Disjoncteur sous vide (VCB) : Fonction, fonctionnement, et applications
Un Disjoncteur Sous Vide (VCB) utilise le vide poussé (10⁻⁴–10⁻⁶ Pa) comme milieu d'extinction d'arc et d'isolement. C'est la technologie disjoncteur moyenne tension (1–72 kV) dominante aujourd'hui. Cet article couvre principe, construction, avantages, et applications typiques.
Principe de fonctionnement
- Séparation contacts : Contact mobile s'éloigne contact fixe (écart 6–12 mm).
- Amorçage arc : Vapeur métallique surfaces contacts forme plasma — arc vide.
- Passage zéro courant : Au zéro courant alternatif, densité vapeur s'effondre ; rigidité diélectrique récupère ~1 kV/µs.
- Extinction : Arc s'éteint ; écart tient tension de reprise transitoire (TRV).
- Pas de réamorçage : Récupération diélectrique rapide vide empêche ré-inflammation.
Éléments construction clés
| Composant | Matériau / Détail |
|---|---|
| Matériau contacts | CuCr (cuivre chrome) — faible courant coupé, bonne usure |
| Géométrie contacts | Fentes spirales/radiales → champ magnétique axial → arc diffus (contacts AMF) |
| Soufflet | Inox, soudé — maintient vide 30+ ans |
| Enveloppe isolante | Céramique (alumine) ou verre — joint hermétique |
| Mécanisme manœuvre | Ressort armé (moteur ou manuel), actionneur magnétique, ou hydraulique |
| Écran | Écran vapeur métallique condense vapeur, protège enveloppe |
Avantages vs disjoncteurs SF₆ / Air / Huile
- Zéro GES : Pas SF₆ (PRG 23 500).
- Compact : 1/3 volume GIS SF₆ même calibre.
- Sans maintenance : Pas surveillance gaz, pas filtration huile, vie contacts 10 000–30 000 manœuvres.
- Rapide : Coupure 3–5 cycles (50–83 ms).
- Faible courant coupé : < 2–4 A → surtension minime commutation moteur/câble.
- Silencieux : Pas bruit souffle gaz.
Applications
| Secteur | Tension typique | Rôle |
|---|---|---|
| Distribution électricité | 12–38 kV | Protection alimentations, commutation batteries condensateurs |
| Usines industrielles | 4,16–13,8 kV | Démarrage moteurs, protection primaire transformateurs |
| EnR | 34,5 kV | Postes collecteurs éolien/solaire |
| Ferroviaire | 25 kV CA / 1,5/3 kV CC | Postes traction, sectionnement |
| Datacenters | 13,8/25 kV | Arrivées distributeur, bypass onduleurs |
| Marine / Offshore | 6,6–11 kV | Plateformes forage, FPSO, croisières |
Checklist sélection
- Tension assignée, courant assigné, courant court-circuit (kA), profil TRV.
- Type mécanisme (ressort vs magnétique) pour vitesse/vie cycles.
- Contacts AMF si commutation fréquente condensateurs/moteurs.
- Normes : IEEE C37.04 / C37.06 / C37.09 ou CEI 62271-100.
Les VCB ont supplanté SF₆ dans nouvelles installations moyenne tension mondialement. Leur chambre vide est composant scellé à vie — installez, exploitez 20 ans, recyclez.