porte du compartiment de ligne fermée Remarque: Les appareils sont disjoncteurs et contacteurs. Clés (sur demande) 6 Verrouillage à l embrochage des appareils La clé peut être enlevée seulement si le chariot est en position "débroché" 7 Verrouillage à la fermeture du sectionneur de terre La clé peut être enlevée seulement si le sectionneur de terre est ouvert 8 Verrouillage à l ouverture du sectionneur de terre La clé peut être enlevée seulement si le sectionneur de terre est fermé 9 Enclenchement du levier d'embrochage/débrochage La clé peut toujours être enlevée des appareils 10 Enclenchement du levier de manœuvre du sectionneur de terre La clé peut toujours être enlevée Cadenas 11 Ouverture de la porte du compartiment appareils 12 Ouverture de la porte du compartiment ligne 13 Enclenchement du levier d embrochage/débrochage des appareils 14 Enclenchement du levier de manœuvre du sectionneur de terre 15 Ouverture et fermeture des obturateurs Aimants de blocage (sur demande) 16 Embrochage/débrochage des appareils Aimants sous tension 17 Ouverture/fermeture du sectionneur de terre Aimants sous tension Dispositifs accessoires 20 Autoprotection des obturateurs Le dispositif bloque les obturateurs dans la position "fermée" quand l appareil est enlevé du compartiment. L opérateur ne peut pas ouvrir manuellement les obturateurs. Les obturateurs peuvent être actionnés seulement depuis le chariot de l'appareil ou du chariot de service (consulter le chapitre dédié page 28). 21 Empreinte de compatibilité appareil - unité du tableau La fiche multicontact de l'appareil et la prise correspondante de l unité du tableau sont équipées d une empreinte mécanique, qui rend impossible l embrochage de l appareil dans une unité de tableau avec courant nominal non approprié. 22 Commande mécanique du disjoncteur Le compartiment appareils est doté d un dispositif mécanique, qui rend possible la fermeture et/ou l ouverture des disjoncteurs directement avec les boutons-poussoirs de la commande frontale, en maintenant la porte fermée. Les commandes peuvent être exécutées avec les disjoncteurs en position "service" ou "débroché". 17

18 1. UniGear ZS1 Disjoncteur dans le vide Le tableau UniGear ZS1 peut être équipé de la plus vaste gamme d appareils disponible actuellement sur le marché et parmi eux le disjoncteur sous vide qui occupe une position fondamentale dans tous les secteurs de la distribution primaire. Les disjoncteurs sous vide couvre toute la gamme des paramètres du tableau et donc la gamme intégrale des applications possibles. L'expérience pluriannuelle accumulée dans le développement et l utilisation des ampoules sous vide se reflète aujourd hui dans la gamme des disjoncteurs ABB, qui se distinguent par des caractéristiques électriques et mécaniques exceptionnelles, une durée opérationnelle extrêmement longue et des exigences réduites de maintenance, la compacité et l emploi de techniques de fabrication hautement novatrices. ABB développe et produit une gamme d ampoules complète, pour l emploi dans les disjoncteurs et les contacteurs ainsi que pour les applications de moyenne tension. Figure 7: UniGear ZS1 18

19 Disjoncteur VD4 Les ampoules des disjoncteurs de moyenne tension VD4, emploient le vide pour l extinction de l arc électrique et comme moyen d isolement. Grâce aux propriétés inégalables du vide et de la technique interruptive adoptée, la coupure des courants a lieu sans déchirure de l arc et sans produire de surtensions. Le rétablissement des propriétés diélectriques après la coupure est extrêmement rapide. Les disjoncteurs VD4 sont utilisés dans la protection de câbles, lignes aériennes, moteurs, transformateurs, générateurs et batteries de condensateurs. Pôles Les disjoncteurs de moyenne tension VD4 utilisent des ampoules sous vide encapsulées dans des pôles ( 1 ). Les ampoules encapsulées rendent le disjoncteur résistant aux chocs et le protègent contre les dépôts de poussière et l'humidité. Figure 8: Disjoncteur VD4 à actionneur mécanique L'ampoule sous vide renferme les contacts et constitue la chambre de coupure. Les disjoncteurs ABB utilisent les techniques de coupure dans le vide les plus perfectionnées: à flux magnétique radial pour les disjoncteurs à performance moyennes-basses et à flux magnétique axial pour ceux à haut pouvoir de coupure. Ces deux techniques garantissent la distribution homogène de l arc sur toute la surface des contacts, en obtenant ainsi les meilleures performances à toutes les valeurs de courant. La structure de l'ampoule sous vide est relativement simple. L enveloppe extérieure est constituée d un isolateur céramique fermé aux extrémités par des couvertures en acier inoxydable. Les contacts, réalisés en cuivre pur et chrome fritté, sont soudés aux prises en cuivre. Une membrane métallique permet le mouvement du groupe mobile contactsprises, tout en garantissant le maintien du vide dans l ampoule. Les composants de l ampoule sont soudés dans un environnement sous vide pour garantir dans l ampoule des valeurs inférieures à 10-5 Pa. L'ampoule ne contient donc aucune matière ionisable. Lors de l'ouverture des contacts, il y a quand même la génération d'un arc électrique, formé exclusivement par la fusion et la vaporisation du matériau des contacts. Dans l ampoule est intégré un blindage métallique qui capture les vapeurs métalliques émises pendant l interruption et qui contrôle le champ électrique. La forme particulière des contacts produit un champ magnétique qui force l arc à tourner et à intéresser une superficie beaucoup plus grande par rapport à celle de l arc à contact fixe. Tout ceci, limite non seulement le stress thermique sur les contacts, mais rend aussi l érosion des contacts négligeable et, surtout, permet de contrôler le processus d interruption avec des courants de court-circuit très élevés. L arc électrique reste soutenu par l'énergie extérieure jusqu au passage du courant par le zéro naturel. Les ampoules sous vide ABB sont des ampoules à courant zéro et elles sont exemptes de réamorçages. La diminution rapide de la densité de courant, et la condensation rapide des vapeurs métalliques simultanément au passage du courant par le zéro, permettent de rétablir la tenue diélectrique maximale entre les contacts de l ampoule en quelques millièmes de seconde. La supervision du niveau de vide n est pas nécessaire puisque les pôles du disjoncteur sont des systèmes à pression scellée pour la durée de vie opérationnelle qui ne requièrent pas de maintenance. ( 1 Les disjoncteurs jusqu'à 17,5 kv A - 31,5 ka, sont réalisés avec des pôles en polyamide. 19

20 1. UniGear ZS1 Disjoncteur dans le vide Commande Le disjoncteur VD4 est doté d une commande mécanique à accumulation d énergie. Le déclenchement est libre et il permet donc des manœuvres d'ouverture et de fermeture, indépendantes de l'opérateur. Le système des ressorts de commande est à rebandage soit manuel soit au moyen d un motoréducteur. L ouverture et la fermeture de l appareil peuvent être effectués au moyen de boutons-poussoirs placés sur la face avant de la commande ou au moyen de déclencheurs électriques (fermeture, ouverture et tension minimale). Les disjoncteurs sont toujours dotés d un dispositif antirefermeture pour éliminer la possibilité des commandes simultanées d ouverture et de fermeture, les commandes de fermeture avec ressorts débandés ou avec les contacts principaux pas encore en position de fin de course. Chariot Les pôles et la commande sont fixés sur un chariot métallique de support et de manutention. Le chariot est muni d un système de roues qui rend possible les opérations de débrochage et d embrochage de l appareil dans le compartiment du tableau, la porte étant fermée. Le chariot permet la mise à la terre efficace du disjoncteur à travers la structure métallique de l unité du tableau. Le chariot du disjoncteur sous vide peut être motorisé. Les manœuvres d'embrochage et de débrochage peuvent être exécutées à l'aide de commandes électriques, soit localement par l'opérateur qu'au moyen d'un système à distance. Disjoncteur evd4 Le disjoncteur evd4 est un système complet de protection de lignes électriques de moyenne tension avec installation plug and play. Il représente l'évolution du principe traditionnel de disjoncteur, étant donné qu'un seul appareil est en mesure d'exécuter des fonctions de coupure, mesure, protection, contrôle et communication. Le disjoncteur evd4 est dérivé de la série VD4 dont il a hérité les caractéristiques de fiabilité et robustesse bien connues. Le disjoncteur evd4 intègre l'unité de protection RBX615 qui repose sur la technologie ABB Relion avec capteurs combinés de courant et de tension. Grâce à cette solution intégrée, le MTTR (temps moyen de réparation) du système géré par evd4 est nettement inférieur à celui des solutions traditionnelles. Cela rend le disjoncteur evd4 la solution idéale pour toutes les installations où le niveau de continuité de service demandé est élevé. Le disjoncteur evd4 est disponible dans la version fixe et débrochable pour tableau UniGear ZS1 et il est mécaniquement interchangeable avec le disjoncteur VD4. Interface appareil-opérateur La partie frontale du disjoncteur contient l'interface utilisateur, dotée des accessoires suivants: poussoir d'ouverture poussoir de fermeture compteur de manœuvres indicateur de l état de disjoncteur ouvert et fermé indicateur de l état des ressorts de commande bandés et débandés dispositif de bandage manuel des ressorts de commande. sélecteur d exclusion du déclencheur à minimum de tension (option). Figure 9: Disjoncteur evd4 avec capteurs à bord et unité de protection et contrôle RBX

21 Disjoncteur VM1 La commande mécanique à accumulation d énergie de type conventionnel des disjoncteurs VD4 peut être remplacée par une commande à actionneur magnétique, qui est à l origine des disjoncteurs de la série VM1. Toutes les caractéristiques des disjoncteurs décrites dans ce chapitre demeurent inchangées, à l exception de la commande. La commande se base sur un nombre de composants extrêmement réduit. Actionneur à aimants permanents. Le cœur de la commande est constitué par l actionneur magnétique, qui commande les manœuvres de fermeture et d ouverture tout en maintenant les contacts principaux dans les positions respectives prises après la manœuvre. L aimant transmet la commande aux ampoules à l aide d un unique levier de transmission Dispositif électronique de contrôle. Toutes les fonctions (déclenchement, manœuvre, chargement de l énergie et auto-diagnostic) sont commandées par le contrôleur électronique intégré. Le disjoncteur est équipé d une alimentation multi-tension en courant continu et alternatif ; Condensateurs. L énergie servant à la commutation de la commande est obtenue à l aide d une batterie de condensateurs intégrée. L énergie accumulée garantit la séquence de re-fermeture O-C-O complète Capteurs de position La position des contacts du disjoncteur est mesurée à l aide de capteurs électroniques de proximité. Normes IEC pour le disjoncteur. Figure 10: Disjoncteur VM1 à actionneur magnétique 21

22 1. UniGear ZS1 Disjoncteur au gaz Le tableau UniGear ZS1 peut aussi être équipé de disjoncteur dans le gaz SF6. La série de disjoncteurs ABB sous vide et au gaz sont mécaniquement interchangeables entre-eux et donc la même unité de tableau peut recevoir indifféremment les deux appareils. Seul ABB est en mesure d'offrir des appareils des deux techniques pour toute la gamme d'applications, niveaux de tension (12-17,5-24 kv), courant nominal ( A) et pouvoir de coupure ( ka). Ceci permet de choisir la solution optimale pour les caractéristiques de l'installation et les utilisations à manoeuvrer et protéger. L expérience largement éprouvée de ABB démontre que les deux types de disjoncteurs sont également valables et complémentaires. Disjoncteur HD4 Les disjoncteurs de moyenne tension HD4, emploient du gaz hexafluorure de soufre (SF6) pour l extinction de l arc électrique et comme moyen d isolement. Grâce aux excellentes propriétés du gaz SF6, la coupure des courants a lieu sans déchirure de l arc et sans produire de surtensions. Il n y a aucun phénomène de réamorçage après la coupure ; par ailleurs le rétablissement des propriétés diélectriques après la coupure est extrêmement rapide. Les disjoncteurs dans le gaz sont disponibles pour tous les domaines d'application de la distribution électrique. Ils sont tout particulièrement recommandés dans l utilisation sur les batteries de condensateurs, moteurs, transformateurs isolés dans l huile et dans les installations où sont montés des composants particulièrement sensibles aux contraintes diélectriques et dynamiques (par ex. anciens câbles ou transformateurs). de manière optimale dans la coupure de courants faibles, la deuxième agit efficacement durant la manœuvre sur des valeurs élevées de courant. La technique autopuffer permet d utiliser des quantités de gaz inférieures à celles requises par les disjoncteurs basés sur d autres techniques. Pour la même raison même la pression relative du gaz est considérablement réduite. La technique «autopuffer» garantie la tenue de la tension d isolement et le pouvoir de coupure jusqu à 30% de celui nominal, même à une pression relative égale à zéro. Toute la gamme de disjoncteurs HD4 adopte la même pression du gaz pour tous les niveaux de tension nominale (12-17,5-24 kv). La supervision du niveau de pression du gaz SF6 n est pas nécessaire puisque les pôles du disjoncteur sont des systèmes à pression scellée pour la durée de vie opérationnelle et il ne requièrent pas de maintenance. Dans tous les cas ils sont dotés d un dispositif de contrôle de la pression, pour vérifier que les caractéristiques générales ne sont pas altérées après un transport ou une mauvaise utilisation. Pôles Les pôles du disjoncteur HD4 emploient le système de coupure autopuffer, en associant les techniques de compression et d autosoufflage en une solution unique. Le système autopuffer est la technique la plus innovante dans le domaine des disjoncteurs au gaz qui doit ses origines aux appareils de haute tension. La combinaison des techniques de compression et d autosoufflage permet d obtenir les meilleures performances à toutes les valeurs de courant. Les deux techniques sont toujours présentes, mais tandis que la première intervient Figure 11: Disjoncteur HD4 22

23 Commande Le disjoncteur HD4 est doté d une commande mécanique à accumulation d énergie. Le déclenchement est libre et il permet donc des manœuvres d'ouverture et de fermeture, indépendantes de l'opérateur. Le système des ressorts de commande est à rebandage soit manuel soit au moyen d un motoréducteur. La commande est identique pour toute la série et elle dispose d'une gamme normalisée d'accessoires et de pièces détachées. Tous les composants accessoires sont facilement remplaçables à l aide de connecteurs fiche et prise. L ouverture et la fermeture de l appareil peuvent être effectués au moyen de boutons-poussoirs placés sur la face avant de la commande ou au moyen de déclencheurs électriques (fermeture, ouverture et tension minimale). Les disjoncteurs sont toujours dotés d un dispositif antirefermeture pour éliminer la possibilité des commandes simultanées d ouverture et de fermeture, les commandes de fermeture avec ressorts débandés ou avec les contacts principaux pas encore en position de fin de course. Chariot Les pôles et la commande sont fixés sur un chariot métallique de support et de manutention. Le chariot est muni d un système de roues qui rend possible les opérations de débrochage et d embrochage de l appareil dans le compartiment du tableau, la porte étant fermée. Le chariot permet la mise à la terre efficace du disjoncteur à travers la structure métallique de l unité du tableau. Interface appareil-opérateur La partie frontale du disjoncteur contient l'interface utilisateur, dotée des accessoires suivants: poussoir d'ouverture poussoir de fermeture compteur de manœuvres indicateur de l état de disjoncteur ouvert et fermé indicateur de l état des ressorts de commande bandés et débandés dispositif de bandage manuel des ressorts de commande. sélecteur d exclusion du déclencheur à minimum de tension (option) indicateur à diode de signalisation de la pression du gaz (option). Disjoncteur HD4-HXA pour fortes composantes unidirectionnelles La gamme des disjoncteurs HD4 est enrichie de la version HD4-HXA. Cette série de disjoncteurs tout en maintenant les caractéristiques décrites dans ce chapitre se distingue notamment par l'aptitude à commuter des charges à fortes composantes unidirectionnelles. Pour des pouvoirs de coupure équivalents ou inférieurs à 40 ka, les disjoncteurs HD4-HXA sont en mesure d'interrompre des charges à composants unidirectionnels équivalents à IDC = 100%, jusqu à des tensions de service de 13,8 kv; à 50 ka le pourcentage de composants unidirectionnels IDC est réduite à 50%. Ces disjoncteurs peuvent être utilisés dans toutes les installations constituées de fortes composantes unidirectionnelles, mais elles trouvent leur domaine d'application naturelle dans les systèmes pour transformateurs et protection des circuits auxiliaires des centrales de production d énergie. Normes IEC pour le disjoncteur. IEC pour le gaz SF6. Figure 12: Disjoncteur HD4-HXA 23

