Alimentation de fours électriques ISF2 : Interrupteur-disjoncteur pour commande de fours à forte cadence. Merlin Gerin Square D Telemecanique

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1 Alimentation de fours électriques ISF2 : Interrupteur-disjoncteur pour commande de fours à forte cadence Merlin Gerin Square D Telemecanique

2 Description Une technologie parfaitement adaptée à la commande des fours électriques Sécurité La technique de coupure SF6 est particulièrement bien adaptée à l établissement et à la coupure des courants de four en évitant toute surtension préjudiciable aux équipements sur la ligne d alimentation du four. Les caractéristiques nominales, coupure du courant nominal sous tension nominale, sont maintenues à 0 bar relatif. Chaque pôle, rempli à la pression de 0,15 MPa (soit 1,5 bar relatif), est muni d une membrane de sécurité et d un dispositif de diagnostic pour le contrôle permanent de la pression de SF6. Endurance adaptée aux fortes cadences L endurance mécanique de l ISF2 est de manœuvres mécaniques avec un entretien toutes les manœuvres. ISF2 Application L ISF2 est un interrupteur disjoncteur tripolaire d intérieur ; c est un appareil de technologie SF6. Il assure la commande des fours électriques jusqu à 40,5 kv et répond à la norme CEI, publication 56 et 694. Fiabilité La commande mécanique, à accumulation d énergie par ressorts, est un maillon important de la fiabilité de l appareil ; Schneider cumule 25 ans d expérience sur le type de mécanisme utilisé dans l ISF2. La maîtrise de Schneider en ce qui concerne la conception et le contrôle des systèmes d étanchéité vous assure le maintien des performances pendant toute la durée de vie de l appareil. Environnement préservé L interrupteur de four ISF2 a été conçu dans un souci de protection de l environnement : c les matériaux utilisés, isolants et conducteurs, sont identifiés, facilement séparables et recyclables, c le SF6 peut être récupéré en fin de vie et réutilisé après traitement. Qualité Chaque interrupteur subit des essais de routine systématiques, dont le but est de vérifier la qualité et la conformité : c contrôle d étanchéité des pôles, c contrôle du bon fonctionnement mécanique de l appareil, ainsi que des verrouillages qui lui sont associés, c contrôle de la simultanéité de fermeture des contacts, c contrôle du niveau d isolement à la fréquence industrielle, c contrôle de la résistance du circuit principal, c contrôle de l isolement des circuits auxiliaires, c contrôle des vitesses de manœuvre, c contrôle du cycle de manœuvre, c mesure des durées de manœuvre. Les résultats obtenus sont consignés sur le certificat d essais propre à chaque appareil. L ensemble du processus de création de l interrupteur et de sa fabrication est sous contrôle qualité, conforme aux exigences de l Association Française pour l Assurance Qualité (AFAQ) : certification ISO L interrupteur ISF2 a subi avec succès des essais de type suivant la norme CEI 56 et CEI Interrupteur-disjoncteur ISF2

3 Description de l appareil L ISF2 est un appareil fixe déconnectable, il est constitué de : c 3 pôles séparés, chacun étant intégré dans une enveloppe isolante du type «système à pression scellé» ; chaque pôle est rempli de SF6 à basse pression (0,15 MPa, c est à dire 1,5 bars), c une commande à accumulation d énergie à ressorts type GMh, c une face avant avec la commande manuelle et les indicateurs d état, c des bornes amont et aval pour le raccordement des circuits de puissance, c une prise multibroche pour le raccordement des circuits auxiliaires, c un dispositif d auto-diagnostic, pour le contrôle permanent du gaz SF6 sur chacun des 3 pôles, équipé de : v 1 contact «seuil bas», pour la signalisation d une chute éventuelle de pression, v 1 contact «seuil haut», pour la signalisation d une montée en pression due à un échauffement anormal du pôle ou la limite d usure des contacts d arc. Fig.1 Fig.2 a b Principe de la technique de coupure auto compression Cette technique de coupure est largement éprouvée et permet des performances élevées. Le soufflage et donc l extinction de l arc est assuré par convection forcée. Fig.1 : Le disjoncteur est fermé. Fig.2 : A l ouverture des contacts principaux (a), le courant est dérivé dans le circuit de coupure (b). Fig.3 : A la séparation des contacts d arc apparaît un arc électrique ; celui-ci est contrôlé par la buse isolante ; un piston (c) solidaire du contact mobile comprime en se déplaçant le gaz situé en (d) ; celui-ci s échappe par les trous situés dans le piston vers la zone de contacts d arc tubulaires, refroidit et désionise la zone de l arc électrique, l éteignant au passage à zéro du courant. Fig.4 : Le disjoncteur est ouvert. c d Caractéristiques électriques Fig.3 Fig.4 CEI 56 tension assignée kv, 50/60 Hz 24 40,5 (1) niveau d'isolement kv, eff. 50 Hz - 1 mn kv, choc 1,2/50 µs (1) courant assigné A pouvoir de coupure Icc ka, eff. 31,5 25 pouvoir de fermeture ka, crête 79 62,5 courant de courte durée ka, eff. 3 s 31,5 25 admissible ka crête 79 62,5 séquence de manœuvres assignée O - 3 mn - FO - 3 mn - FO c c durées de fonctionnement ms ouverture 45 à à 65 coupure 60 à à 80 fermeture 70 à à 90 endurance électrique nombre horaire totale cf. courbe p.5 cf. courbe p.5 (1) Pour les tensions de 36 à 40,5 kv, des écrans adaptés fournis avec l'appareil doivent être mis en place par l'installateur. Interrupteur-disjoncteur ISF2 3

