Source: https://www.scribd.com/document/101020032/Guide-de-Conception-MT
Timestamp: 2017-03-29 14:33:00+00:00
Document Index: 297879499

Matched Legal Cases: ['§ 4', '§ 4', '§ 4', '§ 4', '§ 4', '§ 4', '§ 4', '§ 4', '§ 4', '§ 4', '§ 4', '§ 4', '§ 4', '§ 4', '§ 4', '§ 4', '§ 4', '§ 4', '§ 4', '§ 4', '§ 442', '§ 442']

Guide de Conception MT
BrowseInterestsStay InformedCareerPersonal GrowthFiction & BiographiesHealth & FitnessLifestyleCultureBrowse byBooksAudiobooksNews & MagazinesSheet MusicBrowse allUploadSign inJoinGuide technique Merlin Gerin Moyenne tension guide de conception MTQui fait autant avancer l’électricité ?
Ce guide est un catalogue de savoir-faire technique au service de tout concepteur d'équipement moyenne tension.
# Présenter, aider au choix des équipements MT conformes aux normes. # Donner les règles de conception pour dimensionner ou calculer un tableau MT.
# En proposant des canevas de calcul simples et clairs pour guider pas à pas le concepteur. # En montrant des exemples concrets de calculs. # En fournissant les informations sur les unités de mesure et normes internationales. # En comparant les normes internationales.
Ce guide vous aide à effectuer les calculs nécessaires à la définition et au dimensionnement des matériels et vous donne les informations utiles pour vous permettre de concevoir votre tableau MT.
AMTED300014FR_001_037. fm/1
AMTED300014FR_001_037. fm/2
Equipements préfabriqués sous enveloppe métallique
Tension Courant Fréquence Fonctions de l'appareillage Différents types d'enveloppes
6 8 9 9 10
Régles de conception
Puissance de court-circuit Courants de court-circuit
Transformateur Générateur synchrones Moteur asynchrone Aide mémoire Exemple de calcul en triphasé
13 14 14 15 17
Calcul des jeux de barres
La tenue thermique La tenue électrodynamique Exemple de calcul d'un jeu de barres
24 27 31
La rigidité diélectrique du milieu La forme des pièces La distance entre les pièces
Le code IP Le code IK
Définition d'appareillage
Disjoncteur moyenne tension Transformateur de courant Transformateur de tension Déclassements
45 54 61 64
Noms et symboles des unités de mesure SI
Unités de base Grandeurs et unités courantes Correspondance entre unités anglo-saxonnes et unités du système internationnal (SI)
67 67 69
Les normes citées Comparatif CEI-ANSI
Références à la documentation Schneider Electric
AMTED300014FR_001_037. fm/3
AMTED300014FR_001_037. fm/4
Pour commencer, quelques informations indispensables sur les tableaux MT ! Il est fait référence à la Commission Electrique Internationale (CEI). Pour concevoir une cellule moyenne tension, vous avez besoin de connaître les grandeurs de base suivantes :
La tension Le courant La fréquence La puissance de court-circuit.
La tension, l’intensité assignée et la fréquence d’utilisation sont souvent connues ou peuvent être définies aisément, mais comment calculer la puissance ou le courant de court-circuit en un point donné d’une installation ? Connaître la puissance de court-circuit d’un réseau permet de choisir les différents éléments du tableau qui devront résister à des échauffements importants et aux contraintes électrodynamiques. La connaissance de la tension (kV) permettra de définir la tenue diélectrique des éléments. Exemple : disjoncteurs, isolateurs, TC. Le sectionnement, la commande et la protection des réseaux électriques se fait par l’intermédiaire de l’appareillage. 5 Les appareillages sous enveloppe métallique sont subdivisés en trois types : S blindé S compartimenté S bloc.
AMTED300014FR_001_037. fm/5
Tension de service U (kV)
Elle est appliquée aux bornes du matériel.
Tension assignée Ur (kV)
Connue précédemment sous le terme tension nominale, elle est la valeur efficace maximale de la tension que le matériel peut supporter en service normal. La tension assignée est toujours supérieure à la tension de service et, est associée à un niveau d’isolement.