24 1. UniGear ZS1 Contacteur sous vide Les contacteurs de moyenne tension V-Contact VSC sont des appareils indiqués pour travailler en courant alternatif et ils sont normalement utilisés pour commander des utilisations qui exigent un nombre élevé de manœuvres par heure. Ils sont indiqués pour la commande et la protection de moteurs, transformateurs et batteries de mise en phase. Equipés de fusibles appropriés ils peuvent être utilisés dans des circuits avec des niveaux de défaut jusqu'à MVA. La vie électrique des contacteurs V-Contact VSC est définie dans la catégorie AC3 avec manœuvres (fermeture-ouverture), courant interrompu 400 A. Contacteur V-Contact VSC Ces contacteurs sont constitués d'un monobloc en résine contenant les composants suivants : ampoules dans le vide parties mobiles actionneur magnétique alimentation multitension accessoires et contacts auxiliaires. Les contacteurs V-Contact sont disponibles dans les versions suivantes : VSC7/P pour tensions jusqu'à 7,2 kv. VSC7/PG pour tensions jusqu'à 7 kv avec tension d'essai à fréquence industrielle de 32 kv. VSC12/P pour tensions jusqu'à 12 kv. Figure 13: Contacteur V-Contact VSC VSC12/PG pour tensions jusqu'à 12 kv avec tension d'essai à fréquence industrielle de 42 kv. Les deux versions sont disponibles avec une commande à retenue électrique ou mécanique. Les contacteurs V-Contact VSC sont mécaniquement interchangeables avec les précédents contacteurs V-Contact V/P et avec toute la série de disjoncteurs ABB; la même unité de tableau peut donc recevoir indifféremment les deux appareils sans modifications. Une version de contacteurs V-Contact VSC jusqu'à 400 A est aussi employée dans le tableau compact UniGear MCC. Commande Etant donné la présence de l'actionneur magnétique, les contacteurs V-Contact VSC exigent une quantité négligeable d'énergie auxiliaire dans toutes les configurations (15 W au démarrage - 5 W continu). Le contacteur V-Contact VSC est disponible dans trois configurations différentes: SCO (manoeuvre unique de commande). Le contacteur se ferme quand la tension auxiliaire est fournie à l'entrée de l'alimentation multitension, tandis qu'il s'ouvre quand la tension auxiliaire s'interrompt DCO (double manoeuvre de commande). Le contacteur se ferme quand la tension auxiliaire est fournie à l'entrée de fermeture de l'alimentation multitension, tandis qu'il s'ouvre quand la tension est fournie à l'entrée d'ouverture; la fonction d'antirefermeture est toujours disponible Sur demande, la configuration DCO est aussi disponible avec une fonction de tension minimale retardée. Cette fonction permet l'ouverture automatique du contacteur quand le niveau de tension auxiliaire descend au-dessous des niveaux définis par les normes IEC. L'ouverture peut être retardée entre 0 et 5 secondes (configuration définie par le client à travers dip-switch). Toutes les configurations sont disponibles pour de manoeuvres mécaniques. Fusibles Le contacteur est doté de fusibles de moyenne tension pour la protection des utilisations. La coordination entre contacteur, fusibles et unité de protection est garantie conformément aux normes IEC pour les appareils de classe C. Le châssis porte-fusibles est normalement prévu pour l'installation de trois fusibles avec dimensions et percuteur de type moyen, conforme aux normes suivantes : DIN BS

25 Les fusibles pouvant être employés sont : type DIN d'une longueur égale à 192, 292 et 442 mm type BS d'une longueur égale à 235, 305, 410, 453 et 553 mm. Les châssis porte-fusibles sont dotés de dispositif d'ouverture automatique en cas de fusion même d'un seul fusible. Ce dispositif empêche la fermeture du contacteur en cas d'absence même d'un seul fusible. La gamme ABB de fusibles pour la protection des transformateurs est dénommée CEF, tandis que celle pour moteurs et condensateurs CMF. Normes CEI pour le contacteur IEC pour les fusibles Figure 14: Fusible aux normes DIN Caractéristiques électriques VSC7/P VSC12/P Tension nominale kv 7,2 12 Tension nominale d isolement kv 7,2 12 Tension d essai à fréquence industrielle kv 1 min 20 (3) 28 (3) Tension de tenue sous choc kv Fréquence nominale Hz 50/60 50/60 Courant assigné admissible de courte durée ka (1) Courant de crête ka Courant de tenue à l arc interne (2) ka 1 s Courant nominal maximum du contacteur A (1) Limitée par les fusibles. (2) Les valeurs de tenue à l'arc interne sont garanties dans les compartiments en amont des fusibles (barres et appareils) de la structure du tableau et en aval (ligne) par les propriétés de limitation des fusibles. (3) Sur demande sont disponibles dans un panneau dédié le VSC7/PG pour tension d'essai à fréquence industrielle de 32 kv et le VSC12/PG pour tension d'essai à fréquence industrielle de 42 kv. Performances limite du contacteur avec fusibles 3,6 kv 7,2 kv 12 kv Moteurs kw Transformateurs kva Condensateurs kvar ( * ) (*) L'utilisation d'éclateurs est conseillée. Courant maximum de charge des fusibles Ligne Transformateurs Moteurs Condensateurs Tension nominale Fusible Charge maximum Fusible Charge maximum Fusible Charge maximum 3,6 kv 200 A 160 A 315 A 250 A 450 A 360 A 7,2 kv 200 A 160 A 315 A 250 A 355 A 285 A 12 kv 200 A 160 A 200 A 160 A 200 A 160 A 25

26 1. UniGear ZS1 Interrupteur-sectionneur Les unités UniGear peuvent être équipées d'interrupteurs - sectionneurs type ABB NAL. Ces unités sont employées pour la manœuvre et la protection de lignes et de transformateurs ou dans les centrales électriques pour les transformateurs des services auxiliaires. Les interrupteurs - sectionneurs NAL sont des sectionneurs de moyenne tension isolés dans l'air, constitués d'un support fixe dans lequel sont appliqués les isolateurs de support (supérieurs et inférieurs), le système de contacts (fixes et mobiles) et les pinces d'accrochage (des fusibles ou des barres d'isolement). Interrupteur-sectionneur NAL-NALF L'interrupteur-sectionneur est doté de deux systèmes de contacts mobiles à lames, le principal (traversé par le courant de charge avec le sectionneur en position fermée) et le contact de coupure d'arc (traversé par le courant pendant les manœuvres d'ouverture et de fermeture). Cette solution permet de ne pas solliciter les contacts principaux et donc de maintenir les caractéristiques électriques de l'appareil inchangées. Pendant l'ouverture de l'interrupteur-sectionneur l'air est comprimé à l'aide de pistons contenus dans les cylindres des isolateurs supérieurs. Au moment de l'ouverture et de la séparation des contacts, un jet d'air comprimé qui sort des buses prévues à cet effet, permet le refroidissement et la désionisation de l'arc. Cela produit une augmentation graduelle de la résistance d'arc qui détermine son extinction. Le mouvement des pistons est synchronisé avec les des contacts de coupure de l'arc de l'interrupteur-sectionneur de manière à garantir le plus grand apport d'air au moment de la séparation des contacts et obtenir ainsi une extinction sûre de l'arc. L'unité peut être équipée de barres d'isolement (unité interrupteur-sectionneur NAL) ou bien de fusibles de moyenne tension (unité interrupteur-sectionneur à fusibles NALF). L'interrupteur-sectionneur NALF est équipé de mécanisme de déclenchement automatique pour l'intervention des fusibles et il emploie des fusibles aux normes DIN La gamme de fusibles ABB pour la protection des transformateurs et dénommée CEF. Chaque unité est équipée d un sectionneur de terre avec pouvoir de fermeture pour la mise à la terre des câbles. L'interrupteur-sectionneur ainsi que le sectionneur de terre sont commandés depuis le devant du tableau par une manœuvre manuelle. La position des deux appareils peut être relevée directement par le devant du tableau à travers un hublot. L'unité du tableau peut être équipée de trois transformateurs de courant ou de capteurs de mesure. L'unité sectionneur de ligne (DF) est constitué de deux compartiments de puissance : barres et interrupteursectionneur/ligne. Ce dernier contient aussi bien l'interrupteur-sectionneur que les prises de connexion des câbles de puissance. Figure 15: Interrupteur-sectionneur NALF 26

27 La séparation "cloisonnée" entre les compartiments de puissance est faite automatiquement lors de la fermeture du sectionneur de terre. Un obturateur de type isolant créé une séparation complète entre les contacts fixes de l'interrupteursectionneur en rendant inaccessibles les contacts supérieurs aux opérateurs. Ceci rend possibles d'éventuelles opérations de maintenance sur les câbles et les fusibles, tout en laissant la partie restante du tableau en service. L'unité UniGear ZS1 avec interrupteur-sectionneur est classée LSC-2A, parce que les compartiments ligne et appareils son physiquement cloisonnés entre-eux. L'interrupteur-sectionneur, le sectionneur de terre et la porte d'accès au compartiment de la ligne sont verrouillés entreeux pour garantir la sécurité maximale pour le personnel et la séquence correcte des manœuvres. Chaque unité du tableau est dotée d'un compartiment pour l'instrumentation auxiliaire, où sont logés tous les instruments et le câblage. Tous les compartiments sont accessibles par le devant, donc les opérations de maintenance et de service peuvent donc être exécutées avec le tableau adossé au mur. Normes CEI pour l interrupteur-sectionneur IEC pour les fusibles Caractéristiques électriques Tension nominale kv 12 17,5 24 Tension nominale d isolement kv 12 17,5 24 Tension d essai à fréquence industrielle ( 1 ) kv 1 min Tension de tenue sous choc kv Fréquence nominale Hz 50/60 50/60 50/60 (1) La version B/DL est disponible avec des niveaux supérieurs des caractéristiques diélectriques. Interrupteur-sectionneur NALF avec fusibles Courant assigné admissible de courte durée ka ( 1 ) Courant de crête ka Courant nominal maximum des fusibles A Courant de tenue à l arc interne ( 2 ) ka 1 s (1) Limitée par les fusibles. (2) Les valeurs de tenue à l'arc interne sont garanties dans les compartiments en amont des fusibles (barres) de la structure du tableau et dans le compartiment en aval (ligne) par les propriétés limitatrices des fusibles. Table de choix des fusibles pour la protection des transformateurs Tension nominale Puissance nominale du transformateur (kva) Tension nominale transformateur fusible [kv] [kv] Fusible CEF In [A] ,6/7, , , , Les valeurs dans la table ont été calculées conformément aux normes IEC et IEC (pour tensions de service jusqu'à 24 kv). Les conditions de service des transformateurs suivantes ont été supposées: Surcharge maximale de longue durée 150% Courant initial de démarrage magnétisant 12 In pour 100 ms Tension de court-circuit du transformateur conformément à la norme IEC Conditions de service ambiante standard des fusibles La table reporte dans les détails le courant nominal d'un fusible particulier pour une tension de ligne donnée et une puissance donnée du transformateur. Pour des critères différents il faut revoir la sélection des fusibles. Les limites indiquées pour le courant nominal du fusible ne sont pas obligatoires pour l'interrupteur-sectionneur NALF / NAL sans le système de déclenchement du fusible. Les valeurs de courant nominal des fusibles correspondants pour ces applications sont indiquées dans le catalogue ABB FUSIBLES. 27

28 1. UniGear ZS1 Chariots de service La gamme UniGear ZS1 est équipée de tous les chariots de service nécessaires pour les opérations de service ou les activités de maintenance. Les chariots sont divisés en quatre typologies différentes: mise à la terre sans pouvoir de fermeture mise à la terre avec pouvoir de fermeture essais des câbles sectionnement Chariot de mise à la terre sans pouvoir de fermeture Ces chariots ont la même fonction que les sectionneurs de terre sans pouvoir de fermeture. Ils n'ont donc aucune capacité de réaliser la mise à la terre de circuits sous tension en conditions de défaut. Ils sont utilisés pour garantir une mise à la terre fixe supplémentaire, comme le requièrent les procédures de service et d'entretien de certaines installations, en garantie d'une sécurité supplémentaire du personnel. L'utilisation de ces chariots prévoit que l'on enlève du tableau l'appareil (disjoncteur ou contacteur) et qu'on le remplace par le chariot. Les unités pré-équipées pour l'utilisation des chariots de mise à la terre sont munies de verrouillage à clé dont l'activation empêche l'embrochage. Ces chariots sont disponibles en deux versions: mise à la terre du système principal de barres mise à la terre des câbles de puissance. Pendant la phase d'embrochage, le chariot de mise à la terre des barres principales ne soulève que l'obturateur supérieur et met à la terre les contacts branchés aux dérivations supérieures (et donc au système principal de barres) à travers la structure du tableau. Pendant la phase d'embrochage, le chariot de mise à la terre des câbles de puissance actionne seulement l'obturateur inférieur et met à la terre les contacts connectés aux dérivations inférieures (et donc aux câbles de puissance) à travers la structure du tableau. Ces chariots peuvent aussi être utilisés dans les unités coupleur de barres. Dans ce cas ils mettent à la terre l'un des deux côtés du système de barres principales. Chariot de mise à la terre avec pouvoir de fermeture Ces chariots ont la même fonction que les sectionneurs de terre avec pouvoir de fermeture. Ils sont constitués de disjoncteurs équipés uniquement des prises supérieures (mise à la terre des barres principales) ou inférieures (mise à la terre des câbles de puissance). Les contacts qui n'ont pas de prises sont court-circuités au moyen d'une barre en cuivre et raccordés à la terre à travers le chariot de l'appareil. Ces chariots possèdent toutes les caractéristiques des disjoncteurs, tels que le plein pouvoir de fermeture et d'ouverture sur les circuits sous tension en conditions de défaut. Ils sont utilisés pour garantir une mise à la terre extrêmement efficace sur les circuits sollicités par un défaut. Ils permettent d'effectuer rapidement les manœuvres d'ouverture et de fermeture avec la commande électrique à distance. L'utilisation de ces chariots prévoit que l'on enlève du tableau l'appareil (disjoncteur ou contacteur) et qu'on le remplace par le chariot. Les unités pré-équipées pour l'utilisation des chariots de mise à la terre sont munies de verrouillage à clé dont l'activation empêche l'embrochage. Figure 16: Chariots de service HD4 28

29 Ces chariots sont disponibles en deux versions: mise à la terre du système principal de barres mise à la terre des câbles de puissance. Pendant la phase d'embrochage, le chariot de mise à la terre des barres principales, ne soulève que l'obturateur supérieur et prépare les contacts branchés aux dérivations supérieures (et donc au système principal des barres) à la fermeture à travers la commande. Pendant la phase d'embrochage, le chariot de mise à la terre des câbles de puissance, actionne seulement l'obturateur inférieur et prépare les contacts connectés aux dérivations inférieures (et donc aux câbles de puissance) à la fermeture à travers une commande. Ces chariots peuvent aussi être utilisés dans les unités coupleur de barres. Dans ce cas ils mettent à la terre l'un des deux côtés du système de barres principales. Chariot d'essai des câbles de puissance Ces chariots permettent d'effectuer les essais d'isolement sur les câbles de puissance sans accéder au compartiment de la ligne ni déconnecter les câbles du tableau. L'utilisation de ces chariots prévoit que l'on enlève du tableau l'appareil (disjoncteur ou contacteur) et qu'on le remplace par le chariot. Pendant la phase d'embrochage le chariot actionne seulement l'obturateur inférieur et, au moyen des connecteurs dont il est doté, il permet le raccordement des câbles des appareillages d'essai. Ces chariots ne peuvent être utilisés que dans les unités arrivée/départ avec porte ouverte. Chariot de sectionnement Ce sectionneur permet la connexion des contacts supérieurs du tableau directement à ceux inférieurs. Cette connexion est rendue extrêmement sûre grâce à l'utilisation des pôles des disjoncteurs pour isoler les barres de connexion de l'environnement extérieur. Dans les unités arrivée/départ, le chariot relie le système des barres principal aux câbles de puissance, tandis que dans les unités coupleur de barres il relie les deux côtés du système de barres. Ce chariot trouve son application dans les tableaux UniGear pour la réalisation des unités arrivée/départ sans disjoncteurs dans les réseaux radiaux, pour réaliser des raccordements en câble entre deux tableaux placés l'un en face de l'autre, pour la réalisation d unités d interconnexion et pour créer des unités coupleur-remontée à double sectionnement (dans ce cas les deux unités sont constituées de coupleurs de barres, la première est équipée d'un disjoncteur et l'autre d'un chariot de sectionnement). Les unités prévues pour l'utilisation de chariots de sectionnement sont munies de verrouillage à clé dont l'activation empêche l'embrochage. Chariot de mise à la terre du système principal de barres, sans pouvoir de fermeture. Chariot de mise à la terre des câbles de puissance, sans pouvoir de fermeture. Chariot d'essai des câbles. Chariot de mise à la terre du système principal de barres, avec pouvoir de fermeture. Chariot de mise à la terre des câbles de puissance, avec pouvoir de fermeture Chariot de sectionnement. 29

