Disjoncteur à haute tension 487997 30095381 2008-05-28T20:27:41Z Dingy 31651 REV, le paragraphe était bien à sa place, le psote blindé est arrivé dans les années 1960, pas avant [[Image:Disjoncteur-800kV.jpg|thumb|right|280px|Disjoncteur 800&nbsp;kV au [[Venezuela]]]] Selon la définition donnée par la [[Commission électrotechnique internationale]]<ref>[http://www.electropedia.org/iev/iev.nsf/display?openform&ievref=441-14-20 Définition CEI: 441-14-20], sur electropedia.org</ref>, un '''[[disjoncteur]] à [[haute tension]]''' est destiné à établir, supporter et interrompre des [[Courant électrique|courants]] sous sa [[Tension électrique|tension]] assignée (la tension maximale du [[réseau électrique]] qu'il protège) à la fois : * Dans des conditions normales de service, par exemple pour connecter ou déconnecter une [[Ligne à haute tension|ligne]] dans un réseau électrique; * Dans des conditions anormales spécifiées, en particulier pour éliminer un [[court-circuit]], ou les conséquences de la [[foudre]] (Voir aussi la [[foudre#Protection|partie spécifique]]). De par ses caractéristiques, un disjoncteur est l’appareil de [[Protection électrique|protection]] essentiel d’un réseau à [[haute tension]], car il est seul capable d'interrompre un [[courant de court-circuit]] et donc d'éviter que le matériel connecté sur le réseau soit endommagé par ce court-circuit. ==Principe de fonctionnement== La coupure d’un courant [[Électricité|électrique]] par un disjoncteur à haute tension est obtenue en séparant des contacts dans un [[gaz]] ([[air]], [[hexafluorure de soufre|SF<sub>6</sub>]]..) ou dans un milieu [[isolant]] (par exemple l'huile ou le [[vide]]). Après séparation des contacts, le courant continue de circuler dans le [[Circuit électrique|circuit]] à travers un [[arc électrique]] qui s’est établi entre les contacts du disjoncteur. [[Image:arc-disjoncteur.JPG|thumb|right|350px|[[Arc électrique|Arc]] entre les contacts d'un disjoncteur à haute tension]] À ce jour, les disjoncteurs à [[Haute tension B|haute tension]] (72,5&nbsp;kV à 800&nbsp;kV) utilisent essentiellement le gaz ou l'huile pour l’isolement et la coupure, la technique de coupure dans le vide est limitée aux applications en moyenne tension avec quelques développements récents pour une tension assignée de 84&nbsp;kV <ref>{{en}}[http://ieeexplore.ieee.org/Xplore/login.jsp?url=/iel5/94/17093/00788748.pdf?arnumber=788748 ''Insulation characteristics of vacuum interrupter for a new 72/84 kV -GIS''], sur ieeexplore.ieee.org</ref>. Dans les disjoncteurs à gaz, le courant est coupé lorsqu’un soufflage suffisant est exercé sur l’arc électrique pour le refroidir et l’interrompre. À l’état normal, le gaz contenu dans le disjoncteur est isolant, il permet de supporter la tension du réseau connecté à ses bornes. Lorsque les contacts du disjoncteur se séparent, l’intervalle entre les contacts est soumis à un fort [[champ électrique]] et la [[température]] du milieu devient très élevée (elle peut atteindre 15&nbsp;000°C ou plus), les [[molécule]]s de gaz sont décomposées et le milieu est alors un [[Physique des plasmas|plasma]] (ou gaz [[Ionisation|ionisé]]) avec circulation d'[[électron]]s et d’[[ion]]s qui assurent le passage du courant. Sous l’action du soufflage exercé sur l’arc lors du fonctionnement du disjoncteur, la température de l’arc diminue, les électrons et les ions se re-combinent et le fluide retrouve ses propriétés isolantes. La coupure de courant est alors réussie. Pour les disjoncteurs à haute tension, le principe de coupure retenu est la coupure du courant lorsqu'il passe par zéro (ceci se produit toutes les dix millisecondes dans le cas d’un [[courant alternatif]] à 50&nbsp;Hz). En effet, c'est à cet instant que la puissance qui est fournie à l’arc par le réseau est minimale (cette puissance fournie est même nulle à l’instant où la valeur instantanée du courant est nulle), on peut donc espérer, moyennant un soufflage suffisant, mettre à profit cet intervalle de temps pendant lequel le courant est de faible intensité pour refroidir suffisamment l’[[Arc électrique|arc]] afin que sa température diminue et que l’espace entre les contacts redevienne isolant. ==Techniques de coupure== Les premiers disjoncteurs à haute tension introduits à la fin des années [[1890]] et au début