Les disjoncteurs sont de loin la principale source d’incidents dans un poste, et un disjoncteur qui ne s’ouvre pas, ou qui s’ouvre en retard, laisse exposé tout ce qu’il protège. Cette vidéo résume six webinaires techniques sur les disjoncteurs et l’appareillage : ce qui défaille, ce qui échappe à la maintenance cyclique et ce qu’apporte réellement une surveillance en continu.
Points clés
- Entre 83 et 90 % des problèmes signalés sont d’ordre mécanique, quelle que soit la classe de tension.
- Les défauts apparaissent entre deux inspections, et plusieurs d’entre eux restent invisibles lors d’un essai sur disjoncteur hors service.
- Le courant de la bobine de déclenchement reflète l’état du mécanisme : le diagnostic repose sur une comparaison avec la signature saine, et non sur un seuil.
- Le relais de protection décrit le défaut ; le dispositif de surveillance décrit le disjoncteur.
- Avec le SF6, un manomètre ne donne l’alarme qu’une fois qu’une grande quantité de gaz s’est échappée ; dans l’appareillage, c’est l’isolation qui cède, et ce sont les décharges partielles qui permettent de le détecter.
Pourquoi le disjoncteur compte autant
Une ouverture lente ou manquée expose tout le réseau au courant de défaut. Un mauvais fonctionnement du disjoncteur est souvent la cause première d’une défaillance de transformateur : un transformateur n’est donc fiable que dans la mesure où le disjoncteur qui le protège l’est. Et un disjoncteur qui reste fermé pendant des années ne donne aucun signe de son état jusqu’au jour où on lui demande de déclencher.
C’est presque toujours mécanique
Les chiffres cités au fil des sessions proviennent des lignes directrices de l’EPRI sur la prolongation de la durée de vie des postes :
| Origine du problème | Part des problèmes signalés |
|---|---|
| Mécanique | 83–90 % |
| Circuits auxiliaires et de commande | 8–15 % |
| Circuit électrique principal | 1–5 % |
Les principaux facteurs sont la perte de lubrification, le manque de maintenance et le vieillissement, et le symptôme réellement mesurable est un allongement du temps de coupure.
Ce qui échappe à la maintenance cyclique
Les problèmes se développent entre les intervalles : lubrification qui se dégrade et allonge le temps de coupure, panne des résistances de chauffage et condensation dans l’armoire de commande, fuites hydrauliques et pneumatiques qui provoquent des démarrages excessifs du moteur, perte de SF6 et entrée d’humidité par des joints défaillants, défaillances des bobines de déclenchement et d’enclenchement, contacts auxiliaires qui collent ou se corrodent. Les essais de temps de manœuvre et de course les détectent, mais ils exigent de mettre le disjoncteur hors service ; on les réalise donc rarement.
Chaque essai hors ligne a aussi son angle mort. Les temps de manœuvre et la course exigent une consignation ; la résistance de contact ne voit pas l’usure des contacts d’arc, car ce ne sont pas eux que l’on mesure ; le facteur de puissance est influencé par les conditions ambiantes et la pollution. C’est l’essai de premier déclenchement qui détecte ce que les autres laissent passer.
Le courant de bobine, c’est le mécanisme qui parle
En ligne, la mesure centrale est le courant de la bobine de déclenchement. Chaque inflexion de la forme d’onde correspond à une pièce du mécanisme qui se déplace : le courant commence à circuler par le contact 52a, le noyau plongeur prend de la vitesse, il frappe le verrou, puis l’amortisseur et, enfin, le 52a s’ouvre et le circuit est coupé. Échantillonné à 128 points par cycle, ce courant est résolu à la milliseconde et enregistré sous forme d’onde que l’on peut superposer à la précédente.
C’est pourquoi le diagnostic est une comparaison, et non un seuil. Lorsque la lubrification sèche, la première moitié de la forme d’onde est identique à la référence saine et tout ce qui suit le verrou arrive en retard. Si l’on manœuvre le disjoncteur une seconde fois, le temps de coupure s’améliore, ce qui est en soi la signature d’un problème de lubrification plutôt que de verrou. Si l’on ne fait rien, la situation s’aggrave progressivement.
Relais ou dispositif de surveillance : l’un décrit le défaut, l’autre le disjoncteur
Le relais de protection enregistre déjà le déclenchement ; pourquoi ajouter quoi que ce soit ? Parce qu’à partir du même déclenchement, le relais fournit le type de défaut, la distance du défaut, le temps de coupure pour cet événement précis et l’état du disjoncteur, tandis que le dispositif de surveillance ajoute ce que le relais ne voit pas : le temps d’arc et le temps d’ouverture, la forme d’onde du courant de bobine, l’I²t cumulé par pôle (l’usure des contacts qui s’accumule), le moteur et l’énergie stockée, ainsi que l’état des résistances de chauffage et de l’armoire.
Chaque enregistrement fournit les valeurs sur lesquelles on juge un disjoncteur : temps de coupure, temps d’ouverture et de fermeture par mécanisme de contact, temps d’arc et réamorçages.
Le gaz : un manomètre donne l’alarme quand il est déjà parti
Les manomètres et les densostats exigent que quelqu’un se déplace pour les lire, et ils ne donnent l’alarme qu’après une perte importante. Un capteur suit l’évolution de la perte, prévoit le nombre de jours avant l’alarme et avant le verrouillage, et convertit la perte de masse cumulée en rapport d’émissions à déclarer. Il doit mesurer la densité et le point de rosée ensemble, et pas seulement la pression : la pression varie avec la température, alors que la densité est ce dont l’équipement a réellement besoin.
Lorsque le gaz est analysé et pas seulement mesuré, les sessions donnent quatre raisons — réception, sécurité, modes de défaut, usure des composants — et une seule décision à la fin : le gaz non contaminé est stocké et réutilisé, le gaz légèrement contaminé est filtré puis analysé de nouveau, et le gaz fortement contaminé est retraité ou détruit.
Appareillage : ici, l’ennemi est l’isolation
Dans l’appareillage, le mode de défaillance change. Environ trois quarts des défaillances sont liées à l’isolation, sous l’effet de l’humidité, de la poussière, des contaminants et de l’âge. Les symptômes sont l’effet couronne, le cheminement sur les jeux de barres et les isolateurs et, pour finir, le contournement. Les capteurs de décharges partielles — condensateurs de couplage et TC radiofréquence — détectent ces problèmes diélectriques à un stade naissant. Ils suppriment aussi un danger : moins de raisons de débrocher un disjoncteur pour l’essayer, c’est moins d’exposition aux arcs électriques et moins d’usure des connecteurs.
Ce sur quoi les six sessions s’accordent
- La défaillance est mécanique, et elle se développe entre deux visites de maintenance.
- Le relais décrit le défaut ; seul le dispositif de surveillance décrit le disjoncteur.
- Le diagnostic est une comparaison avec la référence propre à ce disjoncteur.
- Le gaz exige un suivi de tendance, et non un manomètre que quelqu’un doit aller lire.
- L’intérêt est de planifier les réparations au lieu de faire des essais pendant les consignations.
Équipements associés
Le moniteur de performance de disjoncteurs BPM de Dynamic Ratings enregistre en service les courants des bobines de déclenchement et d’enclenchement. Pour les essais hors ligne, consultez nos analyseurs de disjoncteurs, les détecteurs de fuites de SF6 et la gamme de détection des décharges partielles. Pour parler de la surveillance de vos propres disjoncteurs, contactez nos ingénieurs.