2CCC413001G0301 Aufsatz S800 F.indd
publicité
Rédaction technique S800 Utilisation des automates hautes performances dans les répartiteurs d’énergie basse tension ABB Avantages indéniables du S800. L'éventail de produits S800. Pas seulement B-C-D Le large éventail de produits S800 propose des disjoncteurs à haut pouvoir de coupure conçus pour des puissances de coupure assignées élevées et de nombreuses caractéristiques de déclenchement. Les appareils de la série S800S, pour courant alternatif et courant continu, d'une intensité nominale de 10 à 125 A, autorisent des courants de court-circuit jusqu'à 50 kA. Le S800N, de 10 à 125 A, s'avère être la solution idéale pour un champ d'application jusqu'à 36 kA. Ses performances. Caractéristiques de sélectivité et de sécurité. Le haut pouvoir de coupure assigné jusqu'à 50 kA permet de concevoir et d'exploiter des installations électriques simples en toute sécurité. La sélectivité convaincante des disjoncteurs ABB Tmax par exemple, placés en amont ainsi que la très bonne protection des disjoncteurs de canalisation situés en aval, comme le système ABB pro M compact et smissline, facilitent la planification. Leurs faibles dimensions permettent de réaliser une installation de distribution d'énergie peu encombrante. Rien n'est laissé au hasard. L'adaptateur pour bornes interchangeables. L'équipement standard avec adaptateur pour bornes interchangeables1 garantit un haut degré de flexibilité et de confort. Deux types de raccordement peuvent être commandés au choix : bornes à cage ou cosses circulaires de câbles. L'obturateur intégré au corps de la borne, empêche indubitablement un mauvais serrage des connexions; ceci garantit un branchement rapide et sûr des cables. Infaillible. L'affichage de l'état de fonctionnement. L'affichage de la position de déclenchement1 montre rapidement l'origine de la coupure. Il indique de manière univoque si elle est due à un déclenchement thermique ou magnétique ou si le disjoncteur à été ouvert manuellement. L'affichage de la position de couplage, comme moyen auxiliaire d'identification de l'état de fonctionnement, montre avec certitude l'état de commutation des paires de contacts. Très flexible. Grâce aux accessoires modulaires. Une large palette d'accessoires permet d'étendre l'utilisation des disjoncteurs à haut pouvoir de coupure en fonction des exigences individuelles. Le contact auxiliaire d'une largeur hors tout de 9 millimètres est pourvu de deux contacts inverseurs et d'une fonction de test. Le contact combiné auxiliaire/signalisation combiné ; de 9 millimètres de largeur également, offre deux contacts inverseurs (un contact auxiliaire et un contact de signalisation), des fonctions de test pour le contact auxiliaire et de signalisation ainsi que le réarmement du contact de signalisation. Le bloc FI, bi.-tri. ou tétrapolaire, monte latéralement, est proposé pour des courants de déclenchement de 30 mA à 1 A. Il est évidemment toujours possible de choisir entre les types AC et A. Choix typique ABB : des appareils sélectifs et à action légèrement différée sont disponibles. Des déclencheurs à minimum de tension et à émission de courant sont livrables pour différentes tensions nominales. Des sectionneurs de neutre, jusqu'à 63 A, des entraînements avec poignée tournante ergonomique, des peignes de raccordement et des dispositifs cadenassables complètent cette gamme d'assessoires. Un critère sûr. La qualité ABB. La certification des produits conforme aux normes européennes IEC 60947-2 et EN/IEC60898-1 est vérifiée par electrosuisse, qui est membre du LOVAG européen. En outre, les disjoncteurs à haut pouvoir de coupure S800 sont conformes aux principales normes internationales (IEC 60947-2 ; EN/IEC 60898-1 ; UL 489) et approbations (CCC ; GOST-R ; LR ; DNV ; RINA). 1 2 2CCC413001G0301 S'applique uniquement au S800S ABB Schweiz AG CMC Low Voltage Products We reserve the right to make changes and correct mistakes. Hartmut Zander* Installation d’automates hautes performances dans les répartiteurs d’énergie basse tension Des fusibles du système NH et, en cas de courants de mesure élevés, des interrupteurs de puissance pour la protection d’installations en aval contre la surintensité sont pratiquement toujours utilisés dans les répartiteurs d’énergie basse tension. Les interrupteurs de puissance sont pratiquement installés exclusivement dans des répartiteurs de circuit afin de protéger les circuits de courant terminal contre la surintensité en raison de leurs courants de mesure limités vers le haut et de leur pouvoir de coupure de court-circuit apparemment trop faible. Cette pratique ne tient pas compte du fait que l’industrie produit aujourd’hui des disjoncteurs de puissance avec des courants de mesure supérieurs à 100 A et un pouvoir de coupure de court-circuit de mesure jusqu’à 50 kA, à savoir les automates hautes performances. Ces derniers sont précisément