Avec l’augmentation des énergies renouvelables, le réseau électrique évolue avec de nouveaux types de charges électriques tirant de l’énergie du réseau basse tension. Les opérateurs du réseau sont confrontés à de grands défis, et les interrupteurs-sectionneurs fusibles intelligents qui protègent les appareillages peuvent aider.
Cet article est publié par pÉlectrique dans le cadre d’un partenariat exclusif de contenu numérique avec Bodo’s Power Systems.
Le réseau électrique change fondamentalement en raison de la transition énergétique. À l’avenir, au lieu de quelques grandes centrales électriques, l’électricité proviendra de nombreuses petites sources d’énergie renouvelable, et de nouveaux types de charges électriques, comme les bornes de recharge pour véhicules électriques et les pompes à chaleur, tireront de l’énergie du réseau basse tension. Les entreprises d’exploitation sont confrontées à l’énorme défi de garantir un fonctionnement du réseau aussi fluide que possible, d’éviter les coupures de courant et de maintenir une qualité de puissance élevée. Un interrupteur-sectionneur fusible NH intelligent permet de surveiller et de contrôler ce flux d’énergie de plus en plus complexe tout en protégeant les appareillages contre les courants de surcharge.
Figure 1. Les interrupteurs-sectionneurs fusibles intelligents surveillent le flux de courant dans les systèmes de distribution des bâtiments. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Adobe Stock
Protéger le Réseau Basse Tension
ProGrid, une solution intelligente de Mersen, une entreprise française, a été développée spécialement pour une utilisation dans les stations de réseau et de transformateurs, les armoires de distribution de câbles et les distributeurs basse tension. Elle représente une nouvelle génération modulaire d’interrupteurs-sectionneurs fusibles, qui non seulement protègent les réseaux basse tension locaux contre les courants de surcharge, mais mesurent également les flux d’énergie et d’autres paramètres.
La solution est disponible en trois versions : ProGrid, ProGrid Smart et ProGrid SmartStation. Les interrupteurs-sectionneurs fusibles ProGrid autonomes protègent les sous-stations, les stations de transformateurs ou les appareillages dans les bâtiments contre les courants de surcharge et les courts-circuits. Cette version intègre un mécanisme de commutation breveté plus sûr et peut être mise à niveau pour la surveillance avec un module intelligent si nécessaire. Le module et les capteurs sont déjà inclus dans la deuxième variante, ProGrid Smart. Cette dernière offre des fonctionnalités étendues et mesure efficacement le flux d’énergie aux sorties basse tension des appareillages, des stations de transformation ou des sous-stations.
Figure 2. Les interrupteurs-sectionneurs fusibles ProGrid Smart surveillent le flux d’énergie des systèmes PV vers les stations de transformateurs. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Adobe Stock
Protection et Surveillance des Systèmes d’Appareillage Complets
ProGrid SmartStation permet de combiner ProGrid Smart avec des instruments de mesure et des capteurs modulaires supplémentaires. Le résultat est un système complet de surveillance de l’énergie et de l’environnement pour les sous-stations moyenne tension/basse tension. ProGrid SmartStation combine l’interrupteur-sectionneur fusible ProGrid avec des instruments de mesure modulaires supplémentaires, tels que des capteurs de détection de fumée, de température intérieure et extérieure, d’humidité relative ou de l’état des portes de l’appareillage. Des détecteurs d’inondation ou des capteurs d’ozone peuvent également être intégrés au système de surveillance ProGrid SmartStation.
En 2022, Mersen a présenté un module intelligent pour ses interrupteurs-sectionneurs fusibles actuels afin de permettre la surveillance en temps réel du flux d’énergie dans les applications basse tension. ProGrid est une avancée de ces modules intelligents. Les interrupteurs-sectionneurs fusibles modulaires de dernière génération protègent le réseau basse tension contre les courants de surcharge et permettent également la numérisation du réseau. C’est la principale exigence pour une distribution électrique intelligente et flexible générée par les sources d’énergie renouvelable. Les solutions ProGrid offrent de nombreux avantages pour l’automatisation des bâtiments et les spécialistes de l’installation électrique, ainsi que pour les fabricants d’appareillages électriques. Elles protègent non seulement le réseau électrique interne contre les courants de surcharge dus aux fluctuations du réseau général, mais les interrupteurs-sectionneurs fusibles ProGrid intelligents mesurent également le flux d’énergie des systèmes PV, installés sur le toit ou intégrés directement dans le bâtiment comme un élément du toit ou de la façade.
Mesurer le Flux d’Énergie dans les Réseaux Locaux
La loi sur les énergies renouvelables (EnWG §14a) exige la mesure des flux d’énergie par le système de gestion de la distribution. L’objectif du système de gestion de la distribution est de prévenir les surcharges du réseau électrique public. Si les capacités sont insuffisantes pour accueillir l’énergie générée par le système PV, l’opérateur du réseau peut limiter diverses étapes du système. Cependant, cela nécessite de mesurer le flux d’énergie des systèmes PV vers le réseau. C’est là que les solutions ProGrid sont utiles puisque la mesure en temps réel du flux d’énergie permet une adaptation efficace des réseaux de distribution.
