Disjoncteurs à vide extérieurs pour la connexion au réseau d'énergie renouvelable

Les projets d’énergies renouvelables tels que les centrales photovoltaïques et éoliennes doivent à terme connecter l’électricité qu’ils produisent au système électrique plus large.

À ce stade, le projet ne concerne plus uniquement les modules solaires, les onduleurs ou les éoliennes. Le système de connexion au réseau doit également gérer la commutation, la protection, l’isolation, la mesure, le contrôle et l’interruption en cas de panne.

Les disjoncteurs à vide extérieurs peuvent jouer un rôle important dans cette partie du système.

Dans un départ de connexion au réseau moyenne tension, le VCB peut être amené à transporter un courant de fonctionnement normal, à exécuter des commandes de commutation et à interrompre le courant de défaut lorsque le système de protection détermine que le circuit doit être déconnecté.

Cependant, il n’existe pas de configuration unique de « disjoncteur solaire » qui puisse être copiée d’un projet d’énergie renouvelable à un autre.

Même deux projets décrits tous deux comme une connexion au réseau photovoltaïque de 35 kV peuvent nécessiter des disjoncteurs différents car leur courant nominal, leur niveau de défaut, leur dispositif de protection, leur environnement d'installation et leurs exigences de contrôle sont différents.

C'est pourquoi la sélection du VCB doit commencer par la conception du système électrique plutôt que par l'étiquette du projet.

Quel rôle joue un VCB extérieur dans une connexion au réseau d’énergie renouvelable ?

Une centrale d'énergie renouvelable se connecte normalement au réseau via une séquence de circuits de collecte, de transformateurs, d'équipements de commutation et de sous-stations.

Selon l'architecture du projet, un VCB extérieur peut être installé sur un départ, dans une travée de sous-station ou à un autre point de commutation entre le système de production et le réseau électrique.

Son rôle est avant tout électrique.

En fonctionnement normal, le disjoncteur transporte le courant du circuit et répond aux commandes de commutation planifiées. Lorsque le système de protection détecte une condition nécessitant une déconnexion, le disjoncteur reçoit la commande de déclenchement et interrompt le courant.

Cela signifie que le VCB ne doit pas être traité comme un produit isolé.

Ses performances réelles dépendent de la manière dont il se coordonne avec le relais de protection ou le contrôleur intelligent, les TC et TP ou autres dispositifs de détection, l'alimentation auxiliaire, les circuits de contrôle et le réseau en amont et en aval.

Dans un projet de connexion au réseau, cette coordination complète est plus importante que le simple achat d’un disjoncteur avec la tension correcte inscrite sur la plaque signalétique.

Pourquoi un projet de 35 kV ne peut pas être sélectionné uniquement par la tension

Supposons que deux projets photovoltaïques soient tous deux connectés à un système de 35 kV.

Il serait facile de supposer qu’ils devraient utiliser le même disjoncteur à vide extérieur.

Mais ce n’est pas nécessairement exact.

Un projet peut avoir une capacité d'installation plus élevée et donc nécessiter un courant nominal différent. Un autre peut être situé dans une sous-station où le courant de court-circuit présumé est plus élevé. Un troisième projet peut nécessiter un contrôle à distance et une communication avec un système de répartition ou d'automatisation de sous-station.

Les conditions environnementales peuvent également modifier la configuration finale.

Un projet 35 kV dans une zone conventionnelle de basse altitude est différent d'une installation 35 kV située sur un plateau, dans un environnement industriel très pollué ou dans une région aux températures hivernales très basses.

Ainsi, « 35 kV » nous indique uniquement la classe de tension du système.

Il ne nous dit pas tout ce qu'il faut pour sélectionner le disjoncteur.

Une sélection complète doit encore prendre en compte :

tension du système → courant nominal → service de court-circuit → niveau d'isolation → schéma de protection → contrôle et communication → environnement d'installation

Cette séquence fournit une base beaucoup plus fiable pour la sélection des équipements.

Le courant nominal doit suivre le flux de puissance réel

Les projets d’énergie renouvelable peuvent varier considérablement en termes de capacité installée et de disposition des lignes d’alimentation.

Pour cette raison, le courant nominal du disjoncteur doit être sélectionné en fonction du courant réel que l'alimentation ou la baie est censée transporter, ainsi que de la marge de conception du projet et des exigences techniques applicables.

Il n’est pas approprié de choisir le courant nominal disponible le plus élevé simplement parce qu’un plus grand nombre semble plus sûr.

Un disjoncteur considérablement surdimensionné peut augmenter les coûts et modifier la configuration de l'équipement sans apporter de valeur significative au projet.

La meilleure approche consiste à commencer par la conception électrique du projet et à confirmer le courant de fonctionnement attendu avant de sélectionner le courant nominal.

Pour les projets EPC et utilitaires, le diagramme unifilaire est généralement l'un des documents les plus utiles pour cette discussion.

La capacité de coupure de court-circuit est une exigence distincte

Le courant nominal et le courant de coupure en court-circuit décrivent deux conditions de fonctionnement très différentes.

