La question se pose avant même que le produit n'arrive. Quelqu'un a décidé que l'appareillage de commutation devait être équipé d'un système de surveillance sans fil de la température. Le premier problème concret n'est pas de savoir quel appareil acheter, mais bien combien de capteurs commander, où les placer et comment le système doit réagir lorsqu'un d'entre eux détecte une température élevée. Si l'on se trompe sur ces trois points, l'installation fournira des données dont personne ne tiendra compte.
Note d'application : le présent document traite de la surveillance continue de la température des assemblages boulonnés, des raccordements de barres omnibus et des terminaisons de câbles dans les appareillages de commutation basse et moyenne tension, à l'aide de capteurs sans fil installés de manière permanente et d'un récepteur local. Il ne traite pas des fenêtres d'inspection infrarouges ni de l'imagerie thermique périodique. Ces techniques restent utiles et répondent à une problématique légèrement différente. ACXION fabrique les récepteurs ACX6600 et ACX6500 ainsi que les capteurs WTC405 et GTC405 décrits ici ; ce document reflète donc la manière dont nous les spécifions.
Pourquoi les articulations chauffent-elles ?
Un assemblage boulonné conduit le courant à travers la zone de contact entre deux conducteurs. Cette zone ne correspond jamais à la totalité de la surface de l'assemblage. Elle résulte de la somme d'une multitude de petits points de contact dus aux aspérités, et sa taille effective dépend du couple de serrage des boulons, de l'état de la surface et de la pression qui subsiste après des années de cycles thermiques.
Chaque cycle de charge chauffe le joint puis le laisse refroidir. Chaque cycle détend légèrement l'empilement. L'aluminium et le cuivre sont également sujets au fluage. Une couche d’oxyde se forme à la surface de contact, et cet oxyde est un moins bon conducteur que le métal sous-jacent. La résistance augmente, ce qui génère davantage de chaleur, ce qui accélère ce même processus. Il s’agit d’une défaillance progressive, caractérisée par une longue période stable suivie d’une courte période de détérioration rapide. C’est précisément ce type d’évolution que les inspections périodiques ont du mal à détecter.
Les limites d'élévation de température pour les raccordements sont définies dans la norme CEI 62271-1 et dans son équivalent chinois GB/T 11022. Ces limites résultent d'essais de type réalisés dans des conditions définies. Elles ne correspondent pas à la situation d'une armoire dans une sous-station surchauffée au mois d'août, c'est pourquoi un seuil d'alarme absolu repris tel quel de la norme est rarement la bonne solution.
Compter les points
Commencez par le circuit, pas par le boîtier. Chaque point où le courant traverse une connexion mécanique est susceptible de présenter un problème. Ces points ne présentent pas tous le même risque de défaillance.
Les raccordements de câbles constituent le point de défaillance le plus fréquent. La connexion repose sur le sertissage correct d’une cosse, puis sur son vissage correct, deux opérations qui s’effectuent à la main. Un raccordement de câble triphasé comporte donc trois points si l’on souhaite couvrir toutes les phases. Il est important de veiller à ce que toutes les phases soient présentes, pour la raison exposée ci-dessous.
Viennent ensuite les raccords de barres omnibus entre les cellules. Sur un long enchaînement, ils sont plus nombreux qu’on ne le pense. Puis, les contacts fixes et mobiles à l’intérieur de l’unité extractible. Ce sont les plus difficiles d’accès et les plus importants à surveiller sur une ligne d’alimentation critique. Enfin, les contacts du sectionneur ou du commutateur de mise à la terre sur le même circuit.
Sur un coffret d'entrée classique, avec des raccordements de câbles en bas et des connexions aux barres omnibus en haut, ainsi que les contacts des disjoncteurs, le nombre réel de points se situe entre six et douze. C'est pourquoi les récepteurs sont disponibles en versions à 3, 6, 9 et 12 points, plutôt qu'en une seule taille fixe. La plupart des installations que nous fournissons comptent finalement six ou neuf points par rangée. La version à douze points est généralement réservée aux tableaux de raccordement et aux panneaux de couplage de barres omnibus, où les conséquences sont les plus graves.
La raison pour laquelle il vaut mieux disposer des trois phases plutôt que d'une seule est que le signal utile est souvent différentiel. Un joint fonctionnant à 70 degrés sur les trois phases dans une pièce à 40 degrés supporte une charge. Un joint fonctionnant à 70 degrés sur une phase alors que les deux autres sont à 48 degrés est défaillant. Aucun seuil absolu suffisamment strict pour détecter ce deuxième cas ne sera jamais utilisable en été.
Choix du capteur
Cette gamme comprend deux types de capteurs. La différence réside dans leur mode d'alimentation, ce qui détermine l'emplacement où chacun peut être installé.
Le WTC405 fonctionne sur batterie. Il émet à 2,4 GHz avec une portée en ligne droite d’environ 80 mètres, et mesure des températures comprises entre 0 et 110 degrés Celsius. Il peut être fixé sur un raccord lors d’une brève coupure de courant, voire dans certains cas sans aucune coupure. Comme il est autonome, il fonctionne partout. Cela inclut les circuits qui ne transportent que peu ou pas de courant la plupart du temps, ainsi que les jonctions qui ne se trouvent pas à proximité d'un conducteur sur lequel on pourrait fixer une pince.