30 1. UniGear ZS1 UFES - Sectionneur de terre ultra rapide Le sectionneur de terre UFES (Ultra Fast Earthing Switch) est un appareil novateur extrêmement rapide, en mesure de mettre à la terre les trois phases en moins de 4 ms depuis la détection d'un défaut pour arc interne. Le temps d'intervention extrêmement court de l'élément de manœuvre primaire, associé à une détection rapide et fiable du courant de défaut et de la lumière, garantit l'extinction d'un défaut pour arc interne immédiatement après sa formation. Ceci empêche efficacement que ne se vérifient des dégâts thermiques et mécaniques à l'intérieur du système protégé du tableau. Le sectionneur de terre UFES est en mesure de satisfaire une vaste gamme d'applications dans les tableaux UniGear ZS1: installation dans le compartiment barres avec enveloppe supérieure installation dans le compartiment ligne panneau séparé avec UFES sur une unité débrochable Avantages en cas de défaut pour arc interne: réduction radicale des coûts de maintenance ; aucun risque de dégâts aux appareillages du tableau. Aucun remplacement du panneau défectueux grande disponibilité du système : après vérification et élimination de la cause du défaut, le tableau peu être remis en service très rapidement sécurité des opérateurs nettement supérieure en cas de dysfonctionnement dû à une erreur humaine en conditions d'entretien Figure 17: Dispositif électronique pour fonction mesure, logique et déclenchement, type QRU1 Figure 18: Elément de manœuvre primaire type U1 Caractéristiques électriques limite dans les tableaux UniGear ZS1 IEC Tension nominale d'isolement (rms) ( 1 ) kv 17,5 24 Tension d essai à fréquence industrielle (rms) kv Tension de tenue sous choc (crête) kv Fréquence nominale Hz 50/60 50/60 Courant assigné admissible de courte durée (rms) ( 1 ) ka Courant nominal de fermeture en court-circuit ka Durée nominale du court-circuit s 3 3 ( 1 ) La version GB/DL est disponible avec des valeurs supérieures de rigidité diélectrique (42 kv) et courant nominal admissible de courte durée (4 s). 30

31 Surpression en bar 1.6 I(t) Temps en ms Courant de court-circuit I n Composant DC Durée d'arc avec UFES Suppression définitive du courant de défaut au moyen du disjoncteur en amont - 80 ms + x temps t TC Délai pour atteindre les critères de déclenchement Figure 19: Dans des cas rares, un défaut à l'intérieur d'un compartiment du tableau, par exemple dû à un défaut, à une condition de service exceptionnelle ou surtout à un dysfonctionnement pour erreur humaine, peut déclencher un arc interne. Plus l'extinction de l'arc est rapide, moins il y aura de dégâts aux appareillages du tableau t TC + < 4 ms Temps en ms t TC Courbe de pression avec UFES (4 ms) Courbe de pression sans UFES Délai pour atteindre les critères de déclenchement Figure 20: Prévention des effets graves d'un défaut pour arc interne, tels que: - augmentation rapide de la température (jusqu'à C) - augmentation rapide de la pression (voir figure) - combustion des matériaux Dans ces cas l'extinction de l'arc est plus rapide Disjoncteur Disjoncteur Disjoncteur Disjoncteur Disjoncteur TC TC TC TC TC I k I k I k I k I k UFES QRU UFES QRU UFES QRU UFES QRU UFES QRU (Option) I(t) I(t) I(t) I(t) I(t) Temps en ms Temps en ms Temps en ms Temps en ms Temps en ms Figure 21: Description de la séquence d'événements 1. Formation de l arc interne 2. Détection de l'arc interne au moyen d'un dispositif électronique (lumière et courant) 3. ~ 1-2 ms à la suite de la détection: signal de déclenchement aux éléments primaires de manœuvre de l'ufes 4. ~ 4-3 ms après la détection: mise à la terre triphasée par intervention des éléments primaires de manœuvre de l'ufes: - coupure de la tension de l'arc: extinction immédiate de l'arc - flux de courant de défaut au potentiel de terre contrôlé au moyen des éléments primaires de manœuvre de l'ufes 5. Suppression définitive du courant de défaut au moyen du disjoncteur en amont 31

32 1. UniGear ZS1 I S -limiter: limitation du courant de défaut Des courants de court-circuit à intensité trop élevée? L'I S -limiter, un appareil à durée de déclenchement extrêmement courte, résout le problème. Les besoins énergétiques croissants dans le monde entier exigent des transformateurs et des générateurs toujours plus puissants ou supplémentaires, ainsi que des réseaux de distribution de plus en plus interconnectés. Cela peut provoquer un dépassement des courants de court-circuit admissibles par les équipements, avec des dégâts graves par effet dynamique ou thermique ou même la destruction totale des équipements. Le remplacement des liaisons par câbles et des tableaux existants par de nouveaux appareillages ayant une plus grande résistance s avère souvent impossible sur le plan technique ou n est pas très rentable pour l exploitant. L'utilisation de I S -limiter réduit le courant de court-circuit dans le cas d extension d installations déjà existantes ainsi que dans les nouveaux équipements, et diminue également les coûts. On suppose un court-circuit en aval d un départ disjoncteur. L oscillogramme ci-dessous illustre l évolution des courants de court-circuit dans la première demi-onde. Par l intermédiaire de chaque transformateur, un courant de court-circuit de 31,5 ka peut circuler vers le point du court-circuit. On produit par conséquent une courant de court-circuit de 63 ka, qui correspond au double de la valeur supportée par le tableau. Dans ce cas, le courant qui passe à travers l'i S -limiter est représenté par le courant i 2. On peut remarquer que l'i S -limiter intervient avec une telle rapidité qu'il exclut tout type de contribution du transformateur T2 au courant de court-circuit de crête (i 1 + i 2 ). Par conséquent, pour cette application un tableau avec une puissance de 31,5 ka est approprié. T1 l n = 31,5 ka k ln T2 l 1 l 2 = 31,5 ka k Schéma unifilaire d'un coupleur pour un système avec l n = 31,5 ka k et avec un l S - limiter l = l 1 + l 2 l n = 31,5 ka k adm. i 160 ka i = i 1 + i 2 sans I s -limiter Courant i = i 1 + i 2 dans la position de défaut 80 ka (31,5 ka x % x 2) l 1 i = i 1 + i 2 avec I s -limiter l 2 t Figure 22: Diagramme d'applications de I S -limiter: Figure 23: I S -limiter Caractéristiques techniques Tension nominale kv 12,0 17,5 24,0 36,0/40,5 Courant nominal A 1250/2000/2500/ 3000/4000 1) 1250/2000/2500/ 3000/4000 1) 1250/1600/2000/ ) /3000 1) 1250/2000/2500 1) Courant de coupure ka RMS Jusqu à 210 Jusqu à 210 Jusqu à 140 Jusqu à 140 1) avec ventilateur de refroidissement 32

33 Applications potentielles Un tel appareil de manœuvre est en mesure de satisfaire une vaste gamme d'applications que les appareils conventionnels ne sont pas en mesure de garantir. Les plus importantes sont illustrées ci-dessous. Avantages de toutes les applications de I S -limiter: réduction des courants de court-circuit dans la position de défaut aucune reconfiguration des tableaux existants. 31,5 MVA 12% 10 kv/31,5 ka Option B 110 kv 40 MVA 8% 10 kv/40 ka Option A, figure 24 Fonctionnement couplage-parallèle de deux systèmes. Avantages: meilleure qualité de l énergie plus grande fiabilité du système diminution de l'impédance du réseau flux de charge optimal Option A Figure 24: Trois application possibles de l'i S -limiter en une unique représentation (option A, B, C) Option C Option B, figure 24 I S -limiter dans la ligne du générateur pour protéger le système haute tension. Avantages: possibilité de connecter le générateur indépendamment du pouvoir de court-circuit du système pas besoin de modifier le système de barres existant aucune exigence d'un coûteux disjoncteur du générateur 10 kv/16 ka I ıı = 15 ka kt Option D 10 kv/25 ka I ıı kg = 3 ka Option C, figure 24 I S -limiter et inductance branchés en parallèle. Avantages: prévention de pertes de cuivre de l'inductance prévention des chutes de tension dans l'inductance aucun champ électromagnétique de l'inductance Option D, figure 25 Alimentation de service de postes et réseau d'alimentation public. Avantages: possibilité de raccorder la ligne du générateur privé/ industriel au réseau (entièrement chargée) déclenchement sélectif de l'i S -limiter (l'i S -limiter intervient seulement en cas de court-circuit dans le réseau) Option E, figure 26 Si, dans le cas de deux I S -limiter installés dans un tableau, il est requis un déclenchement sélectif, une mesure du courant total est nécessaire. Avantage : L'I S -limiter intervient de la manière suivante : court-circuit dans la zone A : seul l'i S -limiter n 1 déclenche court-circuit dans la zone B : l'i S -limiter n 1 et n 2 déclenchent court-circuit dans la zone C : seul l'i S -limiter n 2 déclenche Figure 25: Point de couplage de l'i s -limiter avec un réseau de distribution public (option D) T1 I sum1 =I T1 +I Is-1 I T1 T2 I T2 T3 A I S -1 B I S -2 C I Is -1 I sum2 =I Is-1 +I T2 +I Is-2 I Is -2 I T3 I sum3 =I Is-2 +I T3 Figure 26: Utilisation de plus d'un I s -limiter avec caractéristiques de sélectivité (option E) 33

34 1. UniGear ZS1 Transformateurs de mesure Transformateurs de courant normalisé DIN Les transformateurs de courant normalisés DIN sont de type isolé dans la résine et ils sont employés pour l'alimentation de mesures et protections. Ces transformateurs peuvent être à noyau enveloppé ou à barre de traversée à un ou plusieurs noyaux, avec des performances et des classes de précision adaptées aux exigences de l'installation. Ces disjoncteurs sont conformes aux normes IEC Leurs dimensions sont conformes au standard DIN Narrow Type, dans les versions Medium et Long Size jusqu'à A; par contre ils sont de type torique dans la gamme de courants de A à A (type KOKS). Les transformateurs de courant peuvent être équipés d'une prise capacitive pour le raccordement aux dispositifs signalant la présence de la tension. Les transformateurs de courant sont normalement montés en aval du compartiment des appareils pour la mesure des courants de phase de l'unité du tableau. Le montage en amont du compartiment appareils est possible (applications de barre) pour la mesure des courants de barre ou pour la réalisation de schémas particuliers de protection. La gamme ABB de transformateurs de courant est dénommée TPU. Figure 28: TPU 1250 A Transformateurs toriques de courant Les transformateurs de courant sont de type isolé dans la résine et ils sont employés pour l'alimentation de mesures et protections. Ces transformateurs peuvent être à noyau fermé ou ouvrable. Ils peuvent être employés aussi bien pour la mesure des courants de phase que pour la détection du courant de défaut à la terre. Ils sont conformes aux normes IEC Figure 29: TPU 2500 A Figure 27: Transformateur de courant torique Figure 30: KOKS 3150 A 34

35 Transformateurs de tension Les transformateurs de tension sont de type isolé dans la résine époxy et ils sont employés pour l'alimentation de mesures et protections. Ils sont disponibles dans la version à montage fixe ou sur chariots démontables et débrochables. Ils sont conformes aux normes IEC Leurs dimensions sont conformes au standard DIN Narrow Type. Ces transformateurs peuvent être à un ou deux pôles, avec des performances et des classes de précision adaptées aux exigences fonctionnelles des instruments qui leur sont raccordés. Quand il sont montés sur chariots démontables ou débrochables, ils sont dotés de fusibles de protection de moyenne tension. Les chariots débrochables permettent également de remplacer les fusibles avec le tableau en service. Le débrochage du chariot avec la porte fermée comporte la fermeture automatique d'un obturateur métallique de cloisonnement entre les parties sous tension du tableau et le compartiment mesure. Les transformateurs de tension de type fixe peuvent aussi être installés directement sur le système principal des barres dans un compartiment prévu à cet effet (applications de barre). La gamme ABB de transformateurs de tension est dénommée TJC, TDC,TJP. Figure 32: TT unipolaire - type TJC Figure 33: TT bipolaire - type TDC Figure 31: Chariot TT avec fusibles Figure 34: TT unipolaire avec fusible - type TJP 35

36 1. UniGear ZS1 Capteurs de mesure Transformateurs de mesure électroniques La technologie du futur pour la mesure de courants et tensions dans les tableaux UniGear intelligents est un transformateur de mesure (appartenant, suivant les normes IEC actuelles, au groupe des transformateurs de mesure électroniques), appelé brièvement capteur. Ces capteurs remplacent les transformateurs de mesure conventionnels avec un noyau ferromagnétique. La caractéristique singulière des capteurs ABB est le niveau du signal de sortie, parfaitement adapté aux exigences des appareils à microprocesseur, qui n'exigent pas de puissance pour l'alimentation, mais seulement d'un signal. Le niveau du signal de sortie analogique dépend du principe utilisé et il peut être: dans l'ordre de mv pour le capteur de courant (la valeur caractéristique est 150 mv au courant primaire nominal). dans l'ordre de volt pour les capteurs de tension dont le rapport de division est de 1: (par ex. sortie 1/ 3 V pour tension nominale du système / 3 kv sur le côté primaire/entrée). Le tableau UniGear ZS1 peut être équipé des capteurs de type KEVCD. En ce qui concerne les dimensions, le capteur de type à bloc KEVCD est conforme aux normes DIN. Deux versions sont disponibles : une version avec mesure de courant et fonction d'indication de la tension, l'autre soit avec mesure de courant que de tension. Toutes les mesures/indications pour chaque phase sont réalisées à l'intérieur d'un même instrument, donc aucun autre dispositif supplémentaire n'est nécessaire. Caractéristiques des capteurs Les capteurs de courant et de tension n'ont pas structurellement de noyau ferromagnétique. Ceci comporte un certains nombre d'avantages: le comportement du capteur n'est pas influencé par la non-linéarité et l'amplitude de la courbe d'hystérésis; ceci entraîne une réponse précise et linéaire pour une vaste gamme dynamique de grandeurs mesurées on peut utiliser un unique dispositif/capteur tant pour la mesure que pour la protection (des dispositifs séparés ne sont pas nécessaires) on ne constate pas de pertes d'hystérésis, donc les capteurs ont une excellente réponse même à des fréquences différentes de celle nominale, en garantissant un signal très sélectif pour les fonctions de protection, de manière à obtenir une analyse et une localisation précise et efficace des défauts les capteurs n'ont pas d'états de fonctionnement dangereux (il n'y a plus de problèmes de sorties courtcircuitées ou ouvertes) et ceci comporte une sécurité élevée pour les dispositifs voisins et le personnel. Le signal de sortie se maintient très bas même dans des conditions de défaut du réseau l'utilisation de capteurs élimine la possibilité de phénomènes de ferrorésonance, en augmentant encore plus la sécurité et la fiabilité du réseau de distribution; en outre, aucun autre dispositif de protection, câblage ou investissements particuliers ne s'avèrent nécessaires. Secondaire Sortie Us Capteurs ABB Niveau de saturation TC standard is 10 A 100 A 1000 A A Courant primaire Figure 35: Linéarité des capteurs ABB et comparaison avec la forme d'onde des signaux de sortie d'un transformateur de courant conventionnel en saturation. 36