Niveau d’isolement Ud (kV eff. 1 mn) et Up (kV crête)
Il fixe la tenue diélectrique des matériels aux surtensions de manœuvre et aux chocs de foudre.
5 Ud : les surtensions d’origines internes accompagnent toute modification intervenant dans un circuit : ouverture ou fermeture d’un circuit, claquage ou contournement d’un isolant, etc… Elle est simulée en laboratoire par la tension de tenue à la fréquence industrielle pendant une minute. 5 Up : les surtensions d’origines externes ou atmosphériques se produisent lorsque la foudre tombe sur la ligne ou à proximité. L’onde de tension qui en résulte est simulée en laboratoire et est appelée onde de choc de foudre.
Nota : la CEI 694 fixe dans son article 4 les différentes valeurs de tension et dans son article 6 les conditions d’essais diélectriques.
# Tension de service : 20 kV
5 Tension assignée : 24 kV 5 Tension de tenue à fréquence industrielle 50 Hz 1 mn : 50 kV eff. 5 Tension de tenue à l’onde de choc 1,2/50 µs : 125 kV crête
AMTED300014FR_001_037. fm/6
Sauf cas spécial, les matériels MERLIN GERIN sont conformes à la liste 2 du tableau série 1 des CEI 60 071 et 60 298. Tension assignée kV eff. 7,2 12 17,5 24 36 Tenue à l’onde de choc 1,2/50 µs 50 Hz kV crête liste 1 liste 2 40 60 60 75 75 95 95 125 145 170 Tenue à fréquence Tension de industrielle service les plus usuelles 1 minute kV eff. kV eff. 20 28 38 50 70 3,3 à 6,6 10 à 11 13,8 à 15 20 à 22 25,8 à 36
Les niveaux d’isolement s’appliquent à des appareillages sous enveloppe métallique pour une altitude inférieure à 1 000 mètres, 20 °C, 11 g/m3 d’humidité et une pression de 1 013 mbar. Au-delà, un déclassement est à considérer. A chaque niveau d’isolement correspond une distance dans l’air qui garantit la tenue du matériel sans certificat d’essai. Tension assignée kV eff. 7,2 12 17,5 24 36 Tenue à l’onde de choc 1,2/50 µs kV crête 60 75 95 125 170 Distance/masse dans l’air cm 10 12 16 22 32
Tensions normalisées CEI
U Um 0,5 Um t
tenue diélectrique 50 Hz 1 mm
1,2 µs
tenue diélectrique onde de choc
20 7,2 12 28 38 50 70
60 75 95 125 170
17,5 24 36
AMTED300014FR_001_037. fm/7
Courant assigné en service continu : Ir (A)
Il est la valeur efficace du courant qu’un matériel peut supporter fermé, sans dépasser l’échauffement permis par les normes. Le tableau ci-dessous rappelle les échauffements autorisés par le CEI en fonction de la nature des contacts. Courant assigné en service continu : Nature de l’organe du matériau Valeurs maximales
Température max. du conducteur (0 C) Echauffement max. = t0. max. - 40 0C
contacts dans l’air cuivre ou alliage de cuivre nu 75 argentés ou nickelés 105 étamés 90 raccords par boulons ou dispositifs équivalents cuivre nu, alliage de cuivre nu ou alliage d’aluminium 90 argentés ou nickelés 115 étamés 105
35 65 50
50 75 65
Nota : les courants assignés usuellement utilisés par Merlin Gerin sont : 400, 630, 1 250, 2 500 et 3 150 A.
Intensité de service : I (A)
Elle est calculée d’après les consommations des appareils raccordés au circuit considéré. C'est l'intensité traversant réellement le matériel. Si nous ne disposons pas des éléments de calcul, le client doit nous communiquer sa valeur. L’intensité de service peut-être calculée lorsque l’on connaît la puissance des récepteurs. Exemples :
# Un tableau avec un départ moteur
de 630 kW et un départ transformateur de 1 250 kVA sous 5,5 kV de tension de service.