du vingtième siècle, ont utilisé l’[[huile]], l’[[eau]] ou l'air comprimé<ref>{{US patent|1039264}} du 24 septembre 1912 (déposé en 1905)</ref> pour la coupure, essentiellement en [[Haute tension B]], alors que la coupure dans l’air [[Atmosphère (unité)|atmosphérique]] s'est développée en [[Haute tension A]], l’idée étant alors d’allonger suffisamment l’arc dans l’air afin de provoquer son refroidissement, son extinction et ensuite assurer la tenue de la [[Tension électrique|tension]] du réseau<ref>{{en}} ''[[CIGRÉ]] Technical Brochure N°304: Guide for application of IEC 62271-100 and IEC 62271-1, Page 7 : Circuit-breaker history'', 2006</ref>. Mis à part les disjoncteurs [[hexafluorure de soufre|SF<sub>6</sub>]], qui font l'objet d'un chapitre spécifique, les autres types de disjoncteurs en service dans les réseaux actuels sont décrits ci-après. ===Disjoncteur à huile=== [[Image:Disjoncteur-1923.jpg|thumb|left|200px|Brevet de disjoncteur à eau et huile, déposé en [[1923]]]] La coupure dans l’[[huile]] s’est imposée en haute [[Tension électrique|tension]] après avoir été développée en moyenne [[Tension électrique|tension]] (ou [[Haute tension A]]). Sous l’action de l’[[arc électrique]], l’huile est décomposée, plusieurs types de gaz sont produits (essentiellement de l’[[hydrogène]] et de l’[[acétylène]]) lors de cette décomposition. L’énergie de l’arc est utilisée pour décomposer et évaporer l’huile, ceci permet de refroidir le milieu entre les contacts et par suite d’interrompre le courant à son passage par zéro. Les premiers disjoncteurs à huile avaient des contacts de coupure qui étaient plongés dans de l’huile contenue dans une cuve métallique<ref>{{en}} [http://xnet.rrc.mb.ca/janaj/oil_breakers.htm ''Oil Circuit Breakers''], sur xnet.rrc.mb.ca</ref>. Ils sont appelés «&nbsp;disjoncteurs à gros volume d’huile&nbsp;». Certains sont toujours en service actuellement, par exemple aux [[États-Unis]]. Par la suite, dans les années 1950, les «&nbsp;disjoncteurs à faible volume d’huile&nbsp;» ont été conçus pour réduire la quantité d’huile nécessaire et surtout limiter le risque d’incendie inhérent aux disjoncteurs à gros volume d’huile. L’arc se développe dans un cylindre [[isolant]] afin de limiter sa longueur et de contrôler autant que possible l’[[énergie]] contenue dans l’arc. Cette énergie est utilisée pour générer le soufflage par [[vaporisation]] de l’huile comme expliqué précédemment. Cette technique que l’on appelle par «&nbsp;auto-soufflage&nbsp;» sera reprise plus tard pour les disjoncteurs à SF<sub>6</sub>. Elle a été appliquée pour des tensions assignées atteignant 765&nbsp;kV et des courants de défaut très élevés, pouvant atteindre 50&nbsp;[[Ampère (unité)|kA]] <ref>Eugène Maury, ''Évolution des disjoncteurs des réseaux de transport'', [[1971]], ''Revue Générale de l'Électricité'', septembre 1971, page 106</ref>. Ces disjoncteurs avaient pour principaux inconvénients de nécessiter de nombreux éléments de coupure en série (pour tenir la [[Tension électrique|tension]]), et de nécessiter un entretien important et délicat (remplacement de l’huile usagée). Ils ont été supplantés par les disjoncteurs à [[hexafluorure de soufre|SF<sub>6</sub>]] qui nécessitent peu de maintenance et ont une longue durée de vie. ===Disjoncteur à air comprimé=== [[Image:disjoncteur-air.jpg|thumb|right|200px|Disjoncteur à air comprimé]] Le gaz contenu dans les disjoncteurs à [[air comprimé]] est maintenu sous haute [[pression]] (20 à 35&nbsp;[[bar (unité)|bars]]) à l’aide d’un [[Compresseur mécanique|compresseur]]. Cette haute pression permet d’assurer la tenue [[diélectrique]] et de provoquer le soufflage de l’arc pour la coupure <ref>{{en}} Edmond Thuries, ''Development of air-blast circuit-breakers''. CIGRE Session [[1972]], Rapport 13-09, 1972.