Temps de manœuvre et course des disjoncteurs : méthode et évaluation

De quoi il s’agit

L’analyse des temps et de la course est un essai de performance mécanique pour les disjoncteurs. Un instrument de mesure des temps se raccorde aux contacts principaux de chaque pôle et, habituellement, à un capteur de mouvement sur le mécanisme de manœuvre; il enregistre la séquence des événements pendant une manœuvre. À la fermeture, il saisit le moment où le signal de commande est appliqué, celui où les contacts de chaque pôle se touchent et tout rebond subséquent. À l’ouverture, il saisit le moment où les contacts de chaque pôle se séparent. Un capteur de course ajoute une courbe de position du contact en fonction du temps, dont on tire la vitesse, la surcourse, le rebond, l’écrasement de contact et la course totale. Les manœuvres combinées, comme fermeture-ouverture, ouverture-fermeture et les cycles de réenclenchement ouverture-fermeture-ouverture, sont enregistrées lorsque le disjoncteur est conçu pour elles. L’essai s’applique aux disjoncteurs à air, à huile, à vide et au SF6 de moyenne et de haute tension, aux commutateurs de circuit et aux réenclencheurs, et, sous une forme très voisine, au temps de transfert des commutateurs de transfert automatique. Les disjoncteurs à boîtier moulé basse tension n’offrent aucun accès pratique à la course et ne sont pas éprouvés ainsi.

Pourquoi on le fait

Un disjoncteur doit s’ouvrir et se fermer dans une fenêtre étroite de temps et de vitesse pour remplir son rôle. S’il est trop lent pour couper, l’arc dure plus longtemps que ce pour quoi la chambre a été conçue, ce qui peut endommager les contacts, surchauffer le milieu ou entraîner un échec d’élimination du défaut. Si les pôles ne se déplacent pas ensemble, un réseau triphasé subit des conditions déséquilibrées pendant la manœuvre, et un pôle qui ferme en retard peut causer des surtensions dommageables ou échouer dans un schéma de manœuvre synchronisée. Des ressorts faibles, un lubrifiant durci, des loquets usés, un levier desserré ou un amortisseur qui colle apparaissent dans la courbe de course bien avant de provoquer un défaut de fonctionnement. Comme les mécanismes sont la cause la plus fréquente des défaillances de disjoncteurs, un relevé de temps suivi dans la durée est l’un des éléments de preuve d’entretien les plus utiles qu’un propriétaire puisse détenir. L’essai décèle aussi les problèmes qui suivent un remontage ou une révision, comme un mauvais réglage des leviers, de l’écrasement de contact ou de la course, avant le retour en service du disjoncteur.

Le principe

Les contacts agissent comme des interrupteurs dans le circuit de mesure. Tant que les contacts sont fermés, le circuit à travers le pôle est complet, et quand ils se séparent il s’ouvre; l’instrument détecte donc l’instant du changement comme une estampille de temps relative à la commande qui l’a déclenché. Lorsqu’un pôle comporte plusieurs chambres ou résistances en série, l’instrument peut voir plus d’un événement et les distinguer. La course se mesure avec un capteur, linéaire ou rotatif, couplé à la pièce mobile de façon que la position soit échantillonnée en continu. Le tracé de la position en fonction du temps donne une courbe dont la pente est la vitesse. Les particularités de la courbe racontent leur propre histoire : un départ plat évoque un retard ou un jeu dans la tringlerie, un tronçon médian lent évoque du frottement ou une force motrice faible, une fin brusque évoque l’amortisseur et une oscillation près de la fin évoque un rebond. Le moment de chaque événement n’a de sens que par rapport au signal de commande qui a lancé la manœuvre et à la tension de commande fournie, car les bobines et les moteurs réagissent plus lentement à plus basse tension. C’est pourquoi les conditions de l’essai sont consignées avec les tracés.