conçus pour être utilisés dans des répartiteurs d’énergie basse tension. Ils offrent tous les avantages d’un dispositif de distribution mécanique requérant peu de frais d’exploitation. Cette présentation a pour but d’illustrer les possibilités d’application de ces automates hautes performances dans les répartiteurs d’énergie basse tension. Elle abordera notamment la question de la sélectivité et de la protection de secours des dispositifs de protection contre la surintensité installés en amont et en aval. Critères élevés d’exploitation du répartiteur d’énergie basse tension Les critères devant être aujourd’hui remplis par les répartiteurs d’énergie basse tension sont bien connus: • Dans le secteur professionnel ou pour les installations utilisées dans d’autres buts, l’espace réaménagé doit être le plus possible loué ou vendu directement. Les installations et les systèmes domestiques doivent donc être réalisés de façon à être les plus compacts possible et peu encombrants. • Les temps d’inactivité et d’arrêt des systèmes domestiques importants doivent être réduits au minimum. Une grande disponibilité d’installations électriques est requise. Ceci suppose, entre autres, des messages d’erreur clairs et une capacité de rétablissement rapide de ces installations après avoir éliminé les dysfonctionnements – à distance si possible. • L’installation électrique doit être facile à utiliser. Les dispositifs de distribution et de protection doivent donc pouvoir être utilisés par des personnes ayant suivi une formation ou des profanes en électrotechnique. • Et enfin, l’exploitant souhaite que de telles installations ne requièrent que de faibles coûts d’exploitation (frais d’entretien et de maintenance). Ces critères essentiels pour l’exploitant prennent une importance croissante lors de la planification et de la réalisation de systèmes électriques dans le secteur du bâtiment. Les concepteurs de ces systèmes sont donc tenus de concevoir des répartiteurs d’énergie basse tension répondant à ces critères et de choisir les dispositifs de distribution et de protection de dernière génération. Exemple de système complexe de système de distribution d’énergie basse tension Les bâtiments industriels ou professionnels requièrent aujourd’hui des prestations de raccordement relativement élevées et sont généralement alimentés par le réseau de tension moyenne de l’exploitant du réseau de distribution public – si possible par une station de transfert personnelle de moyenne tension. La figure 1 illustre, à titre d’exemple, un de ces systèmes de distribution d’énergie basse tension. * Dipl. Ing. Hartmut Zander est conseiller technique de la société ABB Schweiz AG, CMC Low voltage products à Schaffhouse. Trois transformateurs d’une capacité de mesure de 630 kVA respectivement sont alimentés par le réseau public de 10 kV. La barre de distribution principale du répartiteur principal (HVT) est alimentée par trois interrupteurs de puissance (ACB). Des parties de bâtiment ou des centres de charge sont alimentés par les interrupteurs de puissance (MCCB) qui sont étagés dans leur courant de mesure selon les exigences. Des sous-répartiteurs sont installés dans les centres de charge comme avant-dernier niveau de distribution, où les dispositifs de distribution et de protection sont regroupés pour l’alimentation des répartiteurs de circuit. Les répartiteurs de circuit (SVT) disposés par étages renferment entre autres les dispositifs de protection contre la surintensité pour les circuits terminaux. Ceux-ci sont généralement protégés contre ABB Schweiz AG CMC Low Voltage Products 3 2CCC413001G0301 les surcharges et les courts-circuits par des disjoncteurs de puissance (MCB). Au vu des critères d’exploitation décrits plus avant se pose la question intéressante de savoir quels dispositifs de protection contre la surintensité utiliser dans les sous-répartiteurs. Ceci dépend bien évidemment avant tout des caractéristiques électriques nécessaires telles que le courant de mesure et le pouvoir de coupure de court-circuit de mesure. A l’aide d’un simple programme de calcul, les courants de court-circuit maximum tripolaires se produisant au niveau des barres de distribution et dans le circuit terminal ont été fournis au cas où les interrupteurs longitudinaux en forme de coupole seraient fermés dans la série de barres de distribution du répartiteur principal (HVT) et où les trois transformateurs alimenteraient parallèlement l’installation. Ce cas très certainement improbable mais à prendre en compte détermine le pouvoir de coupure de court-circuit à acheminer des dispositifs de protection aux différents niveaux de distribution. 