5 calcul de l’intensité de service du départ transformateur :
Puissance apparente :
S = UI 3 S 1250 I = ---------- = ------------------------- = 130A 5 ,5 • 1 ,732 U 3
5 calcul de l’intensité de service du départ moteur :
cosϕ = facteur de puissance = 0,9 η = rendement du moteur = 0,9
630 P I = ------------------------- = ------------------------------------------------- = 82A U 3 cos ϕη 5 ,5 • 1 ,732 • 0 ,9 • 0 ,9
AMTED300014FR_001_037. fm/8
Courant de court-circuit minimal : Icc (kA eff)
(voir explication au chapitre "Courants de court-circuit").
Valeur efficace du courant de court-circuit maximal : Ith (kA eff. 1 s ou 3 s)
Valeur crête du courant de court-circuit maximal : Idyn (kA crête)
(valeur de la première crête de la période transitoire) (voir explication au chapitre "Courants de court-circuit").
Fréquence fr (Hz)
5 Deux fréquences sont usuellement utilisées dans le monde : S 50 Hz en Europe S 60 Hz en Amérique. Quelques pays utilisent les deux fréquences sans distinction.
Fonctions de l’appareillage
Désignation et symbole
manœuvre des courants de service de défaut
Sectionneur de terre
(pouvoir de fermeture sur c/c)
manœuvre n'isole pas
manœuvre isole
Disjoncteur fixe
manœuvre protégé n'isole pas manœuvre protège
Disjoncteur débrochable
Contacteur fixe
Contacteur débrochable
manœuvre isole si débroché
protégé n'isole pas
✔ = OUI
✔ (1 fois)
AMTED300014FR_001_037. fm/9
Différents types d'enveloppes
Parois externes Nombre de compartiments MT Parois internes
métalliques et toujours mises à la terre
RÃ3 métalliques et toujours mises à la terre
3 indifférentes métalliques ou non possible
T2 indifférentes métalliques ou non
Présence de cloches d'embrochage Volets empèchant l'accés aux compartiments sous tension Souplesse d’intervention en cas de presence tension Déplacement de l'arc à l'intérieur de la cellule
✔ difficile, mais toujours possible
AMTED300014FR_001_037. fm/10
Puissance de court-circuit
Exemple 1 : 25 kA sous tension de service de 11 kV
Zcc L
5 La puissance de court-circuit dépend directement de la configuration du réseau et de l'impédance de ses composants : lignes, câbles, transformateurs, moteurs... parcourus par le courant de court-circuit. 5 Elle est la puissance maximum que peut fournir un réseau sur une installation en défaut, exprimée en MVA ou en kA efficace pour une tension de service donnée.
U Icc : : tension de service (kV) courant de court circuit (kA efficace) Cf : pages suivantes
A U B Zs
Scc =
3 • U • Icc
La puissance de court-circuit est assimilable à une puissance apparente.
5 Le client nous impose généralement la valeur de la puissance de court-circuit car nous disposons rarement des éléments de calcul. La détermination de la puissance de court-circuit nécessite une analyse des flux de puissances alimentant le court-circuit dans le cas le plus défavorable.
Les sources possibles sont :
5 Arrivée réseau par l’intermédiaire du ou des transformateurs de puissances. 5 Arrivée alternateur. 5 Retour de puissance dû aux machines tournantes (moteurs…) ; ou par l’intermédiaire des transformateurs MT/BT.
Exemple 2 : # Le retour par la BT Icc5 n’est possible que si le transfo. (T4) est alimenté par une autre source.
Icc2 Icc3
A D1
B D2 10 kV
C D3
# Trois sources débitent
dans le tableau (T1-A-T2)
5 disjoncteur D1 (c/c en A) Icc1 + Icc2 + Icc3 + Icc4 + Icc5 5 disjoncteur D2 (c/c en B) Icc1 + Icc2 + Icc3 + Icc4 + Icc5 5 disjoncteur D3 (c/c en C) Icc1 + Icc2 + Icc3 + Icc4 + Icc5
D6 MT T3
BT T4 BT MT
Nous devons calculer chacun des courants Icc.
