Cet article entame une série de trois publications sur le thème de la sélectivité des protections. Elles traiteront :
- des défauts auxquels peuvent être soumis les installations électriques
- de la coordination entre les systèmes de protection
- de la mise en œuvre dans Schémaplic de ces concepts avec la bibliothèque Tableau Résidentiel de Schémaplic
Dans cette première publication, nous allons parler de protection des installations électriques et présenter les caractéristiques des composants permettant d’assurer une bonne protection des installations. Nous ne traiterons pas de la protection des personnes dans ces articles, elle fera l’objet d’une publication ultérieure. Nous rappelons que la protection des personnes a déjà fait l’objet de plusieurs thèmes d’étude.
1 DÉFAUTS SUR LES INSTALLATIONS
1.1 TERMINOLOGIE :
– SURCHARGE :
Il y a surcharge dès que l’appareil d’utilisation (récepteur) demande une puissance supérieure à la puissance normale de fonctionnement : il y a alors accroissement du courant, d’où échauffement pouvant entraîner la détérioration de l’installation.
– COURANT DE COURT-CIRCUIT :
Élévation brutale du courant, due par exemple à un contact entre deux conducteurs de polarité différentes : il apparaît un arc électrique, un échauffement très important pouvant provoquer la fusion des conducteurs et la création d’efforts électrodynamiques.
1.2 PRINCIPE DE LA PROTECTION
La détection du défaut est réalisé par des détecteurs exploitant les lois générales de l’électricité.
L’élimination du défaut s’effectue dans la plupart des cas, en ouvrant le circuit, coupant ainsi le courant de défaut avec un dispositif de coupure à temps inverse :
Source : Logiciel Fitec – Les Chemins de l’Energie module 4
2 DÉTECTION ET ÉLIMINATION DES DÉFAUTS
2.1 COUPE-CIRCUITS FUSIBLES :
Un fusible est un appareil de connexion dont la fonction est d’ouvrir un circuit par la fusion d’un élément calibré : l’énergie dissipée par le passage du courant dans le fil fusible est donnée par la relation suivante :
Source : Logiciel Fitec – Les Chemins de l’Energie module 4
W = ∫r. i( t )². dt
Courbe fonctionnement
La norme C15-100 donne les relations suivantes : IB < In et In < IZ / k3
| In < 10 A | k3 = 1,31 |
| 10 A < In < 25 A | k3 = 1,21 |
| In > 25 A | k3 = 1,10 |
- IB courant d’emploi dans la canalisation
- In courant assigné (calibre) du dispositif de protection (coupe-circuit fusible)
- IZ courant admissible dans la canalisation
Pouvoir de coupure :
Le pouvoir de coupure est la plus grande intensité de courant de court-circuit qu’un fusible peut interrompre, sous une tension donnée. Il s’exprime en kilo ampères (kA).
Choix du fusible :
Le choix d’un fusible, doit fixer :
– La classe :
- B pour installation domestique
- gG anciennement GI : emploi général industriel
- aM accompagnement moteur, emploi industrie
- AD accompagnement disjoncteur (d’abonné par exemple)
– Le calibre : In > courant « nominal », ou encore courant « assigné »
– La tension d’emploi : U
– Le pouvoir de coupure : Pc
- toujours choisir : Pc > Icc
- les gG et les aM sont dits : H.P.C. Haut pouvoir de coupure, car ils peuvent couper des courants de
- surcharges jusqu’à 100 000 A efficace.
– La forme et la taille : cylindrique, à couteaux
– Éventuellement, un système déclencheur ou non (percuteur s’il existe).
Caractéristiques de quelques cartouches :
Source : Logiciel Fitec – Les Chemins de l’Energie module 4
NB : pour les tableaux et armoires de distribution, les coupe-circuits fusibles sont maintenant interdits.
2.2 DISJONCTEURS :
Un disjoncteur est un appareil de connexion capable d’établir, de supporter et d’interrompre des courants dans les conditions normales du circuit. Il peut aussi supporter pendant (une durée spécifiée) et interrompre des courants dans des conditions de court- circuit.