4 Exemple d utilisation Schéma de principe 1 Disjoncteur HT 2 Transformateur abaisseur HT/MT 3 Dispositif de compensation de l énergie réactive 4 Disjoncteur de protection 5 Sectionneur de terre 6 Sectionneur d isolement 7 ISF2 pour commande du four 8 Transformateur de tension 9 Transformateur de courant 10 Parafoudre 11 Circuit RC 12 Transformateur MT/BT du four 13 Electrodes du four HT MT MT BT Schneider vous propose des solutions complètes pour l alimentation de vos fours : consultez nous. Montage en cellule d un ISF Interrupteur-disjoncteur ISF2

5 Maintenance cycles Espérance de vie des pôles Les contraintes supportées par l appareil sont très variables selon le type d installation et les règles d exploitation. L espérance de vie des pôles est essentiellement proportionnelle : c au nombre de cycles d établissement et de coupure du courant d utilisation, c à la valeur du courant assigné du transformateur d alimentation du four. Exemple : pour un four à arc alimenté par un transformateur de 100 MVA sous 30 kv (ou 67 MVA sous 20 kv) dont le courant de charge est de 2000 A, l espérance de vie d un ISF2 est de cycles FO (ou cycles FO dans le cas d un remplacement du jeu de pôles) Fig.1 - Espérance de vie d un jeu de pôle (nombre de cycles FO) en fonction du courant de charge I du four. I (A) Endurance électrique Elle dépend : c du courant de charge du four, c de la configuration du circuit lors de la manœuvre de l appareil : v ouverture v fermeture c de la caractéristique du transformateur de four et en particulier des courants d appel lors de son enclenchement à vide, c des éléments insérés dans la ligne du four, réactance saturable, non saturable... L endurance électrique peut s estimer d aprés le graphique de la figure 1 basé sur les hypothèses de fonctionnement suivantes : 1- La protection contre les courants de surcharge supérieurs à 2 In est réalisée par le disjoncteur situé en amont. 2 - Les manœuvres sont réalisées électrodes hors du bain. 3 - Le courant d enclenchement à vide des transformateurs de four est inférieur à 4 In. Maintenance Les appareils à coupure dans le SF6 ne nécessitent généralement pas d entretien particulier. Toutefois, la commande de four étant soumise à des contraintes sévères, il est conseillé un entretien élémentaire, limité aux opérations suivantes : c selon le milieu ambiant, nettoyage de la surface des enveloppes isolantes ; c toutes les manœuvres : v mesure de l usure des contacts d arc sans démontage des pôles, lors des opérations d inspection/maintenance (le dispositif d auto-diagnostic contrôle l usure des pôles pendant toute la durée de vie de l appareil) ; v nettoyage de la commande, graissage, contrôle de la visserie. Interrupteur-disjoncteur ISF2 5

