Guide des appareillages basse, moyenne et haute tension : types, applications et méthodes de sélection

1. Concepts fondamentaux de l'appareillage de commutation et classification de tension

L'appareillage de commutation est un ensemble d'équipements électriques utilisés dans les systèmes électriques pour le contrôle, la protection et l'isolement des dispositifs électriques. Grâce à des composants tels que les disjoncteurs, les sectionneurs, les relais et les fusibles, l'appareillage assure des fonctions incluant le contrôle de la commutation des circuits, la détection et l'isolement des défauts, ainsi que la séparation des équipements des parties sous tension lors de la maintenance.

Les fonctions principales de des appareillages de commutation peuvent être résumées en trois aspects clés :

• Contrôle : Connexion ou déconnexion des circuits électriques selon les exigences opérationnelles.
• Protection : Détection et interruption des courants de défaut tels que les courts-circuits et les surcharges pour protéger les équipements électriques et garantir la sécurité du système.
• Isolation : Fourniture d'un point de sectionnement visible lors des opérations d'inspection, de maintenance et de réparation, garantissant la sécurité du personnel.

Selon les niveaux de tension, l'appareillage de commutation est généralement classé en trois catégories principales :

• Appareillage basse tension (BT)
• Appareillage moyenne tension (MT)
• Appareillage haute tension (HT)

Les différentes classes de tension de l'appareillage présentent des différences significatives en termes de conception structurelle, technologie d'isolation, scénarios d'application et exigences de sélection des équipements.

Le choix des niveaux de tension appropriés pour l'appareillage dépend de facteurs tels que la tension du système, la capacité de court-circuit, les caractéristiques de charge, l'environnement d'exploitation, les exigences de protection et les normes internationales applicables.

Reconnues internationalement les normes de classification de tension pour l'appareillage sont généralement définies comme suit :

• Basse tension (BT) : Les niveaux de tension ne dépassant pas 1 kV, principalement utilisé pour la distribution d'énergie terminale dans les bâtiments résidentiels, les installations commerciales et les sites industriels.
• Moyenne tension (MT) : Niveaux de tension allant de 1kV to 36kV (dans certaines régions s'étendant jusqu'à 52kV or 72kV), principalement appliqués dans les réseaux de distribution urbains, les parcs industriels et les projets d'énergie renouvelable pour la distribution d'énergie électrique.
• Haute tension (HT) : Les niveaux de tension au-dessus de 36 kV (certaines normes utilisant 69kV or 72.5kV comme limite de classification), principalement utilisé pour le transport d'énergie longue distance et l'interconnexion de réseaux électriques à grande échelle.

Les principales exigences de conception, d'essai et d'exploitation pour de l'appareillage de commutation moyenne et haute tension sont définies par la série de normes CEI 62271 publiée par la Commission électrotechnique internationale (CEI) et la série de normes ANSI/IEEE C37 couramment utilisée en Amérique du Nord.

Parmi ces normes :

• IEC 62271-200 s'applique à l'appareillage de commutation et de commande sous enveloppe métallique à courant alternatif avec des tensions assignées supérieures à 1kV and up to 52kV.
• IEC 62271-1 définit les exigences générales et la classification de la tension assignée pour l'appareillage de commutation et de commande à haute tension.

Comprendre le cadre fondamental de ces normes est essentiel pour la sélection des équipements, la préparation des spécifications techniques et les achats internationaux.

Zisheng Électrique se spécialise dans la recherche, le développement et la fabrication d'équipements électriques. Son portefeuille de produits comprend des transformateurs immergés dans l'huile, des transformateurs secs, des transformateurs en alliage amorphe et des appareillages de commutation. Les produits peuvent être conçus et fabriqués conformément aux normes internationales, notamment CEI 62271, CEI 60076 et GOST, desservant des marchés à travers le Moyen-Orient, l'Amérique du Sud, l'Afrique et la Russie.

Fort de ses années d'expérience dans la fabrication, Zisheng Electric a développé de solides capacités techniques pour répondre aux conditions d'exploitation particulières, y compris résistance à l'humidité, protection contre la corrosion et fonctionnement à haute température, fournissant des solutions fiables pour divers projets énergétiques internationaux.

