Le coupe-circuit
Le déconnecteur
Un sectionneur de parafoudre, comme illustré à la figure 1, est un dispositif monté en série avec un parafoudre. Il isole le conducteur de terre du bas du parafoudre en cas de surcharge et de défaillance de ce dernier. On l'appelle également sectionneur de conducteur de terre (SCT) ou isolateur.
Figure 1 Sectionneur typique
Le dispositif GLD ne fonctionne que si un courant de défaut à fréquence industrielle le traverse lors d'une panne. Il ne fonctionne pas en cas de surtension.
Principe de fonctionnement
Les modèles couramment utilisés aujourd'hui comprennent un élément chauffant, un élément de dérivation en régime permanent et un élément de séparation. Leur schéma électrique est représenté par la figure 2. Il existe plusieurs variantes de ce modèle, mais leur principe de fonctionnement reste fondamentalement le même. En régime permanent, le courant de fuite du parafoudre contourne l'élément chauffant et l'élément de séparation. Ce dernier est généralement un petit dispositif explosif activé par la chaleur. Lors des surtensions dues à la foudre, la chaleur générée dans le sectionneur est insuffisante pour amorcer l'élément de séparation. Ce dernier est conçu pour ne fonctionner que lorsqu'un courant de défaut le traverse.
Figure 2 Schéma typique d'un sectionneur
Remarque : Le sectionneur parafoudre standard n’est pas un dispositif de coupure. Il peut interrompre le courant de défaut lors de sa mise en service, mais uniquement dans des conditions idéales, notamment pour des courants de défaut faibles. Comme le sectionneur n’interrompt pas le courant de défaut, un dispositif de protection contre les surintensités doit intervenir en cas de surcharge et de défaillance du parafoudre.
Conditions du système relatives à la bonne utilisation d'un sectionneur
Comme indiqué dans la section précédente, le disjoncteur différentiel (DDR) n'est activé qu'en cas de courant de défaut à fréquence industrielle. De ce fait, les systèmes non mis à la terre et les systèmes mis à la terre par impédance peuvent ne pas déclencher le DDR en cas de défaillance du parafoudre. Certains sectionneurs sont sensibles aux courants de défaut de l'ordre de 1 ampère, mais la plupart ne le sont pas.
Courbe de courant-temps
Chaque sectionneur possède une courbe caractéristique courant-temps représentée graphiquement ou tabulairement, comme illustré à la figure 3. Comme indiqué précédemment, le sectionneur n'étant pas un dispositif de coupure ou d'élimination de défaut, seule la courbe d'amorçage de la coupure peut être correctement affichée. L'amorçage de la coupure est défini comme le premier signe de tension d'arc externe aux bornes du dispositif lors de son opération de coupure.
Figure 3 Dispositif de protection contre les surintensités vs. déclenchement du sectionneur
Coordination avec les dispositifs de protection contre les surintensités
Si un dispositif de protection contre les surintensités est installé en amont d'un parafoudre équipé d'un sectionneur, la surintensité peut dépasser la capacité d'amorçage du sectionneur. Il est donc prudent pour l'utilisateur d'un parafoudre équipé d'un sectionneur de faire coïncider la courbe de coupure initiale du sectionneur avec la courbe de fusion minimale du dispositif de protection contre les surintensités. On peut généralement considérer que si le dispositif de protection contre les surintensités a une vitesse de coupure plus lente qu'un fusible de 20 kΩ, la coordination avec le sectionneur est assurée.
Aspects de sécurité du sectionneur
Les sectionneurs sont généralement installés à l'extrémité de terre du parafoudre, comme illustré sur la figure 4. Dans cette configuration, la base du parafoudre est mise sous tension au potentiel de ligne après la coupure du sectionneur et le court-circuit du parafoudre. Cette distribution de tension diffère sensiblement de la distribution de tension habituelle en régime permanent. Il est important que les utilisateurs de ce type de parafoudre sachent que le potentiel de ligne peut être présent à la base du parafoudre, même si celle-ci est normalement au potentiel de terre ou proche de celui-ci. Par conséquent, la base du parafoudre doit toujours être considérée comme potentiellement au potentiel de ligne.
Figure 4 Configurations typiques de sectionneurs
Un autre aspect de sécurité à prendre en compte concernant les sectionneurs est que, lorsque la poudre activatrice atteint sa température d'activation, elle sépare le sectionneur avec une force et une rapidité considérables. Ceci peut provoquer l'expulsion de petits fragments et d'étincelles. Comme indiqué précédemment, le sectionneur n'étant pas un dispositif de coupure, un arc électrique à fréquence industrielle peut se maintenir pendant plusieurs cycles. Cet arc est également susceptible de faire fondre des pièces métalliques et plastiques qui pourraient tomber au sol.