6 Commande à accumulation d énergie GMh Dispositif de commande Commande GMh L ISF2 est équipé d une commande type GMh à accumulation d énergie, qui procure à l appareil une vitesse de fermeture et d ouverture indépendante de l opérateur. La commande GMh comporte : c un mécanisme à accumulation d énergie qui emmagasine, dans des ressorts, l énergie nécessaire à la fermeture, puis à l ouverture de l appareil ; c un dispositif d armement manuel par levier amovible ; c un dispositif d armement électrique par moteur, qui réarme automatiquement la commande dès que l appareil est fermé ; c un dispositif «ouverture-fermeture» mécanique par 2 boutons-poussoirs situés en face avant ; c un dispositif «fermeture» électrique comprenant : v 1 déclencheur de fermeture pour commande à distance, v 1 relais d anti-pompage ; c un dispositif «ouverture» électrique, comprenant 1 déclencheur d ouverture à mise de tension (shunt) ; en option, ce dispositif peut être complété par un déclencheur à minimum de tension ; c un indicateur d état de la commande par voyants mécaniques «blanc-noir» ou «rouge-vert» ; c un compteur de manœuvres ; c un bloc de 14 contacts auxiliaires dont : v 2 contacts pour la commande électrique, v 1 contact pour le déclencheur shunt, v 11 contacts disponibles ; c 1 contact à fermeture pour signalisation «commande armée» ; c 1 support de verrouillage en position «ouvert» par serrure (fournie) ; c un connecteur multibroches (mâle et femelle) à 36 broches, avec un cordon de 2 mètres. Auxiliaires basse tension de la commande moteur d armement déclencheur de fermeture (1) déclencheur d ouverture M YF YO1, YO2 YM tensions d alimentation CA (V) HZ CA (V) HZ CC (V) (2) consommations CA 700 VA 120 VA 120 VA 100 VA CC 570 W 70 W 70 W 10 W contacts auxiliaires courants assignés 10 A pouvoir de coupure CA 10 A sous 220 V (cos ϕ i 0,3) CC 3 A sous 110 ou 220 V (L/R i 0,01 s) (1) Avec relais d'anti-pompage. (2) Possibilité d'autres valeurs (nous consulter). 6 Interrupteur-disjoncteur ISF2

7 Schéma électrique de la commande J KN M M1-M2 M3 QF SE Sm1 Sm2-Sm4 Sm3 Sn SP1-SP2 YF Y01-Y02 YM Disjoncteur. Relais d anti-pompage. Moteur d armement. Contacts de fin de course d armement. Contact «commande armée». Contacts auxiliaires du disjoncteur. Contact de déclenchement maintenu. Bouton poussoir de fermeture (extérieur). Bouton poussoir d ouverture pour déclencheur à mise de tension (extérieur). Bouton poussoir d ouverture pour déclencheur à minimum de tension (extérieur). Contact d interdiction de fermeture (extérieur). Contacts du pressostat. Déclencheur de fermeture. Déclencheur d ouverture à mise de tension. Déclencheur à minimum de tension. Sm1 Sn M1 M J QF M1 M2 KN SE YF Sm2 Sm3 Y01 M3 YM Sm4 Y02 SP1 SP2 Dimensions et masses Plage de raccordement : 78 2 Ø d Ø c e b a a : l ancrage au sol est possible au moyen de pattes de fixation prévues sur le chassis ; b : l appareil est équipé de galets de roulement pour faciliter sa manutention et sa mise en place ; c : connecteur multibroches ; d : écrans entre-phases livrés en séparé avec la version 40,5 kv ; e : levier d armement amovible. Masse appoximative : 194 kg Interrupteur-disjoncteur ISF2 7

8 Quelques références d interrupteurs de four c Cockerill Sambre MVA - Belgique c Baotou MVA - Chine c Betasteel MVA - Etats-Unis c Ascometal - 90 MVA - France c Usinor - 55 MVA - France c Sollac - 85 MVA - France c United Steel Mill - 85 MVA - Israel c ILSA MVA - Mexique c Taleras - 38 MVA - Mexique c Aceros DMSA de CV - 35 MVA - Mexique c Huta Batory MVA - Pologne c Yamato - 96 MVA - Thailand Schneider Electric SA Adresse postale F Grenoble cedex 9 tel : +33 (0) telex : merge F En raison de l'évolution des normes et du matériel, les caractéristiques indiquées par les textes et les images de ce document ne nous engagent qu'après confirmation par nos services. Ce document a été imprimé sur du papier écologique. Création, réalisation : AXESS (07) Impression : AMTED397053FR 8 Interrupteur-disjoncteur ISF2 ART / 1998