10 kV 630 kVA / 4% 0,4 kV ACB 1000 A Ik = 58 kA 3x240 mm 2 / 10 m Bâtiment A HVT MCCB 250 A Bât. B 4x240 mm 2 / 20 m Bât. C Ik = 41 kA UVT HPMCB D100 Ik = 19 kA 4x35 mm 2 / 15 m Autres répartiteurs de circuit (SVT) disposés dans les étages Ces dispositifs de protection contre la surintensité à installer dans les sous-répartiteurs (UVT) selon ces calculs doivent avoir un pouvoir de coupure de 41 kA minimum. Il faut s’attendre à ce que les courants de mesure se situent à environ 100 A. Par conséquent, les fusibles du systèmes NH et les interrupteurs de puissance semblent être adéquats comme dispositifs de protection contre la surintensité. Mais si les critères d’exploitation mentionnés plus avant exigeant des systèmes de distribution d’énergie basse tension sont pris en compte et mis en application, le choix des disjoncteurs de puissance ayant des caractéristiques particulières doit s’orienter vers ce qu’il est convenu d’appeler les automates hautes performances (HPMCB, tableau 1). SVT MCB B16 Il s’agit de disjoncteurs de puissance courants à déclencheur thermique bimétallique pour la protection contre les surchIk = 1 kA 1,5 mm / 18 m arges et à déclencheur magnétique électrodynamique pour Fig. 1 Prise de courant la protection contre les courts-circuits. Grâce à des caracExemple d‘un système de distribution d‘énergie basse tension téristiques particulières au niveau de leur construction comme, par exemple, un double système de contact principal, ces disjoncteurs de puissance ont des temps de coupure extrêmement courts, limitent très sensiblement l’énergie qui passe en cas de court-circuit et sont en mesure, par conséquent, de couper des courants de court-circuit prospectifs (non influencés) jusqu’à 50 kA. Ces disjoncteurs de puissance sont fabriqués par ABB pour les courants de mesure allant jusqu’à 125 A. Ils existent en version unipolaire ou multipolaire avec les caractéristiques de déclenchement courantes et sont fournis avec les accessoires nécessaires. De tels disjoncteurs de puissance aux spécificités particulières (figure 2) sont particulièrement adaptés pour les systèmes de distribution d’énergie basse tension dans les bâtiments comme celui présentement décrit. 2 Si l’on observe l’installation du système de distribution d’énergie illustré sur la figure 1, qui se présent maintenant comme un système sans fusibles avec de l’installation d’automates hautes performances et remplit ainsi parfaitement les critères d’exploitation, à savoir grande disponibilité et facilité d’utilisation, deux questions prioritaires se posent : 1. La sélectivité des disjoncteurs de puissance en série est-elle assurée ? 2. Le disjoncteur de puissance dans le circuit terminal est-il protégé par les automates hautes performances en amont si le court-circuit se produit non pas à l’endroit le plus éloigné du circuit terminal – au niveau du connecteur à fiche – mais à l’endroit où le disjoncteur de puissance (MCB) est monté ou encore plus loin sur le parcours de la conduite du circuit ? Fig. 2 Automate hautes performances S800 fabriqué par ABB Schweiz AG – CMC Low Voltage Products 4 2CCC413001G0301 ABB Schweiz AG CMC Low Voltage Products Sélectivité vers le circuit terminal La sélectivité de dispositifs de protection contre la surintensité installés en série est fondamentalement assurée lorsque ses lignes caractéristiques temps/courant, qui se tracent à l’intérieur de zones temps/courants données, ne se touchent pas ni ne se coupent sur tout leur parcours. La sélectivité en cas de surcharge est atteinte par l’étagement des courants de mesure des dispositifs de protection installés en série. Pour ce faire, un facteur d’étagement de 1,6 contre le sens de l’énergie suffit généralement. Par ailleurs, il faut tenir compte, le cas échéant, des caractéristiques ou classes de service différentes des dispositifs de protection installés en série. La sélectivité sur le court-circuit ne peut cependant pas être atteinte par un simple étagement des courants de mesure de dispositifs de protection contre la surintensité installés en série. Cela est tout au plus possible si les fusibles sont installés en série avec la même classe de service. La sélectivité de dispositifs de protection mécaniques comme, par exemple, les interrupteurs de puissance ou les disjoncteurs de puissance également, a des limites données au niveau des courts-circuits. Ceci est notamment dû à l’inertie des éléments de contact à des masses à déplacer, même si faibles, lors de la mise sous tension de ces appareils. Les temps de coupure ne peuvent pas être diminués à cause de l’inertie de ces masses. L’inertie des masses des éléments de contact détermine ce qu’il est convenu d’appeler le temps propre du commutateur. Celle-ci ne peut pas être inférieure. Dans la zone du temps propre du commutateur, le comportement dépendant du temps/courant d’un dispositif de distribution se perd. La figure 3 illustre ce problème. Les lignes caractéristiques de principe temps/courant du disjoncteur de puissance sont illustrées sur le schéma temps/courant. La zone de ligne caractéristique courbe représente respectivement la zone de déclenchement du déclencheur