Brève analyse du disjoncteur à vide
Les disjoncteurs à vide sont utilisés en Chine depuis près de 30 ans. Le développement des sectionneurs haute tension a connu deux avancées technologiques majeures. La première a eu lieu dans les années 1970, avec l'apparition de la première génération de disjoncteurs à vide chinois. Ces disjoncteurs utilisent une structure de contact à rainures en spirale d'Archimède, et sont fabriqués en cuivre-bismuth-argent et en cuivre-bismuth-aluminium. En raison des propriétés limitées de ces matériaux, leur pouvoir de coupure ne peut atteindre que 20 kA. La seconde, au début des années 1980, a vu l'apparition de rainures sur les contacts en forme de coupelle afin de générer un champ magnétique transversal lors de la coupure, permettant ainsi à l'arc de tourner sur les contacts, réduisant ainsi leur épuisement et augmentant leur durée de vie. Parallèlement, les matériaux de contact en cuivre-bismuth-antimoine, cuivre-bismuth-aluminium et cuivre-chrome ont été développés, ce qui a permis d'améliorer considérablement la durée de vie électrique et mécanique des disjoncteurs. Français Du milieu à la fin des années 1980, l'usine de commutation de Pékin a introduit le Siemens 3AF allemand, l'usine électrique de Guangzhou Nanyang a introduit le Toshiba VK10J japonais, l'EIB VB5 belge et l'ABB VD4, etc., qui étaient représentés par des rainures découpées sur les contacts du disque en forme de coupelle pour générer un champ magnétique longitudinal lors de la rupture, rendant l'arc diffus et minimisant le claquage. Les matériaux de contact sont tous faits de nouveaux matériaux cuivre-chrome (CuCr), qui ont une valeur de coupure très faible, généralement seulement 3~5 A. Par conséquent, la surtension de fonctionnement peut être limitée dans le circuit inductif, et le claquage important de la charge capacitive est presque inexistant, et la tension de tenue à fréquence industrielle après l'arc n'est pratiquement pas réduite, ce qui surmonte les trois défauts majeurs des interrupteurs à vide des années 1970 et du début des années 1980 : 1. La tension de tenue à fréquence industrielle est particulièrement faible après la rupture de l'arc de défaut ; 2. Un claquage important se produit souvent lors de la rupture de la charge capacitive ; ③ La surtension de fonctionnement est particulièrement élevée dans le circuit inductif, ce qui a déclenché une véritable frénésie d'interrupteurs à vide en Chine. Actuellement, plus de 350 fabricants produisent des disjoncteurs à vide, et plus de 50 types de disjoncteurs à vide sont proposés, ce qui constitue une première mondiale.
1 Types et différences entre les disjoncteurs à vide domestiques actuels
1.1 Types
Les disjoncteurs à vide actuellement produits en Chine peuvent être classés en trois catégories :
Le premier type est une structure divisée, conçue sur la base du disjoncteur à faible teneur en huile SN10 d'origine. Il est principalement destiné à la transformation d'anciens appareillages de disjoncteurs à faible teneur en huile et est également installé sur de nouveaux appareillages, tels que les ZN7-10X, ZN13-10X, ZN19-10X, ZN28-10A, etc. Le deuxième type est une structure patchwork avec des mécanismes de modèle indépendants, qui est composée de CD10, CD17, CT8, CT17, CT19 et d'autres mécanismes et d'un interrupteur à vide et d'un arbre, d'un ressort, etc. pour former un disjoncteur, tel que ZN7-10, ZN13-10X, ZN19-10X, ZN28-10A, etc. -10, ZN19-10, ZN28-10, etc. ; Le troisième type est une structure intégrale, qui se caractérise par l'absence de mécanismes indépendants et une faible perte de transmission des disjoncteurs à vide. Ce type de disjoncteur est principalement basé sur des technologies importées, comme le disjoncteur à vide ZN12-10 (disjoncteur à vide Siemens 3AF) introduit par Beijing Switch Factory, le disjoncteur à vide ZN18-10 (disjoncteur à vide Toshiba VK10J) introduit par Guangzhou Nanyang Electric Factory, le disjoncteur à vide VD4 de Xiamen ABB Switch Co., Ltd., le disjoncteur à vide à aimant permanent VM1 et le disjoncteur à vide VS1 conçu par Senyuan Company.
1.2 Différence entre le troisième type et les premier et deuxième types de disjoncteurs à vide
1) Un disjoncteur à structure intégrale est généralement un système de transmission à quatre maillons ; tandis que les disjoncteurs à structure divisée et à structure patchwork sont tous deux des systèmes de transmission à deux maillons à quatre maillons ou un système de transmission à cinq maillons et un système de transmission à quatre maillons.
2) La course de compression des contacts d'un disjoncteur à structure intégrale est généralement de 3 à 4 mm ; La course de compression des contacts des disjoncteurs à structure divisée et à structure patchwork est généralement de 6 à 10 mm.
3) Le disjoncteur à structure intégrale est conçu en fonction des exigences globales du disjoncteur du circuit de commande ; les disjoncteurs à structure divisée et à structure patchwork sont conçus par imitation (le disjoncteur à structure divisée imite le SN10-10) et par expérimentation (le disjoncteur à structure divisée et le mécanisme de commande sont combinés).