</ref>. Le soufflage intense exercé dans ces disjoncteurs a permis d’obtenir de très hautes performances (courant coupé jusqu’à 100&nbsp;kA sous haute tension) et avec une durée d’élimination du défaut très courte permettant d’assurer une bonne stabilité des [[Réseau électrique|réseaux]] en cas de défaut. Ils ont eu longtemps le monopole des très hautes performances et furent pendant les années [[1960]] et [[1970]] utilisés de préférence dans les réseaux à très haute [[Tension électrique|tension]], en particulier en [[Amérique du Nord]]. Un défaut des disjoncteurs à air comprimé est leur bruit très important à l'ouverture. De plus, ils nécessitent un entretien périodique, en particulier de leurs compresseurs, ceci explique qu’ils ont été progressivement supplantés par une autre génération de disjoncteurs, celle des disjoncteurs à [[hexafluorure de soufre|SF<sub>6</sub>]] (ou [[hexafluorure de soufre]]). À noter que la technique à air comprimé est la seule qui permette encore aujourd’hui d’atteindre les pouvoirs de coupure les plus élevés (275&nbsp;kA sous 36&nbsp;kV) qui sont exigés pour les disjoncteurs de [[Centrale électrique|générateurs]]<ref>{{en}} [http://www.omkt.areva-td.com/static/html/TDE-AGF_Product-Product_Detail1_1024584919471.html?&static=yes ''PKG - Generator Circuit Breaker''], sur omkt.areva-td.com</ref>. ===Disjoncteurs avec ampoules à vide=== [[Image:Vacuum interrupter.jpg|200px|right|thumb|Ampoule à vide pour disjoncteur à moyenne tension]] Les première recherches et brevets sur les ampoules (interrupteurs) à vide ont été faites par le ''[[California Institute of Technology]]'' vers [[1926]]. Les premières applications industrielles ont été réalisées à la fin [[années 1950]] lorsque les difficultés technologiques de mise en œuvre furent résolues, notamment la garantie d'un vide poussé pendant au moins vingt ans, ce qui nécessite une [[étanchéité]] parfaite de l'ampoule<ref>{{en}} Leslie Falkingham, ''A brief history showing trends in vacuum interrupter technology'', ''L.T.Discharges and Electrical Insulation in Vacuum'', [[1998]]. ''Proceedings ISDEIV. XVIIIth International Symposium, Volume 2, Issue , 17-21 Aug 1998'', Page(s) : 407 - 414</ref>. Actuellement des disjoncteurs intégrant des ampoules à vide sont en service jusqu’à 84&nbsp;kV, au [[Japon]]<ref>{{en}}[http://ieeexplore.ieee.org/Xplore/login.jsp?url=/iel5/94/17093/00788748.pdf?arnumber=788748 ''Insulation characteristics of vacuum interrupter for a new 72/84 kV -GIS''], sur ieeexplore.ieee.org</ref>, le pouvoir de coupure d'un disjoncteur à vide peut atteindre 63&nbsp;kA<ref>[http://www.omkt.areva-td.com/static/html/TDE-AGF_Product-Product_Detail3_1044977523320.html?&famid=1018456291572&typid=1114412629108&productline=1064483568475 Exemple de disjoncteur à vide jusqu'à 63kA : ''VAH High Rating''], sur omkt.areva-td.com</ref>. ==Disjoncteur à haute tension au SF<sub>6</sub> (Hexafluorure de soufre)== ===Historique=== L'utilisation du [[hexafluorure de soufre|SF<sub>6</sub>]] pour l'[[Isolant|isolation]] a été brevetée aux [[États-Unis]] par Franklin Cooper de [[General Electric]] en [[1938]]<ref>{{US patent|2221671}} 12 novembre 1940 (déposé en 1938)</ref>, et son utilisation pour l’interruption d’un courant a été revendiquée aussi en [[1938]] dans un brevet allemand par Vitaly Grosse de [[Allgemeine Elektrizitäts-Gesellschaft|AEG]] (Allgemeine Elektrizitäts-Gesellschaft). La première application industrielle du [[hexafluorure de soufre|SF<sub>6</sub>]] pour la coupure date de [[1953]], elle a été faite par [[Westinghouse]] pour des [[Interrupteur à haute tension|interrupteurs en charge à haute tension]] 15&nbsp;kV à 161&nbsp;kV avec un [[Disjoncteur#Pouvoir de coupure|pouvoir de coupure]] de 600&nbsp;[[Ampère (unité)|A]]<ref name= "Disjoncteur SF6">Denis Dufournet, ''Disjoncteurs SF<sub>6</sub> - Évolution de [[1959]] à [[1994]], 1994'', ''Revue Générale de l'Électricité'' n° 5</ref>. La première réalisation d'un disjoncteur [[hexafluorure de soufre|SF<sub>6</sub>]] haute tension a été faite en 1956 par [[Westinghouse]] mais le [[Disjoncteur#Pouvoir de coupure|pouvoir de coupure]] était alors limité à 5 kA sous 115&nbsp;kV (1000&nbsp;MVA) et cet appareil devait avoir de nombreux éléments de coupure en série par pôle pour assurer les performances (six chambres de coupure en série). Dans le même temps, en [[1957]], les Ateliers de Constructions Electriques de [[Delle]] ont réalisé un disjoncteur 23&nbsp;kV 250&nbsp;MVA pour cellules de distribution, puis un disjoncteur "Dead Tank" pour locomotive 25&nbsp;kV 200&nbsp;MVA<ref> Jacques Vigreux, ''Contribution au développement de l'appareillage à hexafluorure de soufre'', [[1962]], ''Bulletin de la société Française des Electriciens'', octobre 1962</ref>. Il faut attendre [[1959]] pour voir la production