AMTED300014FR_001_037. fm/11
Toute installation électrique doit être protégée contre les courts-circuits, et ceci sauf exception, chaque fois qu'il y a une discontinuité électrique ; ce qui correspond le plus généralement à un changement de section des conducteurs. L'intensité du courant de court-circuit doit être calculée à chaque étage de l'installation pour les différentes configurations possibles du réseau ; ceci pour pouvoir déterminer les caractéristiques du matériel qui doit supporter ou qui doit couper ce courant de défaut.
5 Pour choisir convenablement les appareils de coupure (disjoncteurs ou fusibles) et régler les fonctions de protection, trois valeurs du courant de court-circuit doivent être connues :
S courant de court-circuit minimal :
Icc = (kA eff) (exemple : 25 kA eff)
Il correspond à un court-circuit à l’extrémité de la liaison protégée
(défaut à l’extrémité d’un feeder (voir fig.1) et non pas juste derrière l’organe de coupure). Sa valeur permet de choisir le réglage des seuils des protections à maximum de courant et les fusibles ; en particulier quand la longueur des câbles est importante et/ou quand la source est relativement impédante (générateur, onduleurs).
S valeur efficace du courant de court-circuit maximal :
Ith = (kA eff. 1 s ou 3 s) (exemple : 25 kA eff. 1 s)
Il correspond à un court-circuit à proximité immédiate des bornes aval de l'appareil de coupure (voir fig.1). Il est défini en kA pour 1 ou 3 seconde(s) et sert à définir la tenue thermique que doivent supporter les matériels.
S valeur crête du courant de court-circuit maximal : (valeur de la première crête de la période transitoire)
Ith Icc
Idyn = (kA crête)
R X câble MT
(exemple : 2,5 • 25 kA = 63,75 kA crête CEI 60 056 ou 2,7 • 25 kA = 67,5 kA crête ANSI) - Idyn est égale à :
2,5 • Icc en 50 Hz (CEI) ou, 2,6 • Icc en 60 Hz (CEI) ou, 2,7 • Icc (ANSI) (Icc : courant de court-circuit
calculé en un point donné d’un réseau)
Elle détermine le pouvoir de coupure et de fermeture des disjoncteurs et interrupteurs, et la tenue électrodynamique des jeux de barres et de l'appareillage.
Courant Composante continue
I crête = Idyn
- La CEI retient les valeurs suivantes : 8 - 12,5 - 16 - 20 - 25 - 31,5 - 40 kA efficaces. Celles-ci sont généralement utilisées dans les spécifications.
Nota : # Il peut arriver qu’un cahier des charges donne une valeur en kA eff et une valeur en MVA comme ci-dessous : Icc = 19 kA eff ou 350 MVA sous 10 kV 5 si nous calculons le courant équivalent à 350 MVA nous trouvons : 350 I cc = ------------------- = 20 ,2 kA eff 3 • 10 L’écart vient de la manière dont on a arrondi la valeur et des habitudes locales. La valeur 19 kA eff est probablement la plus réaliste. 5 une autre explication est possible : en moyenne et haute tension, la CEI 909 applique un coefficient de 1,1 pour le calcul du Icc maximal. E U I cc = 1 ,1 • --------------------- = ------Z cc 3•Z
2rIcc
2rIcc Temps
(Cf : exemple 1 p 11 Introduction). Ce coefficient 1,1 prend en compte une chute de tension de 10 % sur l'installation en défaut (câbles…).
AMTED300014FR_001_037. fm/12
Pour déterminer l'intensité de court-circuit aux bornes d'un transformateur, nous avons besoin de connaître la tension de court-circuit (Ucc %).
5 Ucc % est défini de la manière suivante :
Le courant de court-circuit est fonction du type de matériel installé sur le réseau (transformateurs, alternateurs, moteurs, lignes…).