Le courant nominal se rapporte au courant continu transporté par le disjoncteur pendant le fonctionnement normal.

Le courant de coupure en court-circuit se rapporte au courant de défaut que le disjoncteur peut devoir interrompre.

Une ligne d'alimentation en énergie renouvelable peut fonctionner avec un courant normal relativement modéré tout en étant connectée à un réseau avec un courant de défaut disponible beaucoup plus élevé.

Par conséquent, le disjoncteur doit être sélectionné en fonction du niveau de court-circuit calculé pour le point d'installation réel.

Ceci est particulièrement important lorsqu'un projet d'énergie renouvelable est connecté à une sous-station électrique existante.

Le côté réseau peut influencer considérablement le niveau de défaut disponible, c'est pourquoi le disjoncteur ne doit pas être sélectionné uniquement en fonction de la capacité de production de la centrale solaire ou éolienne.

La coordination de la protection détermine quand le VCB doit fonctionner

Le disjoncteur ne décide pas indépendamment quand se déclencher.

Cette décision vient normalement du système de protection.

Les TC, PT ou autres dispositifs de détection fournissent des signaux électriques. Le relais de protection ou le contrôleur intelligent évalue ces signaux en fonction des paramètres configurés. Si les critères de protection sont remplis, une commande de déclenchement est envoyée au disjoncteur.

Le disjoncteur effectue alors l'interruption physique.

Cela crée une chaîne opérationnelle complète :

mesure → jugement de protection → commande de déclenchement → fonctionnement VCB → retour d'état

Si une partie de cette chaîne est mal configurée, le système de connexion au réseau peut ne pas fonctionner comme prévu même lorsque le disjoncteur lui-même est mécaniquement sain.

C'est pourquoi la sélection des VCB pour les projets d'énergie renouvelable doit être discutée en même temps que les exigences de protection plutôt que traitée comme une décision d'achat indépendante.

La configuration CT et PT doit correspondre au projet

Les exigences en matière de mesure et de protection varient d’un projet d’énergie renouvelable à l’autre.

Certains projets obtiennent des signaux de courant et de tension à partir de transformateurs de mesure séparés installés dans la sous-station. D'autres peuvent utiliser des configurations de détection intégrées en fonction de la conception de l'équipement.

La question clé n’est pas de savoir si le disjoncteur possède « plus de capteurs ».

La question importante est de savoir si le système de détection fournit les signaux requis par le système de protection, de mesure et de contrôle du projet.

Par exemple, le projet peut avoir besoin d'informations actuelles pour la protection contre les surintensités, d'informations sur la tension pour la logique de surveillance ou de protection, ainsi que de signaux supplémentaires pour la supervision à distance.

Ces exigences doivent être confirmées avant que la configuration du disjoncteur et du contrôleur ne soit finalisée.

Le contrôle à distance et la communication sont de plus en plus importants

De nombreuses centrales d’énergies renouvelables sont situées loin des grandes villes ou sont exploitées avec un personnel sur place limité.

En conséquence, la surveillance et le contrôle à distance constituent souvent des éléments importants de la conception globale du projet.

Si nécessaire, un VCB extérieur intelligent peut être configuré pour fonctionner avec le système de contrôle du projet et fournir des informations d'état, des alarmes et des commandes de fonctionnement via l'architecture de communication spécifiée.

Mais la communication ne doit jamais être traitée comme une fonctionnalité générique.

Le protocole, les points de données, l'autorité de contrôle à distance, la responsabilité de l'interface et les exigences en matière de cybersécurité doivent être clarifiés lors de la phase de conception du projet.

Un disjoncteur décrit comme « intelligent » n'est pas automatiquement compatible avec tous les systèmes SCADA ou d'automatisation.

Pour les projets EPC internationaux, les exigences de communication doivent donc être incluses dans les spécifications techniques avant la production.

La réenclenchement automatique n'est pas toujours la bonne solution par défaut

Le réenclenchement automatique est largement utilisé dans les réseaux aériens de distribution car de nombreux défauts peuvent être temporaires.

Cependant, les projets de connexion au réseau d'énergies renouvelables peuvent avoir des philosophies d'exploitation différentes selon le type d'alimentation, le système de production, la stratégie de protection et les exigences des services publics.

Par conséquent, la réenclenchement automatique ne doit pas simplement être activée car le contrôleur le prend en charge.

Le projet doit d'abord déterminer si le réenclenchement est autorisé, dans quelles conditions il peut fonctionner et comment il se coordonne avec le système de production et la protection des services publics.

Pour certains projets, une logique de contrôle différente peut être requise après le déclenchement du disjoncteur.

C'est un autre exemple de la raison pour laquelle l'ensemble de fonctions final doit être déterminé par le projet plutôt que par le nombre maximum de fonctionnalités de contrôleur disponibles.

L’environnement extérieur compte toujours

Les projets d’énergie renouvelable sont souvent construits là où la ressource énergétique est la plus importante plutôt que là où l’environnement est le plus facile pour les équipements électriques.