par Westinghouse du premier disjoncteur [[hexafluorure de soufre|SF<sub>6</sub>]] à grand [[Disjoncteur#Pouvoir de coupure|pouvoir de coupure]]&nbsp;: 41.8&nbsp;kA sous 138&nbsp;kV (10&nbsp;000&nbsp;MVA) et 37,6&nbsp;kA sous 230&nbsp;kV (15&nbsp;000&nbsp;MVA)<ref>T.E. Browne Jr, W.M. Leeds, ''Un nouvel agent d'extinction pour l'appareillage d'interruption'', [[1960]], CIGRE Session 1960 Rapport n° 111</ref>. Ce disjoncteur tripolaire comprenait trois chambres de coupure en série par pôle. Il fonctionnait avec une [[pression]] SF<sub>6</sub> de 13,5&nbsp;[[Bar (unité)|bar]] relatifs (au dessus de la pression atmosphérique) pour le soufflage et de 3&nbsp;bar relatifs pour assurer la tenue diélectrique. Des performances étaient obtenues grâce aux hautes pressions utilisées, cependant ces appareils présentaient le risque de [[liquéfaction]] du [[hexafluorure de soufre|SF<sub>6</sub>]] pour des températures inférieures à 5°C, il fallait donc prévoir un maintien en température du réservoir haute pression. Les très bonnes propriétés du [[hexafluorure de soufre|SF<sub>6</sub>]] ont entraîné l'extension de la technique [[hexafluorure de soufre|SF<sub>6</sub>]] au cours des années [[1960]] et son utilisation pour le développement de disjoncteurs à fort [[Disjoncteur#Pouvoir de coupure|pouvoir de coupure]] sous des tensions de plus en plus élevées allant jusqu'à 800&nbsp;kV<ref>Edmond Thuries, D.Dufournet, ''Conception et évolution des disjoncteurs haute et moyenne tension'', [[1992]], ''Revue Générale de l'Électricité'' n° 11</ref>. Le développement des [[Réseau électrique|réseaux haute tension]] et la nécessité de faire pénétrer ces réseaux à l'intérieur des agglomérations et des zones industrielles ont entraîné la conception de nouveaux types de [[poste électrique|postes à haute-tension]] à encombrement réduit du type "blindé" ou "sous enveloppe métallique". Pour assurer l’[[isolement]], l’air atmosphérique a été remplacé par du [[hexafluorure de soufre|SF<sub>6</sub>]], qui possède de très bonnes propriétés diélectriques, ce qui a permis de réduire fortement l’encombrement de l’[[appareil]]lage à haute-tension. L'application de cette technique en haute tension a permis de réaliser dès [[1966]] le premier [[poste électrique|poste]] prototype expérimental blindé 220&nbsp;kV installé au Plessis-Gassot (près de [[Paris]]), et le premier disjoncteur sous enveloppe métallique en [[1967]] à [[Levallois-Perret]] puis en [[1969]] au poste de [[Vaise]] ([[Lyon]], France)<ref name= "Disjoncteur SF6"/>. ===Disjoncteur auto-pneumatique=== [[Image:Disjoncteur-autopneumatique.jpg|thumb|right|400px|Figure 1&nbsp;: Principe des disjoncteurs auto-pneumatiques]] Le principe du soufflage auto-[[Énergie pneumatique|pneumatique]] s’est développé au cours des années [[1970]] et au début des années [[1980]] pour répondre aux spécifications les plus exigeantes et développer des appareils de plus en plus performants<ref name= "Disjoncteur SF6"/>. La figure 1 rappelle de manière schématique le principe de fonctionnement de ces appareils. Lorsque le disjoncteur est en position "fermé", le courant transite par des contacts dits "permanents" qui sont situés sur le diamètre extérieur de la partie active. Lors d'un déclenchement du disjoncteur, la partie mobile se déplace vers le bas, entraînant la séparation des contacts permanents. Le courant passe alors par une autre série de contacts, appelés "contacts d'arc". Quand la partie mobile a fait une course suffisante, les contacts d'arc se séparent, ce qui provoque l'amorçage d'un arc entre ces contacts. Les contacts d'arc sont réalisés avec des matériaux à base de [[tungstène]] de manière à pouvoir supporter sans dommage les effets de l'arc électrique. Pendant la manœuvre d'ouverture, le disjoncteur produit lui-même la [[Compression et détente adiabatique|compression]] du gaz nécessaire au soufflage de l'[[Arc électrique|arc]]. Le déplacement relatif du cylindre de soufflage par rapport au [[piston]] fixe crée une surpression dans le cylindre qui s’évacue à l’intérieur de la [[Buse (tuyau)|buse]] et refroidit l’arc, permettant ainsi son extinction. La mise au point de nouvelles générations de disjoncteurs SF<sub>6</sub> très performantes a entraîné dans les années [[1970]] la suprématie des appareils SF<sub>6</sub> dans