Les fusibles moyennetension européens
CEI 60282
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Les systèmes moyenne tension sont maintenant classés HTA
Tension maximum: 72500V
Nos fusibles: jusqu’à 40500V
Domaine des fusibles moyenne tension européens
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SECURITE – QUALITE – ECONOMIE
• Sécurité : les courts circuits peuvent être dangereux pour le personnel et peuvent détruire des équipements
•Qualité : de la source de puissance et qualité des équipements
• Économie : la protection peut contribuer à réduire le coût des équipements et le coût de la maintenance
Les exigences de la protection
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• Fiabilité
• Fusion enfermée
• Rapidité
• Pouvoir de coupure élevé
• Maintenance non nécessaire avant un court circuit
• Maintenance réduite après un court circuit
• Sélectivité facilement obtenue
• Qualité de l’énergie améliorée
• Future extension des systèmes sans problèmes
• Universel
• Faible consommation de puissance
• Prix
Les fusibles moyenne tension peuvent fournir :
Sécurité – Qualité – Economie
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2 classes principales dans la norme CEI 60282-1:
• Fusibles d’accompagnement ou « fusibles limiteurs pour court-circuit »: peuvent couper tous les courants compris entre le pouvoir de coupure (maximum) et le courant minimum de coupure.
• Fusibles à usages généraux : peuvent couper tous les courants compris entre le pouvoir de coupure (maximum) et le courant entraînant la fusion des éléments fusibles au moins en 1heure.
Deux classes principales de fusibles
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Courant I1 : pouvoir de coupure (courant maximum)
La tension d’essais est égale à 87% de la tension nominale du fusible
Courant I2 : essai à énergie maximum
La tension d’essais est égale à 87% de la tension nominale du fusible
Courant I3 : courant minimum de coupure
La tension d’essais est égale à 100% de la tension nominale du fusible
Fusibles d’accompagnement: I3 est le courant minimum de coupure.
Fusibles a usages généraux : I3 est le courant entraînant la fusion des éléments fusibles au moins en 1heure..
Essais de coupure
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Quelques fusibles à usages généraux peuvent être altérés par un échauffement excessif lorsqu’ils sont soumis à un courant entraînant un temps de fusion nettement supérieur àune heure.
Essais de coupure
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Le courant nominal du fusible est défini pour température ambiante de 40°C.
Des limites typiques sont:
• Corps: 115 K d’échauffement soit une température maximum égale à 155°C
• Contacts: 65 K d’échauffement soit une température maximum égale à 105°C
Essais d’échauffement
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Les essais sont réalisés pour couvrir les échelles de temps suivantes:
Fusibles d’accompagnement: de 0.01s à 600s
Fusibles a usages généraux: de 0.01s à 1h
Courbe Temps courant
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Les fusibles d’ accompagnement sont recommandés lorsqu’ils ne doivent pas interrompre les courants de défaut de faible valeur.
Ils fonctionnent en association avec un disjoncteur et sont donc utilisés pour:
• La protection des circuits avec moteurs
• La protection des condensateurs
• La protection des transformateurs
Fusibles d’accompagnmentou fusibles court-circuit
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Comme pour les fusibles basse tension les principaux composants sont:
• Un ou plusieurs éléments fusibles en parallèle
• Un corps en céramique ou en fibre de verre
• Pièces de raccordement
• Matière de remplissage: généralement du sable
Fusibles d’accompagnmentou fusibles court-circuit
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Il y a principalement 2 sortes de design:
Concept 1: Element fusibles avec alliages ou eutectiques à bas point de fusion.
Concept 2: L’utilisation de 2 systèmes d’éléments fusibles en série dans la même enveloppe comme les « Dual Element » des fusibles basse tension:
• Le 1ier system contient des éléments fusibles pour interrompre les court circuits
• Le 2ième système contient un élément avec un ressort armé pour interrompre les faibles surcharges
Le concept 2 est le plus souvent utilisé.