37 Les capteurs ABB sont raccordés aux appareils de mesure et de protection au moyen de câbles blindés et de connecteurs, en garantissant un haut degré d'immunité aux perturbations électromagnétiques. La précision de ces capteurs, y compris le câblage, est vérifiée et testée, en garantissant ainsi la disponibilité d'informations précises jusqu'à l'instrument de mesure. En outre, l'utilisation de capteurs et de relais ABB garantit une précision totale du système, c'est-à-dire qu'elle assure la précision de toute la chaîne de mesure (capteurs plus DEI) supérieure à 1%. Avantages des capteurs Etant donné la réponse linéaire et l'ample champ dynamique, les capteurs sont des dispositifs bien plus normalisés (par rapport aux nombreux modèles différents de TC et TT). Par conséquent, il est beaucoup plus simple de sélectionner le modèle approprié (simplification des activités d'ingénierie) et il est possible de réduire les pièces détachées. La réduction importante de la consommation d'énergie pendant le fonctionnement des capteurs par effet de pertes négligeables induites par les capteurs (absence de fer = aucune perte d'hystérésis; courant inférieur sur l'enroulement et négligeable en sortie = pertes réduites sur l'enroulement des capteurs) comporte une économie énorme en termes d'énergie perdue et une augmentation minime de température (et par conséquent une amélioration des conditions thermiques et de l'état de vieillissement à l'intérieur de l'application). On obtient de la sorte des dispositifs nettement plus légers par rapport au TC ou au TT conventionnels. Par conséquent nul besoin d'outils/équipements spéciaux pour les transporter et cela permet de réduire les coûts de transport. La connexion rapide des capteurs aux dispositifs électroniques sans avoir besoin d'équipements spécifiques, simplifie et réduit les coûts de montage. Figure 36: Capteur de courant et tension de type bloc KEVCD 37

38 1. UniGear ZS1 Capteurs de mesure Capteur de courant Le capteur de courant se base sur le principe de la bobine de Rogowski. La bobine de Rogowski fonctionne de la même manière que les transformateurs de courant conventionnels à noyau ferromagnétique (TC). La principale différence entre la bobine de Rogowski et le TC est que les enroulements de la bobine sont enveloppés sur un noyau non magnétique, au lieu que ferromagnétique. Par conséquent, les signaux de sortie des bobines de Rogowski sont linéaires, car le noyau non magnétique n'est pas sujet à saturation. Les bobines de Rogowski produisent une tension en sortie (U S ), c'est-à-dire une dérivée temporelle scalaire du courant primaire mesuré (I P ). di p (t) u S (t)=m dt Figure 37: Principe de fonctionnement de la bobine de Rogowski L'intégration du signal de sortie du capteur de courant est effectuée à l'intérieur du DEI connecté pour obtenir les informations sur la valeur effective de courant. i p (t) = 21 p sin(ωt) La tension en sortie est déphasée de 90 par rapport à la forme d'onde du courant primaire. Pour cette raison, pour des informations simples et élémentaires sur le signal de courant mesuré on peut utiliser des voltmètres à haute impédance d'entrée. Toutefois, pour obtenir des informations exactes et précises en conditions de transitoires, connaître le contenu de diverses composantes de fréquence ou de distorsions éventuelles de la forme d'onde du courant qui apparaissent dans le réseau de distribution, l'intégration d'un signal de tension produit par la bobine de Rogowski est nécessaire. Cette fonctionnalité est déjà garantie par les DEI fournis par ABB, qui offrent une mesure très précise du courant primaire. La tension en sortie de la bobine de Rogowski dépend de la fréquence, par conséquent la valeur nominale de la tension est 150 mv à 50 Hz et 180 mv à 60 Hz. Après avoir configuré la fréquence nominale dans le DEI, le capteur fournit des informations précises sur le signal de courant primaire mesuré même en présence de diverses harmoniques (aucune perte d'hystérésis et aucune saturation), en garantie de performances correctes pour toutes les fonctions de protection. En théorie, la réponse de la sortie de la bobine de Rogowski est linéaire dans la gamme dynamique illimitée du courant primaire mesuré. Les restrictions d'utilisation de la bobine de Rogowski sont dues à d'autres limitations, par ex. les dimensions de l'application, les systèmes de fixation, etc. Une seule bobine suffit pour couvrir la gamme toute entière de courants primaires, par ex. le type KECA 250B1 a été testé avec succès jusqu'à un courant thermique continu de 2000 A. Le capteur KEVCD inclut un conducteur primaire, par conséquent il suffit de deux types de ce genre de capteur pour couvrir la gamme toute entière de courant primaire de 0 à 3200 A. Ces disjoncteurs sont conformes aux normes IEC u s (t) = 21 p ωcos(ωt) 38

39 Capteur de tension Le capteur de tension se base sur le principe du diviseur résistif. Il est constitué par 2 éléments résistifs qui divisent le signal d'entrée de manière à pouvoir brancher un dispositif de mesure à basse tension standard. La principale différence entre le diviseur résistif et le transformateur de tension conventionnel (TT) est leur principe de fonctionnement. Dans le TT la tension est induite dans l'enroulement. Dans le diviseur résistif, la tension est simplement divisée en relation aux résistances des éléments résistifs, par conséquent aucune induction ne se vérifie. R 2 U S = U R p 1 + R 2 Figure 38: Principe de fonctionnement du diviseur résistif Pour obtenir des informations sur le signal de tension mesuré on peut utiliser des voltmètres à haute impédance d'entrée, toutefois il est recommandé d'utiliser les DEI ABB, car le branchement relatif a été testé et vérifié. Le diviseur résistif ne comporte ni noyau ferromagnétique ni enroulement, il ne comporte donc pas le risque de phénomènes de ferrorésonance comme pour les TT et il n'exige pas d'autres dispositifs de compensation dans ce but. L'utilisation de ces diviseurs augmente considérablement la sécurité et la fiabilité du réseau, ainsi que la sécurité du personnel en toutes circonstances. Il n'y a plus de problèmes ou de dangers en cas de court-circuit des prises secondaires. En outre le capteur peut rester raccordé même pendant les essais de tension du tableau à fréquence industrielle. Le diviseur résistif intervient correctement même pendant les transitoires, dans lesquels sont présents, en plus du courant continu, aussi d'autres composants de fréquence (l'absence de noyau ferromagnétique du diviseur élimine la possibilité de saturation à fréquences différentes). Cela permet une évaluation sans distorsion des transitoires et une analyse précise des fonctions de protection. Outre la possibilité de mesurer les composants CC pendant les transitoires, le diviseur résistif permet aussi une mesure précise de la composante continue de la tension. Etant donné la réponse linéaire et l'absence de saturation, un seul diviseur suffit pour couvrir toute la gamme de tensions de 0 à 24 kv. Malgré cela, dans le cas d'un unique capteur de tension général, il pourrait être nécessaire de tenir compte d'autres exigences mécaniques ou dimensions/distances pour différents niveaux de tension. C'est la raison pour laquelle le capteur KEVCD est disponible en deux hauteurs différentes, conformes aux dimensions des normes DIN. La version du capteur sélectionné peut aussi être utilisée pour des niveaux de tension inférieurs à la tension primaire nominale maximale. Ces disjoncteurs sont conformes aux normes IEC Les éléments résistifs utilisés sont constitués d'un matériau céramique stable sur lequel est appliqué un revêtement spécial résistif non inductif. Le signal de sortie est une tension directement proportionnelle à la tension primaire, donc aucune intégration ou calcul supplémentaire n'est nécessaire. u p (t) = 2U p sin(ωt) u p (t) = 2U p sin(ωt) R 2 R 1 + R 2 Le rapport de division standard utilisé dans les capteurs ABB est 10000/1. Ceci assure un signal de sortie suffisant et sûr pour un calcul ultérieur à l'intérieur du DEI. 39

40 1. UniGear ZS1 Terminaisons des câbles Terminaisons pour câbles isolés en polymère 1 24 kv Il est fondamental que les câbles de puissance utilisés dans le tableau soient munis de terminaisons appropriées et, dans ce but, ABB a développé une gamme excellente de produits facile à utiliser pour la préparation et la terminaison des câbles. Le câble de puissance MT sont habituellement projetés avec un conducteur en aluminium ou cuivre, une isolation en matière polymérique, une gaine isolante extrudée, une enveloppe métallique, une armature (en option) et une gaine de protection extérieure polymérique. Pour garantir un débit de courant sûr et fiable, il est nécessaire de prévoir une bonne connexion mécanique entre le conducteur du câble et la barre. Pour cela ABB offre des cosses mécaniques conçues spécialement pour être adaptées au conducteur du câble par vissage. En outre il est indispensable de guider correctement le champ électrique produit par les câbles ; c'est pourquoi ABB fournit des terminaisons appliquées à froid et réalisées en caoutchouc, qui créent une pression active autour du câble. Par ailleurs, si le câble a été projeté avec une gaine métallique ne contenant pas de cuivre, il faudra utiliser des kits spéciaux de mise à la terre pour contrôler correctement les courants éventuels de défaut. L'armature du câble doit avoir le même potentiel de terre de la gaine du câble, il faut donc utiliser des accessoires ultérieurs de raccordement, eux-aussi mis à disposition par ABB. Des informations détaillées sont reportées dans la documentation technique séparée relative aux accessoires pour câbles. Applications et caractéristiques Il est indispensable d'utiliser les accessoires corrects en fonction de la structure du câble. En cas d'utilisation de câbles unipolaires blindés uniquement avec gaine en cuivre, il suffit d'utiliser une cosse et une terminaison adaptée aux dimensions effectives du câble. Les terminaisons appliquées à froid permettent de renoncer à l'emploi de chaleur ou flammes libres pour l'installation (à l'exception pour le scellement des dérivations sur câbles tripolaires). Après la préparation du câble, on fait simplement glisser la terminaison sur le câble sans utiliser d'outils. En cas d'utilisation d'un câble tripolaire ou d'un câble blindé avec un ruban de cuivre ou une feuille d'aluminium ou encore un câble avec armature, il faut utiliser d'autres accessoires. Un autre facteur très important est la préparation correcte des câbles et, même dans ce but, ABB offre d'excellents outils. Produits recommandés pour la terminaison des câbles La terminaison prémoulé type Kabeldon SOT peut être employée sur n'importe quel câble polymérique, indépendamment de la structure ou des dimensions du conducteur. La terminaison de type SOT 10 est projetée pour les câbles de 7,2 kv, tandis que la terminaison SOT 24 couvres les tensions de 17,5 et 24 kv. Quelques variantes de terminaisons sont adaptées à une ample gamme de dimensions de câbles. La gamme de produits ABB inclut aussi d'autres accessoires, tel que kit de mise à la terre, joints de support pour câbles tripolaires et matériel de blindage pour l'armature des câbles. Contacter ABB pour plus d'informations. 40

41 Figure 39: Terminaison des câbles ABB Kabeldon type SOT 10 avec cosse bimétallique type SKSB Figure 40: Terminaison des câbles ABB Kabeldon type SOT 24 avec cosse bimétallique type SKSB Désignation et dimensions Niveau de tension Désignation Kabeldon Diamètre sur l isolement. Dimensions conducteur mm² kv mm 7,2 kv 12 kv 17,5 kv 24 kv 1-7,2 SOT ,2 SOT ,9-25, ,2 SOT ,4-34, ,5 SOT 241 A ,5 SOT ,5 SOT ,5 SOT 242 B (**) 630 (**) - 24 SOT 241 A SOT SOT SOT 242 B (**) (**) Peut être installée sur câbles de 800 et 1000 mm 2 en utilisant un ruban en caoutchouc siliconique 2342 comme adhésif. 41

42 1. UniGear ZS1 Distribution et automation La philosophie de protection ABB En qualité de fournisseur de DEI (Intelligent Electronic Device ou Dispositifs Electroniques Intelligents) de protection à plus de 70 Pays, ABB comprend parfaitement l existence de plusieurs philosophies de protection dérivant des législations, des exigences environnementales et des applications techniques. Pour cette raison, ABB a élaboré une philosophie de protection qui non seulement répond aux exigences et aux prescriptions spécifiques de différents systèmes, mais créé aussi un état de sécurité et de tranquillité absolue tant pour les propriétaires des systèmes que pour les utilisateurs. Le principal objectif d un système de protection avec DEI ABB est de reconnaître les états de défaut du système électrique ou le mauvais fonctionnement des composants du système. Sur la base des données acquises par le DEI, le système de protection met en place des mesures de corrections qui rétablissent l'état opérationnel normal du système ou qui isolent le défaut pour limiter les dégâts au système et les accidents physiques au personnel. Ceci garanti un environnement sûr pour tous. Le système de protection n empêche pas aux défauts de réseau de se manifester, mais il ne s active que lorsque l anomalie se produit dans le système électrique. Toutefois, une sélection attentive des fonctions et des méthodes de protection offerts par les DEI ABB pour les exigences spécifiques de protection du système électrique et des composants non seulement garantit la meilleure protection pour le système électrique, mais améliore aussi le rendement et la fiabilité du système de protection, en minimisant les effets des défauts dans le réseau et en empêchant au défaut en question de se propager aux composants sains du réseau et provoquer des anomalies et des perturbations. 42

43 Avantages d un système de protection complet La vitesse opérationnelle, la sensibilité, la sélectivité et la fiabilité du système de protection sont des facteurs importants qui méritent une attention certaine. Il y a une corrélation étroite entre la vitesse opérationnelle du système de protection et les risques et les dégâts provoqués par un défaut dans le réseau. L automation des sous-stations offre des fonctions de surveillance et de contrôle à distance, qui accélèrent la localisation des défauts et le rétablissement de l alimentation. En outre, la rapidité de fonctionnement des déclencheurs de protection réduit les pics de charge après défauts, lesquels, tout comme les chutes de tension, augmentent le risque que le défaut puisse se propager aux composants sains du réseau. La sensibilité de la protection doit être adaptée pour faciliter la détection des défauts à Qualités requises élevées la terre à haute résistance et des courts-circuits dans les composants les plus éloignés du réseau. Une sélectivité fiable est fondamentale pour circonscrire le plus possible les pertes d alimentation et permettre une localisation sûre du composant défectueux du réseau. On peut donc adopter des actions correctives ciblées au composant défectueux du réseau et rétablir l alimentation le plus rapidement possible. Le système de protection doit posséder aussi une niveau de fiabilité élevé. Cela signifie, par exemple, que si le disjoncteur subit un défaut, ce défaut sera identifié et éliminé par la protection de sauvegarde. L automation des sous-stations permet à l opérateur d avoir le contrôle total de la sous-station. En outre le système d'automation de sous-station (SA) améliore la qualité de l énergie du réseau de transmission et de distribution dans des conditions normales de service, mais surtout en cas de défaut et pendant la maintenance de la sous-station. Un système d'automation de sous-station (SA) ou SCADA (télésurveillance et acquisition de données) offre tous les avantages de la technologie numérique pour la protection et le contrôle des réseaux. Les terminaux peuvent facilement être configurés et paramétrés selon les exigences spécifique du système à travers un accès sécurisé et convivial depuis le poste de l'opérateur. Type de ligne Alimentation par les deux extrémités Lignes à boucle Lignes parallèles Lignes avec production distribuée Lignes radiales avec dispositifs de re-fermeture/ sectionneurs Lignes radiales Protection à distance Schéma unifilaire HMI* Localisateur de défauts Supervision qualité énergie Communication Caractéristiques du DEI Terminaux de protection monofonction et multifonction Des méthodes appropriées de protection et une fonctionnalité complète augmentent le rendement du système de protection. La définition de «fonctionnalité complète» varie en fonction des exigences du réseau ou du système électrique protégé. Alors que pour certaines applications de réseau des DEI de protection monofonction suffisent, les réseaux plus complexes exigent des déclencheurs multifonction avancés. Les DEI de protection monofonction incluent une série de fonctions de protection, par exemple pour un type spécifique d application. Les principaux avantages de ces DEI de protection sont la redondance et le prix. Un ou plusieurs DEI de protection monofonction garantissent une protection suffisante dans la plupart des applications. Refermeture automatique Fonction simple * Interface Homme Machine Qualités requises standard Figure 41: Comparaison entre les lignes à exigences standard et élevées 43