la gamme 7,2&nbsp;kV à 245&nbsp;kV. À partir de [[1983]], la réalisation des disjoncteurs 245&nbsp;kV mono-coupure (avec un élément de coupure par pôle), et des appareils correspondants 420&nbsp;kV, 550&nbsp;kV et 800&nbsp;kV, a conduit à la domination de la technique SF<sub>6</sub> dans l'ensemble de la gamme haute [[Tension électrique|tension]]<ref name= "Disjoncteur SF6"/>. [[Image:Circuit Breaker 115 kV.jpg|thumb|right|250px|Disjoncteur 115&nbsp;kV au [[Canada]]]] Sur le plan technique, plusieurs caractéristiques des disjoncteurs SF<sub>6</sub> peuvent expliquer leur succès&nbsp;: *La simplicité de la chambre de coupure qui ne nécessite pas de chambre auxiliaire pour la coupure (contrairement aux appareils plus anciens à air comprimé)&nbsp;; *L'autonomie des appareils apportée par la technique auto-pneumatique (sans compresseur de gaz)&nbsp;; *La possibilité d'obtenir les performances les plus élevées, jusqu’à 63 kA, avec un nombre réduit de chambres de coupure&nbsp;: une seule chambre est nécessaire en 245&nbsp;kV, une ou deux en 420&nbsp;kV et 550&nbsp;kV, généralement quatre en 800&nbsp;kV&nbsp;; *Une durée d’élimination de défaut courte, de 2 à 2,5 cycles en très haute tension&nbsp;; *Une grande endurance électrique qui permet de garantir une durée de vie d'au moins 25 ans&nbsp;; *Une réduction de l'encombrement possible avec les postes sous enveloppe métallique&nbsp;; *La possibilité d'équiper les chambres de [[Résistance électrique|résistances]] de fermeture ou d’effectuer des manœuvres synchronisées afin de limiter les [[surtension]]s pendant les manœuvres en très haute tension&nbsp;; *La sécurité de fonctionnement&nbsp;; *Un faible niveau de bruit. Au début des années [[1980]], une nouvelle génération de disjoncteurs [[hexafluorure de soufre|SF<sub>6</sub>]] à très haute tension a été développée, avec une géométrie simplifiée qui intègre un inséreur de résistance de fermeture dans la chambre de coupure. Dans ce cas, la résistance est située à l’extrémité de la chambre, à l’intérieur d’une enveloppe métallique mais isolée de celle-ci par le [[hexafluorure de soufre|SF<sub>6</sub>]] contenu dans le pôle (figure 2). Cette résistance sert à limiter les [[surtension]]s sur le réseau pendant l'enclenchement ou le ré-enclenchement de longues lignes à très haute tension. La réduction du nombre de chambres de coupure a entraîné une grande simplification des appareils par la diminution du nombre de pièces en mouvement, du nombre de joints d'étanchéité, etc. Il en a donc résulté une amélioration de la [[fiabilité]] des appareils qui est venue s'ajouter à l'augmentation du pouvoir de coupure. <br clear="all"> ===Disjoncteur à auto-soufflage=== [[Image:Disjoncteur-autosoufflage.jpg|thumb|right|400px|Figure 3&nbsp;: Principe des disjoncteurs à auto-soufflage]] La période [[1984]]–[[2000]] a été marquée par le fort développement des moyens de [[Calcul (mathématiques)|calcul]] et de [[Modèle mathématique|modélisation]] des disjoncteurs [[hexafluorure de soufre|SF<sub>6</sub>]]<ref name= "Disjoncteur SF6"/>. Grâce à l'utilisation de ces moyens, de nouveaux appareils à faible énergie de manœuvre ont été développés. Les disjoncteurs à auto-soufflage sont caractérisés par l'utilisation importante de l'énergie d'[[Arc électrique|arc]] pour la coupure&nbsp;: le soufflage par auto-soufflage s'est substitué en grande partie au soufflage auto-pneumatique pour la coupure des forts courants. La coupure des courants faibles est toujours obtenue par un soufflage auto-pneumatique, l'énergie de l'arc n'étant pas suffisante pour contribuer au soufflage. La figure 3 montre que pendant la phase de fort courant, l'arc amorcé entre les contacts (7) et (8) transmet une grande partie de son énergie au volume d'expansion thermique Vt. Au passage par zéro du courant la surpression ainsi crée se vidange à travers la buse isolante (9) et à l'intérieur du contact mobile (7). Ce double soufflage permet de refroidir et d'interrompre efficacement l'arc. Pour la coupure des courants faibles un soufflage auto-pneumatique d'appoint est effectué dans le volume Vp, le gaz comprimé venant souffler l'arc par l'intermédiaire du volume Vt. Une évolution des chambres de coupure à auto-soufflage a consisté à introduire un clapet (V) entre le volume d'expansion et le volume de