CALCUL DES COURANT DE COURT-CIRCUIT

PROTECTION CONTRE LES COURANTS DE COURT-CIRCUIT

PROBLEME TECHNIQUE POSE

Le schma dune distribution lectrique comprend toujours:

Un ou des transformateur

Des cbles

Un rseauHT / BT

AmontDes dispositif de protection

- Disjoncteur

- Ou fusibles

Les dispositifs de protection sont charg de protger : les rcepteurs, les cbles et le transformateur contre tout court-circuit qui aurait lieu en AVAL de l'endroit ou il est plac. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Question :Comment vrifier que l'appareil de protection ralise bien cette fonction ?

I )CONDITIONS DE PROTECTION CONTRE LES COURANT DE COURT-CIRCUIT

Pour que la protection contre les courants de court-circuit soit assur, le dispositif de protection (fusibles ou disjoncteur suivant le cas) doit satisfaire plusieurs conditions dtailles dans le tableau ci-dessous :

PROTECTION PAR FUSIBLEPROTECTION PAR DISJONCTEUR

Le pouvoir de coupure (PdC) des fusibles

doit tre SUPERIEUR ou EGAL au courant de court-circuit triphas (Icc3) susceptible de ce produire juste en dessous d'eux. (expliquer le courant de CC triphas)Le pouvoir de coupure (PdC) d'UN disjoncteur

doit tre SUPERIEUR ou EGAL au courant de court-circuit triphas (Icc3) susceptible de ce produire juste en dessous de lui. (expliquer le courant de CC tri)

PdC fusible ( Icc3 MAXPdC disjoncteur ( Icc3 MAX

Le (ou les fusibles) doit fondre pour une valeur MINIMUM du courant de court-circuit, c'est dire pour un dfaut franc situ en bout de ligne et dans un temps INFERIEUR 5 secondes.Le disjoncteur doit dclencher pour une valeur MINIMUM du courant de court-circuit, c'est dire pour un dfaut franc situ en bout de ligne.

(Expliquer pourquoi le C de CC est plus faible en bout de ligne)

If 5s ( Icc3 MINImag ( Icc3 MIN

If 5s = courant de fusion pour un temps de 5 secondesI mag = courant de rglage du dclencheur magntique

t(s) Courbe de fusion d'un fusible

t = 5s

t1

Id PdC I(A) t(s) Courbe de dclenchement

d'un disjoncteur

Zone de fonctionnement

t0 du magntique

t1

Im Id I(A)

Pour s'assurer de "l'ouverture" du dispositif de protection en cas de court-circuit, on est donc amen dterminer pour chaque "branche" de l'installation les courant suivants :

(Calcul du courant de court-circuit MAXIMAL (Icc3 MAX) qui permet de dterminer le pouvoir de coupure MINIMUM (PdC) du dispositif de protection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(Puis calcul du courant de court-circuit MINIMAL (Icc3 MIN) qui permet de vrifier qu'un court-circuit franc triphas en bout de ligne provoque bien "l'ouverture" du dispositif de protection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Question :Comment dterminer l'intensit prsume de tous ces courants de court-circuit ?

Il existe 3 mthodes pour dterminer les courants de court-circuit dans une installation.

(La mthode dites des impdances qui entrane des calculs. (1 re partie du cours avec Mr Brizard)

(La mthode base, d'abaques ou de graphiques (2 me partie du cours avec Mr Bonnet) . . . . . . . . .

(Une mthode qui utilise l'outil informatique tel que le logiciel ECODIAL 3. (3 me partie en TP) . .

II )DETERMINATION DES COURANT DE COURT-CIRCUIT PRESUMES PAR LA METHODE A BASE DE TABLEAUX ET D'ABAQUES2.1 )Protection contre le courant de court-circuit maximal (juste en dessous de la protection)

La disposition d'un rseau de distribution de moyenne ou base tension peut tre gnralise selon le schma ci-dessous dans lequel on retrouve toujours les lments suivant :

Le rseau amont

Un ou des

transformateurs

HT / BT

Un ou des

disjoncteurs source

Des cbles

Un jeu de barres

Des disjoncteurs de dpart

Des rcepteurs

A chaque emplacement des dispositifs de protection correspond une valeur MAXIMALE du courant de court-circuit susceptible de ce produire.