44 1. UniGear ZS1 Distribution et automation Protection des lignes Les applications de protection de ligne peuvent être divisées sommairement en deux catégories principales, c'est-à-dire les applications standards (qui utilisent une protection basée sur la mesure du courant) et les applications à exigences élevées (qui utilisent une protection reposant sur la mesure du courant et de la tension), et diverses autres combinaisons de ces deux catégories. Le schéma ou le système de protection sélectionné doit satisfaire les exigences spécifiques de l'application en matière de sensibilité, sélectivité et vitesse de commande de la protection. Les exigences de protection sont principalement déterminées par la structure physique du réseau ou du système électrique et, dans la plupart des cas, ces exigences peuvent être satisfaites avec des DEI de protection de courant maximum non directionnel/directionnel. Dans les réseaux ou les systèmes électriques à structure plus complexe il faut introduire des fonctions de protection plus avancées, telle qu'une protection à distance ou une protection différentielle de lignes. Le système de protection de tension maximum et minimum a pour but de contrôler le niveau de tension du réseau. Si le niveau de tension diffère de la valeur cible dans une mesure supérieure à la limite admise pour un intervalle de temps préétabli, le système de protection de tension maximum et minimum intervient en mettant en oeuvre une série de mesures pour limiter la durée de cette condition anormale et les contraintes conséquentes sur le système ou ses composants. Pour empêcher des interruptions importantes à cause de perturbations fréquentes, les sous-stations sont normalement équipées de DEI de protection à fréquence minimale qui, à leur tour, contrôlent différents schémas de décrochage des charges de puissance. Ce ne sont là que quelques exemples des principales fonctions de protection des lignes. Applications et caractéristiques En fonctions des exigences, il est possible de sélectionner et de configurer un type de DEI approprié de manière à obtenir une solution globale pour divers types de ligne. En règle générale, les fonctions de protection requise diffèrent considérablement entre les différents types de ligne, par exemple d après les caractéristiques des sources de courant de défaut et du type de fonctions plus avancées qui peuvent être nécessaires pour satisfaire les exigences de base de l'application de protection. Produits conseillés Les produits préconisés pour la protection des lignes font partie de la famille de DEI de protection basés sur la technologie ABB Relion. Ces DEI sont le fruit de nombreuses années d'expérience, acquise sur une vaste gamme d'applications et d'exigences de fonctionnalités requises par les clients ABB dans le monde entier. Même les renommés DEI de la série RE500 ont joué un rôle important dans le succès de ABB dans ce secteur. Les produits Relion ont été projetés pour implémenter les standards fondamentaux de la norme IEC La précise mise en oeuvre du protocole de communication pour sousstations IEC couvre la communication tant verticale qu'horizontale entre DEI. Figure 42: Unité de protection et de contrôle de ligne REF630 44

45 Unité de protection et de contrôle de lignes REF630: cette unité offre une importante protection pour lignes aériennes et lignes en câble de réseaux de distribution d'énergie. L'unité REF630 s'adapte tant aux réseaux à neutre isolé qu'aux réseaux à neutre mis à la terre par résistance ou impédance. Quatre configurations prédéfinies sont disponibles pour répondre aux exigences typiques de contrôle et de protection des lignes. Les configurations prédéfinies peuvent être utilisées comme telles ou modifiées et étendues dans leur fonctionnalité avec des fonctions supplémentaires librement sélectionnables pour adapter de manière spécifique le DEI, en satisfaisant les conditions d'application individuelle les plus exigeantes. Unité de protection et de contrôle de lignes REF615: c'est un DEI pour lignes dédié et parfaitement aligné pour la protection, le contrôle, la mesure et la supervision de systèmes de distribution de l'énergie des entreprises publiques et de l'industrie. Il garantit la protection générale de lignes aériennes, lignes en câble et systèmes de barres de postes de distribution de l'énergie. Il s'adapte tant aux réseaux à neutre isolé qu'aux réseaux à neutre mis à la terre par résistance ou impédance. En outre, en faisant usage des systèmes de communication avancés des DEI, l unité REF615 peut aussi être utilisée pour la protection de réseaux de distribution à boucle et maillés, ainsi que radiaux. Actuellement, la série REF615 comprend huit configurations standards pour satisfaire les applications les plus communes de protection et de contrôle des lignes mais aussi les exigences de protection actuelles et futures. Unité de protection de ligne REF610: cette unité est conçue principalement pour la protection de lignes d'arrivée et départ dans les postes de distribution de l'énergie de systèmes avec mise à la terre directe à travers la résistance et le neutre. L unité REF610 est indiquée pour des applications navales et off-shore. Dotée d'une fonction de protection optionnelle contre les arcs électriques, l'unité REF610 offre en outre une protection rapide contre les défauts dus à l'arc interne des barres de la sous-station. L'unité REF610 peut aussi être employée comme protection de sauvegarde des moteurs, transformateurs et générateurs, pour augmenter la redondance de protection dans les applications critiques à niveau industriel que des entreprises de distribution de l'énergie. Figure 43: Unité de protection et de contrôle de ligne REF615 Figure 44: Unité de protection de ligne REF601 45

46 1. UniGear ZS1 Distribution et automation Protection des transformateurs Le transformateur de puissance est l'un des composants les plus importants et l une des unités à fonctionnalité majeure dans le réseau de distribution de l énergie. Une disponibilité élevée du transformateur de puissance est donc un facteur prioritaire pour empêcher l apparition de défauts dans le système de distribution de l énergie. Bien que les transformateurs de puissance de haute qualité soient très fiables, des défauts peuvent se vérifier occasionnellement à cause d états de pannes de l isolement. Ces défauts, qui se présentent sous la forme de courtscircuits et/ou de défauts à la terre, provoquent généralement des dégâts graves aux enroulements et au noyau du transformateur. Les dégâts sont proportionnels au temps nécessaire pour résoudre les défauts, donc le transformateur de puissance doit être débranché le plus rapidement possible. Le transformateur de puissance doit donc être transporté en atelier pour les réparations, une procédure très dispendieuse en terme de temps. Le fonctionnement d un réseau électrique dans lequel le transformateur de puissance est hors service est toujours très onéreux. Une panne du transformateur de puissance a souvent des répercutions plus graves sur le système électrique par rapport à une défaut sur la ligne qui, en général, peut être résolu plus rapidement. Il est donc très important d utiliser des DEI de protection rapides et fiables pour relever des défauts sur le transformateur et lancer la procédure de déclenchement. Les dimensions, le niveau de tension et l importance du transformateur de puissance détermine le choix du type et la quantité de dispositifs de protection et de surveillance à utiliser pour limiter les dégâts provoqués par un défaut. Le coût du système de protection est négligeable par rapport au prix total du transformateur de puissance et aux frais occasionnés par les pannes. Produits conseillés Les produits préconisés pour la protection des transformateurs font partie de la famille de ABB Relion comprenant DEI de protection. Ces DEI sont le fruit de nombreuses années d'expérience, acquise sur une vaste gamme d'applications sur la base d'exigences de fonctionnalités requises par les clients ABB dans le monde entier. Même les renommés DEI de la série RE500 ont joué un rôle important dans le succès de ABB dans ce secteur. Les produits Relion ont été projetés pour implémenter les standards fondamentaux de la norme IEC La précise mise en oeuvre du protocole de communication pour sousstations IEC couvre la communication verticale et horizontale entre DEI. Figure 45: Unité de protection et de contrôle pour transformateurs RET630 46

47 Terminal de protection et de contrôle pour transformateurs RET630: il s'agit d'un DEI complet pour la gestion des transformateurs, conçu pour la protection, le contrôle la mesure et la supervision de transformateurs de puissance, transformateurs d'unités et postes, y compris des blocs transformateur-générateur dans les réseaux de distribution des entreprises publiques et de l'industrie. Ce terminal fournit la protection principale pour transformateurs de puissance à deux enroulements et bloc générateurtransformateur de puissance. Deux configurations prédéfinies sont disponibles pour répondre aux exigences typiques de protection et de contrôle des transformateurs. Les configurations prédéfinies peuvent être utilisées comme telles ou modifiées et étendues dans leur fonctionnalité avec des fonctions supplémentaires librement sélectionnables pour adapter de manière spécifique le DEI, en satisfaisant les conditions d'application individuelle les plus exigeantes. Terminal de protection et de contrôle pour transformateurs RET615: il s'agit d'un DEI dédié pour la protection et le contrôle de transformateurs de puissance à deux enroulements, transformateurs d'unités et postes, y compris des blocs transformateur-générateur dans les réseaux de distribution des entreprises publiques et de l'industrie. Le terminal RET615 est disponible en huit configurations standards pour satisfaire les principes de mise à la terre du neutre du transformateur avec des schémas de protection à haute impédance ou protection restreinte contre le défaut à la terre à basse impédance. Les différences du rapport TC et les déplacements de phase de tous les groupes vectoriels des transformateurs utilisés communément sont compensées mathématiquement. Le terminal RET615 propose aussi des fonctions de contrôle local et à distance du disjoncteur sur le côté HT du transformateur. Figure 46: Unité de protection et de contrôle pour transformateurs RET615 47

48 1. UniGear ZS1 Distribution et automation Protection des moteurs En ligne générale la protection du moteur doit protéger contre les états de courant maximum, charge déséquilibrée, défaut à la terre et court-circuit. Toutefois la protection fondamentale des moteurs est celle thermique, car l échauffement est le principal facteur de risque pour un moteur. Les moteurs ne doivent pas être protégés seulement contre les défauts électriques, mais aussi contre les fausses manoeuvres d actionnement. ABB propose des solutions basées sur des protections thermiques avancées, qui empêchent un actionnement erroné des moteurs. La protection contre la surcharge thermique est nécessaire pour protéger le moteur soit contre les surcharges à court terme soit à long terme, elle est donc d une grande importance pour le rendement du moteur. Les états de surcharge de courte durée se vérifient surtout pendant le démarrage du moteur. L actionnement impropre du moteur en service n endommage pas nécessairement l installation, mais réduit sa vie utile. Par conséquent, un système de protection moteur fiable et polyvalent ne protège pas seulement le moteur, mais il prolonge aussi son cycle de vie, en contribuant à améliorer la rentabilité du capital investi dans les motorisations. Produits conseillés Les produits préconisés pour la protection des moteurs font partie de la famille de DEI de protection ABB Relion. Ces DEI sont le fruit de nombreuses années d'expérience, acquise sur une vaste gamme d'applications et d'exigences de fonctionnalités requises par les clients ABB dans le monde entier. Même les renommés DEI de la série RE500 ont joué un rôle important dans le succès de ABB dans ce secteur. Les produits Relion ont été projetés pour implémenter les standards fondamentaux de la norme IEC La précise mise en oeuvre du protocole de communication pour sousstations IEC couvre la communication tant verticale qu'horizontale entre DEI. Unité de protection et de contrôle de moteurs REF630: ce DEI complet de gestion des moteurs est conçu pour la protection, le contrôle, la mesure et la supervision de moteurs asynchrones de moyennes-grandes dimensions dans les systèmes électriques industriels de moyenne tension. L unité REM630 appartient à la famille de produits ABB Relion et à la série de produits 630, caractérisée par une architecture évolutive fonctionnelle et une flexibilité de configuration. Elle offre aussi des fonctions de contrôle Figure 47: Unité de protection et de contrôle de moteurs REM630 Figure 48: Unité de protection et de contrôle de moteurs REM615 48

49 nécessaires à la gestion de tableaux de contrôle des moteurs industriels. L unité REM630 garantit la protection principale pour des moteurs asynchrones et leurs transmissions. Le DEI de gestion moteurs est conçu pour les moteurs asynchrones de moyennes-grandes dimensions contrôlés par disjoncteur et contacteur dans une vaste gamme d'applications de transmissions, tels que les transmissions motorisées pour pompes, ventilateurs, compresseurs, broyeurs, déchiqueteurs, etc. La configuration prédéfinie peut être utilisée comme telle ou facilement personnalisée et étendue avec des fonctions supplémentaires, à travers lesquelles le DEI de gestion moteurs peut être parfaitement adapté pour satisfaire exactement les exigences spécifiques d'une application donnée. Unité de protection et de contrôle de moteurs REF615: c'est un DEI pour moteurs dédié et parfaitement aligné pour la protection, le contrôle, la mesure et la supervision de systèmes de moteurs asynchrones dans l'industrie de transformation et de process. L unité REM615 est d'ordinaire utilisée avec des moteurs de haute tension contrôlés par disjoncteur ou contacteur, ainsi qu'avec des moteurs de basse tension de moyennes-grandes dimensions contrôlés par contacteur dans une vaste gamme de transmissions. L unité REM615 est disponible en trois configurations standards, dont chacune inclut des fonctions base de protection des moteurs, fonctions de protection de tension maximum et minimum, ainsi que la mesure de la puissance et de l'énergie. En outre le démarrage/arrêt aussi bien local qu'à distance s'avère facilité. Relais de protection de moteurs REF610: c'est un DEI pour la protection, la mesure et la supervision de moteurs à basse tension asynchrones de moyennes-grandes dimensions et de moteurs à haute tension asynchrones de petitesmoyennes dimensions dans l'industrie de transformation et de process. Le DEI REM610 peut être utilisé avec des transmissions motorisées contrôlées par disjoncteur ou contacteur dans une vaste gamme d'applications. Renforcé par une carte supplémentaire en option pour les capteurs RTD ou éléments thermistance, ce DEI peut être utilisé pour la mesure directe de la température de pièces critiques de moteurs, tels que roulements et enroulements. Il est en outre employé pour la protection de lignes en câble et de transformateurs de distribution, bénéficiant ainsi de la protection contre la surcharge thermique mais aussi de la protection contre le courant de phase maximal, le défaut à la terre et le déséquilibre de phase. Figure 49: Unité de protection de moteurs REF610 49

50 1. UniGear ZS1 Distribution et automation Protection à maximum et minimum de tension Le terminal REU615 est disponible en deux configurations "déjà prête", dénommées A et B, conçues pour deux des applications plus communes des DEI. La configuration A du terminal REU615 est adaptée pour les méthodes de protection basées sur la tension et la fréquence dans les postes et systèmes électriques industriels et dans les réseaux de distribution, notamment les réseaux de distribution avec production d'énergie électrique distribué. Cette configuration est prévue pour être utilisée dans les tableaux de moyenne tension à unité de mesure de la tension séparée. Elle garantie une supervision de l'état du maximum et du minimum de tension des barres, ainsi que le suivi de la fréquence et la tension résiduelle de réseau. La configuration B est prévue pour la régulation automatique de la tension. Les deux configurations disposent également de fonctions de contrôle de disjoncteur, de mesure et de surveillance. La fonction de régulation de la tension de la configuration B est conçue pour la régulation automatique et manuelle des transformateurs de puissance équipés d'un commutateur sous charge motorisé. Le terminal REU615 fait partie de la famille de produits de protection et contrôle ABB Relion, précisément de la série 615. Les DEI série 615 sont caractérisés par leur design compact et facilement débrochable. Disposant d'une conception entièrement nouvelle, la série 615 a été étudiée pour exploiter toutes les potentialités de la norme CEI à des fins de communication et d'interopérabilité entre dispositifs d'automatisation des postes. Protection contre les arcs électriques Un court-circuit à cause d un arc électrique à l intérieur d un tableau est généralement provoqué par un objet étranger qui est entré dans l unité ou par un défaut des composants. L arc produit un effet de pression et de chaleur semblable à celui d'une explosion, en provoquant en général des dégâts importants au tableau et aux opérateurs. Un système approprié de protection protège donc le poste contre les défauts dus à l arc, en réduisant au minimum le temps de permanence de l arc et en empêchant la production d une chaleur excessive et de dégâts importants. Ce système de protection minimise les dommages matériels et permet le rétablissement sûr et régulier de la distribution d énergie. Le système peut donc offrir des avantages économiques bien avant que ne se vérifie un défaut dû à un arc électrique. Etant donné que les tableaux les plus anciens sont aussi les plus sensibles aux défauts dus aux arcs, un système de protection contre les arcs électriques rallonge effectivement la vie utile du tableau, en rendant le capital investi plus rentable. Mais l aspect le plus important de cette technologie est la sauvegarde de l intégrité physique des opérateurs. Figure 50: Unité de protection à maximum et minimum de tension REU615 Figure 51: Unité de protection contre les arcs électriques REA 101 avec extensions REA 103, REA 105 et REA