compression. Ce principe est illustré par la figure 4. [[Image:Disjoncteur-selfblast.svg|thumb|right|400px|Figure 4&nbsp;: Principe des disjoncteurs à auto-soufflage et double volume]] En coupure de faibles courants le clapet s'ouvre sous l'effet de la surpression générée dans le volume de compression. Le soufflage de l'arc s'effectue comme dans un disjoncteur auto-pneumatique grâce à la [[Compression et détente adiabatique|compression]] de gaz. Dans le cas d'une coupure de forts courants, l'énergie d'arc produit une forte surpression dans le volume d'expansion, ce qui entraîne la fermeture du clapet (V) et isole le volume d'expansion par rapport au volume de compression. La surpression nécessaire à la coupure est obtenue par une utilisation optimale de l'effet [[thermique]] et de «&nbsp;l'effet bouchon&nbsp;» qui se produit lorsque la section de l'arc réduit de manière significative l'échappement du gaz dans la buse. Pour éviter une consommation excessive d’énergie par compression de gaz, une soupape limite la surpression dans le volume de compression à la valeur nécessaire pour la coupure des faibles [[courant de court-circuit|courants de court-circuit]]. Une évolution plus récente des chambres de coupure à auto-soufflage a consisté à réduire l'[[énergie cinétique]] qui doit être fournie par l'organe de manœuvre pendant l'ouverture du disjoncteur. Ceci est obtenu en déplaçant les deux contacts d'arc en sens opposé, de sorte que la vitesse de chaque partie mobile est la moitié de celle d'un appareil classique. Dans cette configuration, la [[masse]] en mouvement est augmentée mais l'énergie de manœuvre est notablement réduite étant donné que l'énergie cinétique varie comme le [[Carré (algèbre)|carré]] de la [[vitesse]]. Ce principe est illustré par la figure 5. [[Image:Disjoncteur HT-fig5.svg|thumb|right|400px|Figure 5&nbsp;: Disjoncteur à auto-soufflage à double mouvement des contacts]] Le principe de coupure à auto-soufflage a permis d’utiliser des commandes à ressorts de faible énergie pour la manœuvre des disjoncteurs haute tension<ref>{{en}}[http://www.areva-td.com/solutions/liblocal/docs/Products/1061196874876-F35-2.pdf ''New interrupting and drive techniques to increase high-voltage circuit breaker performance and reliability''], D.Dufournet, J.Ozil, F.Scuillo, A Ludwig, 1998</ref>. Les appareils à auto-soufflage ont remplacé les appareils auto-pneumatiques pendant les années [[1990]]-[[2003]], tout d'abord en 72,5&nbsp;kV, puis de 145&nbsp;kV à 800&nbsp;kV. <br clear="all"> ==Disjoncteurs de générateurs== [[Image:Disjoncteur-générateur-63kA.jpg|thumb|left|250px|Disjoncteur de générateur 17,5&nbsp;kV 63&nbsp;kA avec son organe de manœuvre au premier plan]] Ces disjoncteurs sont connectés entre un [[Générateur électrique|générateur]] de [[centrale électrique]] et le [[transformateur]] qui élève la tension avant transport de l'[[énergie électrique]] par le [[réseau électrique|réseau]]. Les disjoncteurs de générateurs sont généralement utilisés à la sortie des générateurs de forte puissance (jusqu’à 1&nbsp;800&nbsp;MVA, dans le cas de [[Centrale nucléaire|centrales nucléaires]]) pour les protéger de manière sûre, rapide et économique. Ces disjoncteurs ont une conception particulière car ils doivent pouvoir transiter des courants très élevés en service continu (6&nbsp;300&nbsp;[[Ampère (unité)|A]] à 40&nbsp;000&nbsp;[[Ampère (unité)|A]]), et être aussi dotés d’un très fort pouvoir de coupure. Les disjoncteurs à coupure dans le SF<sub>6</sub> sont utilisés lorsque le pouvoir de coupure ne dépasse pas 160&nbsp;[[Ampère (unité)|kA]], au-delà, les disjoncteurs à air comprimé fournissent les pouvoirs de coupure les plus élevés qui peuvent être requis, jusqu’à 275&nbsp;[[Ampère (unité)|kA]]. <br> ==Évolution des disjoncteurs à haute tension== L'évolution actuelle des disjoncteurs à haute tension est marquée par: * la banalisation de forts pouvoirs de coupure (50&nbsp;[[Ampère (unité)|kA]] et 63&nbsp;[[Ampère (unité)|kA]]), * la réduction des énergies de manœuvre, * la réduction du nombre de chambres de coupure par pôle, * l'introduction de l'électronique entre autres pour des fonctions d'autodiagnostic. * En ce qui concerne les disjoncteurs au SF6 et compte-tenu de l'impact important du [[Hexafluorure_de_soufre#Aspects_environnementaux| SF6]] sur