Dans tout les cas ce courant de court-circuit doit rester INFERIEUR au pouvoir de coupure (PdC) de la protection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.1 )Courants de court-circuit au secondaire d'un transformateur HT / BT

La valeur du courant de court-circuit au secondaire d'un transformateur est donne par des tableaux (voir ci-dessous).

Tableau I (transparent)

U20 = tension au secondaire videExemple n2RcapitulatifExemple n2

Puissance du transformateur en KVA

162540506380100160250315400500630800100012501600200025003150

U20 = 237 VIn (A)396197122153195244390609767974121815351949243630453899487260907673

ICC (A)9731521243130383825485360609667150381888723883297083719741821427384872157151658407612794337

U20 = 410 VIn (A)23355670891131412253524445637048871127140817602253281635204435

ICC (A)56387914051756221028053503558886921091713806171732150124175270803061235650408174694958136

En fonction de la puissance du transformateur on peut lire la valeur du courant de court-circuit (Icc) au secondaire d'un transformateur.

EXEMPLE n1

L'usine de la compagnie IBM France installe Montpellier est alimente par un transformateur HT / BT de 1600 kVA. La puissance de court-circuit du rseau EDF est S = 500 MVA.

(Quelle doit tre le pouvoir de coupure du disjoncteur gnral plac juste en aval du secondaire du transformateur ?

20 KV / 400 V

S = 1600 kVA

DGBT

2.1.2 )Courants de court-circuit l'extrmit d'un cble

On connat dsormais le courant de court-circuit en tte d'installation (cest le C de CC maximale).

Il nous faut maintenant dterminer le courant de court-circuit l'extrmit d'un cble ( . . . . . . . . . . . . . . . dont on connat sa NATURE, sa SECTION et sa LONGUEUR. . . . . . . . . . . . . . . . ), pour cela on utilise des tableaux simplifis fournissant le Icc AVAL en fonction du Icc AMONT (voir Page 4 / 8).

Icc AMONTIcc AVAL

Ame en cuivre

Section

L

Pour une mme section et un mme matriau le courant de court circuit diminue avec la longueur.

Remarques :(Si la longueur exacte de votre cble n'est pas dans le tableau il faut choisir :

(Une longueur suprieur

OU

(Une longueur infrieur

(Si le rseau d'alimentation est en 230 V triphas (230 V entre phases) :

(Il faut diviser les longueur du tableau par ( 3 = 1.732. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

EXEMPLE n2

L'usine HARIBO de Marseille est alimente par un transformateur HT / BT de 160 KVA. On trouve au secondaire un disjoncteur gnral suivi d'un cble en cuivre de 120 mm et d'une longueur de 80 m qui alimente le jeu de barres de distribution. La puissance de court-circuit du rseau EDF est S = 500 MVA.

(Dterminer le pouvoir de coupure minimum des disjoncteurs de "dpart" (Dd1 et Dd2) placs juste en dessous du jeu de barres.

20 KV / 400 V

S = 160 kVA

DGBT

Dd1Dd2

2.2 )Protection contre le courant de court-circuit minimal (en bout de ligne)

Dans le cas d'un dfaut en bout de ligne, le disjoncteur ou le fusibles placs en amont doit "ouvrir" le circuit pour cette valeur de courant de court-circuit qui est minimal (puisquil a lieu loin de la source).

En utilisant la mthode base de tableaux et d'abaques (vu prcdemment), on ne prend pas en compte le calcul de ce courant de court-circuit minimal.

Dautres tableaux donnent, en fonction du CALIBRE et du TYPE pour un fusible, du TYPE DE COURBE de dclenchement du disjoncteur, et de la SECTION des conducteur, les LONGUEURS MAXIMALES des cbles triphass 400 V protgs contre les courts-circuits.

Ces tableaux sont donns Page 8 / 8. Ils ont t tablis dans les conditions suivantes :

. . . . .. . . RESEAU TRIPHASE 400 V, SANS NEUTRE ET AVEC CONDUCTEUR EN CUIVRE . . . . . . .

Lorsque les conditions d'utilisation sont diffrentes de celles prcdemment nonces (3 ( 400 V en Cu), on applique des facteur de correction ci-dessous.

Tableau III

CircuitTensionLongueur multiplier par

3 Ph + N (avec SN = SPh)230 / 400 VK1 = 0.58

3 Ph + N (avec SN = 0.5 ( SPh)230 / 400 VK1 = 0.77

1 Ph + N (avec SN = SPh)230 VK1 = 0.58

1 Ph + N (avec SN = 0.5 ( SPh)230 VK1 = 0.77

2 Ph400 VK1 = 0.86

Lorsque les conducteurs sont en aluminium on multiplie (en plus de K1 si il est ncessaire) par un facteur K2.

