Les fusibles moyenne tension européens CEI 60282

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1 Les fusibles moyenne tension européens CEI 60282

2 Domaine des fusibles moyenne tension européens Les systèmes moyenne tension sont maintenant classés HTA Tension maximum: 72500V Nos fusibles: jusqu à 40500V 2/ 38

3 Les exigences de la protection SECURITE QUALITE ECONOMIE Sécurité : les courts circuits peuvent être dangereux pour le personnel et peuvent détruire des équipements Qualité : de la source de puissance et qualité des équipements Économie : la protection peut contribuer à réduire le coût des équipements et le coût de la maintenance 3/ 38

4 Sécurité Qualité Economie Les fusibles moyenne tension peuvent fournir : Fiabilité Fusion enfermée Rapidité Pouvoir de coupure élevé Maintenance non nécessaire avant un court circuit Maintenance réduite après un court circuit Sélectivité facilement obtenue Qualité de l énergie améliorée Future extension des systèmes sans problèmes Universel Faible consommation de puissance Prix 4/ 38

5 Deux classes principales de fusibles 2 classes principales dans la norme CEI : Fusibles d accompagnement ou «fusibles limiteurs pour court-circuit»: peuvent couper tous les courants compris entre le pouvoir de coupure (maximum) et le courant minimum de coupure. Fusibles à usages généraux : peuvent couper tous les courants compris entre le pouvoir de coupure (maximum) et le courant entraînant la fusion des éléments fusibles au moins en 1heure. 5/ 38

6 Essais de coupure Courant I 1 : pouvoir de coupure (courant maximum) La tension d essais est égale à 87% de la tension nominale du fusible Courant I 2 : essai à énergie maximum La tension d essais est égale à 87% de la tension nominale du fusible Courant I 3 : courant minimum de coupure La tension d essais est égale à 100% de la tension nominale du fusible Fusibles d accompagnement: I 3 est le courant minimum de coupure. Fusibles a usages généraux : I 3 est le courant entraînant la fusion des éléments fusibles au moins en 1heure.. 6/ 38

7 Essais de coupure Quelques fusibles à usages généraux peuvent être altérés par un échauffement excessif lorsqu ils sont soumis à un courant entraînant un temps de fusion nettement supérieur à une heure. 7/ 38

8 Essais d échauffement Le courant nominal du fusible est défini pour température ambiante de 40 C. Des limites typiques sont: Corps: 115 K d échauffement soit une température maximum égale à 155 C Contacts: 65 K d échauffement soit une température maximum égale à 105 C 8/ 38

9 Courbe Temps courant Les essais sont réalisés pour couvrir les échelles de temps suivantes: Fusibles d accompagnement: de 0.01s à 600s Fusibles a usages généraux: de 0.01s à 1h 9/ 38

10 Les fusibles d accompagnement sont recommandés lorsqu ils ne doivent pas interrompre les courants de défaut de faible valeur. Ils fonctionnent en association avec un disjoncteur et sont donc utilisés pour: La protection des circuits avec moteurs La protection des condensateurs La protection des transformateurs Fusibles d accompagnment ou fusibles court-circuit 10 / 38

11 Fusibles d accompagnment ou fusibles court-circuit Comme pour les fusibles basse tension les principaux composants sont: Un ou plusieurs éléments fusibles en parallèle Un corps en céramique ou en fibre de verre Pièces de raccordement Matière de remplissage: généralement du sable 11 / 38

12 Fusibles généraux Pour les applications avec courants de défaut de faible valeur Il y a principalement 2 sortes de design: Concept 1: Element fusibles avec alliages ou eutectiques à bas point de fusion. Concept 2: L utilisation de 2 systèmes d éléments fusibles en série dans la même enveloppe comme les «Dual Element» des fusibles basse tension: Le 1 ier system contient des éléments fusibles pour interrompre les court circuits Le 2 ième système contient un élément avec un ressort armé pour interrompre les faibles surcharges Le concept 2 est le plus souvent utilisé. 12 / 38