Le troisième point de sécurité à prendre en compte concernant les sectionneurs est que l'appareil est activé par la chaleur et ne doit pas être chauffé dans un four à plus de 150 °C, car cela pourrait l'activer.
Il convient de noter que le simple fait d'appliquer un choc sur un sectionneur n'active pas la poudre, celle-ci étant activée uniquement par la chaleur. Toutefois, il faut être prudent si la poudre noire est touchée directement et que de la chaleur est générée, car elle pourrait s'enflammer.
Considérations relatives aux supports isolants
D'après la figure 4, on peut supposer qu'une fois le sectionneur déclenché, le potentiel de ligne par rapport à la terre est contraint à travers le support isolant. Cette contrainte peut provoquer un courant de fuite à la terre via le support isolant si l'unité déconnectée reste sous tension pendant une période prolongée. Les caractéristiques de tenue électrique et environnementale à long terme du support isolant devront être améliorées si le parafoudre reste sous tension pendant plus d'un an.
Considérations relatives à l'installation et à la gestion des prospects
Il est important de noter que lorsque le sectionneur se déclenche et déconnecte la terre du parafoudre, le câble de terre doit être suffisamment long pour créer un espace entre le bas du parafoudre et la partie déconnectée. La flexibilité du câble doit également être prise en compte pour garantir cet espace. En général, une barre omnibus peut poser problème lors de la déconnexion ; un câble souple ordinaire convient. Les conducteurs rigides ou souples d'un diamètre maximal de 1 cm se déconnectent généralement facilement du parafoudre sur les appareils courants. Lorsque les parafoudres sont montés en parallèle sur une traverse, il est important que le câble de terre du parafoudre central ne soit pas bloqué par les deux parafoudres extérieurs. Cela pourrait entraîner une coupure de courant prolongée, même si le sectionneur s'est déclenché et a tenté d'isoler le parafoudre.
Figure 5 Gestion recommandée des câbles pour un raccordement triphasé en parallèle
Transport et élimination
Les parafoudres étant équipés d'un élément déclencheur susceptible d'exploser et de séparer le conducteur de terre sous l'effet de la chaleur d'un courant de défaut à la terre, ils peuvent également se déclencher en cas d'incendie. Par conséquent, leur mise au rebut ne doit en aucun cas inclure l'incinération.
Selon la réglementation MUN relative aux matières dangereuses, le GLD devrait être classé comme explosif de classe 1. Cependant, moyennant des essais ou des modifications appropriées, il peut être reclassé. Si le GLD est fabriqué de manière à ne pas créer de projectile en cas d'incendie pendant le transport, il peut être classé comme marchandise non dangereuse et son transport ne pose alors aucun problème. Pour plus d'informations sur ce sujet, veuillez consulter la communication présentée lors de la conférence mondiale INMR de 2007, intitulée « Problèmes émergents liés au transport des dispositifs anti-explosion ».
Cela soulève la question du transport sécurisé des parafoudres sur camions. Il est conseillé de transporter le parafoudre dans un compartiment métallique fermé, comme on en trouve généralement sur les camions utilitaires. Si cela s'avère impossible, reliez l'extrémité GLD du parafoudre à un élément robuste ou à sa propre extrémité haute tension.
Dispositifs de sectionnement utilisés sur les parafoudres de lignes de transport
Ce sectionneur remplit la même fonction qu'un sectionneur de distribution, mais doit résister à des contraintes différentes à l'arrêt. Il est important de noter que tout sectionneur utilisé dans cette application doit avoir subi des tests de courant TLD plus élevés dans le cadre de sa certification.
Le futur déconnecteur
Perspectives d'avenir pour les déconnecteurs
1. Sectionneur : Ce dispositif n'existe pas encore, mais les fabricants de parafoudres devraient sérieusement l'envisager. Il permettrait d'éviter une coupure de courant en cas de surcharge et de défaillance d'un parafoudre.
2. Sectionneur de sous-station : Il s'agit d'un dispositif pouvant être monté sur des appareils à haute tension et pouvant être utilisé pour déconnecter ce type de parafoudre, comme il le fait pour les parafoudres de distribution.
3. Sectionneurs très visibles : Il arrive souvent que le personnel de ligne ne remarque pas un parafoudre défectueux, car le sectionneur en position ouverte n’est pas évident. Il serait judicieux d’ajouter un indicateur lumineux sur les sectionneurs.
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