Les centrales solaires peuvent être situées dans des zones sèches, poussiéreuses ou à haute altitude. Les projets éoliens peuvent être exposés à des vents forts, à de basses températures ou à des environnements côtiers.

Le VCB extérieur doit donc être évalué en fonction des conditions réelles du site.

Le niveau d'isolation, les exigences de ligne de fuite, la température minimale et maximale, l'altitude, le risque de contamination et de condensation peuvent tous influencer la configuration finale du produit.

Cela est également directement lié à la sélection de VCB à haute altitude et dans les climats froids.

Un projet peut être à la fois une application d’énergie renouvelable et une application liée à un environnement particulier.

L'installation et la mise en service font partie du processus de connexion au réseau

Même un disjoncteur correctement sélectionné doit être installé et mis en service correctement.

Pendant les travaux sur site, l'état de l'équipement, les connexions primaires, les circuits de contrôle, les retours d'état et les interfaces de protection doivent être vérifiés conformément aux exigences du projet.

Le but de la mise en service n'est pas simplement de confirmer que le disjoncteur peut s'ouvrir et se fermer.

La question la plus importante est de savoir si le système complet se comporte correctement :

Lorsque le système de protection émet un ordre de déclenchement, le disjoncteur répond-il ?

Le contrôleur reçoit-il ensuite le bon état ?

Les indications locales et distantes concordent-elles ?

Les fonctions de protection et de contrôle sont-elles conformes à la conception approuvée ?

Ces contrôles transforment l'équipement d'un produit individuel en une partie d'un système de connexion au réseau fonctionnel.

Expérience de projet de connexion au réseau photovoltaïque 35 kV de DGG Power

DGG Power a pris en charge une ligne d'alimentation de connexion au réseau photovoltaïque de 35 kV associée à une sous-station de 110 kV , en fournissant un nouveau disjoncteur haute tension extérieur au sol ainsi qu'une assistance à l'installation et à la mise en service.

Pour ce type de projet, l'équipement n'est pas évalué uniquement par ses paramètres de produit individuels.

Le disjoncteur doit s'adapter au système de sous-station existant, se coordonner avec les exigences de protection et de contrôle du projet et être correctement installé et vérifié avant l'exploitation.

Ce type d'expérience sur le terrain est précieux car la connexion au réseau d'énergies renouvelables est en fin de compte une tâche d'intégration technique.

La fabrication du produit ne constitue qu’une partie du processus de livraison.

La sélection des équipements, la confirmation technique, l’installation, la mise en service et la coordination du projet contribuent au résultat final.

Quelles informations doivent être fournies avant de demander un devis ?

Si les paramètres complets ne sont pas encore disponibles, le schéma unifilaire, le schéma de protection et les spécifications techniques du projet peuvent constituer un point de départ utile.

Soutien de DGG Power aux projets de connexion au réseau d’énergies renouvelables

DGG Power fournit des équipements de transmission et de distribution moyenne et haute tension pour les sous-stations, les systèmes de distribution, les projets d'infrastructures et d'énergies renouvelables.

Pour les applications VCB extérieures, DGG Power peut accompagner les clients dès la première étape technique jusqu'à la livraison de l'équipement.

Selon la portée du projet, cela peut inclure la sélection du disjoncteur, la coordination CT/PT, la configuration du contrôleur, l'examen des documents techniques, les tests en usine, l'assistance FAT, l'installation et la coordination de la mise en service.

L’objectif n’est pas simplement d’alimenter un disjoncteur marqué de la bonne tension.

Il s’agit d’établir une relation claire entre :

conditions du réseau → exigences de protection → configuration du disjoncteur → vérification en usine → mise en service sur site

Pour les projets d’énergies renouvelables, c’est cette relation complète qui transforme un dispositif de commutation en un élément d’une solution de connexion au réseau fiable.

FAQ : VCB extérieurs pour la connexion au réseau d'énergies renouvelables

Conclusion

La sélection d'un disjoncteur à vide extérieur pour un projet de connexion au réseau d'énergie renouvelable nécessite plus que le choix d'une classe de tension.

Le disjoncteur doit correspondre au courant de fonctionnement réel, au niveau de court-circuit, aux exigences d'isolation, au schéma de protection, à l'architecture de contrôle et à l'environnement du site.

Plus important encore, le VCB doit être considéré comme faisant partie du système complet de connexion au réseau.

La véritable chaîne opératoire est :

mesure → protection → fonctionnement du disjoncteur → retour d'information → contrôle du réseau

Pour les services publics, les entrepreneurs EPC et les développeurs de projets d’énergies renouvelables, établir une bonne relation pendant la phase de conception et d’approvisionnement peut considérablement simplifier les tests, la mise en service et l’exploitation ultérieurs en usine.

Si vous sélectionnez un disjoncteur à vide extérieur pour un projet de connexion au réseau photovoltaïque, éolien ou d'énergie renouvelable, envoyez à DGG Power la tension de votre système, le courant nominal, le niveau de court-circuit, le schéma de protection, les exigences CT/PT, les besoins de communication et les spécifications techniques. Notre équipe peut vous aider à évaluer la configuration de projet appropriée.