Un disjoncteur dans lequel du SF6 sous pression est utilisé pour éteindre l'arc est appelé disjoncteur SF6. Le gaz SF6 (hexafluorure de soufre) possède d'excellentes propriétés diélectriques, d'extinction d'arc, chimiques et autres propriétés physiques qui ont prouvé sa supériorité sur d'autres moyens d'extinction d'arc tels que l'huile ou l'air. Le disjoncteur SF6 est principalement divisé en trois types :
- Disjoncteur à piston sans souffleur
- Disjoncteur à piston à simple insufflation.
- Disjoncteur à piston à double soufflage.
Le disjoncteur qui utilisait de l'air et de l'huile comme moyen isolant, leur force d'extinction d'arc s'accumulait relativement lentement après le mouvement de séparation des contacts. Dans le cas des disjoncteurs haute tension, on utilise des propriétés d'extinction rapide de l'arc qui nécessitent moins de temps pour une récupération rapide, la tension s'accumule. Les disjoncteurs SF6 ont de bonnes propriétés à cet égard par rapport aux disjoncteurs à huile ou à air. Ainsi en haute tension jusqu'à 760 kV, on utilise des disjoncteurs SF6.
Propriétés du disjoncteur à l'hexafluorure de soufre
L'hexafluorure de soufre possède de très bonnes propriétés isolantes et d'extinction d'arc. Ces propriétés sont
- C'est un gaz incolore, inodore, non toxique et ininflammable.
- Le gaz SF6 est extrêmement stable et inerte, et sa densité est cinq fois supérieure à celle de l'air.
- Il a une conductivité thermique élevée, meilleure que celle de l'air et contribue à un meilleur refroidissement des pièces transportant le courant.
- Le gaz SF6 est fortement électronégatif, ce qui signifie que les électrons libres sont facilement éliminés de la décharge par formation d'ions négatifs.
- Il possède une propriété unique de recombinaison rapide après la suppression de l’étincelle source d’énergie. Il est 100 fois plus efficace que le milieu d'extinction d'arc.
- Sa rigidité diélectrique est 2,5 fois supérieure à celle de l'air et 30 % inférieure à celle de l'huile diélectrique. À haute pression, la rigidité diélectrique du gaz augmente.
- L'humidité est très nocive pour le disjoncteur SF6. En raison d'une combinaison d'humidité et de gaz SF6, il se forme (lors de l'interruption de l'arc) du fluorure d'hydrogène qui peut attaquer les parties des disjoncteurs.
Construction de disjoncteurs SF6
Les disjoncteurs SF6 se composent principalement de deux parties, à savoir (a) l'unité de coupure et (b) le système de gaz.
Unité d'interrupteur – Cette unité se compose de contacts mobiles et fixes comprenant un ensemble de pièces conductrices de courant et une sonde d'arc. Il est connecté au réservoir de gaz SF6. Cette unité est constituée d'évents coulissants dans les contacts mobiles qui permettent au gaz à haute pression de pénétrer dans le réservoir principal.
Système de gaz – Le système de gaz en circuit fermé est utilisé dans les disjoncteurs SF6. Le gaz SF6 est coûteux, il est donc récupéré après chaque opération. Cette unité comprend des chambres basse et haute pression avec une alarme basse pression ainsi que des interrupteurs d'avertissement. Lorsque la pression du gaz est très basse, ce qui entraîne une diminution de la rigidité diélectrique des gaz et met en danger la capacité d'extinction de l'arc des disjoncteurs, ce système déclenche une alarme d'avertissement.
Principe de fonctionnement du disjoncteur SF6
Dans les conditions normales de fonctionnement, les contacts du disjoncteur sont fermés. Lorsqu'un défaut survient dans le système, les contacts sont séparés et un arc est créé entre eux. Le déplacement des contacts mobiles est synchronisé avec la vanne qui entre le gaz SF6 haute pression dans la chambre de coupure d'arc à une pression d'environ 16 kg/cm^2.
Le gaz SF6 absorbe les électrons libres sur le trajet de l'arc et forme des ions qui n'agissent pas comme porteurs de charge. Ces ions augmentent la rigidité diélectrique du gaz et l'arc s'éteint donc. Ce processus réduit ainsi la pression du gaz SF6 jusqu'à 3 kg/cm^2 ; il est stocké dans le réservoir basse pression. Ce gaz basse pression est renvoyé vers le réservoir haute pression pour être réutilisé.
Désormais, une pression de piston de soufflage journalière est utilisée pour générer une pression d'extinction d'arc lors d'une opération d'ouverture au moyen d'un piston fixé aux contacts mobiles.
Avantage du disjoncteur SF6
Les disjoncteurs SF6 présentent les avantages suivants par rapport aux disjoncteurs conventionnels
- Le gaz SF6 possède d'excellentes propriétés d'isolation, d'extinction d'arc et de nombreuses autres propriétés qui constituent les plus grands avantages des disjoncteurs SF6.
- Le gaz est ininflammable et chimiquement stable. Leurs produits de décomposition sont non explosifs et il n'y a donc aucun risque d'incendie ou d'explosion.
- Le jeu électrique est très réduit en raison de la rigidité diélectrique élevée du SF6.
- Ses performances ne sont pas affectées par les variations des conditions atmosphériques.
- Il permet un fonctionnement silencieux et il n'y a pas de problème de surtension car l'arc s'éteint au courant naturel nul.
- Il n'y a aucune réduction de la rigidité diélectrique car aucune particule de carbone ne se forme pendant l'arc.
- Il nécessite moins d’entretien et aucun système d’air comprimé coûteux n’est requis.
- Le SF6 effectue diverses tâches telles que l'élimination des défauts des lignes courtes, la commutation, l'ouverture des lignes de transport déchargées et du réacteur de transformateur, etc. sans aucun problème.
Inconvénients des disjoncteurs SF6
- Le gaz SF6 est dans une certaine mesure étouffant. En cas de fuite dans la cuve du marteau, le gaz SF6 étant plus lourd que l'air et donc le SF6 se déposent dans l'environnement et entraînent l'étouffement du personnel d'exploitation.
- L’entrée d’humidité dans la cuve du brise-roche SF6 est très nocive pour le brise-roche et provoque plusieurs pannes.
- Les pièces internes doivent être nettoyées lors de l'entretien périodique dans un environnement propre et sec.
- L'installation spéciale nécessite le transport et le maintien de la qualité du gaz.
(Nous citons cet article de ce site : https://circuitglobe.com/sf6-sulphur-hexaflouride-circuit-breaker.html)
Heure de publication : 25 octobre 2023