Pour les applications avec courants de défaut de faible valeur
Fusibles généraux
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Trois principaux types
Fusibles pour la protection des transformateurs
Fusibles type intérieurInstallés au primaire du
transformateur
Fusibles immergésPour la protection des
transformateurs immergés
Fusibles type extérieurPour la protection des
transformateurs aériens
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Dimensions selon les normes françaises et allemandes:
UTE 64 210
DIN 43 625
Lorsqu’ils sont utilisés avec un percuteur actionnant un disjoncteur, le percuteur doit avoir une énergie suffisante
Fusibles intérieursPour les tableaux moyenne tension
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Les fusibles sont du type Accompagnement et sont conformes aux normes DIN 43 625.Les applications extérieures imposent des équipement étanches ainsi que la capacité de supporter les rayons UV et les tempêtes de sable.
Fusibles extérieurs
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Les fusibles étanches à l’huile sont immergés dans un liquide diélectrique :
• Ils sont totalement étanches à l’huile
• Ils doivent fonctionner à des températures généralement proches de 100°C
• Ils sont installés à l’intérieur de la cuve des transformateurs MT/BT au dessus des enroulements
• On utilise un fusible à usage général ou d’accompagnement
Fusibles étanches à l’huile
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Système triphasé avec neutre à la terre
UN = la tension entre phases la plus élevée
Système monophasé
UN = 115% de la tension monophasée la plus élevée
Système triphasé avec neutre isolé , discussion sur:
Le double défaut à la terre
Les courants capacitifs dans le cas d’un défaut phase - terre
Selection de la tension nominale UN des fusiblesCEI 60282-1
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Altitude CEI 60282-1 §2.1 b)“ Les tensions assignées et les niveaux d’isolement spécifiés dans cette norme s’appliquent aux fusibles prévus pour une utilisation à des altitudes ne dépassant pas 1000m ”
Selection de la tension nominale UN des fusiblesCEI 60282-1: conditions normales de service
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Influence de l’altitudeLes valeurs données par la CEI concernent plus particulièrement les porte-fusibles et les isolateurs.
La CEI spécifie un déclassement de 5% de la tension à 1500m et 20% à 3000m
Notre fusible 40.5kV avec un corps en époxy peut fonctionner avec certitude sous 32kV à3000m alors que sa longueur est seulement de 300mm.
Par conséquent tous nos fusibles de notre catalogue jusqu’à 36kV n’ont pas besoin d’être déclassés pour des altitudes inférieures à 3500m.
Selection de la tension nominale UN des fusiblesCEI 60282-1: conditions normales de service
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Température ambiante• Maximum: 40°C
• Moyenne : 35°C
• Minimale : - 25°C
Influence de l’environnement surle courant nominal IN du fusible
CEI 60282-1: conditions normales de service
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Température ambiante
80θ120A a
1
1θ A
1K
θBN KxII 1.2770
1.2165
1.1660
1.1155
1.0750
1.0345
140θKa
Influence de l’environnement surle courant nominal IN du fusible
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Altitude
0.963000
0.972500
0.982000
0.991500
11000
Facteur de correction pour le courant assignéAltitude (m)
Influence de l’environnement surle courant nominal IN du fusible
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Remarques
• Les court-circuits entre phases génèrent des grands courants. Les fusibles interrompent parfaitement de tels courants en quelques millisecondes, en limitant le courant crête à des valeurs très basses.
• En cas de défaut à l’intérieur du transformateur, la valeur du courant augmente en général progressivement. Il peut atteindre des valeurs élevées tout en produisant des gaz. L’absence de protection peut être catastrophique avec un réel danger d’explosion. Dans ce cas, le fusible limite et interrompt parfaitement le courant.
Protection des transformateurs de puissance
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Le choix du fusible doit être fait en prenant en compte :
• Les courants transitoires élevés qui se produisent au primaire à la mise sous tension du transformateur
• Les surcharges qui peuvent accélérer le vieillissement des fusibles
• L’utilisation de fusibles dans l’huile nécessite une sélection particulière car les différentes parties de l’équipement interviennent dans le processus d’échauffement. Un coefficient de déclassement particulier du calibre est alors utilisé
Protection des transformateurs de puissance
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Courant d’appel transformateur
t
12 IN TRANS à 25 IN TRANS crête
0.1s
IN TRANS
IINR
Protection des transformateurs de puissance
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Règle pratique
Le courant nominal In du fusible est au moins égal à:
In = 1.7 x IB
Lorsqu’ une surcharge de 133% est prise en compte:
In = 2.3 x IB
IB = courant nominal du transformateur
Le coefficient pour la température doit être ajouté In = 1.7 x IB x K
Ou In = 2.3 x IB x K
θ
θ
Protection des transformateurs de puissance
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Ce tableau a été calculé sur la base d’un courant transitoire égal à 8 à 15 fois le courant nominal du transformateur et d’une surcharge de 130%.