13 Fusibles pour la protection des transformateurs Trois principaux types Fusibles type intérieur Installés au primaire du transformateur Fusibles type extérieur Pour la protection des transformateurs aériens Fusibles immergés Pour la protection des transformateurs immergés 13 / 38

14 Pour les tableaux moyenne tension Fusibles intérieurs Dimensions selon les normes françaises et allemandes: UTE DIN Lorsqu ils sont utilisés avec un percuteur actionnant un disjoncteur, le percuteur doit avoir une énergie suffisante 14 / 38

15 Fusibles extérieurs Les fusibles sont du type Accompagnement et sont conformes aux normes DIN Les applications extérieures imposent des équipement étanches ainsi que la capacité de supporter les rayons UV et les tempêtes de sable. 15 / 38

16 Fusibles étanches à l huile Les fusibles étanches à l huile sont immergés dans un liquide diélectrique : Ils sont totalement étanches à l huile Ils doivent fonctionner à des températures généralement proches de 100 C Ils sont installés à l intérieur de la cuve des transformateurs MT/BT au dessus des enroulements On utilise un fusible à usage général ou d accompagnement / 38

17 Selection de la tension nominale U N des fusibles CEI Système triphasé avec neutre à la terre U N = la tension entre phases la plus élevée Système monophasé U N = 115% de la tension monophasée la plus élevée Système triphasé avec neutre isolé, discussion sur: Le double défaut à la terre Les courants capacitifs dans le cas d un défaut phase - terre 17 / 38

18 Selection de la tension nominale U N des fusibles CEI : conditions normales de service Altitude CEI b) Les tensions assignées et les niveaux d isolement spécifiés dans cette norme s appliquent aux fusibles prévus pour une utilisation à des altitudes ne dépassant pas 1000m 18 / 38

19 Selection de la tension nominale U N des fusibles CEI : conditions normales de service Influence de l altitude Les valeurs données par la CEI concernent plus particulièrement les porte-fusibles et les isolateurs. La CEI spécifie un déclassement de 5% de la tension à 1500m et 20% à 3000m Notre fusible 40.5kV avec un corps en époxy peut fonctionner avec certitude sous 32kV à 3000m alors que sa longueur est seulement de 300mm. Par conséquent tous nos fusibles de notre catalogue jusqu à 36kV n ont pas besoin d être déclassés pour des altitudes inférieures à 3500m. 19 / 38

20 Influence de l environnement sur le courant nominal I N du fusible CEI : conditions normales de service Température ambiante Maximum: 40 C Moyenne : 35 C Minimale : - 25 C 20 / 38

21 Température ambiante Influence de l environnement sur le courant nominal I N du fusible A θ a a 40 K θ 1 K θ 1 A I N I B x K θ / 38

22 Altitude Influence de l environnement sur le courant nominal I N du fusible Altitude (m) Facteur de correction pour le courant assigné / 38

23 Remarques Protection des transformateurs de puissance Les court-circuits entre phases génèrent des grands courants. Les fusibles interrompent parfaitement de tels courants en quelques millisecondes, en limitant le courant crête à des valeurs très basses. En cas de défaut à l intérieur du transformateur, la valeur du courant augmente en général progressivement. Il peut atteindre des valeurs élevées tout en produisant des gaz. L absence de protection peut être catastrophique avec un réel danger d explosion. Dans ce cas, le fusible limite et interrompt parfaitement le courant. 23 / 38

24 Protection des transformateurs de puissance Le choix du fusible doit être fait en prenant en compte : Les courants transitoires élevés qui se produisent au primaire à la mise sous tension du transformateur Les surcharges qui peuvent accélérer le vieillissement des fusibles L utilisation de fusibles dans l huile nécessite une sélection particulière car les différentes parties de l équipement interviennent dans le processus d échauffement. Un coefficient de déclassement particulier du calibre est alors utilisé 24 / 38