2. Appareillage basse tension

2.1 Définition et plage de tension

L'appareillage basse tension (BT) est utilisé dans les systèmes électriques dont les niveaux de tension ne dépassent pas 1 kV CA ou 1,5 kV CC.

En tant que étape finale du système de distribution électrique, l'appareillage basse tension est chargé de distribuer l'énergie électrique depuis le transformateur de distribution vers les équipements des utilisateurs finaux tout en assurant une protection contre les surcharges, les courts-circuits et les défauts à la terre.

L'appareillage basse tension est largement utilisé dans :

• Les zones résidentielles
• Bâtiments commerciaux
• Usines industrielles
• Projets d'infrastructure

2.2 Principaux types et composants

Selon la configuration fonctionnelle, l'appareillage basse tension se compose principalement des éléments suivants :

Disjoncteurs

Les disjoncteurs sont des dispositifs de commutation de protection utilisés pour interrompre les courants de défaut et protéger les circuits électriques. Les principaux types incluent :

• Disjoncteur miniature (MCB) : Utilisé pour la protection terminale dans les applications résidentielles et commerciales.
• Disjoncteur à boîtier moulé (MCCB) : Adapté aux circuits de distribution industriels et aux applications nécessitant des calibres de courant plus élevés.
• Disjoncteur ouvert (ACB) : Utilisé dans systèmes de distribution principaux à haute capacité de courant et exigences élevées de tenue aux courts-circuits.

Fusibles

A fusible est un dispositif de protection contre les surintensités. Lorsque le courant dépasse la valeur nominale, l'élément fusible fond et coupe le circuit pour éviter d'endommager l'équipement.

Contacteurs

A contacteur est un dispositif de commutation électromagnétique utilisé pour le contrôle fréquent de la commutation de charges électriques telles que :

• Moteurs
• Systèmes d'éclairage
• Équipements industriels

Relais

A relais est un dispositif de protection et de contrôle qui fonctionne selon des signaux d'entrée tels que le courant, la tension ou d'autres paramètres électriques pour contrôler la commutation de circuit.

Sectionneurs (Isolateurs)

A sectionneur est actionné manuellement et utilisé pour isoler l'équipement de l'alimentation électrique pendant maintenance et d'inspection., fournissant un point d'isolation clairement visible.

Tableaux de distribution basse tension

A tableau de distribution basse tension intègre les composants ci-dessus dans une structure d'armoire, permettant la distribution centralisée de l'énergie, la protection et la gestion du système.

2.3 Scénarios d'application typiques

Les applications de l'appareillage basse tension couvrent principalement trois domaines majeurs :

Applications industrielles

L'appareillage basse tension fournit la distribution et la protection de l'énergie pour :

• Machinerie lourde
• Lignes de production
• Systèmes d'éclairage industriel

Les systèmes de distribution d'énergie industrielle adoptent généralement une structure de distribution hiérarchique:

• La le tableau principal basse tension reçoit l'alimentation du transformateur.
• Tableaux divisionnaires répartissent les zones d'alimentation électrique selon les différentes zones de production.
• Tableaux de distribution secondaire alimentent des équipements spécifiques.
• Centres de contrôle des moteurs (MCC) gèrent de manière centralisée plusieurs moteurs.

Bâtiments commerciaux

L'appareillage basse tension est utilisé pour la distribution d'énergie et la protection des équipements dans :

• Immeubles de bureaux
• Centres commerciaux
• Hôtels
• Autres installations commerciales

Applications résidentielles et infrastructures

L'appareillage basse tension fournit fonctions de distribution, d'isolement et de protection de l'énergie pour :

• Les zones résidentielles
• Écoles
• Hôpitaux
• Installations d'infrastructure publique

3. Appareillage moyenne tension

3. Appareillage moyenne tension

3.1 Définition et plage de tension

L'appareillage moyenne tension (appareillage MT) est utilisé dans les systèmes électriques avec des niveaux de tension allant de 1kV to 36kV (dans certaines régions jusqu'à 52kV).

En tant que composant clé du réseau de distribution d'énergie, l'appareillage moyenne tension sert de connexion entre les systèmes de transmission haute tension et les systèmes de distribution basse tension, assurant des fonctions telles que la distribution, le contrôle et la protection de l'énergie.

