L'appareillage de commutation haute-tension est un dispositif crucial dans les systèmes électriques utilisé pour connecter, déconnecter et commuter des circuits haute-tension. Ses fonctions englobent la commutation de charge dans des conditions de fonctionnement normales et l'isolation des défauts dans des conditions de fonctionnement anormales, ce qui en fait l'un des principaux équipements garantissant le fonctionnement sûr, stable et économique du réseau électrique. Ce type d'équipement fonctionne généralement à 3 kV CA et plus ou 1,5 kV CC et plus, et est largement utilisé dans la production, le transport, la transformation, la distribution et la consommation d'énergie industrielle, entreprenant les tâches critiques de contrôle du flux d'énergie électrique, de limitation de l'étendue des défauts et de protection des équipements électriques.
Du point de vue du principe de fonctionnement, les appareillages de commutation haute tension-s'appuient sur une technologie d'extinction d'arc-et sur des supports isolants pour obtenir une commutation de circuit fiable. Dans des conditions de fonctionnement normales, les disjoncteurs, les interrupteurs de charge et autres équipements peuvent connecter ou déconnecter le courant de charge conformément aux instructions d'expédition. Lorsqu'un court-circuit, une surcharge ou un autre défaut se produit dans le système, le dispositif de protection déclenche le disjoncteur pour déconnecter rapidement le courant de défaut, empêchant ainsi la propagation de l'accident et les dommages matériels. La conception de la chambre d'extinction d'arc-et le choix du milieu isolant (tel que le vide, l'hexafluorure de soufre gazeux, l'huile à faible teneur en-ou l'air) affectent directement la capacité de coupure et la durée de vie de l'équipement. Les chambres d'extinction d'arc sous vide-sont largement utilisées dans la distribution d'énergie en raison de leur vitesse d'extinction d'arc-rapide, de leur faible entretien et de leur respect de l'environnement. Les disjoncteurs à l'hexafluorure de soufre (SF₆), quant à eux, sont couramment utilisés dans les systèmes de transmission à haute -tension et ultra-haute-tension en raison de leur excellente isolation et de leurs performances d'extinction d'arc-.
Structurellement, l'appareillage haute tension-se compose généralement d'éléments de coupure, de composants d'isolation de support, de mécanismes de commande, de systèmes de contrôle et d'un boîtier. Les éléments de coupure sont au cœur de la commutation des circuits, y compris le système de contact et la chambre d'extinction d'arc- ; l'isolation de support assure l'isolation électrique entre les composants sous tension et mis à la terre et résiste à la tension de fonctionnement la plus élevée du système et aux surtensions atmosphériques ; le mécanisme de commande fournit l'énergie mécanique requise pour l'ouverture et la fermeture, et peut être classé en mécanismes de commande à ressort, hydrauliques, pneumatiques et électromagnétiques selon le procédé de commande. Sa fiabilité opérationnelle affecte directement la vitesse de réponse et les performances de sécurité de l'équipement ; le système de contrôle intègre des fonctions de protection de relais et de surveillance des signaux, réalisant une ouverture et une fermeture automatiques, des alarmes de défaut et des affichages d'état. Certains équipements intelligents peuvent également communiquer avec les systèmes d'automatisation des sous-stations, prenant en charge la surveillance à distance et la maintenance basée sur l'état.
Selon la fonction et l'application, les appareillages haute tension-comprennent principalement les disjoncteurs, les sectionneurs, les interrupteurs de charge, les interrupteurs de mise à la terre et les appareils électriques combinés. Les disjoncteurs possèdent des capacités complètes d'extinction d'arc-, interrompant à la fois le courant de charge et le courant de court-circuit. Les sectionneurs sont principalement utilisés pour l'isolation électrique, créant un point de déconnexion clair pour garantir la sécurité de la maintenance ; cependant, ils n'ont eux-mêmes pas de capacités d'extinction d'arc-et ne doivent être actionnés qu'après l'ouverture du disjoncteur. Les commutateurs de charge peuvent connecter et déconnecter des circuits dans une plage de charge spécifiée et sont souvent utilisés conjointement avec des fusibles pour couper le courant de court-circuit -. Les interrupteurs de mise à la terre sont utilisés pour mettre le circuit à la terre, libérant la charge résiduelle et assurant la protection de maintenance. L'appareillage de commutation combiné (GIS/HGIS) intègre plusieurs éléments de commutation dans un boîtier étanche rempli de gaz SF₆, offrant des avantages tels qu'une structure compacte, un faible encombrement et une forte résistance à la pollution, ce qui le rend particulièrement adapté aux sous-stations urbaines et aux environnements spéciaux tels que les hautes altitudes et les zones fortement polluées.
Les performances des appareillages haute tension-sont principalement évaluées en fonction de la tension nominale, du courant nominal, du courant nominal de coupure de court-circuit-, du courant de tenue de courte durée-et des caractéristiques de fonctionnement. Ces paramètres déterminent l'applicabilité et la fiabilité de l'équipement dans différentes conditions de fonctionnement et imposent des exigences strictes en matière de conception, de fabrication et de tests. Avec l'expansion de l'échelle du réseau électrique et l'amélioration de son niveau d'intelligence, les appareillages de commutation haute tension-évoluent vers une plus grande fiabilité, un fonctionnement sans entretien-, une intelligence et un respect de l'environnement. Cela comprend l'adoption de gaz alternatifs respectueux de l'environnement, l'intégration de fonctions de surveillance en ligne et de diagnostic des pannes, ainsi que l'optimisation de la conception modulaire pour améliorer l'efficacité de l'installation et de la maintenance.
En bref, l'appareillage de commutation haute tension-est un équipement de contrôle et de protection indispensable dans le système électrique. Son niveau technique et son état de fonctionnement affectent directement la sécurité du réseau électrique et la qualité de l'alimentation électrique. Grâce à une innovation continue en matière de matériaux, à une optimisation structurelle et à des mises à niveau intelligentes, ce type d'équipement jouera un rôle encore plus important dans la construction d'un réseau électrique robuste et intelligent et dans la réalisation des objectifs de « double -carbone ».