25 Protection des transformateurs de puissance Courant d appel transformateur I INR 12 I N TRANS à 25 I N TRANS crête I N TRANS t 0.1s 25 / 38

26 Protection des transformateurs de puissance Règle pratique Le courant nominal I n du fusible est au moins égal à: I n = 1.7 x I B Lorsqu une surcharge de 133% est prise en compte: I n = 2.3 x I B I B = courant nominal du transformateur Le coefficient pour la température doit être ajouté I n = 1.7 x I B x K Ou I n = 2.3 x I B x K θ θ 26 / 38

27 Protection des transformateurs de puissance Transformer power (kva) 3.3 5/5.5 Operating voltage (kv) 6/6.6 10/ /22 30/33 Ce tableau a été calculé sur la base d un courant transitoire égal à 8 à 15 fois le courant nominal du transformateur et d une surcharge de 130% Si la température ambiante dépasse 40 C un déclassement du fusible est nécessaire / 38

28 Protection des transformateurs de puissance Guide de sélection des fusibles UTE Tension nominale du réseau (kv) Sélection EDF Puissance nominale du transformateur Tension nominale du réseau (kv) Recommandations C13100 Puissance nominale du transformateur / 38

29 Recommandations générales pour la protection des moteurs I FLA V AC * 3 P KW * η * cos Φ cos P KW V AC Puissance nominale du moteur (généralement donnée en Kilowatt) Tension nominale entre phases du circuit Rendement du moteur Facteur de puissance Le courant de démarrage peut atteindre 3 à 8 fois le courant nominal I FLA du moteur 29 / 38

30 Recommandations générales pour la protection des moteurs N 2000 I F 1.8 x I START T START Courbe moyenne de fusion du fusible x I START x I START d 1 I START I F 30 / 38

31 Recommandations générales pour la protection des moteurs Choix du fusible pour tenir le courant nominal du moteur I FLA et les conditions d environnement La règle générale est d avoir au moins I N = 1.25 x I FLA 31 / 38

32 Recommandations générales pour la protection des condensateurs La sélection du fusible doit tenir compte de : Le courant d appel du condensateur se produisant à la mise sous tension Les courants harmoniques pendant le fonctionnement normal du réseau La tension de rétablissement aux bornes du fusible après l interruption d un défaut 32 / 38

33 Recommandations générales pour la protection des condensateurs Choix du type de fusible Même avec un fusible type «g» il faut toujours prévoir un autre dispositif de protection pour interrompre les faibles surcharges Des fusibles type «a» peuvent être utilisés, à condition de prévoir un dispositif de protection contre les surcharges (courant minimum de coupure du fusible sélectionné) 33 / 38

34 Recommandations générales pour la protection des condensateurs Choix de la tension nominale du fusible Il arrive que la tension de service augmente de 20% pendant les périodes de surcharge U FUSIBLE MAX > 1.2 fois la tension nominale du circuit 34 / 38

35 Recommandations générales pour la protection des condensateurs Choix du fusible : règle générale pour tenir le courant permanent Courant nominal I N du fusible est environ : I N = 2 x courant nominal du condensateur 35 / 38

36 Recommandations générales pour la protection des condensateurs Tenir le courant d appel du condensateur N 2000 I F 1.7 x I START T INRUSH Courbe moyenne de préarc du fusible x I START x I START d 1 I INRUSH I F 36 / 38

37 Protection des transformateurs de potentiel Fusibles disponibles Tension (KV) L (mm) Rating I N (A) Désignation Ils doivent tenir des courants d enclenchement élevés. Le courant nominal des fusibles doit être au moins égal à 200%. Le fusible au secondaire doit être utilisé pour la protection contre les surcharges KV A 55x / 38

38 Remplacement des fusibles 1. Le circuit est ouvert 2. Il est recommandé de remplacer les trois fusibles à moins d avoir la certitude qu aucune surintensité n a traversé les fusibles non fondus 38 / 38