coupure (appareil de)

Appareil permettant d’interrompre la circulation du courant dans un circuit électrique soit pour la manœuvre, soit pour la protection.

Caractéristiques générales du phénomène de coupure

La technologie des appareils de coupure dépend des caractéristiques de l’arc électrique qui prend naissance au point de coupure lors de l’établissement ou de l’interruption du courant électrique dans un circuit.

Dès la séparation de deux parties métalliques d’un circuit, un arc prend naissance, composé d’une colonne gazeuse incandescente et fortement ionisée, laquelle est constituée par du gaz de décomposition du milieu, généralement l’air ou l’huile minérale, et des gaz de vaporisation du métal, en fusion au point de rupture. Cette colonne gazeuse assure la continuité du passage du courant tant que l’arc reste allumé. Sa forme et celle des contacts diffèrent suivant que l’on coupe un courant continu ou alternatif. La tension permanente d’arc augmente avec la distance entre les contacts, donc avec la longueur d’arc.

L’arc s’éteindra plus vite si la désionisation du milieu est rapide. Cette condition dépend du mode de construction et de conception de l’appareil, de la vitesse de coupure, de la nature du milieu, etc. Toutefois, l’arc pourra avoir tendance à se rallumer plus ou moins facilement suivant les conditions de « rétablissement de la tension » en fonction du circuit et de son état. L’arc sera différent suivant qu’il y aura coupure en charge, sur court-circuit, sur la ligne à vide, etc.

Classification des appareils de coupure

Sectionneur

Cet appareil ne peut se manœuvrer dans l’air que si les circuits sur lesquels il est installé sont à vide ou hors tension. On considère qu’il ne possède aucun pouvoir de coupure. Les sectionneurs les plus usuels sont du type basculant, mais, lorsqu’on doit réduire l’encombrement, on utilise des appareils coulissants.

Les sectionneurs de sécurité auxquels il a été ajouté un isolement mécanique sont soit à volet, soit rotatif. La manœuvre des différents pôles doit être obligatoirement simultanée.

Interrupteur

C’est un appareil destiné à la coupure en charge des réseaux et des transformateurs, et dont le pouvoir de coupure est obtenu par la vitesse de manœuvre des couteaux principaux ou des couteaux auxiliaires (pare-étincelles). Pour les fortes intensités ou pour les tensions élevées, on accélère l’extinction de l’arc soit en soufflant celui-ci par l’air comprimé engendré par le mécanisme ou fourni par un réservoir, soit en l’allongeant et en le refroidissant dans une chambre en matériau réfractaire, qui peut comprendre des chicanes, le déplacement de l’arc étant obtenu par la chaleur dégagée et par le champ magnétique produit par des bobines parcourues par le courant coupé. L’interrupteur est manœuvré manuellement. Parfois, il peut être commandé automatiquement par un dispositif généralement électrique ; c’est le cas du contacteur. Ce qui caractérise l’interrupteur, c’est que sa manœuvre est volontairement obtenue à un instant donné.

Disjoncteur

Cet appareil est un interrupteur dont l’ouverture est, en outre, asservie à la valeur d’un paramètre du circuit alimenté, telle que surintensité ou tension trop faible.

• En basse tension, le disjoncteur normal est conçu pour s’ouvrir automatiquement en cas de surintensité. À cet effet, il peut être muni de relais directs instantanés ou de relais indirects, c’est-à-dire branchés derrière les transformateurs d’intensité. Ce genre de relais est réservé pour les valeurs importantes de la surintensité. Pour les valeurs de la surintensité comprises entre quelques pour cent et 60 p. 100, on utilise les relais thermiques fondés sur la déformation d’une épingle bimétallique avec compensation de la variation de la température ambiante.

La combinaison des deux protections précédentes constitue le relais magnétothermique qui équipe généralement les contacteurs, lesquels prennent alors le nom de discontacteurs. On ajoute parfois une bobine qui fait ouvrir le disjoncteur à manque de tension.

On utilise de plus en plus les disjoncteurs différentiels, dont l’ouverture est provoquée par une dissymétrie des courants correspondant à l’existence d’un courant de défaut.

• En haute ou moyenne tension, l’extinction de l’arc est liée à la vitesse de coupure des contacts, liée elle-même à la vitesse de désionisation du milieu environnant les contacts, aussitôt après le passage du courant par zéro. Il en résulte différents types de disjoncteurs.

• Disjoncteur à grand volume d’huile. Dans ce type, l’arc est allongé dans un volume d’huile important pour assurer son refroidissement rapide et favoriser sa désionisation. L’énergie dissipée se retrouve dans la décomposition et la volatilisation de l’huile. L’arc se produit dans un pot d’explosion muni d’une part de chicanes pour retenir l’huile, d’autre part d’évents pour évacuer les gaz de décomposition. Bien qu’il existe encore de nombreux appareils à grand volume d’huile en service, leur fabrication est pratiquement arrêtée eu égard à leur poids et à leur volume d’huile : pour un disjoncteur de 250 MVA - 15 kV on a en moyenne un poids total de 800 kg avec 300 litres d’huile.