51 Applications et caractéristiques L arc électrique peut être provoqué par des défauts d isolement, le mauvais fonctionnement de dispositifs, des raccordements de câbles ou barres défectueux, surtension, corrosion, pollution, humidité, ferro-résonance (transformateurs de mesure) et même par le phénomène de vieillissement dû à la contrainte électrique. Une grande partie de ces causes potentielles de défaut dû à l arc électrique peut être prévenue en prenant des mesures appropriées de maintenance. Toutefois, malgré les précautions adoptées, l erreur humaine peut elle aussi provoquer des défauts dû à l arc électrique. L aspect temps est crucial dans la détection et la réduction au minimum des effets d un arc électrique. Un défaut dû à un arc d une durée de 500 ms peut provoquer des dégâts importants à l installation. Si la durée de l arc est inférieure à 100 ms, les dégâts sont souvent de petite entité, mais si l arc est éteint en moins de 35 ms, ses effets sont pratiquement négligeables. En ligne générale, les DEI de protection sont suffisamment rapides pour garantir des temps sûrs d élimination d un défaut en cas d'arc électrique. Par exemple, le temps opérationnel du DEI à maximum de courant qui contrôle le disjoncteur d'arrivée doit pouvoir être retardé d'une centaine de millièmes de secondes pour des raisons de sélectivité. Ce retard peut être évité en prévoyant un système de protection contre les arcs électriques. Le temps total d élimination des défauts peut donc être réduit à un maximum de 2,5 ms en plus du temps de course des contacts du disjoncteur. En outre, en cas de défaut dans le compartiment ligne, la protection contre les arcs électriques peut empêcher que ne se produisent des cas de refermeture automatique. Produits conseillés Système de protection contre les arcs électriques REA 101: ce système et ses unités d'extension REA 103, REA 105 et REA 107, sont conçus pour la protection des tableaux de moyenne et basse tension isolés dans l air. L unité centrale REA 101 fonctionne indépendamment ou avec les autres unités REA 101. REA est le système de protection contre les arcs électriques le plus rapide sur le marché, car il garantit des temps de déclenchement de 2,5 ms. REA est doté d un élément intégré de détection rapide de courant maximum et, donc, qui fonctionne indépendamment des autres unités de protection de ligne. Les DEI de protection de ligne REF615 et REF6100 incluent une fonction de protection contre les arcs électriques pour le compartiment ligne. Figure 52: Configuration typique avec REA 101 et sous-unité

52 1. UniGear ZS1 Distribution et automation Système d'automatisation de postes COM600 COM600, le système d'automatisation de postes, comprend une passerelle de communication, une plate-forme d'automation et une interface utilisateur des postes de distribution au niveau industriel et des sociétés de distribution de l'énergie. La fonctionnalité passerelle garantit une connectivité CEI sans solution de continuité entre les DEI des postes et les systèmes de contrôle et de gestion au niveau du réseau. La plate-forme d'automation à microprocesseur logique fait du système COM600 une plate-forme d'implémentation flexible pour les fonctions d'automation au niveau des postes. Comme interface utilisateur, le système COM600 incorpore les fonctionnalités basées sur la technologie Web, en garantissant l'accès aux dispositifs et processus des postes à travers l'interface homme-machine (HMI) reposant sur le navigateur Web. Produit Le système d'automatisation des postes COM600 offre les fonctionnalités web serveur, en mettant à disposition un interface homme-machine (HMI) pour le contrôle et la surveillance de postes. La communication sûre permet l'accès à l'hmi du poste à travers Internet ou LAN/WAN à tout utilisateur autorisé avec un PC standard et un navigateur web. En connectant un ordinateur portable à l'unité sur place, on obtient au niveau du poste une HMI pour une fonctionnalité complète de contrôle et de supervision. Le système d'automatisation de postes COM600 offre aussi des fonctions de passerelle pour la collecte des données et des signaux entre les postes et les systèmes de niveau supérieur, tels que SCADA, DSC. Le système COM600 est conçu pour une intégration facile de système et une interopérabilité reposant sur des solutions préconfigurées en utilisant des paquets de connectivité pour les DEI ABB. Figure 53: Système d'automatisation de postes COM600 52

53 Applications et caractéristiques Grâce au design compact et robuste, le système COM600 est parfaitement adapté aux environnements difficiles. L'enveloppe répond à l'indice de protection IP4x et ne contient pas de parties mobiles soumises à consommation et usure. Le système COM600 repose sur la technologie embarquée en garantie d'une longue durée et d'une disponibilité maximale. Les caractéristiques et les dimensions compactes du système COM600 permettent de l'installer facilement dans le compartiment basse tension des panneaux UniGear ZS1. Le système COM600 est indiqué tant pour les applications d'entreprises de distribution d'énergie qu'industrielles. Le système COM600 intègre la fonctionnalité "OPC Server", qui garantit un unique point d'entrée à toutes les informations d'un poste. La conformité à la norme CEI garantit la connectivité et la communication sans solution de continuité avec des appareils spécifiques d'une application donnée. Le système COM600 répond pleinement à la norme CEI pour l'automatisation de la distribution. Il garantit donc une interopérabilité totale avec n'importe quel DEI, système et accessoire conforme à la norme CEI 61850, en simplifiant la conception et la mise en service du système. La mise en service des DEI ABB est directe grâce au support du paquet extraordinaire de connectivité ABB, qui simplifie la configuration du système et réduit le risque d'erreurs pendant l'intégration dans le système, en limitant ainsi les opérations de configuration et les temps de réglage. Pour plus d'informations consulter le guide technique et le guide du produit COM600 disponibles sur le site : EMS/ scada système de contrôle distribué Ingénierie d'accès à distance Ingéniérisation OPC client/server wan GPS Switch Ethernet Protocoles série (DNP3, IEC ) LAN1 Protocoles TCP/IC (IEC 61850, DNP3, Modbus ) Switch Ethernet Protocoles série (Modbus ) REF610 REF610 REF615 REF615 REF601 REF601 Tableau de distribution secondaire Figure 54: Panorama d'un système qui utilise COM600 53

54 1. UniGear ZS1 Distribution et automation Guide à la sélection des relais Application REF RED _ Protection basée sur la mesure de la tension Protection de lignes (arrivée et/ou départ) Protection de lignes avec exigences élevées Protection de transformateurs Protection de transformateurs avec exigences élevées Protection des moteurs Protection de moteurs avec exigences élevées Protection de générateurs et moteurs synchrones Protection à distance Protection différentielle de ligne Protection de back-up Protection contre les arcs électriques o o Protocoles de communication IEC o * * IEC DNP 3.0 SPA LON Modbus Profibus o * * * * Fonctions supplémentaires Localisateur de défauts Refermeture automatique 3 manœuvres 5 manœuvres 2 manœuvres 5 manœuvres 5 manœuvres ou (5 manœuvres) Contrôle commutateur sous charge Oscilloperturbographe Débrochabilité Schéma unifilaire HMI** Contrôle local Contrôle à distance Surveillance de l état Supervision de la qualité de l énergie Entrées analogiques (TT/TC) -/4 9/8 -/5 Entrées des capteurs Entrée / sorties binaires 5/8 18/13 32/27 42/24**** 18/13 RTD*** / entrées ma 8 / - 6 Sorties ma ou (4) ou (4) * Avec convertisseur du protocole d'interface ** HMI - Interface Homme Machine *** RTD - Capteur de température à résistance **** 27 si les sorties sont statiques 1) REU615 avec configuration A, pour protection basée sur la mesure de la tension et de la fréquence 2) REU615 avec configuration B, pour contrôle du commutateur o = option s = application secondaire 54

55 REM RET REU REX REA _ _ _ ¹ s s ² o o o * * * o * * * * * o * * 5 5 manœuvres manœuvres ² -/4 -/5 4/5 -/7 3/9 4/- -/3 5/8 12/10 32/27 14/13 32/27 5/8 1/3 6 / - 6/2 8 / - 6 / 2 8 / - 6 / 2² 55

56 1. UniGear ZS1 Système de commutation automatique Les systèmes de commutation automatique sont utilisés pour garantir la continuité maximale de service, en fournissant aux utilisations de l'énergie sans interruptions. Tout ceci est possible grâce à l'emploi de systèmes de diverse nature, basés sur des techniques de genre différent. Les plus communs sont indiqués ci-dessous avec les temps moyens de commutation correspondant: Retardée: 1500 ms Dépendant de la tension résiduelle: ms Synchronisée (ATS): ms A haute vitesse (HSTS): ms Les deux premiers systèmes sont les plus simples et ils peuvent également être réalisés avec une logique et des instruments conventionnels. Ils garantissent des temps de commutation moyens et ils peuvent donc être utilisés dans des installations où les trous de tension ne sont pas particulièrement critiques. Les deux autres systèmes (ATS Automatic Transfer System et HSTS High Speed Transfer System) requièrent au contraire des appareillages à microprocesseur à haut contenu technologique. Ils garantissent des temps de commutation rapides et trouvent leur meilleure application dans les installations où le processus est particulièrement critique. En effet, des commutations extrêmement rapides pourraient provoquer de graves dysfonctions ou l'arrêt du processus lui-même. ABB est en mesure d'offrir tous les systèmes de commutation, du plus simple au plus complexe. ATS L'unité REF542plus peut être utilisée dans les tableaux de moyenne tension pour gérer la commutation automatique et manuelle entre les deux différentes lignes d'arrivée. Le temps nécessaire à la commutation automatique réalisée avec les unités REF542plus est compris entre 200 et 300 millisecondes (temps de manœuvre des disjoncteurs inclus). Ce temps peut changer à l'intérieur de la plage indiquée en fonction de la complexité des logiques de commutation prévues dans le logiciel. Les tableaux équipés du dispositif REF542plus, programmés de manière adéquate, sont un système complet et efficace capable de gérer la commutation entre un système d'alimentation et un autre alternatif, ou bien de reconfigurer le réseau en passant d'une distribution à double radial à un simple système, de manière totalement automatique. Il est également possible d'effectuer la même manœuvre manuellement d'un poste de gestion à distance ou par la face avant du tableau sous la supervision du personnel utilisateur. La commutation manuelle comporte l'exécution du parallèle de passage: à travers la fonction de contrôle du synchronisme (synchro-check - code 25) implémentée par le REF542plus, les lignes d'alimentation sont fermées au moment de la synchronisation des vecteurs de tension pour ensuite être de nouveau déconnectées une fois que la commutation a eu lieu. Les applications décrites n'exigent aucun instrument supplémentaire. Figure 55: Schéma unifilaire du tableau UniGear ZS1 avec architecture REF542plus adaptée à exécuter, en plus des protections et des mesures du tableau, aussi la commutation automatique et manuelle 56

57 Dispositif de commutation rapide SUE3000 Actuellement, les chutes de tension ou les coupures totales d'alimentation constituent les plus grands problèmes pour la qualité de l'énergie. Le dispositif de commutation rapide SUE3000 garantit un protection optimale de la fourniture d'énergie. Ce dispositif garantit une alimentation continue aux utilisateurs à travers une commutation automatique de l'énergie à une alimentation de secours et protège le processus des temps d'inactivité coûteux. En outre, grâce à la possibilité de commutations d'énergie activées manuellement, par exemple pour les transferts ciblés, l'installation est considérablement simplifiée. Domaines d'application Le dispositif de commutation rapide SUE3000 trouve son application dans des domaines où une quelconque perturbation de l'alimentation électrique pourrait compromettre la production entraînant des coûts ou la perte de productivité. Les domaines d'utilisation possibles incluent, par exemple : Installations auxiliaires d'alimentation de centrales électriques Installations technologiques dans le domaine de l'environnement Alimentation de processus industriels continus. Pour garantir une disponibilité d'énergie constante, l'utilisation est alimentée au moins par deux lignes synchronisées indépendantes l'une de l'autre et dotées respectivement de dispositifs de commutation rapide SUE3000. Le dispositif de commutation rapide SUE3000 a la fonction de garantir un fonctionnement ininterrompu des dispositifs reliés, en cas de coupure de l'alimentation, en tenant compte de différents facteurs physiques. Pour cela il est mis en oeuvre une commutation quasi instantanée à une alimentation alternative. Vu les divers domaines d'application, le dispositif SUE 3000 est prévu pour différentes configurations de tableaux. Comparaisons entre réseaux permanents Ce qui caractérise de manière particulière le dispositif de commutation rapide SUE3000 des principes concurrents c'est la disponibilité constante des critère de synchronisation, car ceux-ci sont calculés en ligne par le dispositif SUE3000. Pour cette raison, en cas d'intervention, la modalité de commutation concernée a déjà été définie et peut intervenir immédiatement. Cela signifie que la probabilité d'une commutation rapide a été augmentée au maximum. Les systèmes qui attendent le moment d'intervention pour démarrer la détermination de l'état du réseau n'ont pas l'opportunité, en tenant compte de toute une série d'aspects physiques, de mettre en oeuvre une commutation rapide et de limiter au minimum le temps de coupure. Modalités et temps de commutation Quatre modalités de commutation sont disponibles, à savoir : commutation rapide, commutation à la première concordance de phase, commutation de la tension résiduelle, commutation à temps. La commutation rapide est la modalité de commutation optimale pour réduire au minimum le temps de coupure de l'alimentation de tension en cas de défaut. En cas de commutation rapide, le temps de commutation totale à partir du moment ou se vérifie un défaut dans l'alimentation principale au moment ou l'alimentation de secours entre en service est inférieur à 100 ms. Figure 56: Dispositif de commutation rapide SUE 3000 Figure 57: Exemple de tableau 57

58 1. UniGear ZS1 Unités typiques Schéma unifilaire des unités typiques IF - Ligne arrivée/départ BT - Coupleur R - Remontée RM - Remontée avec mesures Débrochable Débrochable Débrochable Débrochable Débrochable M - Mesures IFD - Ligne arrivée/départ directe IFDM - Ligne arrivée/départ direct avec mesures DF - Unité interrupteur-sectionneur. 58

59 Schéma unifilaire des applications de barre Transformateurs de courant Transformateurs de tension Entrée ligne en conduit Sectionneur de terre Symboles graphiques Disjoncteur Contacteur Interrupteur-sectionneur Sectionneur Barre de sectionnement Prise et fiche Transformateurs de tension Transformateurs de courant Fusible Terre Entrée ligne en câble Entrée ligne en barre Légende des composants Composants standards Accessoires Solutions alternatives 59

60 1. UniGear ZS1- simple système de barres Caractéristiques techniques Unité: kv - 17,5 kv ,5 ka Profondeur (mm) Hauteur (mm) 2200/2595 (1) 2200/2595 (1) 2200/2595 (1) 2200/2595 (1) 2200/2595 (1) Hauteur avec conduit d'échappement du gaz (mm) 2675 (5) 2675 (5) 2675 (5) 2675 (5) 2675 (5) Largeur (mm) Courant assigné (A) IF Unité arrivée/départ duplex (3) (3) (3) BT Coupleur R Remontée RM Remontée avec mesures M Mesures IFD Arrivée/départ directe IFDM Arrivée/départ directe avec mesures DF Unité interrupteursectionneur (4) Unité: kv - 17,5 kv - 40 / 50 ka Profondeur (mm) ka) ka) 1390 Hauteur (mm) 2200/2595 (1) 2200/2595 (1) 2200/2595 (1) 2200/2595 (1) Hauteur avec conduit d'échappement du gaz (mm) ka) (5) ka) (5) ka) (5) ka) (5) Largeur (mm) Courant assigné (A) IF Unité arrivée/départ duplex 40 ka (2) (2) BT Coupleur 40 ka R Remontée RM Remontée avec mesures M Mesures IFD Arrivée/départ directe IFDM Arrivée/départ directe avec mesures Unité: kv ,5 ka Profondeur (mm) 1700 (6) 1700 (6) Hauteur (mm) 2325/2720 (1) 2325/2720 (1) Hauteur avec conduit d'échappement du gaz (mm) 2775 (5) 2775 (5) Largeur (mm) Courant assigné (A) IF Unité arrivée/départ duplex (2) (2) BT Coupleur (2) R Remontée RM Remontée avec mesures M Mesures IFD Arrivée/départ directe IFDM Arrivée/départ directe avec mesures DF Unité interrupteursectionneur (4) (1) La hauteur des unités dépend de la hauteur du compartiment basse tension, disponible dans les versions de 705 et 1100 mm. (2) Version disponible seulement avec disjoncteurs sous vide. (3) Pour les caractéristiques des unités équipées de contacteur voir page 24 (4) Pour les caractéristiques des unités équipées d'interrupteur-sectionneur consulter page 26. (5) Pour d'autres solutions disponibles contacter ABB. (6) Pour le courant de courte durée à 25 ka est disponible une version avec profondeur de 1560 mm. 60