l'environnement ** La réduction des fuites et des risques de fuites sur les disjoncteurs pendant la conception du système. ** Le mise en place de procédures de vérification, de [[Détection de fuite| détection]], de localisation et de réparation des fuites pendant la periode d'exploitation du produit. ** Le recyclage des gaz en fin de vie du disjoncteur. Grâce à la mise en place de ces principes, l'impact <ref>{{en}} [http://www.capiel-electric.com/publicats/Ecofys%20SF6%20Study%20Press%20Release%20Final%20Capiel%20Heading.pdf Communiqué de presse du Capiel]</ref>, dèjà faible à l'origine, est maintenant maitrisé. ==Performances d’un disjoncteur à haute tension== Les performances des disjoncteurs à haute tension sont définies dans les normes internationales [[Commission électrotechnique internationale|CEI]] et [[Institute of electrical and electronics engineers|ANSI/IEEE]]. Dans ce domaine, les normes CEI sont reconnues dans la plupart des pays au monde, alors que les normes ANSI/IEEE sont utilisées essentiellement en [[Amérique du Nord]] (voir liens externes pour plus de renseignements). La norme CEI 62271-100 est applicable aux disjoncteurs à haute tension<ref>[http://webstore.iec.ch/preview/info_iec62271-100{ed1.2}fr_d.pdf Extrait de la norme CEI 62271-100]</ref>. La performance principale qui caractérise un disjoncteur est son [[Disjoncteur#Pouvoir de coupure|pouvoir de coupure en court-circuit]], c’est-à-dire le courant maximal qu’il est capable d’interrompre sous sa tension assignée (tension maximale du réseau où il est utilisé). Les valeurs du pouvoir de coupure sont comprises typiquement entre 25&nbsp;[[Ampère (unité)|kA]] et 63&nbsp;[[Ampère (unité)|kA]] (exception faite des disjoncteurs de générateurs). Le courant de court-circuit qui peut être interrompu par un disjoncteur dépend fortement de la tension qui se rétablit aux bornes du disjoncteur après interruption du courant. Cette tension se rétablit tout d'abord avec des oscillations à haute fréquence, on l'appelle alors la [[tension transitoire de rétablissement]] (TTR), puis elle varie avec la fréquence industrielle du réseau. Suivant son utilisation, des performances spécifiques peuvent être exigées par l’utilisateur, par exemple la capacité de manœuvrer des [[Ligne à haute tension|lignes à haute tension]] sans provoquer de [[surtension]]s sur le [[Réseau électrique]]. Ces performances sont vérifiées par des essais effectués en vraie grandeur, suivant les normes [[CEI 62271]] ou [[IEEE]], dans des laboratoires spécialisés. Lorsqu'elles sont supérieures à la puissance des alternateurs du laboratoire, il est nécessaire d'utiliser une méthode, dite synthétique, avec des sources séparées de courant et de tension<ref>{{en}}[http://www.ewh.ieee.org/soc/pes/switchgear/Presentations/DufMont.pdf ''Three-phase synthetic testing of high-voltage circuit-breakers using synthetic circuits''], sur ewh.ieee.org</ref>. ==Producteurs et utilisateurs== ===Producteurs/constructeurs=== Le nombre de producteurs majeurs de disjoncteurs à haute tension est relativement faible car de nombreux regroupements / acquisitions ont été faits dans les années 1990/2000. Pour la transmission d'énergie, les principaux producteurs sont : [[Asea Brown Boveri|ABB]], [[Areva|Areva T&D]], [[Siemens AG|Siemens]], [[Toshiba]], [[Mitsubishi]] et [[Hitachi|HVB AE Power Systems (ex Hitachi)]]. Dans le domaine de la distribution d'énergie il faut ajouter essentiellement [[Schneider Electric]] et Eaton/Cutler-Hammer. ===Utilisateurs=== Dans la [[haute tension B]], les utilisateurs sont essentiellement des entreprises productrices d'électricité comme [[Électricité de France|EDF]] ou de transport de l'énergie électrique comme [[Réseau de transport d'électricité|RTE]]. Des regroupements se sont produits entre utilisateurs d'appareils à haute tension à la suite de la libéralisation du marché de l'énergie électrique, plusieurs marchés nationaux sont restés traditionnellement dominés par quelques sociétés d'État. Parmi les principaux utilisateurs, on peut aussi citer : [[RWE]] et [[E.ON AG|E.ON]] en [[Allemagne]], [[Tokyo Electric Power]] au [[Japon]], State Grid Corporation of China<ref>{{en}}[http://www.sgcc.com.cn/ywlm/ State Grid Corporation of China], site web sgcc.com.cn</ref> en [[République populaire