Si la température ambiante dépasse 40°C un déclassement du fusible est nécessaire.
Protection des transformateurs de puissance
30/3320/221513.810/116/6.65/5.53.3
1002000801600631001001250
40508080100031.550636310080031.5405050806302531.5405063100500202531.540638010040016252531.5506310010031516202525405063802501616202031.5405063200101616202531.54050160101616162531.531.5501256.3101616202531.5401006.310101616252531.5806.36.3101016202025636.36.3101010161625506.36.36.36.36.36.3101625
Operating voltage (kV)Transformer power (kVA)
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Guide de sélection des fusibles UTE
Protection des transformateurs de puissance
43434316166.36.320
6343431616166.315
63633232166.310
100063040025016010050
Sélection EDFPuissance nominale du transformateur
Tension nominale du réseau (kV)
634343434343161616166.36.36.36.36.36.36.32063434343434316161616166.36.36.36.36.315
636363633232321616166.36.36.36.310125010008006305004003152502001601251008063504025
Recommandations C13100Puissance nominale du transformateur
Tension nominale du réseau (kV)
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Φcos*η*3*VPI
AC
KWFLA
KWP
ACVcos
Puissance nominale du moteur (généralement donnée en Kilowatt)
Tension nominale entre phases du circuit
Rendement du moteur
Facteur de puissance
Le courant de démarrage peut atteindre 3 à 8 fois le courant nominal IFLA du moteur
Recommandations générales pour la protectiondes moteurs
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ISTART IF
Courbe moyenne de fusion du fusible
d1
TSTART
Recommandations générales pour la protectiondes moteurs
2.85 x ISTART100000
2.2 x ISTART10000
1.8 x ISTART2000
IFN
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Choix du fusible pour tenir le courant nominal du moteur IFLA et les conditions d’environnement
La règle générale est d’avoir au moins IN = 1.25 x IFLA
Recommandations générales pour la protectiondes moteurs
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La sélection du fusible doit tenir compte de :
• Le courant d’appel du condensateur se produisant à la mise sous tension
• Les courants harmoniques pendant le fonctionnement normal du réseau
• La tension de rétablissement aux bornes du fusible après l’interruption d’un défaut
Recommandations générales pour la protectiondes condensateurs
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Choix du type de fusible• Même avec un fusible type « g » il faut toujours prévoir un autre dispositif de protection pour interrompre les faibles surcharges
• Des fusibles type « a » peuvent être utilisés, à condition de prévoir un dispositif de protection contre les surcharges (courant minimum de coupure du fusible sélectionné)
Recommandations générales pour la protectiondes condensateurs
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Choix de la tension nominale du fusible Il arrive que la tension de service augmente de 20% pendant les périodes de surcharge
UFUSIBLE MAX > 1.2 fois la tension nominale du circuit
Recommandations générales pour la protectiondes condensateurs
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Choix du fusible : règle générale pour tenir le courant permanentCourant nominal IN du fusible est environ :
IN = 2 x courant nominal du condensateur
Recommandations générales pour la protectiondes condensateurs
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Tenir le courant d’appel du condensateur
IINRUSH IF
Courbe moyennede préarc du fusible
d1
TINRUSH
Recommandations générales pour la protectiondes condensateurs
2 x ISTART100000
1.8 x ISTART10000
1.7 x ISTART2000
IFN
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Ils doivent tenir des courants d’enclenchement élevés.
Le courant nominal des fusibles doit être au moins égal à 200%.
Le fusible au secondaire doit être utilisé pour la protection contre les surcharges.
Fusibles disponibles
40.5 KV 6.3 A 55x300
Tension (KV) L (mm) Rating DésignationIN (A)
Protection des transformateurs de potentiel
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1. Le circuit est ouvert
2. Il est recommandé de remplacer les trois fusibles à moins d’avoir la certitude qu’aucune surintensité n’a traversé les fusibles non fondus
Remplacement des fusibles
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