thermique bimétallique. La zone de ligne caractéristique linéaire inférieure décrit le comportement du déclencheur électromagnétique. On peut observer que le temps de coupure du disjoncteur est à peine inférieur, en cas de courants de court-circuit élevés, à celui dans la zone de réponse du déclencheur magnétique. LS Temps de coupure t H LS = Disjoncteur de puissance (MCB) B16 H = MCB hautes performances D100 10 A 100 A 1.000 A Zone de sélectivité IK Fig. 3 Pour expliquer la sélectivité du courant Courant I L’automate hautes performances (HPMCB) et le disjoncteur de puissance du circuit terminal sont installés en série selon l’exemple illustré sur la figure 1. En raison de l’étagement des courants de mesure des deux dispositifs de protection, à savoir de 16 A à 100 A contre le sens de l’énergie, la sélectivité complète des deux dispositifs de protection dans la zone de surcharge (zone courbe des lignes caractéristiques) existe, car il n’y a aucun point de contact ou d’intersection des deux lignes caractéristiques. Dans le rayon d’action du déclencheur magnétique électrodynamique, à savoir la zone des lignes caractéristiques temps/courant presque horizontales, les deux lignes caractéristiques se coupent en cas de courants élevés. Une coupure sélective du courant de court-circuit n’est pas garantie au-dessus de ce point d’intersection. L’automate hautes performances installé en amont interviendra toujours à partir de ce point d’intersection en tant que disjoncteur de puissance du circuit terminal. La limite de sélectivité est toutefois influencée dans certaines limites par le choix des disjoncteurs de puissance. La zone de sélectivité indiquée sur la figure 3 est plus ou moins large selon l’écart des courants de mesure et en fonction des caractéristiques de déclenchement des disjoncteurs de puissance installés en série. Pour obtenir la sélectivité de courtcircuit jusqu’à des courants de court-circuit élevés, un étagement le plus grand possible des courants de mesure et le choix d’une caractéristique de déclenchement la plus « retardée » possible pour les automates hautes performances en amont sont recommandés. Dans l’exemple illustré, un courant de mesure de 100 A et la caractéristique de déclenchement D ont été choisis pour l’automate hautes performances. Le disjoncteur de puissance du circuit terminal a un courant de mesure de 16 A avec la caractéristique de déclenchement B. Une sélectivité est ainsi choisie – on parle dans ce cas de sélectivité de courant – jusqu’à un courant de court-circuit supérieur à 1000 A. En présence d’un courant de court-circuit tripolaire au niveau du connecteur à fiche du circuit terminal tel que calculé dans l’exemple d’environ 1000 A, on peut s’attendre ensuite à une coupure sélective. ABB Schweiz AG CMC Low Voltage Products 5 2CCC413001G0301 Compte tenu du fait que le courant limite de sélectivité reste nettement en dessous du pouvoir de coupure du disjoncteur de puissance en aval – à savoir 10 kA – on parle dans ce cas de sélectivité partielle. Cette sélectivité partielle est absolument suffisante dans la plupart des systèmes de distribution d’énergie eu égard à la bonne disponibilité de l’installation électrique même en cas de panne. Les courants de court-circuit prospectifs calculés dans le pire des cas se présentent seulement dans moins d’1 % de toutes les pannes. Sélectivité existe entre des dispositifs de protection contre la surintensité installés en série, par exemple, disjoncteurs de puissance (MCB) si, en cas de surcharge due au fonctionnement ou en cas de panne (court-circuit), seul le dispositif de protection contre la surintensité installé en amont du circuit électrique surchargé ou défectueux se désactive. Le choix du courant de mesure et de la caractéristique de déclenchement pour l’automate hautes performances installé en amont du point de vue de la sélectivité sur court-circuit détermine cependant aussi la section de la conduite devant être protégée par cet appareil, si possible entre le sous-répartiteur et le distributeur du circuit (voir figure 1). Parfois, cette conduite doit être posée pour garantir une meilleure protection contre la surintensité dans sa section, comme si celle-ci était nécessaire à cause de la charge de courant à prévoir ou pour garantir la chute de tension maximale admise. En vue d’une optimisation des frais d’installation, une compensation du courant de mesure et de la caractéristique de déclenchement de l’automate hautes performances est prévue. Si des courants de court-circuit d’environ 1000 A dans le circuit terminal sont prévus, comme dans notre exemple, il suffirait de concevoir la zone de sélectivité sur ce courant prévu d’après la figure 3. On peut voir dans le tableau 2, qui fournit les données citées à titre d’exemple pour la coordination d’automates hautes performances du produit S 80 de marque ABB avec disjoncteurs de puissance ayant des