Appareillage moyenne tension est largement utilisé dans :

• Sous-stations électriques
• Grandes installations industrielles
• Complexes commerciaux
• Les projets d'énergie renouvelable

3.2 Classification par milieu isolant

Selon le type de milieu isolant, l'appareillage moyenne tension peut être divisé en trois catégories principales :

Appareillage sous enveloppe isolante air (AIS)

Appareillage sous enveloppe isolante air (AIS) utilise l'air comme milieu isolant. Il se caractérise par :

• Une structure simple
• Un coût réduit
• Une maintenance aisée

Cependant, en raison de la force diélectrique limitée de l'air, les équipements AIS ont généralement un encombrement plus important et sont plus adaptés aux applications où l'espace d'installation est suffisant.

Appareillage sous enveloppe métallique isolée au gaz (GIS)

Appareillage sous enveloppe métallique isolée au gaz (GIS) utilise le gaz hexafluorure de soufre (SF₆) à la fois comme milieu isolant et comme milieu d'extinction d'arc. Ses principaux avantages incluent :

• Une force diélectrique élevée
• Structure compacte
• Un faible encombrement

Le GIS est adapté aux applications où l'espace est limité, telles que :

• Les postes électriques urbains
• Les locaux de distribution souterrains
• Les systèmes électriques à haute fiabilité

Les équipements GIS adoptent généralement une structure sous enveloppe métallique, offrant une excellente protection et réduisant l'impact des conditions environnementales extérieures.

Appareillage sous enveloppe isolante solide (SIS)

Appareillage sous enveloppe isolante solide (SIS) utilise des matériaux isolants solides pour encapsuler les composants conducteurs. Elle combine :

• Conception compacte
• Respect de l'environnement
• Haute fiabilité opérationnelle

Elle est devenue l'une des solutions technologiques en développement rapide dans le secteur de l'appareillage moyenne tension.

Ces dernières années, Appareillage moyenne tension sans SF₆ a suscité une attention croissante.

SF₆ (hexafluorure de soufre) est un puissant gaz à effet de serre, avec un potentiel de réchauffement global (PRG) nettement supérieur au dioxyde de carbone (CO₂).

Appareillage sans SF₆ adopte des technologies telles que :

• Isolation par air pur
• Isolation solide
• Technologie de coupure sous vide

tout en maintenant des performances électriques élevées et en réduisant l'impact environnemental ainsi que les émissions de carbone.

3.3 Classification par conception structurelle

L'appareillage moyenne tension peut également être classé selon sa configuration structurelle :

Appareillage sous enveloppe métallique

Tous les composants sous tension sont enfermés dans une enveloppe métallique mise à la terre.

Caractéristiques principales :

• Haute performance de sécurité
• Forte capacité de protection environnementale
• Largement utilisé dans les systèmes de distribution électrique industriels

Appareillage blindé

Basé sur une construction sous enveloppe métallique, l'appareillage blindé sépare davantage :

• Compartiment du disjoncteur
• Compartiment des jeux de barres
• Compartiment des câbles

en compartiments indépendants utilisant cloisons métalliques.

Les avantages incluent :

• Sécurité opérationnelle accrue
• Confort de maintenance amélioré
• Capacité d'isolement des défauts renforcée

3.4 Scénarios d'application typiques

Appareillage moyenne tension est largement utilisé dans les applications suivantes :

Distribution d'énergie

Utilisé dans les réseaux de distribution pour :

• Réception d'énergie électrique
• Distribution d'énergie
• Isolement et protection contre les défauts

Installations industrielles

Utilisé pour gérer systèmes d'alimentation moyenne tension dans :

• Usines
• Ateliers de production
• Grands sites industriels

Bâtiments commerciaux

Fournit distribution et protection moyenne tension pour :

• Grands complexes commerciaux
• Équipements publics

Projets d'énergie renouvelable

Utilisé pour la protection des systèmes électriques dans :

• Centrales solaires
• Projets d'énergie éolienne
• Autres installations d'énergie renouvelable

Postes électriques et centrales

Utilisé pour gérer :

• Charges électriques
• Courants de défaut
• Exploitation et protection des systèmes électriques

4. Appareillage haute tension

4.1 Définition et plage de tension

Appareillage haute tension (Appareillage HT) est utilisé dans les systèmes électriques dont les niveaux de tension au-dessus de 36 kV (certaines normes utilisant 69kV or 72.5kV en tant que limite de classification).