U : O à Ucc
I : O à Ir
1 le transformateur de tension est non alimenté : U = 0 2 mettre le secondaire en court-circuit 3 monter progressivement la tension U au primaire jusqu'à avoir
Exemple : # Transformateur 20 MVA # Tension 10 kV # Ucc = 10 % # Puissance de la source amont : infinie Sr 20 000 Ir = ------------------------ = --------------- = 1 150A 3 U vide 3 • 10 Ir 1 150 Icc = ------- = ------------------- 11 500A = 11 ,5kA 10 ÷ 100 U cc
l'intensité nominale assignée Ir au secondaire du transformateur.
La valeur U relevée au primaire est alors égale à Ucc
5 Le courant de court-circuit, exprimé en kA, est donné par la relation suivante :
Ir I cc = --------U cc
AMTED300014FR_001_037. fm/13
Générateurs synchrones (alternateurs et moteurs)
Le calcul de l'intensité de court-circuit aux bornes d’un générateur synchrone est très complexe car l’impédance interne de celui-ci varie en fonction du temps.
5 Quand la puissance croît progressivement, le courant diminue en passant par trois périodes caractéristiques : S subtransitoire (permet de déterminer le pouvoir de fermeture des disjoncteurs et les contraintes électrodynamiques), durée moyenne 10 ms S transitoire (fixe les contraintes thermiques du matériel), durée moyenne 250 ms S permanent (c’est la valeur du courant de court-circuit en régime établi). 5 L'intensité de court-circuit se calcule comme pour les transformateurs mais il faut tenir compte des différents régimes.
Exemple : Mode de calcul pour un alternateur ou un moteur synchrone # Alternateur 15 MVA # Tension U = 10 kV 5 X’d = 20 % Sr 15 Ir = -------------- = ------------------------- = 870A 3•U 3 • 10 000 Ir 870 Icc = ---------------------- = --------------- = 4350A = 4 ,35kA Xcc trans 20/100
apparition du défaut
Icc temps
régime régime substransitoire sain
régime permanent
5 Le courant de court-circuit est donné par la relation suivante :
Ir I cc = --------X cc
réactance de c/c
5 Les valeurs les plus courantes pour un générateur synchrone sont :
Substransitoire X’’d
Transitoire X’d
Permanent Xd
200 - 350 %
5 Pour les moteurs asynchrones S le courant de court-circuit aux bornes est égal au courant de démarrage
Icc U 5 à 8 Ir
S la contribution des moteurs (retour de courant) au courant de court-circuit est égale à :
I U3 Σ Ir Le coefficient 3, tient compte des moteurs arrêtés et de l'impédance pour aller jusqu'au défaut.
AMTED300014FR_001_037. fm/14
Aide-mémoire pour le calcul des intensités de court-circuit triphasé
5 Court-circuit triphasé
S cc = 1 ,1 • U • I cc = 1 ,1 • U I cc = -------------------3 • Z cc U2 3 = -------Z cc Z cc = R2 + X2
5 Réseau amont
U2 Z = --------S cc R --- = X
0,3 en 6 kV 0,2 en 20 kV 0,1 en 150 kv
5 Lignes aériennes
L R = ρ • --S
X = 0,4 Ω/km X = 0,3 Ω/km ρ = 1,8.10-6 Ω cm ρ = 2,8.10-6 Ω cm ρ = 3,3.10-6 Ω cm HT MT/BT cuivre aluminium almélec
5 Générateurs synchrones
U X cc ( % ) Z ( Ω ) = X ( Ω ) = ----- • -----------------100 Sr
Xcc turbo pôles saillants
subtransitoire 10 à 20 % 15 à 25 %
transitoire 15 à 25 % 25 à 35 %
permanent 200 à 350 % 70 à 120 %
5 Transformateurs
(ordre de grandeur : pour les valeurs réelles, se reporter à celles données par le constructeur)
20 kV/410 V ; Sr = 630 kVA ; Ucc = 4% 63 kV/11 V ; Sr = 10 MVA ; Ucc = 9%
U 2 U cc ( % ) Z ( Ω ) = ------ • -----------------Sr 100
Sr (kVA) Ucc (%) 100 à 3150 5000 à 25000 4 à 7,5 8 à 12 MT/BT HT/MT
5 Câbles
X = 0,10 à 0,15 Ω/km triphasés ou unipolaires
5 Jeux de barres
AMTED300014FR_001_037. fm/15
5 Moteurs et compensateurs synchrones
Xcc moteurs G vitesse moteurs P vitesse compensateurs substransitoire 15 % 35 % 25 % transitoire 25 % 50 % 40 % permanent 80 % 100 % 160 %
5 Moteurs asynchrones
Ir U Z ( Ω ) = ---- ² -----Id Sr
subtransitoire seulement Icc
7 5 à 8 Ir
I 7 3ΣI r
apport â Icc par retour de courant (avec I assigné = Ir)
5 Arcs en défaut
I cc I d = ------------------1, 3 à 2
5 Impédance équivalente d'un élément à travers un transformateur
S par exemple, pour un défaut en basse tension, la contribution d'un câble HT en amont du transformateur HT/BT sera :
R2 = R1 ( U1 ) U
X2 = X1( U1 ) U
Z2 = Z1 ( U1 ) U ainsi
Cette formule est valable quel que soit le niveau de tension du câble, c'est à dire même à travers plusieurs transformateurs en série.
