Schéma d'implémentation pour l'installation de parafoudres ou de transformateurs de tension dans les unités principales à anneau à isolation gazeuse

Selon le type d'isolation, les postes de jonction en anneau (RMU) peuvent être classés comme à isolation gazeuse ou à isolation à air. Les premiers installent les composants du circuit principal dans un boîtier métallique scellé rempli de gaz à basse pression (principalement SF₆ ou des mélanges de gaz) en tant que milieu isolant, utilisant des terminaux de câbles pour les lignes d'entrée et de sortie. En raison de leur excellente isolation, de leur petite taille et de leur conception modulaire, ils sont largement utilisés dans les sous-stations de distribution extérieures de 10 kV et les postes de transformation préfabriqués. Cependant, leur nature entièrement isolée et compacte limite leur applicabilité dans certaines dispositions typiques de sous-station.

​1 Problèmes des RMU à isolation gazeuse​

Figure 1 illustre une conception typique de sous-station de distribution, où le cabinet combiné interrupteur de charge-fusible nécessite un parafoudre, et le cabinet de transformateur de tension (VT) nécessite deux VT en résine moulée de 10/0,1/0,22 kV. Si les projets choisissent des RMU à isolation gazeuse comme le RM6 de Schneider ou le Safenng d'ABB, les exigences de conception ne peuvent pas être pleinement satisfaites.

​1.1 Difficulté d'installation des parafoudres dans les cabinets interrupteur de charge-fusible​

Pour les cabinets d'entrée/sortie d'interrupteur de charge, les deux marques fournissent un espace suffisant de compartiment de câble avec des embouts de type C (conformes à la norme IEC 60137), permettant l'installation d'accessoires de câble T et de parafoudres à branchement direct. Dans les cabinets interrupteur de charge-fusible :

• ​Safenng: Les fusibles montés horizontalement (Figure 2) préservent l'espace pour les câbles, permettant l'installation de parafoudres à branchement direct.
• ​RM6: Les fusibles montés verticalement (Figure 3) occupent l'espace pour les câbles, avec des embouts de type A limitant les accessoires aux types coudé/droit. Il n'y a pas d'espace pour les parafoudres à branchement direct, et il n'existe pas de parafoudres sur le marché compatibles avec les accessoires coudé/droit.

​1.2 Difficulté d'installation des VT dans les cabinets VT​

Les cabinets VT standard nécessitent trois unités de fusibles HT et deux VT monophasés en configuration V (double enroulement, 10/0,1 kV pour la comptabilisation, 10/0,22 kV pour l'alimentation ; ≥1000 VA de sortie secondaire). Les RMU à isolation à air (par exemple, le SM6 de Schneider) offrent un espace ample (500×840×950 mm). En revanche, les RMU à isolation gazeuse présentent des compartiments de câbles compacts (~400×350×700 mm), insuffisants pour les accessoires de câble, les câbles de connexion, les fusibles exposés, les VT, ou la distance phase-phase/terre de 125 mm.

Les fabricants ajoutent généralement un cabinet vide à côté du cabinet d'interrupteur de charge pour loger les VT et les fusibles, les reliant par des câbles. Cependant, cela compromet :

• La sécurité lors de la maintenance des VT en raison de l'absence d'interverrouillages mécaniques.
• La compacité et l'esthétique des postes extérieurs.

​2 Solutions d'installation des parafoudres​

​2.1 Omission des parafoudres​

La norme DL/T 620-1997 Protection contre les surtensions et coordination de l'isolement pour les installations électriques en courant alternatif exige des parafoudres pour les câbles >50 m connectés aux lignes aériennes. Pour les câbles ≤50 m, les parafoudres peuvent être installés à une seule extrémité. Cependant, la norme n'exige pas explicitement des parafoudres sur les têtes de câble à branchement direct des RMU à isolation gazeuse de 10 kV.

Les bâtiments urbains modernes disposent de vastes réseaux de protection contre la foudre, réduisant les risques de coups de foudre. Les connexions de câbles aériens sont rares en ville, rendant peu probables les surtensions directes aux noyaux de câble. Les pratiques internationales (par exemple, les accessoires de parafoudres T) sont souvent omises en zone urbaine. Les RMU à isolation gazeuse en Zhejiang fonctionnent de manière fiable depuis des années sans parafoudres. Par conséquent, ​les parafoudres peuvent être omis pour les sous-stations de RMU à isolation gazeuse en zone urbaine.

​2.2 Critères de sélection des parafoudres​

Pour les réseaux suburbains/ruraux avec des câbles connectés aérien >50 m, des parafoudres doivent être installés. Pour les unités d'interrupteur de charge pur, la plupart des produits suffisent. Pour les ​unités interrupteur de charge-fusible, spécifiez des ​fusibles disposés horizontalement​ pour réserver de l'espace pour les parafoudres, évitant ainsi les problèmes de rétrofit.

​3 Solutions d'installation des transformateurs de tension​

La miniaturisation des cabinets VT nécessite de résoudre les problèmes d'​isolation électrique​ et de ​contraintes spatiales.

​3.1 Résolution de l'isolation électrique​

L'utilisation de fusibles/VT standards des RMU à isolation à air dans les compartiments à isolation gazeuse viole les normes de distance. La solution est d'adopter des ​composants conformes à l'isolation, tels que le ​VT JSZV16-10R. Caractéristiques :

• Accessoires de câble de style américain intégrés pour une isolation complète.
• Fusibles remplaçables intégrés aux bornes HT.
• Tension nominale : 10/0,1/0,22 kV.

​Configuration de câblage:

• Côté interrupteur de charge : accessoires T de style européen touchables.
• Côté VT : accessoires coudés de style américain 20 kV touchables (compatibles avec les fusibles VT).
• Figure 4 montre le VT et les accessoires de style américain.

Tous les composants sont entièrement isolés et touchables. La limitation est la taille du VT JSZV16-10R (conçu pour les RMU extérieurs compacts), restreignant la sortie 220 V à ≤2×400 VA — suffisante pour la charge des batteries DC et l'éclairage.

​3.2 Résolution des contraintes spatiales​

Des dispositions validées confirment l'espace insuffisant pour les VT avec les accessoires de câble. Deux solutions ont été testées :

1. ​Boîte de VT montée en haut: Câbles externes et maintenance des VT non sûre (violation des interverrouillages).
2. ​Base de VT montée en bas (mise en œuvre)​:
• Étend le compartiment de câble vers le bas.
• Hauteur : 400 mm, compatible avec des compartiments de câble de 700 mm de hauteur.
• Permet l'interverrouillage mécanique pour la maintenance.

​Résultat: Cette conception assure une installation et une maintenance sûres tout en préservant la compacité des RMU à isolation gazeuse.