61 Hauteur Hauteur avec conduit d'échappement du gaz Compartiments de l'unité A Compartiment disjoncteur B Compartiment barres C Compartiment ligne D Compartiment basse tension E Conduit d échappement des gaz Largeur Profondeur Figure 58: Exemple de tableau avec conduit d'échappement gaz doté de cheminées supérieures (la hauteur totale du tableau est 2530 mm pour 12-17,5 kv jusqu'à 40 ka) Figure 59: Exemple de tableau avec conduit d'échappement gaz (la hauteur totale du tableaux est 2675 mm pour 12-17,5 kv jusqu'à 40 ka) Figure 60: Exemple de tableau UniGear ZS1 avec compartiment basse tension hauteur 1100 mm 61

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64 2. UniGear ZS1-double système de barres Description Le double système de barres a été inclus dès le début dans le développement du tableau UniGear ZS1. Les tableaux UniGear ZS1 à double système de barres sont utilisés principalement par les entreprises de distribution, les poste et les industries lourdes. L'utilisation de ce produit est dans tous les cas recommandée quand une augmentation de la continuité du service est requise. L utilisation de tableaux UniGear ZS1 à double système de barres peut s avérer nécessaire quand les fonctions suivantes sont requises: déconnexion de la charge des unités de départ à différents niveaux de priorité en conditions d émergence. sectionnement de certaines unités de départ du réseau normal. équilibre des unités de départ sur les systèmes à double système de barres dans des conditions normales de service flexibilité pendant les procédures d inspection et de maintenance sans interruption de la charge possibilité d extension sans effectuer le hors service du tableau sectionneur de barre motorisé qui permet la commutation rapide entre les deux systèmes de barres en conditions d'émergence (possible seulement avec coupleur transversal fermé) libre accès à un système de barres pendant des interventions d'entretien, tandis que l'autre système de barres est en service et le compartiment concerné est hors service Les unités arrivée et les unités départ très importantes peuvent être munies de deux disjoncteurs pour permettre une redondance des appareillages. interventions de maintenance et d essai du disjoncteur sans extinction des unités ligne peu de composants et moins d appareils de manoeuvre < 2500 A < 2500 A < 4000 A < 4000 A < 4000 A < 2500 A Figure 61: Exemple d'une section d'un tableau UniGear ZS1 à double système de barres 64

65 Les tableaux UniGear ZS1 à double système de barres s appuient sur deux schémas différents: deux systèmes de barres, deux sectionneurs de ligne et un disjoncteur (jusqu'à 2500 A-12-17,5 et 2000 A-24 kv). deux systèmes de barres, deux compartiments disjoncteur avec un ou deux disjoncteurs; cette version est appelée système duplex (jusqu'à A ,5 kv et 2500 A - 24 kv). Les deux schémas offrent une redondance du système de barres (sectionnement physique entre les systèmes de barres source) et permettent des conditions de service fiables et ininterrompues. Grâce aux nombreuses unités standards disponibles, le tableau peut être configuré de manière appropriée pour répondre à toute exigence d'installation. Chaque unité du tableau peut être équipée de disjoncteurs ou de contacteurs. Tous les composants et les accessoires significatifs sont identiques à ceux employés pour les unités UniGear ZS1 à un seul et à double étage, en garantissant les mêmes procédures de services et de maintenance. Le système ABB à double système de barres peut être équipé d'une seule section ou avec deux ou plusieurs sections pour satisfaire les requêtes les plus exigeantes des clients. Dans ces pages sont reportées deux exemples de sections: une section à double système de barres (figure 61) deux sections à double système de barres (figure 62) Caractéristiques électriques IEC Tension nominale kv 12 17,5 24 Tension d essai kv 1 min Tension de tenue sous choc kv Fréquence nominale Hz 50/60 50/60 50/60 Courant assigné admissible de courte durée ka 3 s. jusqu'à 31,5 31,5 25 Courant de crête ka jusqu'à Courant de tenue à l arc interne ka 1 s. jusqu'à 31,5 31,5 25 Courant nominal des barres principales A jusqu'à Courant thermique nominal du disjoncteur A jusqu'à Courant nominal unité double sectionneur de barre A Courant nominal unité duplex A Courant nominal unité duplex A à ventilation forcée ) Pour d'autres versions consulter le chapitre n 1 (un étage) et le chapitre n 3 (double étage). 2) Les valeurs indiquées sont valables tant pour le disjoncteur sous vide que disjoncteur dans le gaz SF6. 3) Pour le panneau avec contacteur, la valeur du courant nominal est 400 A. < 2500 A < 4000 A < 2500 A < 4000 A < 4000 A < 2500 A < 4000 A < 2500 A Figure 62: Exemple de deux sections d'un tableau UniGear ZS1 à double système de barres 65

66 2. UniGear ZS1-double système de barres Caractéristiques Compartiments Chaque panneau est composé de quatre compartiments de puissance indépendants: appareils (A), barre 1 (B1), barre 2 (B2) et ligne (C) (consulter page 67). Tous les compartiments sont délimités par des cloisons métalliques. Dans la partie frontale/supérieure, le panneau est équipé d'un compartiment qui renferme l'appareillage auxiliaire (D). Le tableau UniGear ZS1 à double système de barres est à tenue d arc interne et équipé d un conduit pour l évacuation des gaz produits par l arc électrique (E). Chaque compartiment de l unité est doté d un déflecteur placé sur son sommet. La pression produite par la condition de défaut provoque son ouverture, en permettant le passage des gaz dans le conduit. Le compartiment des appareils est accessible par la face avant. La fermeture de la porte de ces compartiments est disponible en deux versions, avec vis moletées ou à poignée centrale. La dépose des appareils (disjoncteurs et contacteurs) du tableau et des compartiments correspondants est faite au moyen d un unique chariot dédié. Les compartiments barres et ligne sont accessibles par l'arrière du tableau à travers des panneaux démontables. Toutes les opérations de service ordinaire sont faites par le devant, tandis que celles de maintenance et de mise en service requièrent aussi l'accès par l'arrière du tableau. Sectionneurs de barre Les sectionneurs de barre des unités IF sont conçus pour fonctionner comme sectionneurs à deux positions (ouverte et fermée), à manoeuvre manuelle (c est-à-dire sans ressorts). La manœuvre d'ouverture et fermeture du sectionneur de barre a lieu par le devant du panneau et la position est indiquée sur la face avant par des indicateurs mécaniques. Les sectionneurs de barre sont séparés de façon claire et les compartiments barres correspondants doivent être séparés l'un de l'autre par des cloisons pour garantir la condition suivante: Les interventions de maintenance doivent être possibles ainsi que l extension du tableau par l intégration d autres unités, en maintenant l un des deux systèmes de barres sous tension. un défaut qui se vérifie à l intérieur d un compartiment (par ex. perte d isolement) ne doit provoquer aucun dégât aux autres compartiments ou bien exige l extinction de l unité. Les sectionneurs de barre sont munis de fin de course pour la détection de la position de service et ils peuvent être manœuvrés manuellement ou, sur demande, par une commande motorisée. Les sectionneurs de barre sont dotés de tous les dispositifs de verrouillage nécessaires. Les verrouillages entre les deux sectionneurs et le disjoncteur sont mis en oeuvre par des aimants de blocage. Figure 63: Sectionneur de barre en position "fermé" Figure 64: Sectionneur de barre en position "ouvert" 66

67 Le sectionneur de barre est constitué d un tube mobile en cuivre inséré dans un isolateur en résine époxy. Le contact électrique est garanti par deux ou quatre ressorts de liaison (en fonction des caractéristiques du sectionneur). Les capuchons de protection et d isolement supplémentaires sont montés des deux côtés de l isolateur, en garantissant au dispositif un niveau de fiabilité élevé Porte du compartiment appareils 2 Compartiment basse tension 3 Manoeuvre d'embrochage/débrochage (appareils) 4 Manoeuvre du sectionneur de terre 5 Sectionneur de barre B1 ouvert/fermé 6 Sectionneur de barre B2 ouvert/fermé 7 Conduit d échappement des gaz Figure 65: Panneau frontal avec ouvertures de manœuvre du sectionneur de barre Figure 66: Double système de barres avec deux sectionneurs de barre Figure 67: Deux compartiment barres 67

68 2. UniGear ZS1 - double système de barres Unités typiques Schéma unifilaire des unités typiques IF - Arrivée/Départ IF et IFM - Barre A duplex IF et IFM - Barre B duplex BTT - Coupleur transversal M - Mesures BTL - Coupleur longitudinal RL - Remontée longitudinale RLM - Remontée longitudinale avec mesure 68

69 Applications de barre Transformateurs de tension montés sur le sommet Sectionneur de terre monté sur le sommet Conduit d entrée monté sur le sommet Légende des composants Composants standards Accessoires Solutions alternatives 69

70 2. UniGear ZS1-double système de barres Caractéristiques techniques Unité ,5 kv ,5 ka Profondeur (mm) Hauteur (mm) 2200/2595 (1) 2200/2595 (1) 2200/2595 (1) Hauteur avec conduit d'échappement du gaz (mm) 2700 (2) 2700 (2) 2700 (2) Largeur (mm) Courant assigné (A) IF Unité arrivée/départ duplex IF Unité duplex arrivée/départ IFM Unité arrivée/départ duplex avec mesures BTT Coupleur transversal M Mesures BTL Coupleur longitudinal RL Remontée longitudinale RML Remontée longitudinale avec mesures Unité kv ka Profondeur (mm) Hauteur (mm) 2400/2720 (1) 2400/2720 (1) Hauteur avec conduit d'échappement du gaz (mm) 3000 (2) 3000 (2) Largeur (mm) Courant assigné (A) IFM Unité duplex arrivée/départ duplex avec mesures BTT Coupleur transversal M Mesures BTL Coupleur longitudinal RL Remontée longitudinale RLM Remontée longitudinale avec mesures Les unités IF et IFM duplex, M, BTL, RL et RLM sont disponibles pour les connexions aussi bien du système à barres A que B. 1) La hauteur des unités dépend de la hauteur du compartiment basse tension, disponible dans les versions de 705 et mm. 2) Pour d'autres solutions disponibles contacter ABB. 70

71 Hauteur avec conduit d'échappement du gaz Hauteur Largeur Profondeur Compartiments de l'unité A Compartiment appareils B Compartiment barres C Compartiment ligne D Compartiment basse tension E Conduit d échappement des gaz 71

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74 3. Applications navales Description Le marché naval peut être divisé en quatre segments différents: bateaux de passagers (bateaux de croisières et ferry). embarcations industrielles (bateaux-citernes, navires de forage, pétroliers, bateau de transport, etc.). Plates-formes (de perforation et extraction pétrolière). marine. Dans ce type d'applications, la gamme de températures, les vibrations et l inclinaison variable sont des conditions particulièrement contraignantes qui influencent la fonctionnalité des composants embarqués, comme les tableaux. ABB est leader dans la production de tableaux isolés dans l air pour les applications navales installées par les principaux chantiers navals du monde (Brésil, Chine, Danemark, Finlande, France, Allemagne, Japon, Corée, Italie, Norvège, Singapour, Espagne, Royaume Uni et Etats-Unis). Le tableau indiqué pour les applications navales est le UniGear ZS1 dans la configuration à simple et double étage jusqu'à une tension nominale de 7,2-12 kv (avec option pour 17,5 kv), car il est en mesure d'offrir de nombreuses caractéristiques dédiées et des unités typiques spéciales. Au niveau mondial plus de tableaux ABB sont en service à bord de n importe quel type d embarcation. Les registres navals et les consommateurs finaux (chantiers navals ou armateurs) exigent des tableaux devant être produits conformément aux conditions d essais des registres navals des appareillages de bord. C est pour cela que sont exécutés des essais destinés à tester le respect des principales dispositions des registres navals, et notamment les dispositions DNV, LR, RINA, BV, GL, ABS, KR et les dispositions russes. Pour garantir le confort et les structures nécessaires, les grosses installations de production d'énergie électrique et les systèmes de commande doivent être concentrés dans des encombrements particulièrement réduits. Le tableau UniGear ZS1, dans la version à simple étage avec possibilité d'accouplement à un double étage, offre une vaste gamme d'appareillages et d'unités de commande pour répondre à toutes les exigences des applications navales. Les tableaux UniGear ZS1 représentent les solutions idéales pour les applications navales: la structure à tenue d'arc, les verrouillages mécaniques de sécurité, les obturateurs de cloisonnement automatiques et la commande des appareillages à porte fermée garantissent la sécurité du personnel pendant les interventions d'installation, maintenance et service. indice de protection élevée sur l enveloppe extérieure (jusqu'à IP43) ségrégations métalliques garanties entre chaque compartiment et la mise à la terre de tous les composants accessibles au personnel: appareils, obturateurs, porte et tout le châssis du tableau une haute résistance au feu est prévue grâce à la faible utilisation de matières plastiques et de résines: les appareillages auxiliaires et le câblage sont hautement auto-extinguibles. Figure 68: UniGear ZS1 à simple étage pour applications navales 74

75 Panneau "Shore connection" Pendant leur escale au port, pour alimenter les procédures ordinaires et les utilisations, les bateaux maintiennent en service leurs propres systèmes de production d'énergie et, par conséquent, constituent une source importante de pollution fortement localisée. Dans les ports où le trafic d'embarcation est intense, cette pratique crée un impact négatif tant au niveau environnemental que pour la santé des communautés locales environnantes. Vu l'expansion constante des commerces mondiaux, les émissions navales constituent un problème environnemental aux proportions croissantes. Aujourd'hui le développement durable est un principe clé de l'industrie navale, dans laquelle est en cours la mise en oeuvre de mesures importantes sur plusieurs fronts pour réduire radicalement les émissions navales. Une de ces mesures est le système d'alimentation "shore-to-ship", qui élimine les problèmes de pollution et l'émission de particules polluantes, ainsi que le niveau sonore et les vibrations des embarcations dans les ports. Le panneau UniGear ZS1 Shore Connection est fourni sous forme de cabine prête, munie soit d'un module de puissance que d'un module de contrôle. En fonction de la configuration du système et des conditions requises à bord, la cabine peut être équipée de connecteurs pour câbles logés en partie frontale de la cabine ou avec des ouvertures pour l'entrée de câbles à travers le sol de la cabine. Tous les appareillages sont fabriqués et testés en usine conformément aux normes internationales et aux registres navales. Conditions environnementales pour le classement des appareillages à bord Température ambiante de 0 C à + 45 C Inclinaison jusqu'à 25 permanent Vibrations dans la bande de fréquence de 2 à 100 Hz avec l'amplitude de mouvement suivante: Amplitude de 1 mm dans le champ de fréquence de ,2 Hz Amplitude d'accélération de 0,7 g dans le champ de fréquence de 13, Hz Gamme complète d'essais En plus de tous les essais requis par les normes internationales (IEC), le tableau UniGear ZS1 a aussi été soumis aux essais exigés par les principaux registres navals (LR, DNV, RINA, BV, GL, KR et russe) pour l'utilisation à bord. Pour plus d'informations sur les essais spécifiques requis par les principaux registres navals, consulter page 13. Caractéristiques électriques IEC Tension nominale kv 7,2 12 Tension nominale d isolement kv 7,2 12 Tension d essai à fréquence industrielle kv 1 min Tension de tenue sous choc kv Fréquence nominale Hz 50 / / 60 Courant assigné admissible de courte durée ka 3 s Courant de crête ka Courant de tenue à l arc interne ka 1 s ka 0,5 s Courant nominal des barres principales A Courant nominal du disjoncteur A Courant nominal du disjoncteur à ventilation forcée A ) Les valeurs indiquées sont valables tant pour le disjoncteur sous vide que disjoncteur dans le gaz SF6. 2) Pour le panneau avec contacteur, la valeur du courant nominal est 400 A. 75