Le GTC405 est un capteur passif. Il tire son énergie par induction du conducteur qu’il surveille ; il nécessite donc un courant de fonctionnement d’au moins 5 A pour fonctionner. Lorsque le circuit est toujours alimenté à un niveau supérieur à cette valeur, le capteur passif constitue le meilleur choix. Il n'y a pas de pile à remplacer ni de durée de vie de pile à prendre en compte. En revanche, lorsque le circuit est peu chargé ou fonctionne par intermittence, il ne fonctionnera pas. Le spécifier dans ces conditions est une erreur que nous avons dû corriger sur plus d'une commande.
Les deux capteurs couvrent la même plage, comprise entre 0 et 110 degrés. Le récepteur, quant à lui, couvre une plage de 0 à 120 degrés, avec une précision de plus ou moins 1 degré Celsius.
Le récepteur et ce qu'il fait des données
L'ACX6600 est un écran à montage sur panneau. L'ACX6500 est la version sur rail DIN, proposant les mêmes options de 3, 6, 9 et 12 points. Les deux modèles disposent de deux sorties relais normalement ouvertes pour les alarmes et d'un port RS485 Modbus-RTU. Le MTBF (temps moyen entre pannes) de l'appareil est estimé à au moins 50 000 heures.
Disposer de deux sorties relais, c'est moins que ce que l'on pourrait croire. Cela oblige à définir clairement la signification de chaque alarme. Nous recommandons d’en utiliser une pour un avertissement et l’autre pour un déclenchement ou un appel d’urgence. Basez l’avertissement sur une différence entre les phases plutôt que sur une température absolue. Un avertissement qui se déclenche à une valeur fixe sera soit ignoré, car il se déclenche chaque été, soit réglé à une valeur si élevée qu’il se déclenchera trop tard.
C'est grâce au port Modbus que les données deviennent utiles au-delà des murs de la sous-station. L'analyse des tendances d'un joint sur plusieurs mois permet de mettre en évidence une augmentation progressive que les seuils absolus ne permettent pas de détecter. Un joint dont la température augmente de quelques degrés chaque mois est plus préoccupant qu'un joint dont la température reste stable.
Si l'enceinte nécessite également une indication de l'état des appareillages de commutation, une signalisation de présence de tension et une commande locale, l'ACX6100 répond à ces besoins. Sa variante E permet d'intégrer jusqu'à douze capteurs de température sans fil sur la même face du panneau. Cela évite de devoir réaliser une deuxième découpe sur une porte déjà encombrée. Dans le cadre d'une construction neuve plutôt que d'une rénovation, c'est généralement la solution la plus esthétique.
Où sont placés les capteurs, et ce qu'ils ne sont pas
Un capteur mesure la température de ce qu’il touche. Fixé à l’extérieur d’un raccord de barre omnibus, il indique une température proche de celle du conducteur, mais pas exactement identique. L’écart dépend de la qualité de la fixation et de la circulation d’air à l’intérieur de l’armoire. Cela n’a pas d’importance pour l’analyse des tendances et les comparaisons différentielles. En revanche, cela en a pour contester un certificat d’essai de type.
Placez le capteur sur le corps du raccord plutôt que sur la tête du boulon. Éloignez-le d'un radiateur ou du flux d'air d'un ventilateur. Notez à quel raccord physique correspond chaque canal. C'est cette dernière étape qui est souvent négligée, et c'est la raison pour laquelle on finit par enquêter sur une alarme dans la mauvaise cabine.
La surveillance sans fil ne remplace pas non plus un serrage correct des raccords lors de l'installation, et elle ne permet pas de réparer un raccord. Elle vous alerte suffisamment tôt pour vous permettre de planifier un arrêt plutôt que de subir un arrêt imprévu.
Ce dont nous avons besoin pour définir un système
En tant que fabricant, nous devons indiquer clairement que nous commercialisons cet équipement. Pour dimensionner un système, nous avons besoin du schéma d’implantation, du nombre et du type de raccordements à surveiller, ainsi que de l’intensité de charge sur chaque circuit surveillé. Nous devons également savoir s’il s’agit d’un tableau neuf ou d’une mise à niveau, si le récepteur est monté sur une porte ou sur un rail, et comment les alarmes doivent être signalées.
Les systèmes de cette gamme sont configurés conformément aux plans du projet et leur devis est établi en fonction de chaque configuration. Les caractéristiques techniques des capteurs et des récepteurs, les formats de montage et les options de canaux figurent dans le catalogue consacré à la surveillance et à la protection de l'alimentation électrique disponible sur notre centre de téléchargement. Lorsque la face avant du panneau doit également afficher des indications d'état, consultez nos remarques sur panneaux d'indication d'état des appareillages de commutation aborder ce choix. La régulation climatique des armoires constitue un problème à part, décrit dans notre article sur condensation dans les appareillages de commutation.
Limites
Les capteurs sans fil placés à l'intérieur d'une cabine métallique ne fonctionnent pas de la même manière qu'à l'air libre. Ce n'est pas un hasard si la portée de 80 mètres correspond à une ligne de visée dégagée. Dans une cabine fortement cloisonnée, ou comportant une importante quantité d'acier entre le capteur et le récepteur, il convient de réfléchir à l'emplacement de l'antenne avant l'installation plutôt qu'après. Lorsqu'un relevé est requis à des fins d'assurance ou pour un service public, un instrument portable étalonné, utilisé pendant toute la durée du relevé, reste l'instrument de référence.
Les caractéristiques techniques mentionnées dans cet article sont issues du catalogue actuel. Vérifiez le nombre de canaux, le type de capteur et le format du récepteur sur la confirmation de commande. Reportez-vous au schéma fourni avec l'équipement pour les détails finaux de l'installation.