Protection contre les surcharges :
Les déclencheurs thermiques détectent les faibles surcharges, à l’aide d’un élément bimétallique, appelé bilame. Leur déclenchement entraîne l’ouverture du disjoncteur, éliminant ainsi le défaut.
Protection contre les court-circuits :
Les déclencheurs électromagnétiques détectent et protègent contre les fortes surcharges et courant de court-circuit. Leur déclenchement entraîne l’ouverture du disjoncteur, éliminant ainsi le défaut.
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Source : Logiciel Fitec – Les Chemins de l’Energie module 4
Courbe de déclenchement
Courbes de déclenchement normalisées, types : B, C, D, MA
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Source : Logiciel Fitec – Les Chemins de l’Energie module 4
Les disjoncteurs MA sont destinés à protéger des moteurs. À associer avec un discontacteur (contacteur + relais thermique).
Pour les disjoncteurs, la norme C 15-100 donne les valeurs suivantes :
Pouvoir de coupure :
IB < In In < Iz
Le pouvoir de coupure est la plus grande intensité de courant de court-circuit qu’un disjoncteur peut interrompre, sous une tension donnée. Il s’exprime en kilo ampères (kA) (exemple : 50kA sous 400V). (Le disjoncteur est équipé d’un système de soufflage de l’arc électrique).
Les constructeurs donnent pour certains disjoncteurs :
– Le pouvoir de coupure relatif aux normes NF C 61 410 et EN 60 898. Concerne les installations alimentées par le réseau public Basse Tension et quand l’intensité au niveau des disjoncteurs à installer n’excède pas 63A (installations domestiques et petit tertiaire, avec tarif bleu et jaune).
– Le pouvoir de coupure relatif aux normes CEI 947-2 et NFC 63 120. Concerne toutes les autres installations (installations industrielles, tertiaires, agricoles, tarif jaune, tarif vert).
Choix d’un disjoncteur :
Le choix d’un disjoncteur doit fixer :
- Le courant assigné : In (calibre du dispositif de protection)
- La tension d’emploi : U
- La courbe de protection : B, C, D, disjoncteur moteur, (autre) + réglages possibles (où pas).
- Le pouvoir de coupure : Pc (toujours choisir : Pc > Icc)
- Le Nombre de pôles
- Le Type de protection : disjoncteur général, disjoncteur divisionnaire (modulaire)
3 CONCLUSION :
Nous voyons que pour protéger correctement une installation contre les surcharges et les court-circuits, plusieurs solutions s’offrent à nous. Il faut distinguer la partie distribution de la partie utilisation.
Pour la distribution, la protection est de la responsabilité du fournisseur d’énergie électrique qui doit assurer la continuité de la distribution. La protection sera assurée par un couplage coupe-circuit fusible / disjoncteur à réarmement à distance ; le coupe-circuit fusible n’étant là que pour aider le disjoncteur dans son pouvoir de coupure.
Pour la distribution, il faut distinguer les installations domestiques des installations industrielles. Pour les installations domestiques et petit tertiaire, nous utiliserons un couplage coupe-circuit fusible de type AD avec un disjoncteur d’abonné, les différents départs étant protégés par des disjoncteurs divisionnaires. Pour les installations industrielles, nous aurons plutôt une protection par disjoncteur général plus disjoncteurs divisionnaires. Au niveau des récepteurs industriels utilisant des moteurs, ceux-ci seront protégés soit par des disjoncteurs moteur soit par une combinaison coupe-circuit fusible / relais thermique.
Et tout ceci nous amène à nous pencher sur le problème de la coordination des protections que nous étudierons dans un prochain article.
Un chapitre complet est dédié à la sélectivité des protections en distribution BT dans le logiciel « Les chemins de l’Energie Module 4 » dont le descriptif est disponible à l’adresse suivante : https://www.schemaplic.fr/enseignement/les-chemins-de-lenergie-module-4/.