de Chine|Chine]], Power Grid Corporation of India en [[Inde]], [[Enel|Enel et Terna]] en [[Italie]], Edelca au [[Venezuela]], Furnas au [[Brésil]], ESCOM en [[Afrique du Sud]], [[Hydro-Québec]] et BC Hydro<ref>[http://strategis.ic.gc.ca/app/ccc/search/navigate.do?language=fre&portal=1&subPortal=&estblmntNo=234567042982&profile=completeProfile Profil de BC Hydro], sur strategis.gc.ca</ref> au [[Canada]] et AEP<ref>[http://cf.finance.yahoo.com/q/pr?s=aep Profil de American Electric Power Co. Inc.], sur finance.yahoo.com</ref>, [[Tennessee Valley Authority]], Bonneville Power Administration (BPA) aux [[États-Unis]]<ref>[http://www.missioneco.org/etatsunis/documents_new.asp?V=10_PDF_114350 Le marché de l'électricité aux Etats-Unis], sur missioneco.org</ref>. La situation est sensiblement différente dans la [[haute tension A]] avec aussi de grandes sociétés de distributions d'électricité, e.g. [[Électricité de France|EDF]], mais aussi de nombreux industriels qui sont alimentés sous une tension de 10 à 22 kV, ou plus rarement en haute tension B. Les entreprises ferroviaires sont aussi d'importants utilisateurs d'appareillage électrique à haute tension. C'est en Chine que la consommation d'électricité et par suite les besoins en puissance installée et en disjoncteurs à haute tension augmentent le plus rapidement ; la puissance installée est de {{formatnum:600000}}&nbsp;MW ([[méga]][[watt]]s) en 2006 et devrait atteindre {{formatnum:1300000}}&nbsp;MW en 2020<ref>Shu Yinbiao, ''International Symposium on International Standards for UHV'', Beijing, Juillet 2007</ref>. À titre de comparaison une tranche de centrale nucléaire fournit environ {{formatnum:1200}}&nbsp;MW. Pour faire face à l'augmentation de leur consommation et transporter l'énergie électrique sur de grandes distances, la Chine prévoit de mettre en service dès 2008 un réseau à ultra haute tension {{NaU|1100|kV}}<ref>{{en}}[http://www.sgcc.com.cn/uhv2006/2j-showcase-3.1.html UHV Practice in China], sgcc.com.cn</ref>. L'[[Inde]] sera aussi à l'avenir un marché très important en volume pour les disjoncteurs à haute tension, ce pays prévoit un fort développement de son réseau 800 kV et vers 2013 la mise en service d'un réseau 1200 kV<ref>{{en}}[http://www.powergridindia.com/pgnew/02-0000-000.aspx Power Grid Corporation of India Limited], site web powergridindia.com</ref>. == Notes & Références == {{références|colonnes=2}} ==Voir aussi== ===Article connexe=== *[[Appareillage électrique à haute tension]] [[Image:Fairytale bookmark gold.png|nothumb|12px|AdQ !]] ===Liens externes=== *{{en}}[http://xnet.rrc.mb.ca/janaj/CB_design.htm Circuit Breaker Design – Jana M.Jilek Red River College] *{{en}}[http://tc17.iec.ch/ Norme CEI pour l'appareillage électrique] *{{en}}[http://www.ewh.ieee.org/soc/pes/switchgear/ Comité IEEE pour l'appareillage électrique] ===Bibliographie=== *''Disjoncteurs SF<sub>6</sub> - evolution de 1959 à 1994''&nbsp;; Denis Dufournet, Revue Générale de l'Électricité - Mai 1994, n°5 *''Un nouvel agent d'extinction pour l'appareillage d'interruption''&nbsp;; Browne Jr (T.E.), Leeds (W.M.)&nbsp;; CIGRE Session 1960, Rapport n°111 *''Contribution au développement de l'appareillage à hexafluorure de soufre''&nbsp;; Jacques Vigreux&nbsp;; Bulletin de la société Française des Electriciens, octobre 1962 *''Interrupteurs à haute tension à hexafluorure de soufre''&nbsp;; Leeds (W.M.), Friedrich (R.E.), Wagner (C.L.)&nbsp;; CIGRE Session 1966, rapport n°117 *''Évolution des disjoncteurs des réseaux de transport'', Eugène Maury&nbsp;; Revue Générale de l'Électricité, Septembre 1971 *''Conception et évolution des disjoncteurs haute et moyenne tension''&nbsp;; Edmond Thuries, Denis Dufournet&nbsp;; Revue Générale de l'Électricité, N°11, décembre 1992 {{Article de qualité|oldid=5036429|date=17 janvier 2006}} {{commonscat|High-voltage circuit-breaker}} {{électricité}} {{Portail électricité et électronique}} [[Catégorie:Composant électrique]] [[Catégorie:Distribution de l'énergie électrique]] [[cs:Elektrický jistič]] [[de:Leitungsschutzschalter]] [[en:Circuit breaker]] [[es:Interruptor magnetotérmico]] [[he:מפסק אוטומטי מגנטי תרמי]] [[it:Interruttore magnetotermico]] [[ja:遮断器]] [[ko:서킷브레이커]] [[no:Effektbryter]] [[pt:Disjuntor]] [[ru:Автоматический выключатель]] [[sv:Säkerhetsbrytare]]