2 Optimisation de la conception des disjoncteurs à vide
2.1 Fiabilité des disjoncteurs
La fiabilité des disjoncteurs à vide est un enjeu crucial pour les utilisateurs. Depuis leur apparition, leur durée de vie mécanique est passée de 2 à 10 fois supérieure à celle des disjoncteurs traditionnels. Ces dernières années
Il existe des produits d'une capacité de 20 000 et 30 000 fois. Siemens propose des produits d'une capacité de 60 000 et 120 000 fois. Des disjoncteurs à vide longue durée de vie, dont la durée de vie est estimée à 1 000 fois, sont principalement dus aux caractéristiques inégalées des arcs basse tension sous vide et à leur durée de vie accrue. Par conséquent, la durée de vie mécanique et la fiabilité du mécanisme de commande qui les accompagne sont des critères essentiels. La fiabilité d'un produit repose principalement sur la qualité de fabrication et de conception. Cette dernière exige du fabricant un système d'assurance qualité strict, impliquant notamment la gestion, la qualité et la formation du personnel, l'adoption de nouveaux équipements. Par conséquent, en Chine, où la qualité du personnel est faible, le sens des responsabilités est faible, la gestion est relativement arriérée et les équipements sont obsolètes, il est irréaliste de se fier excessivement à la fiabilité du produit. La fiabilité du produit repose sur les épaules du concepteur. Un produit hautement fiable doit être conçu avec une structure simple, c'est-à-dire utilisant moins de pièces pour assurer les fonctions nécessaires. De plus, une conception optimisée du produit doit permettre une production en série, ce qui contribue à améliorer la qualité et à réduire les coûts de production. Les disjoncteurs à vide étrangers appliquent tous ce principe, et la fiabilité peut être améliorée de deux manières.
2.1.1 Conception simplifiée du système de bielle
Comme expliqué précédemment, les disjoncteurs à vide nationaux utilisent généralement le mécanisme de commande à faible niveau d'huile d'origine CD10 et CT8, ainsi que ses versions améliorées CD17, CT17 et CT19. Il s'agit de systèmes à cinq bielles conçus pour assurer le déclenchement libre, et leur structure est complexe. Certaines bielles de fin de course sont fragiles. Par exemple, la bielle de zone morte du CD10, la structure à demi-axe du CD17 et les différents demi-axes et plaques de boucle des CT17 et CT19. Le « déclenchement libre » a été proposé dans un contexte technique historique. Non seulement il ne peut pas effectuer les opérations d'ouverture normales, mais il peut également provoquer des accidents pour les opérateurs. Pour les mécanismes électromagnétiques, l'alimentation CC est contrôlée par l'ancien contacteur CC CZO-40C, dont le temps d'ouverture (temps écoulé entre la coupure de l'alimentation de la bobine de commande et la séparation des contacts principaux) est d'environ 150 à 200 ms. Sans fonction de déclenchement libre, le disjoncteur équipé du mécanisme électromagnétique ne peut pas effectuer les opérations d'ouverture normales. Même avec le contacteur CC CZO-40D spécialement conçu pour les disjoncteurs (temps d'action d'environ 70 ms), lors de la fermeture ou de l'ouverture de l'interrupteur sans huile, le noyau de fer de fermeture de haute qualité ne se réinitialise pas à temps, ce qui bloque le mouvement de la tige conductrice mobile, réduit la vitesse d'ouverture de l'interrupteur et affecte les performances de coupure. Les disjoncteurs à vide ne présentent pas de tels problèmes. L'évolution technologique a rendu inévitable la suppression de certaines restrictions. La norme GB1984 et les conditions techniques de commande du ministère de l'Énergie électrique ont toutes deux supprimé les restrictions applicables aux mécanismes électromagnétiques à interrupteurs à vide à déclenchement libre. Par conséquent, le nouveau CD17 conserve la fonction de déclenchement libre, ce qui témoigne d'un manque d'ouverture d'esprit du concepteur. Le déclenchement libre des mécanismes à ressort CT17 et CT19 est superflu, ce qui complexifie inutilement la structure et réduit la fiabilité. Des rapports étrangers (comme le Japon et l'Allemagne) indiquent également que le dispositif de déclenchement libre a été supprimé afin d'améliorer la fiabilité.
2.1.2 Conception intégrée
L'idée d'utiliser un interrupteur à vide avec un mécanisme de commande indépendant (électromagnétique ou à ressort) pour former un disjoncteur est un concept hérité de l'interrupteur sans huile. Cette méthode nuit aux performances mécaniques et électriques des disjoncteurs à vide. Les modèles CD10, CD17, CT8, CT17 et CT19, quels que soient leurs composants, sont constitués d'un système à cinq maillons. Son arbre de sortie n'est pas l'arbre principal du disjoncteur. De plus, cet arbre et l'arbre principal doivent former un autre ensemble de quatre liaisons pour transmettre la force de fermeture, ce qui complexifie la structure et entraîne des pertes de transmission importantes. En revanche, les disjoncteurs intégrés (tels que les ZN12, ZN18, VD4, VM1 et VS1, dont les ZN12, ZN18, VD4 et VS1 sont à ressort ; le VM1 est à aimant permanent) sont composés d'un ensemble de quatre liaisons, dont l'une constitue l'arbre principal du disjoncteur. Leur structure est simple, leurs pertes de transmission sont faibles et leur fiabilité est considérablement améliorée. Par conséquent, ce type de disjoncteur à vide doit être développé activement.
2.2 Maîtriser le processus d'ouverture du disjoncteur
Le processus d'ouverture d'un disjoncteur à vide n'est pas aussi simple qu'on le pense. La gestion de ces processus est un point crucial.