caractéristiques de déclenchement et des courants de mesure courants, qu’un courant de mesure de 50 A (courant limite de sélectivité 1100 A) suffit à l’automate hautes performances installé en amont en présence de la caractéristique de déclenchement D ou, pour plus de sécurité, un courant de mesure de 63 A (courant limite de sélectivité 1400 A) pour garantir la sélectivité sur court-circuit. Il faudrait contrôler si ce courant de mesure se situe au-dessus du courant de service prévu de la conduite vers le répartiteur de circuit (IB ≤ IN). Les fabricants de dispositifs de protection, comme ABB, fournissent des informations sur la coordination de la sélectivité dans leurs catalogues de produits ou à la demande, de façon analogue au tableau 2. 6 2CCC413001G0301 ABB Schweiz AG CMC Low Voltage Products Les valeurs limites de sélectivité figurant dans ces tableaux de coordination se situent en partie nettement au-dessus de la valeur de réponse du déclencheur magnétique pour l’automate hautes performances installé en amont. Le courant limite de sélectivité le plus haut prévu en cas de caractéristique de déclenchement D correspondrait à la valeur de déclenchement maximum admise du déclencheur magnétique, donc au courant de mesure multiplié par 20. Le courant limite de sélectivité se situe en fait nettement au-dessus de la valeur de réponse maximum du déclencheur magnétique comme on peut le voir dans le tableau 2. Ceci s’explique par le fait que le disjoncteur de puissance dans le circuit terminal, au moment de l’ouverture du contact – donc avant que le système magnétique de l’automate hautes performances soit excité – limite fortement le courant de court-circuit à cause de l’arc électrique. Des valeurs „prospectives“ sont toutefois données dans les tableaux de coordination. A cause de la limitation de courant en cas d’ouverture de contact, les limites de sélectivité prospectives peuvent donc être fixées à une valeur plus élevée. Ce fait a été confirmé dans de nombreux tests en laboratoire. Protection de secours pour le circuit terminal Les observations faites jusqu’à présent sur la sélectivité sur court-circuit partent d’un court-circuit à l’extrémité du circuit électrique, donc d’un court-circuit dans le connecteur à fiche. Lors de cette anomalie, le courant de court-circuit tripolaire – tel que calculé dans l’exemple – s’élève à 1000 A environ. Si le point de l’anomalie se situe cependant au début du circuit terminal, donc à l’endroit de montage du disjoncteur de puissance (MCB), il faut s’attendre à des courts-circuits dépassant nettement le pouvoir de coupure du disjoncteur de puissance de 10 kA par exemple. Dans ce cas, le dispositif de protection contre la surintensité installé en amont – donc l’automate hautes performances – assure aussi bien la protection du disjoncteur de puissance côté charge que la protection des pièces de l’installation installées en aval concernées par le court-circuit, par exemple de la conduite du circuit. Cette fonction de protection est appelée protection back-up (de secours), ce qui peut être littéralement traduit par « protection en retour » ou bien aussi par « protection de réserve ». Sous l’effet de la protection de secours, il n’existe bien évidemment plus aucune sélectivité entre les dispositifs de protection installés en série. La protection de pièces d’installation et de matériels de qualité est plus importante dans ce cas qu’une grande disponibilité de l’installation. Protection de secours de dispositifs de protection contre la surintensité installés en série, par exemple, de disjoncteurs de puissance, existe si, lors du dépassement du pouvoir de coupure du disjoncteur de puissance directement installé en amont du point défectueux des disjoncteurs de puissance supérieurs, par exemple, un automate hautes performances coupe et assure aussi la protection du disjoncteur de puissance trop sollicité et aussi celle du circuit électrique défectueux. Dans ce cas, les deux dispositifs de protection contre la surintensité peuvent être coupés. Après avoir été coupés, ces deux dispositifs restent toutefois fonctionnels. HPMCB D100 MCB B16 1 2 Zone Fonction Coupure Fig. 4 Dans le système de distribution d’énergie basse tension illustré à titre d’exemple (figure 1), l’automate hautes performances (HPMCB) dans le sous-répartiteur, en cas de courants de court-circuit supérieurs à la limite de sélectivité – donc à partir de 3300 A environ – assure la protection contre les courts-circuits de l’installation en aval jusqu’à son pouvoir de coupure de mesure de 50 kA. Le disjoncteur de puissance Limite de sélectivité dans le circuit terminal a toutefois, comme décrit, un pouvoir de coupure de 10 kA. Par conséquent, une protection de se19 kA 10 kA 3,3 kA 1 kA cours par l’automate hautes performances installé en amont Conduite du côté de l’énergie ne serait plus du tout nécessaire en pré1m 5m sence de courants de