Comment on le réalise

Le disjoncteur est mis hors service, isolé et mis à la terre selon les procédures du propriétaire, et son énergie emmagasinée est gérée en toute sécurité, car les ressorts et les systèmes hydrauliques ou pneumatiques peuvent se déclencher sans avertissement. Les fils de l’instrument sont raccordés aux contacts principaux de chaque pôle de façon à obtenir un circuit fiable et peu bruyant, et les mises à la terre sont disposées de sorte que l’essai ne dépende pas de la terre du réseau. Pour une courbe de course, le capteur est installé au point recommandé par le fabricant et étalonné pour la course, de manière que la longueur mesurée et les repères propres du disjoncteur concordent. L’alimentation de commande est fournie à la tension de commande nominale, parce que le comportement des bobines et des moteurs en dépend. Le disjoncteur est ensuite manœuvré depuis son circuit de commande, ou par un déclenchement de fermeture ou d’ouverture à partir de l’instrument, et les tracés de chaque manœuvre sont saisis. Les séquences habituelles sont fermeture, ouverture, fermeture-ouverture et, lorsque le disjoncteur y est destiné, ouverture-fermeture-ouverture. Chaque manœuvre est répétée pour que les tracés confirment la répétabilité. Sur les disjoncteurs munis d’une résistance de fermeture ou d’un élément de préinsertion, les contacts additionnels sont mesurés aussi. Entre les manœuvres, on laisse le disjoncteur recharger ses ressorts ou sa pression, et le compteur de manœuvres est lu avant et après.

Ce qui est consigné

Le dossier contient les résultats de temps de chaque pôle et de chaque type de manœuvre, les grandeurs qui en découlent et, lorsque la course a été mesurée, les courbes de mouvement elles-mêmes. Il identifie le disjoncteur et son mécanisme, l’alimentation de commande utilisée, le capteur et son étalonnage, l’instrument et les conditions du mécanisme à ce moment. L’état tel que trouvé, y compris toute manœuvre, lubrification ou tout réglage récent, y est consigné. Ces détails permettent au lecteur ultérieur de distinguer un changement réel du disjoncteur d’un changement dans la configuration de l’essai, ce qui fait toute la valeur de conserver les temps pour les comparer pendant la vie de l’équipement.

Comment les résultats sont jugés

Les résultats se jugent par comparaison, et cette page ne donne aucune valeur de temps ni de vitesse. La première comparaison se fait avec les temps de manœuvre et la courbe de course publiés par le fabricant pour le type de disjoncteur, qui sont la référence principale. La deuxième est l’écart entre les pôles pour une même manœuvre, où la fermeture ou l’ouverture des trois pôles doit se produire à peu d’intervalle, l’écart permis étant fixé par les critères publiés et par l’application. La troisième est la comparaison du nouveau tracé avec la base de référence relevée à la réception et avec les tracés d’entretien antérieurs, où une tendance à des temps plus longs, à une vitesse moindre ou à plus de rebond importe même si chaque valeur demeure dans la plage. La quatrième est la répétabilité entre manœuvres de même type. ANSI/NETA ATS-2025 et ANSI/NETA MTS-2023 incluent la mesure des temps et l’analyse du mouvement parmi les essais des disjoncteurs, et les données publiées du fabricant régissent les valeurs. Les évaluateurs lisent l’allure de la courbe autant que les chiffres. Pour les chiffres eux-mêmes, reportez-vous à votre propre exemplaire sous licence des normes et aux directives du fabricant.

Variantes

À la réception, l’essai établit la courbe de référence et confirme que les réglages d’usine ont résisté à l’expédition et à l’installation. À l’entretien, il vérifie le mécanisme par rapport à cette référence et il est souvent répété après une révision ou un déclenchement sur défaut. La classe d’équipement modifie la pratique. Sur les disjoncteurs à vide, on vérifie la course et la surcourse du contact, car l’écrasement est une mesure de l’usure des contacts que l’on ne voit pas de l’extérieur. Les disjoncteurs à huile et au SF6 à plusieurs chambres par pôle peuvent montrer plusieurs événements par pôle. Les disjoncteurs à air à mécanisme à ressorts chargés sont éprouvés à la tension de commande nominale et, au besoin, à tension réduite pour vérifier la marge de la bobine. Les disjoncteurs de haute tension peuvent être éprouvés avec l’instrument de façon à inclure l’étage de la résistance de fermeture. Les commutateurs de transfert automatique sont chronométrés pour la durée du transfert et du retour dans une forme voisine de l’essai, et les réenclencheurs sont chronométrés sur leur séquence de réenclenchement. Certaines conceptions n’offrent aucun accès pratique pour un capteur de course; seule la mesure des temps de contact est alors faite.