76 3. Applications navales Caractéristiques Ci-dessous sont décrites les caractéristiques nécessaires pour les applications navales, ne faisant pas partie de la configuration standard. Indice de protection Sur demande l'enveloppe extérieure du tableau UniGear ZS1 est disponible avec différents indices de protection. L indice standard de protection nécessaire aux applications navales est IP42 ou IP43 : IP42: protection contre les corps étrangers d'un diamètre de 1 mm et contre la pénétration d'eau avec inclinaison maximale de 15 IP43: protection contre les corps étrangers d'un diamètre de 1 mm et contre la pénétration d'eau avec inclinaison maximale de 60. Conduit pour interconnexions Sur le sommet, et précisément sur le compartiment de basse tension, le tableau peut être doté sur demande de conduit pour les interconnexions. Ce conduit loge les borniers qui desservent le câblage entre les panneaux. Conduit d échappement des gaz Le tableau UniGear ZS1 est à tenue d arc interne et équipé d un conduit pour l évacuation des gaz produits par l arc électrique. Ce conduit est fixé sur le sommet du compartiment. Dans les installations navales les gaz d échappement ne peuvent pas être évacués dans le local, le conduit d échappement des gaz doit donc toujours être fermé aux deux extrémités et doté de cheminées supérieures. Dans les cas où les gaz chauds peuvent être évacués par le local, il est possible de prévoir le conduit standard d échappement des gaz. Portes La porte du compartiment appareils et du panneau arrière est toujours munie d'une main courante. En outre, toutes les portes (compartiments basse tension, appareils et ligne) sont équipées de série d un dispositif approprié pour les bloquer dans la position ouverte. Câbles UniGear ZS1 à simple étage Les unités IF et IFM à simple étage sont généralement réalisées dans la version la plus profonde ( mm). Cette configuration permet d obtenir les caractéristiques suivantes: entrée des câbles inférieure et supérieure distance adéquate des bornes des câbles (conditions minimum): mm en cas d entrée inférieure mm en cas d entrée supérieure. Les unités IF d une profondeur standard ( mm) sont aussi utilisées comme alternative en cas de problèmes d espaces. Cette version de l unité permet exclusivement l entrée inférieure des câbles et une distance des bornes des câbles entre 440 et 535 mm, en fonction du courant nominal. UniGear ZS1 à double étage Toutes les consignes prévues pour les unités à simple étage sont valables pour les unités à double étage. La distance des bornes des câbles des unités IF est de 600 mm pour toutes les configurations suivantes: entrée câbles inférieure (les deux unités) entrée câbles supérieure (les deux unités) entrée câbles inférieure et supérieure (une unité par le haut, une unité par le bas) 1 Conduit d échappement des gaz 2 Déflecteurs 3 Cheminées supérieures Figure 69: UniGear ZS1 avec conduit d'échappement gaz compact, muni de cheminées supérieures 76

77 Configuration composée, formée de panneaux à simple étage, double étage et tableau contrôle moteurs Unité départ avec disjoncteurs Unité mesure Unité départ Unité arrivée Unité contacteur Coupleur Remontée Unité Unité arrivée Unité mesure contacteur Unité départ Unité départ départ avec disjoncteurs Contrôle thermographique En général le contrôle thermographique est nécessaire sur les bornes des câbles de puissance et, parfois, sur les systèmes de barres principales. Habituellement c'est le premier type de contrôle qui est demandé, parce que les défauts sur les bornes des câbles représentent la plupart des défauts dans les tableaux, tandis que les défauts dans les systèmes de barres sont plutôt rares. Le contrôle et la supervision thermographique peuvent avoir lieu de deux manières: contrôle temporaire à l aide d une caméra IR à travers un hublot d inspection approprié supervision continue par capteurs IR installés à l intérieur du tableau. Le premier système (contrôle temporaire) exige une caméra IR (à infrarouge) et un hublot d inspection pour chaque compartiment à surveiller. Le deuxième système exige une surveillance continue. Il s agit d un système de surveillance de la température utilisant des sondes thermiques aux infrarouges, reliées à une centrale (8 sondes peuvent être reliées à chaque centrale). Vu les contraintes de construction du tableau, le contrôle thermographique des barres principales peut être effectué exclusivement en utilisant le système de surveillance thermique. Les câbles de puissance peuvent être surveillés en utilisant les deux systèmes. En ce qui concerne le tableau UniGear ZS1 à double étage, il faut par contre mettre en évidence que, vu les limitations de configuration du tableau, aussi bien le contrôle thermographique des barres principales et des câbles de puissance ne peut être exécuté qu avec le système de contrôle thermique. Figure 70: Exemple de contrôle thermographique dans le tableau UniGear ZS1 à simple étage 77

78 3. Applications navales Unités typiques Pour les unités typiques utilisées dans les applications navales, consulter page 58 pour la version UniGear ZS1 à simple étage et page 86/87 pour la version UniGear ZS1 à double étage. Ci-dessous sont décrites les unités ne faisant pas partie de la configuration standard. Unité transformateur de mise à la terre Du point de vue électrique, les installations navales se basent sur des réseaux isolés (neutre isolé). Cette configuration comporte avant tout les conséquences suivantes: le réseau peut être exploitée en conditions de défaut à la terre monophasée difficulté de relever les défauts à la terre à cause de la faible valeur de courant. Pour augmenter la sensibilité de détection et permettre le fonctionnement des déclencheurs en présence de défauts à la terre monophasée, on peut envisager deux solutions: brancher l enroulement secondaire du générateur à la terre au moyen d une résistance installer un transformateur de terre dans le réseau. Caractéristiques supplémentaires des unités mesures et remontée Les unités M et R doivent être dotées de TT fixes, au lieu de TT débrochables avec fusibles. Dans cette configuration, ce que l on appelle le «compartiment appareils» où est logé le chariot TT est utilisé comme un compartiment supplémentaire d instrumentation auxiliaire. Ce compartiment doit être totalement séparé des compartiments de puissance par des cloisonnements métalliques et conçu comme un compartiment basse tension en ce qui concerne les normes de sécurité. Les parois latérales et arrières internes du compartiment sont dotées d une plaque grillagée pour la fixation de l instrumentation auxiliaire. Ce compartiment est entre autre équipé d un conduit d entrée des câbles par le fond sur le côté gauche et de sortie dans le compartiment basse tension monté sur le sommet. Pour cette raison la gamme UniGear ZS1 doit être intégrée par deux unités typiques supplémentaires: ME: unité de mesure des barres avec unité du transformateur de mise à la terre RE: remontée avec unité transformateur de mise à la terre. Dans le cas de tableaux avec section à système simple de barres, on peut utiliser l unité ME ; dans le cas de tableaux sans sections à double système de barres, on doit employer les deux unités ME et RE pour couvrir toutes les configurations possibles. 78

79 ME Unité mesures avec transformateur de mise à la terre ME Unité remontée avec mesures et transformateur de mise à la terre 79

80 3. Applications navales Caractéristiques techniques 7,2-12 kv ,5 ka Largeur unité (mm) 650 Profondeur unité (mm) 1650 Courant assigné (A) IF Unité arrivée/départ duplex ( 1 ) ( 3 ) IFM Unité arrivée/départ duplex avec mesures ( 1 ) ( 3 ) Largeur unité (mm) 650 Profondeur unité (mm) 1340 Courant assigné (A) IF Unité arrivée/départ ( 2 ) ( 3 ) BT R RE RM M ME Coupleur Remontée Remontée avec transformateur de mise à la terre Remontée avec mesures Mesures Mesures avec transformateur de mise à la terre (1) Entrée des câbles inférieure et supérieure (2) Entrée câbles inférieure (3) Jusqu à 50 ka avec contacteur dans le vide 80

81 7,2-12 kv ka Largeur unité (mm) Profondeur unité (mm) Courant assigné (A) IF Unité arrivée/départ duplex ( 1 ) ( 3 ) IFM Unité arrivée/départ avec mesures ( 1 ) ( 3 ) Largeur unité (mm) Profondeur unité (mm) Courant assigné (A) IF Unité arrivée/départ ( 2 ) ( 3 ) BT R RE RM M ME Coupleur Remontée Remontée avec transformateur de mise à la terre Remontée avec mesures Mesures Mesures avec transformateur de mise à la terre (1) Entrée des câbles inférieure et supérieure (2) Entrée câbles inférieure (3) Jusqu à 50 ka avec contacteur dans le vide 81

82 3. Applications navales UniGear ZS1 à double étage Description UniGear ZS1 est disponible avec un système individuel de barres dans la configuration à double étage. Chaque panneau est composé de deux unités superposées, complètement indépendantes entre-elles et fonctionnellement identiques à deux unités à un seul étage juxtaposées. Grâce aux nombreuses unités typiques disponibles, le tableau peut être configuré de manière appropriée pour répondre à toute exigence d'installation. Chaque unité peut être équipée de disjoncteurs ou de contacteurs, ainsi que de tous les accessoires disponibles pour les unités du tableau UniGear ZS1 à simple étage. Tous les composants significatifs sont identiques à ceux employés pour les unités à un seul et à double étage, en garantissant les mêmes procédures de services et de maintenance. Le tableau UniGear ZS1 à double étage se distingue surtout par l'emploi efficace de l'espace. Toutes les configurations permettent d'obtenir une réduction importante de l'espace occupé, avec une attention particulière à la largeur du tableau ( % en moins dans les configurations typiques). Leur utilisation est recommandée dans des installations prévoyant un nombre élevé d'utilisations, équipées aussi bien de disjoncteurs que de contacteurs. Il peut être utilisé comme tableau de contrôle des moteurs pour des applications jusqu'à 12 kv. Toutes les caractéristiques des unités à simple et double étage sont identiques. Le courant nominal global du système de barres et donné par la somme des courants des deux demi-barres supérieure et inférieure. Les unités à double étage peuvent être accouplées directement avec une unité à simple étage, en offrant ainsi la possibilité d'extension des deux côtés du tableau. Le tableau doit être accessible aussi par l'arrière pour les procédures d'installation et d'entretien, tandis que toutes les opérations de service sont effectuées par la partie frontale. Le tableau UniGear ZS1 à double étage peut être utilisé dans deux configurations typiques: complète à double étage composée à simple et double étage. Figure 71: Exemple de configuration complète d'un tableau UniGear ZS1 à double étage 82

83 La solution complète ne prévoit que des panneaux à deux étages pour réaliser toutes les unités typiques: arrivée, coupleur, remontée, mesures de barre et départ. La solution composée, au contraire, utilise les deux configurations à simple et double étage: la première pour l'unité arrivée, coupleur et remontée, la deuxième pour les unités mesures de barre et départ. La solution complète à double étage est particulièrement compacte et peut être utilisée pour des courants nominaux relativement réduits (courant maximum des unité d'arrivée A). Elle est normalement utilisée pour réaliser des tableaux de distribution locale, avec un nombre limité d'unité départ. Le domaine d'application de la solution composée est au contraire celle des tableaux principaux de distribution, avec des courants nominaux élevés (courant maximum des unités arrivée 3 150A) et nombreuses unités départ. Caractéristiques électriques selon les normes IEC Tension nominale kv 7, ,5 Tension nominale d isolement kv 7, ,5 Tension d essai à fréquence industrielle kv 1 min Tension de tenue sous choc kv Fréquence nominale Hz 50 / / / 60 Courant assigné admissible de courte durée ka 3 s Courant de crête ka Courant de tenue à l arc interne ka 1 s ka 0,5 s Courant nominal des barres principales A Courant nominal du disjoncteur ) La version GB/DL est disponible avec des valeurs supérieures de rigidité diélectrique (42 kv) et courant nominal admissible de courte durée (4 s). 2) Les valeurs indiquées sont valables tant pour le disjoncteur sous vide que disjoncteur dans le gaz SF6. 3) Pour le panneau avec contacteur, la valeur du courant nominal est 400 A. Figure 72: Exemple de configuration d'un tableau UniGear ZS1 à simple et double étage 83

84 3. Applications navales UniGear ZS1 à double étage Caractéristiques Compartiments Chaque panneau est composé de deux unités superposées [1er étage et 2ème étage] et chaque unité est donc constituée de trois compartiments de puissance indépendants: appareils [A], barres [B] et ligne [C] (consulter page 89). Tous les compartiments sont délimités par des cloisons métalliques. Dans la partie centrale, le panneau est équipé d'un compartiment pour loger l'instrumentation auxiliaire des deux unités [D]. Cette solution permet de placer les appareillages d'interface avec l'opérateur à la bonne hauteur. Dans la partie supérieure du panneau est disponible un compartiment pour loger tout autre appareillage [d]. Le tableau à tenue d arc interne est normalement équipé d un conduit pour l évacuation des gaz produits par l arc électrique [E]. Chaque compartiment de l unité est doté au 2ème étage d un déflecteur placé sur son sommet. La pression produite par la condition de défaut provoque son ouverture, en permettant le passage des gaz dans le conduit. Les gaz produits par des défauts provenant des compartiments de puissance de l'unité placée au 1er étage sont évacués vers le conduit principal à travers un conduit dédié, placé sur le côté au tableau [e]. Chaque compartiment du panneau du tableau placé au 1er étage est doté d un déflecteur placé sur son sommet. La pression produite par la condition de défaut provoque son ouverture, en permettant le passage des gaz dans le conduit. Grâce à cette solution les unités placées au 2ème étage ne sont pas influencées par le défaut. Les compartiments des appareils est accessible par la face avant. La fermeture de la porte de ces compartiments est disponible en deux versions, avec vis moletées ou à poignée centrale. La dépose des appareils (disjoncteurs, contacteurs et chariots mesures) du tableau et des compartiments placés sur deux étages est faite au moyen d un unique chariot de relevage dédié. Ce chariot peut être utilisé pour les mêmes procédures aussi pour les unités à simple étage. Les compartiments barres et ligne sont accessibles par l'arrière du tableau en enlevant les panneaux démontables. Toutes les opérations de service ordinaire sont faites par le devant, tandis que celles de maintenance et de mise en service requièrent aussi l'accès par l'arrière du tableau ème étage 1 er étage Porte du compartiment appareils 2 Manoeuvre d'embrochage/débrochage appareils 3 Manoeuvre du sectionneur de terre 4 Compartiment basse tension 5 Compartiment basse tension additionnel 84

85 Les caractéristiques du système de barres, des dérivations, de la barre de mise à la terre, du sectionneur de terre, des isolateurs de traversée et des obturateurs sont identiques à celles des unité à un seul étage. On peut employer au maximum six câbles unipolaires ou tripolaires par phase en fonction de la tension nominale, des dimensions des panneaux du tableau et de la section des câbles. Configurations Les unités typiques du tableau disponibles permettent la réalisation des configurations les plus appropriées en fonction des exigences d'installation. L'unité arrivée/départ [IF] est celle la plus largement utilisée: les deux étages du tableau sont constitués d'une unité de ce type et elles peuvent être employées soit comme unité arrivée soit comme unité départ. Les unités coupleur [BT] et remontée [R] sont utilisées pour réaliser une configuration complète à double étage. Ces unités sont positionnées au 2ème étage, tandis qu'au 1er étage se trouvent les unités arrivée/départ. Les unités coupleur peuvent être équipées de transformateurs de courant en aval du disjoncteur pour la mesure des barres. Il est possible d'installer des transformateurs de courant même en amont pour réaliser des schémas spéciaux de protections. L'unité de remontée est aussi disponible dans la version à chariot instruments débrochable et à transformateurs de tension à fusibles [RM]. La configuration composée à simple et double étage comporte le raccordement entre les deux sections du tableau à travers d'une unité de connexion. Cette unité permet de raccorder les deux sections du tableau (barres, barre de mise à la terre, conduit d'échappement du gaz, conduites pour le raccordement des circuits auxiliaires) et elle peut intégrer le sectionneur de mise à la terre des barres [J] et également le chariot instruments débrochable avec transformateurs de tension à fusibles [JM]. Ces unités sont positionnées au 2ème étage, tandis qu'au 1er étage se trouvent les unités arrivée/ départ. Figure 73: Configuration composée d'un tableau UniGear ZS1 à simple et double étage 85