Conducteur en aluminium protg par un fusibleK2 = 0.41

Conducteur en aluminium protg par un disjoncteurK2 = 0.62

EXEMPLE n3

On trouve dans l'un des ateliers de l'usine LAFARGE de Marseille un moteur asynchrone triphas dont le courant nominal est de 61 A. Ce moteur se trouvant une distance de 50 m est protg par un disjoncteur de type C. Le rseau est un 3 ( 400 V + N + T et le cble d'alimentation comporte 5 conducteurs ayant tous une section de 6 mm.

(Vrifier que le circuit est bien protg contre les courants de court-circuit minimaux. Conclure.

Type C

50 m

M

Ib = 61 A

Parler des diffrents type de disjoncteur

2.3 )Exercice rcapitulatif

Une entreprise de La Ciotat est aliment en basse tension 3 ( 400 V par un transformateur de puissance apparente de 400 kVA. Une partie du schma de l'installation vous est donne ci-dessous.

(Dterminer le pouvoir de coupure minimum des diffrents disjoncteurs de "dpart" (ne pas tenir compte du jeux de barres).

(Vrifier que le disjoncteurs Dd1 et que les fusibles F1 protgent bien les lignes contre les courts circuits minimaux et conclure.

Rseau amont Scc = 500 MVA

20 KV / 400 V

S = 400 kVA

DG1

JB1

Dd1 Dd2

Type C

JB2

3 ( F1 aM

(A l'aide du tableau I, dterminons le courant de court-circuit au secondaire du transformateur.

S = 400 kVA ( Icc = 13806 AIcc = 13.9 kA

(A l'aide du tableau II, dterminons le courant de court-circuit au niveau du Jeu de barres n1.

On trouve un Icc AVAL de 13 kAIcc = 13 kA

(A l'aide du tableau II, dterminons le courant de court-circuit au niveau du Jeu de barres n2.

On trouve un Icc AVAL de 4 kAIcc = 4 kA

(A l'aide du tableau VII, vrifions que le disjoncteur Dd1 protge bien la ligne contre les courts-circuits minimaux en bout de ligne.

Lmax = 119 ( 0.58 = 69.02 m69.02 m < 80 m Le circuit n'est pas protg !!!

1 re solution :Augmenter la section des cbles 25 mm ( Lmax = 185 ( 0.58 = 107.3 m

2 me solution :Utiliser un disjoncteur de type B ( Lmax = 237 ( 0.58 = 137.46 m

(A l'aide du tableau IV, vrifions que les fusibles F1 protge bien la ligne contre les courts-circuits minimaux en bout de ligne.

Lmax = 40 ou 49 mQue lisolant soit du PVC ou du PR, le circuit est protg

TABLEAUX DES LONGUEURS MAXIMALES PROTEGEES CONTRE LES CC (CIRCUIT PROTEGE PAR DES FUSIBLES)TABLEAU IVFusibles aMTABLEAU VFusibles gI (gG)

Section nominale des conducteurs (mm)Courant assign des coupe-circuits fusibles aM (en ampres)Courant assign des coupe-circuits fusibles gl (en ampres)

16202532405063801001251602001620253240506380100125160200

1,555/6437/4525/3015/2099/11386/8740/5921/2913/187/9

Rcap. ( 2.511684/9458/6840/4926/3217/20134110/12267/8441/5125/3313/208/11

418114711884/9558/6842/4828/3318/23183139106/11967/8446/5824/3214/177.3/10

6273223178139105/11779/8955/6437/4226/3114/2021418513994/11355/7033/4120/2710/14

10227181147113/12580/9457/6940/4727/3215/1927522617213090/11857/7030/4117.5/23

1623618915112083/9759/6740/4928321716812886/9553/65

2523118514711380/92336257197155118

35262210160130367283220172

50217174379299229

70257441336

95257472

120

150

185

Lorsque 2 valeurs sont indiques pour une mme section et un mme courant assign, la 1 re concerne les conducteurs isols au PCV, la 2 me concerne les conducteurs isols au PR ou EPR.