En tant que composant essentiel du infrastructures de réseau électrique, l'appareillage haute tension assure les fonctions de contrôle, protection et isolation dans les systèmes de transport d'énergie longue distance et d'interconnexion de réseaux interrégionaux.

L'appareillage haute tension joue un rôle fondamental dans le développement des infrastructures énergétiques mondiales. Selon les rapports du secteur, la taille du marché mondial de l'appareillage haute tension a atteint environ 32,5 milliards USD en 2023.

4.2 Principaux types

Selon la technologie d'isolation, l'appareillage haute tension peut être principalement classé dans les types suivants :

Appareillage sous enveloppe isolante air (AIS)

Appareillage sous enveloppe isolante air (AIS) utilise l'air comme milieu isolant.

Avantages :

• Une structure simple
• Coût d'investissement initial plus faible
• Largement utilisé dans les postes électriques extérieurs traditionnels

Cependant, en raison de la résistance d'isolation limitée de l'air, les équipements AIS nécessitent généralement :

• Un espace d'installation important
• Une occupation au sol plus élevée

Appareillage sous enveloppe métallique isolée au gaz (GIS)

Appareillage sous enveloppe métallique isolée au gaz (GIS) utilise Gaz SF₆ comme milieu isolant.

Avantages :

• Structure compacte
• Haute fiabilité
• Faibles exigences de maintenance

Le GIS présente des avantages significatifs dans :

• Les zones urbaines aux ressources foncières limitées
• Les postes électriques souterrains
• Les conditions environnementales difficiles

À l'heure actuelle, le GIS occupe la plus grande part de marché dans le secteur de l'appareillage haute tension.

Appareillage isolé à l'huile (OIS)

Appareillage isolé à l'huile (OIS) utilise huile minérale à la fois comme milieu isolant et de refroidissement.

Avantages :

• Une force diélectrique élevée
• Bonne performance de dissipation thermique

Cependant, il présente également des risques potentiels, notamment :

• Risques environnementaux liés aux fuites d'huile
• Préoccupations liées à la sécurité incendie

Appareillage sous vide

Appareillage sous vide utilise la technologie du vide comme milieu d'extinction d'arc et est adapté à des niveaux de tension et des conditions d'exploitation spécifiques.

4.3 Comparaison entre AIS et GIS

Isolation dans l'air et isolation au gaz représentent les deux principales voies techniques pour l'appareillage haute tension. Ils diffèrent considérablement sur plusieurs aspects :

AIS est largement adopté en raison de sa structure simple et de ses avantages en termes de coût initial réduit.
GIS est devenue la solution privilégiée dans les applications nécessitant une installation compacte, une grande fiabilité et une forte adaptabilité environnementale.

4.4 Scénarios d'application typiques

L'appareillage haute tension est principalement utilisé dans :

Transmission d'énergie

Utilisé dans les systèmes de transport haute tension pour :

• Transport d'électricité longue distance
• Interconnexion de réseaux
• Commutation et protection des systèmes électriques

Production d'énergie

Utilisé dans les centrales électriques pour :

• Raccordement de générateurs à des postes élévateurs
• Gestion de la production électrique et des systèmes de protection

Grandes installations industrielles

Utilisé pour protéger les réseaux électriques privés dans des secteurs tels que :

• Pétrole et gaz
• Exploitation minière
• Industrie lourde

Projets d'infrastructure

Appliqué aux systèmes électriques d'infrastructures critiques tels que :

• Transport ferroviaire
• Projets hydroélectriques à grande échelle
• Autres installations publiques majeures

5. Méthodes de sélection de l'appareillage de commutation

5.1 Déterminer la catégorie d'équipement selon le niveau de tension

La première étape de la sélection de l'appareillage consiste à déterminer la classe de tension de l'équipement en fonction de la tension du système :

• Tension du système ≤ 1 kV : Sélectionner Appareillage basse tension (BT).
• Tension du système entre 1 kV et 36 kV : Sélectionner Appareillage moyenne tension (MT).
• Tension du système > 36 kV : Sélectionner Appareillage haute tension (HT).

Il convient de prêter attention aux différences entre les normes régionales.

• Dans des Normes CEI, la plage de moyenne tension est généralement définie comme 1kV to 52kV.
• Dans des normes ANSI nord-américaines, les limites peuvent être définies à 38kV or 69kV.