court-circuit déjà supérieurs à 3300 A. 18 m Cette fonction de protection résulte cependant presque autoA B C matiquement de la limite de sélectivité. Protection Backup Coupure non sélective 1 1 2 2 Coupure sélective Situation de défaut dans le circuit terminal ABB Schweiz AG CMC Low Voltage Products 2 Examinons à présent les relations de la protection contre les courts-circuits en plusieurs points défectueux du circuit terminal. Si le court-circuit se produit – nous envisageons dorénavant uniquement des courts-circuits tripolaires complets – aux bornes de sortie du disjoncteur de puissance protégeant le circuit terminal, il faut s’attendre à un court-circuit de 19 kA environ. Le disjoncteur de puissance est bien évidemment trop sollicité avec la coupure de ce courant à cause de son pouvoir de coupure 7 2CCC413001G0301 de mesure de 10 kA. Le dispositif de protection contre la surintensité installé en amont – notre automate hautes performances – doit assurer la coupure dans le sens de la protection de secours et n’a donc également aucun problème. Ceci est également valable pour les courts-circuits dans la zone A de la conduite du circuit (figure 4). Si le court-circuit se produit environ un mètre plus loin le long de la conduite du circuit (vu dans le sens de l’énergie), le courant de court-cuit tripolaire atteint à peine 10 kA à cet endroit en raison de l‘impédance de la conduite du circuit de 1,5 mm2. L’interruption de cette anomalie a pu être assurée sans problème par le disjoncteur de puissance du circuit terminal. Une protection de secours ne serait pas nécessaire. Les courants de court-circuit prévisibles dans cette zone – la zone B d’après la figure 4 – se situent toutefois au-dessus du courant limite de sélectivité de 3300 A. Les deux dispositifs de protection contre la surintensité installés en amont se déclenchent et coupent le court-circuit. i- o n de s in Hz us o ïda le 50 Compte tenu de la sélectivité partielle décrite (sélectivité du courant) – la limite de sélectivité se situe à 3300 A environ – l’automate hautes performances coupe le court-circuit se produisant dans les zones A et B d’après la figure 4. Ce dispositif de protection ne remplit toutefois pas les critères de la classe de limitation d’énergie 3. Il ne doit pas les remplir car il est conçu pour d’autres courants de court-circuit. Si l’automate hautes performances D 100 devait protéger directement la conduite du circuit de 1,5 mm2 en cas de court-circuit de 10 kA, cette conduite serait encore traversée par une énergie passant dans l’appareil de protection d’environ 56.000 A2s. Cette valeur dérive des courbes d’énergie directe de la figure 5. 56000 De m Énergie directe [A2s] Par conséquent, les cinq premiers mètres environ de la conduite du circuit ne seraient pas protégés de façon sélective en cas de court-circuit tripolaire. Cette longueur correspond vraisemblablement dans de nombreux cas à la longueur de conduite encore posée dans le distributeur ou l’armoire électrique et le local électrique. Il se produit ici un effet mécanique sur la conduite et sa détérioration avec un faible risque estimé en dehors de la zone. Il est donc peu probable qu’un court-circuit tripolaire se manifeste en dehors du fonctionnement normal sur ce tronçon de conduite de circuit et la sélectivité sur court-circuit n’existant pas ne doit pas nécessairement être une question vitale pour la disponibilité. En outre, il faut tenir compte du fait que la plupart des courts-circuits qui se produisent sont des courts-circuits unipolaires, donc le court-circuit d’un conducteur extérieur contre un conducteur de terre ou un conducteur neutre. Ces courants de court-circuit sont nettement plus faibles que les courants de courts-circuits tripolaires. Dans ce cas, les longueurs des zones non sélectives A et B de la conduite du circuit sont plus courtes d’après la figure 4, ce qui fait que la possibilité d’une coupure non sélective du court-circuit est encore plus réduite. Une protection efficace contre les courts-circuits selon la norme DIN VDE 0100-430 est toutefois possible si l’énergie du court-circuit (I2t) traversant l’appareil de protection est inférieure à l’énergie de court-circuit maximum admise pour la conduite à protéger (k2S2) : l 2t ≤ k 2S 2 L’énergie directe du dispositif de protection contre les courts-circuits résulte des courbes ou des tableaux d’énergie directe des fabricants respectifs. L’énergie de Courant de court-circuit prospectif [kA] court-circuit k2S2 admise pour la conduite à protéger réFig. 5 Courbes de limitation d‘énergie pour les automates hautes performances S800 (courants de mesure sélectionnés) sulte de la densité k de courant de brève durée de mesure admise pour cette conduite et de sa section S. Les valeurs k sont fournies, par exemple, par la norme DIN VDE 0100-540. Dans notre exemple, la conduite en cuivre isolée par du PVC à protéger (par exemple, NYM) dans le circuit terminal a une k2S2 admise de 29.800 A2s environ. 