Les interrupteurs-sectionneurs fusibles ProGrid ont été développés en étroite collaboration avec des opérateurs de réseau en Allemagne et à travers l’Europe. Le développement a été poursuivi en mode agile avec des tests utilisateurs précoces des principales fonctionnalités à chaque étape du projet. Ce retour immédiat et direct a permis à l’équipe de développement d’intégrer des améliorations dès le début du processus. Les expériences utilisateurs précieuses ont été prises en compte pour livrer ce produit final. En conséquence, les interrupteurs-sectionneurs fusibles sont optimisés pour répondre aux exigences des sous-stations ou des appareillages d’automatisation des bâtiments. Le degré auquel Mersen a adapté les solutions ProGrid aux exigences des compagnies électriques et des électriciens est déjà évident dans le mécanisme de commutation/ouverture breveté. Il assure la plus haute sécurité pour l’utilisateur, une installation rapide et une maintenance ergonomique pour le remplacement des modules.
Mécanisme d’Ouverture Facilitant l’Installation
Le mécanisme exécute des mouvements en deux étapes : parallèle et rotatif. La première étape parallèle est plus sûre que d’autres solutions, car elle garantit une protection IP20 contre les chocs électriques pour l’opérateur. La protection IP20 dure pendant toute l’opération de l’appareil, sans accès des doigts aux contacts électriques. Le second mouvement rotatif permet un accès facile au fusible.
Figure 3. Le mécanisme d’ouverture et de commutation breveté permet une manipulation rapide et sûre des interrupteurs-sectionneurs fusibles. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Bodo’s Power Systems [PDF]
Avec un outil approprié, les interrupteurs-sectionneurs fusibles peuvent être montés en toute sécurité sur des barres omnibus sous tension ou installés sur des barres omnibus non filetées à l’aide d’éléments de crochet – même avec des transformateurs de courant.
Conçus pour une Rétro-installation Facile sur les Appareillages
Les interrupteurs-sectionneurs fusibles ProGrid sont disponibles en version autonome ou en ProGrid Smart avec des capteurs intégrés en usine et un module intelligent sur le dessus ou le bas de l’appareil. La version supérieure est particulièrement adaptée à une installation dans de nouveaux panneaux de commutation ou des stations de transformateurs/sous-stations. Pour une rétro-installation dans une armoire existante, la solution smart bottom permet un remplacement un à un des interrupteurs-sectionneurs fusibles standard déjà installés par des ProGrid Smart Bottom. Il s’agit actuellement de la version intelligente la plus compacte d’un interrupteur-sectionneur fusible sur le marché et l’empreinte de l’appareil correspond à la norme du marché, limitant l’impact sur l’installation existante.
Jusqu’à 24 modules ProGrid smart peuvent être connectés par maître en séquence via des connexions en chaîne. Le montage ne nécessite qu’un câblage minimal: les câbles des capteurs sont à l’intérieur de l’interrupteur-sectionneur fusible et ne sont pas en contact avec le système de barre omnibus. Avec seulement un câble Modbus distribuant la communication entre les modules et le passerelle, le module ProGrid Smart offre un accès direct aux données énergétiques et de statut en temps réel.
De plus, la conception des interrupteurs-sectionneurs fusibles ProGrid permet la mise à niveau d’un standard à un intelligent, grâce à des kits d’accessoires pré-câblés et à un câblage de capteurs facile à installer à travers l’intérieur de l’appareil. Ce concept de produit a même convaincu le jury du German Design Council, qui a décerné à ProGrid le German Innovation Award 2024.
Figure 4. Les interrupteurs-sectionneurs fusibles ProGrid sont disponibles avec un module intelligent monté en haut ou en bas. Les modules intelligents peuvent également être rétro-installés sur des interrupteurs-sectionneurs fusibles existants. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Bodo’s Power Systems [PDF]
Accès Mondial à Toutes les Données des Capteurs
Les modules ProGrid Smart sont compatibles avec tous les appareils qui communiquent en utilisant le Modbus RTU, et les modules de mesure ProGrid SmartStation peuvent également communiquer en utilisant les protocoles Modbus TCP/IP et MQTT. Les opérateurs de réseau peuvent utiliser ces interfaces pour un accès en temps réel via Internet à toutes les données mesurées par les capteurs dans l’appareillage et son environnement (via un système de contrôle de la lumière fourni par Mersen ou d’autres partenaires). Le câble Modbus RTU dans les interrupteurs-sectionneurs fusibles Mersen ProGrid Smart n’est pas seulement utilisé pour le transfert de données, mais alimente également les modules. Cela élimine les câbles et réduit l’espace d’installation.
Figure 5. La solution ProGrid SmartStation non seulement protège les stations de transformateurs contre les courants de surcharge mais surveille également le flux de courant et mesure d’autres paramètres importants. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Bodo’s Power Systems [PDF]
Très compatible avec tout passerelle ou contrôleur Modbus RTU ou TCP/IP, la solution ProGrid permet la collecte et l’analyse des données du réseau basse tension à travers toutes les solutions logicielles de renom du marché pour une maintenance améliorée et efficace par les gestionnaires de réseaux de distribution (DSO) avec l’objectif ultime d’une haute disponibilité de service et de coûts d’exploitation plus faibles pour le consommateur final.
Prêt pour la Transformation du Réseau Électrique
Les interrupteurs-sectionneurs fusibles ProGrid NH intelligents offrent un outil pour la surveillance et le contrôle complets des appareillages moyenne/basse tension. Les solutions ProGrid intelligentes permettent aux fabricants d’appareillages, aux spécialistes de l’installation électrique et de l’automatisation des bâtiments de se préparer aux défis des réseaux basse tension.
Cet article est paru à l’origine dans le Bodo’s Power Systems [PDF] magazine.