Pour les projets d'exportation, la version de la norme applicable doit être confirmée selon les exigences du marché cible.

5.2 Sélectionner la méthode d'isolation selon l'environnement d'installation

L'environnement d'installation est un facteur clé dans le choix de la technologie d'isolation :

Emplacements extérieurs avec un espace suffisant

AIS est une solution économique et pratique.

Emplacements à espace limité

Exemples :

• Les postes électriques urbains
• Les locaux de distribution souterrains

GIS offre des avantages significatifs grâce à sa structure compacte.

Environnements à forte humidité, brouillard salin et poussiéreux

La structure sous enveloppe métallique de l'appareillage sous enveloppe métallique (GIS) offre une meilleure protection contre les facteurs environnementaux.

Projets avec des exigences de protection environnementale

Les solutions possibles incluent :

• Appareillage moyenne tension sans SF₆
• Solutions AIS

5.3 Déterminer les paramètres techniques selon les exigences opérationnelles

Les paramètres techniques clés suivants doivent être confirmés lors de la sélection :

Tension nominale

La tension de service maximale de l'équipement doit être égale ou supérieure à la tension nominale du système.

Courant nominal

La capacité de transport de courant continu dans les conditions spécifiées doit être :

• Supérieure au courant de service maximal du système
• Dotée d'une marge opérationnelle appropriée

Courant de court-circuit de rupture nominal

Le courant de court-circuit maximal que l'équipement peut interrompre en toute sécurité doit être supérieur au courant de court-circuit maximal possible du système.

Courant de courte durée admissible assigné

La capacité de l'équipement à résister aux :

• Effets thermiques
• Forces électrodynamiques

lors de conditions de court-circuit.

Indice de protection (Code IP)

Indique la capacité de protection de l'équipement contre :

• Les corps étrangers solides
• La pénétration d'eau

Pour les installations d'appareillage extérieur, l'indice de protection est généralement non inférieur à IP54.

5.4 Sélectionner la forme structurelle selon le scénario d'application

Postes de distribution

La priorité doit être donnée à :

• Haute fiabilité
• Faibles exigences de maintenance

Le GIS est particulièrement adapté aux sous-stations urbaines.

Distribution d'électricité industrielle

Les choix courants incluent :

• Appareillage sous enveloppe métallique moyenne tension
• Appareillage sous enveloppe métallique

Les systèmes basse tension doivent adopter des configurations hiérarchiques incluant :

• Tableaux de distribution principaux
• Panneaux d'alimentation
• Centres de contrôle des moteurs (MCC)

Projets d'énergie renouvelable

La sélection des équipements doit tenir compte de l'adaptabilité aux :

• Opérations de commutation fréquentes
• Fluctuations de charge
• Conditions environnementales extérieures

Projets EPC clés en main

Il est également nécessaire de coordonner les interfaces et la coordination des protections entre :

• L'appareillage de commutation
• Transformateurs
• Câbles
• Autres équipements en amont et en aval

5.5 Confirmation des exigences de certification et de conformité

Pour les projets d'exportation ciblant différentes régions, l'appareillage doit être conforme aux normes et certifications correspondantes :

5.6 Processus de sélection recommandé pour l'appareillage

Un processus de sélection complet peut être réalisé selon les étapes suivantes :

Étape 1 : Définir les exigences

Identifier :

• L'envergure du projet
• Les exigences en matière de charge électrique
• Exigences de fiabilité de l'alimentation électrique
• Fourchette budgétaire

Étape 2 : Déterminer le niveau de tension et le type d'équipement

Sélectionner :

• L'appareillage basse tension
• Appareillage moyenne tension
• Appareillage haute tension

selon la tension du système.