10000 Nous constatons donc que l’automate hautes performances installé en amont, en cas de court-circuit de 10 kA, ne serait pas en mesure de protéger efficacement la conduite dans le circuit terminal en cas de court-circuit. L’action commune de disjoncteurs de puissance (MCB) et d’un automate hautes performances (HPMCB) installé en amont, qui se soutiennent réciproquement en cas de coupure de courant de court-circuit en raison des propriétés restrictives de leur courant ou énergie de court-circuit, assure une protection efficace contre les courts-circuits de tout le système installé en aval. Il faut toutefois renoncer à la sélectivité dans ce cas – comme déjà indiqué – au-dessus de la limite de sélectivité de 3300 A. 8 2CCC413001G0301 ABB Schweiz AG CMC Low Voltage Products Sélectivité et protection de secours vers le répartiteur principal Penchons-nous encore sur le dispositif de protection contre la surintensité installé en amont de l’automate hautes performances (HPMCB) et sur son comportement en matière de sélectivité et de protection de secours. Un interrupteur de puissance sera installé en règle générale en amont de l’automate hautes performances dans le répartiteur principal conformément aux besoins du client illustrés au début. Dans notre exemple, un interrupteur de puissance compact (MCCB) avec un courant de mesure de 250 A a été choisi. Il rentre dans la catégorie d’utilisation B et est donc spécialement conçu pour la sélectivité vers des appareils de distribution installés en aval. Temps de coupure t H L En ce qui concerne la sélectivité sur surcharge, on peut dire que l’on peut prévoir une sélectivité complète en raison de l’écart important par rapport au courant de H = MCB hautes performances D100 L = Interrupteur de puissance compact M mesure de l’automate hautes performances de 100 A installé en aval. Il n’y a pas de points d’intersection ni de contact des lignes caractéristiques thermiques temps/courant. 6 ms �t 100 A Bild 6 2 ms 1.000 A 10.000 A Explication de la sélectivité du temps Courant I Si l’on observe l’allure initiale des lignes caractéristiques temps/courant des deux dispositifs de protection installés en série sur la figure 6, on voit qu’il n’y a aucun contact, ni aucun point d’intersection des deux lignes caractéristiques dans la zone des lignes caractéristiques du déclenchement magnétique. Par conséquent, il y a également de la sélectivité en cas de court-circuit au moins jusqu’au pouvoir de coupure limite de l’automate hautes performances (par exemple, 50 kA). Cette sélectivité est obtenue par les temps de coupure nettement différents sur les appareils de protection. Tandis que l’automate hautes performances est en mesure de couper les courants de court-circuit en l’espace de 2 ms environ en raison des masses relativement petites des contacts de commutation mobiles, un interrupteur de puissance a besoin de nettement plus de temps, de deux fois plus de temps par exemple. Cette différence temporelle, indiquée sur la figure 6 par ∆t, est utilisée pour la coupure sélective. Ce mode de sélectivité est appelé « sélectivité temporelle ». Si des interrupteurs de puissance avec déclencheurs de courts-circuits à temps réglable sont utilisés dans le répartiteur principal, la sélectivité temporelle peut alors être réglée de façon ciblée sur les valeurs nécessaires. Dans notre exemple, les interrupteurs de puissance dans le répartiteur principal (MCCB) et les automates hautes performances (HPMCB) dans le sous-répartiteur sont sélectifs jusqu’au pouvoir de coupure de l’automate hautes performances de 50 kA en cas de court-circuit. Les fabricants de dispositifs de protection fournissent des tableaux de coordination qui permettent aux concepteurs d’installateurs électriques de choisir les dispositifs de protection contre la surintensité en considération de la sélectivité sur court-circuit. Le tableau 3 montre un exemple de tableau de coordination. ABB Schweiz AG CMC Low Voltage Products 9 2CCC413001G0301 La question de la protection de secours pour les automates hautes performances dans le sous-répartiteur au moyen de l’interrupteur de puissance installé en amont ne se pose pas dans notre exemple. Le courant de court-circuit tripolaire maximum qui passe à l’endroit où l’automate hautes performances est monté est d’environ 41 kA selon le calcul du courant de court-circuit. L’automate hautes performances avec son pouvoir de coupure de 50 kA est par conséquent en mesure de couper à tout moment les courants de court-circuit se manifestant. La preuve de la protection de secours n’est donc pas exigée. En résumé Les automates hautes performances, à savoir des disjoncteurs de puissance ayant un pouvoir de coupure particulièrement élevé et d’exceptionnelles propriétés de sélectivité et de limitation de l’énergie sont des dispositifs particulièrement