TABLEAUX DES LONGUEURS MAXIMALES PROTEGEES CONTRE LES CC (CIRCUIT PROTEGE PAR DES DISJONCTEURS)TABLEAU VIDisjoncteurs courbe type BTABLEAU VIIDisjoncteurs courbe type C

Section nominale des conducteurs (mm)Courant assign des disjoncteur type B (en ampres)Section nominale des conducteurs (mm)Courant assign des disjoncteur type C (en ampres)

610131620253240506380110125610131620253240506380110125

1,52961781371118971564436282218141,51488968564436282218141197

2,5494296228185148119937459473730242,524714811493745946373024191512

4790474385296237190148119957559473843952371821481199574594738302419

6711547444356284222178142113897157Ex. n3 6 593356274222178142111897156443628

10912741593474370296237188148119951098859345637029623718514811994745947

16948759593474379301237190152Rcap. ( 169487295934743792962371901501199576

2592674159347037029623725926741593463370296235185148119

3583065851941533135830648519415329259207166

5089470456345050880704583446351281225

TABLEAU IIXDisjoncteurs d'usage gnral

Section nominale des conducteurs (mm)Courant de fonctionnement instantan Im (en ampres)

506080100125160200250320400500560630700800875100011201250160020002500320040005000630080001000012500

1,514811792745946373023181513171198768

2,524619516412399776249383125221918191412111076

439431324619715812399798249393531282622201716121086

64703702962371851481189274595347423734302624181512876

1049339530824719715412399867870615649443831242015121086

164943953162471971581411251139890797063493931252018121086

254943863082472201961781541411231109977624938312620151210

35432345308274247215197173154138108886954433427211714

504704193723352932682352091871461179473694737292419

70494432385345308276216173138108866955433529

954694693752932341881461179474594737

12047437029623718514811894745947

185403322257201151129102806461

(A l'aide du tableau VII, dterminons la longueur maximale protg par le disjoncteur de type C.

SPh = SN = 6 mm

Disjoncteur de type CLmax avant correction = 56 m

Courant assign = 63 A

(Mais il faut multiplier cette longueur par 0.58 cars le neutre est distribu (rseau 3 ( 400 V + N).

Lmax aprs correction = 56 ( 0.58 = 32.48 mm

Conclusion :Le circuit n'est pas protg contre les courts-circuits en bout de ligne.

Solutions :On pourrait augmenter la section de cble jusqu' 10 mm (94 ( 0.58 = 54.52 m),

Ou on pourrait prendre un disjoncteur de type B si le rcepteur le permet. (113 ( 0.58 = 65.54 m)

(A l'aide du tableau I, dterminons le courant de court-circuit au secondaire du transformateur.

On lit que pour une puissance S = 1600 kVA et une tension BT de 400 V le Icc est de 35650 A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

On peut estimer que le Icc juste en dessous du DGBT est gal au Icc au secondaire du transformateur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Donc le Pouvoir de coupure du DGBT doit tre ( 35650 A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(A l'aide du tableau I, dterminons le courant de court-circuit au secondaire du transformateur. (Comme dans lexemple n1)

S = 160 kVA ( Icc = 5588 AIcc = 5.6 kA

( A l'aide du tableau II, dterminons le courant de court-circuit au bout du cble de 80 m. (Expliquer la mthode sur transparent)

Le PdC des disjoncteurs "dpart" doit tre ( 5 KA

CuivreSectionLongueur de la canalisation230

40012075IccIcc amontCourant de court-circuit au niveau considr7 kA5 kA

Pourquoi: Ainsi le Icc du tableau sera plus lev que celui susceptible de se produire rellement dans le circuit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Des rcepteur

Rcepteur 1

Lmax = 69.02 m

NON PROTEGE

Rcepteur 2

Ib = 905 A

SPh = 2 ( 185 mm

SN = 0.5 ( SPh

L = 35 m Cu

Ib = 70 A

SPh = SN = 16 mm

L = 80 m Cu

M

Tableau II

Ib = 30 A L = 30 m

Cu SPh = 2.5 mm

Icc = 4 kA

Ib = 50 A L = 35 m

Cu SPh = 10 mm

Icc = 13.9 kA

Icc = 13.9 kA

Prendre la valeur juste au dessus du Icc calcul

Icc = 5.6 kA

Icc = 5 kA

Lmax = 32.5 m

Lmax = 40 m

PROTEGE

Icc = 35.7 kA

Rcapitulatif (

Rcapitulatif (

Exemple n2

CALCUL DES COURANT DE CC (mthode abaques)Cours Septembre 2005Page 1 sur 9