Étape 3 : Sélectionner la méthode d'isolation

Déterminer :

• AIS
• GIS
• Autres solutions d'isolation

en fonction de :

• Espace d'installation
• Conditions environnementales
• Exigences de protection de l'environnement

Étape 4 : Confirmer les paramètres techniques

Vérifier les indicateurs clés, notamment :

• Tension nominale
• Courant nominal
• Pouvoir de coupure en court-circuit

Étape 5 : Déterminer le schéma de configuration

Définir :

• Schéma de connexion électrique principal
• Structure de l'armoire
• Système de protection
• Exigences de surveillance intelligente

Étape 6 : Confirmer la conformité aux normes

Vérifier si le produit répond aux :

• Normes du marché cible
• Exigences de certification

Étape 7 : Évaluer le coût du cycle de vie

Prendre en compte :

• Investissement initial
• Coûts d'exploitation et de maintenance
• Consommation d'énergie
• Durée de vie

Étape 8 : Sélectionner un fournisseur qualifié

Évaluer les fabricants selon les critères suivants :

• Qualifications techniques
• Expérience en projet
• Système de gestion de la qualité
• Capacité de service après-vente

6. Conclusion

L'appareillage de commutation basse, moyenne et haute tension couvre l'ensemble de la chaîne d'énergie électrique, de la distribution terminale aux systèmes de transmission à très haute tension.

Les différentes classes de tension des appareillages présentent des différences significatives en termes de :

• Conception structurelle
• Technologie d'isolation
• Scénarios d'application
• Exigences de sélection des équipements

L'appareillage basse tension se concentre sur la flexibilité et la rentabilité de la distribution électrique terminale.
Appareillage moyenne tension assure les fonctions essentielles de contrôle et de protection au sein des réseaux de distribution.
Appareillage haute tension sert de garantie clé pour le transport d'électricité longue distance et l'interconnexion des réseaux.

Le principe fondamental de la sélection de l'appareillage est une adéquation appropriée:

• Niveau de tension doit correspondre aux exigences du système.
• Méthode d'isolation doit correspondre à l'environnement d'installation.
• Paramètres techniques doivent correspondre aux conditions d'exploitation.
• Normes et certifications doivent répondre aux exigences du marché cible.

Ce n'est que lorsque tous ces facteurs sont correctement coordonnés que l'équipement sélectionné peut répondre pleinement aux besoins réels du projet.

Zisheng Électrique s'appuie sur des années d'expérience dans la fabrication d'équipements électriques. Son portefeuille de produits comprend :

• Transformateurs immergés dans l'huile
• transformateurs à sec
• Transformateurs en alliage amorphe
• L'appareillage de commutation

Les produits peuvent être personnalisés et fabriqués selon des normes internationales, notamment :

• IEC 62271
• IEC 60076
• GOST

Pour les marchés cibles incluant le Moyen-Orient, l'Amérique du Sud, l'Afrique et la Russie, Zisheng Electric a accumulé une vaste expérience technique dans la gestion d'environnements d'exploitation spéciaux tels que :

• Haute température
• Humidité élevée
• Corrosion par brouillard salin
• Conditions de poussière et de sable

L'entreprise a développé des capacités correspondantes en matière de :

• Conception résistante à l'humidité
• Technologie de protection contre la corrosion
• Solutions de fonctionnement à haute température

fournir aux clients étrangers des équipements de distribution d'énergie et des solutions techniques adaptés aux conditions environnementales locales.

Zisheng Electric — Des années d'expérience dans la recherche et la fabrication d'équipements électriques.

Avec des produits couvrant des transformateurs immergés dans l'huile, transformateurs de type sec, les transformateurs en alliage amorphe et l'appareillage de commutation, Zisheng Electric propose une production personnalisée conforme aux normes IEC 62271, IEC 60076, GOST et autres normes internationales, au service de clients à travers le Moyen-Orient, l'Amérique du Sud, l'Afrique et la Russie.

Pour tout projet spécifique assistance à la sélection d'appareillage de commutation ou solutions de distribution d'énergie, les clients sont invités à soumettre les paramètres de leur projet via les canaux officiels de Zisheng Electric afin d'obtenir des recommandations techniques professionnelles.

À propos de ZISHENG ELECTRICAL

Zisheng sont un fabricant professionnel avec plus de 19 ans d'expérience dans la production Transformateurs immersés dans l'huile, Sous-station compacte, Transformateurs montés sur socle, Transformateurs montés sur poteau et Transformateurs à sec. Nous possédons les certificats de ISO/CE/IEC 60076 et TUV Rheinland.
Les transformateurs subissent des tests de FAT rigoureux et des essais de type, prenant en charge la personnalisation de la tension/capacité. Bienvenue pour consulter pour Catalogue et Produit. vous pouvez nous contacter par email [email protected].