indiqués pour la protection contre la surcharge et les courts-circuits dans les systèmes de distribution d’énergie. L’utilisation d’automates hautes performances est à privilégier dans toutes les installations où des besoins d’alimentation élevés sont répartis sur plusieurs niveaux, de préférence dans l’avant-dernier niveau de distribution. Les courants de mesure allant jusqu’à 125 A et un pouvoir de coupure de mesure jusqu’à 50 kA satisfont les besoins courants dans ce niveau de distribution. Ces appareils de protection remplissent parfaitement la demande actuelle des exploitants d’installations électriques, à savoir faible encombrement des installations de distribution, faibles investissements, grande disponibilité et facilité d’utilisation, faibles coûts d’exploitation. L’installation de fusibles dans les systèmes de distribution basse tension n’est plus nécessaire. Les interrupteurs de puissance requérant des investissements éventuellement plus conséquents peuvent être en partie remplacés par des automates hautes performances. 10 2CCC413001G0301 ABB Schweiz AG CMC Low Voltage Products Vastes champs d'application. Bâtiments publics. Aéroports, hôpitaux, bâtiments administratifs : La sécurité de l'alimentation électrique est primordiale partout où de nombreuses personnes vont et viennent. Ce sont par exemple: le centre financier international «101» à Taipei, dans lequel plus de 10000 personnes travaillent, qui est le bâtiment administratif le plus haut du monde ; ou l'aéroport international de Hartsfield-Jackson dans l'Etat d'Atlanta (Etats-Unis), où plus de 80 millions de passagers transitent chaque année. Les disjoncteurs à haute puissance tels que le S800 garantissent la protection des personnes et du matériel en cas de courts-circuits. Centrales électriques. Sans électricité, rien ne va plus. Avec une puissance totale de plus de 3400000 mégawatts à l'échelle mondiale, les choses tournent rond sur la planète grâce aux centrales électriques. Les disjoncteurs à haut pouvoir de coupure tels que le S800 protègent leur infrastructure ainsi que les personnes et les machines impliquées dans la production d'électricité. Industrie chimique et pétrochimique. L'industrie chimique et pétrochimique participent de manière décisive à la vie quotidienne. Que ce soit dans le domaine de la santé (médicaments, diagnostics), de l'alimentation (engrais, produits de traitement des plantes, adjuvants), de l'habillement (colorants, fibres) ou encore des transports (carburants), les produits de cette branche industrielle contribuent à améliorer la qualité de la vie et à créer des emplois, (plus de 2 millions déjà dans l'Union européenne). Les disjoncteurs à haut pouvoir de coupure S800 assurent la production. Transports. Des puissances toujours plus élevées dans le domaine ferroviaire, naval et celui des machines génèrent également des courants de court-circuit plus élevés. Cela implique une protection fiable et puissante des personnes et du matériel. Les disjoncteurs à haut pouvoir de coupure tels que les S800 offrent cette protection. Exemple : sur le «Queen Mary II», le plus grand paquebot de transport de passagers au monde, 2500 kilomètres de câbles ont été posés – pour 80000 dispositifs d'éclairage, 3000 téléphones, 8800 haut-parleurs, 5000 détecteurs d'incendie et 8350 installations automatiques d'extinction d'incendie. Technologies de l'information et des télécommunications. La communication permet de relier les gens, de créer des emplois et rend le quotidien plus captivant. La communication apporte la vie. Les spécialistes des technologies de l'information et des télécommunications du monde entier recherchent sans cesse de nouvelles voies en vue de simplifier encore l'échange de données entre des millions de téléphones portables: En 2004, 1,5 milliards de personnes ont utilisé leur téléphone portable. Les disjoncteurs à haut pouvoir de coupure tels que ceux de la série S800 protègent l'infrastructure informatique et des télécommunications, pour que l'information puisse circuler sans obstacle, à tout moment et en tout lieu. ABB Schweiz AG CMC Low Voltage Products 11 2CCC413001G0301 Suisse ABB Suisse SA Normelec Avenue de Cour 32 1007 Lausanne Suisse Téléphone +41 (0) 58 586 40 50 Téléfax +41 (0) 58 586 40 95 ABB Schweiz AG Normelec Badenerstrasse 790 8048 Zürich Suisse +41 (0) 58 586 00 00 +41 (0) 58 586 06 01 www.abb.ch Belgique ABB ELECTRO n.v. Hoge Wei, 27 1930 Zaventem Belgium Téléphone +32 (0) 27 18 63 11 Téléfax +32 (0) 27 18 66 66 www.abb.be France ABB Entrelec Division Commercial France 300 rue des Prés Seigneurs ZA La Boisse – BP 90145 01124 Montluel Cedex France Téléphone +33 (0) 825 38 63 55 Téléfax +33 (0) 825 87 09 26 ABB ABB Suisse SA CMC Low Voltage Products Fulachstrasse 150 CH-8201 Schaffhouse Téléphone +41 (0) 58 586 41 11 Téléfax +41 (0) 58 586 42 22 E-mail: [email protected] www.abb.ch 2CCC413001G0301 www.abb.fr