Source d'alimentation Ra, Xa HT câble R1, X1 n BT câble R2, X2
transformateur RT, XT (impédance au primaire)
S impédance vue depuis le point de défaut A :
1 a Σ R = R 2 + RT + R2 + R2 ------- ------ -----2
X1 Xa Σ X = X 2 + XT + ------ + -----------2 2 2 n n n
n : rapport de transformation
5 Triangle des impédances
Z = ( 〈R + X ) 〉
AMTED300014FR_001_037. fm/16
La complexité du calcul de courant de court-circuit triphasé réside essentiellement dans la détermination de la valeur de l’impédance du réseau en amont du point de défaut
Exemple de calcul en triphasé
Méthode des impédances
Tout constituant d’un réseau (réseau d’alimentation, transformateur, alternateur, moteurs, câbles, barres…) se caractérise par une impédance (Z) composée d’un élément résistant (R) et d’un élément inductif (X) appelé réactance. X, R et Z s’expriment en ohm.
5 La relation entre ces différentes valeurs est donnée par :
(cf.exemple 1 ci-contre)
( R2 + X2 )
5 La méthode consiste à : S décomposer le réseau en tronçons S calculer pour chaque constituant les valeurs R et X S calculer pour le réseau : - la valeur de R ou de X équivalente - la valeur de l'impédance équivalente - le courant de court-circuit.
Schéma du réseau
5 Le courant de court-circuit triphasé est :
U 3 • Z cc
Icc = -------------------A
Schémas équivalents
Zr Zt1 Za Zt2
Icc U Zcc
courant de court-circuit (en kA) tension entre phases au point considéré avant l'apparition du défaut, en kV. impédance de court-circuit (en ohm)
(cf. exemple 2 ci-contre)
Z = Zr + Zt1//Zt2 Z = Zr + Zt1 • Zt2 Zt1 + Zt2
Zcc = Z//Za Zcc = Z • Za Z + Za
5 Zcc = 0,72 ohm 5 U = 10 kV
10 Icc = --------- = 21,38 kA --------3 • 0, 27
AMTED300014FR_001_037. fm/17
Voilà un problème à résoudre !
Données de l'exercice proposé
Alimentation en 63 kV Puissance de court-circuit de la source : 2 000 MVA
5 Configuration du réseau : Deux transformateurs en parallèle et un alternateur. 5 Caractéristiques des matériels : S transformateurs : - tension 63 kV / 10 kV - puissance apparente : 1 de 15 MVA, 1 de 20 MVA - tension de court-circuit : Ucc = 10 % S Alternateur : - tension : 10 kV - puissance apparente : 15 MVA - X’d transitoire : 20 % - X"d substransitoire : 15 % 5 Question : S déterminer la valeur du courant de court-circuit au niveau du jeu de barres, S les pouvoirs de coupure et de fermeture des disjoncteurs D1 à D7.
Alternateur 15 MVA X'd = 20 % X''d = 15 %
T1 G1
Transformateur 15 MVA Ucc = 10 %
Transformateur 20 MVA Ucc = 10 %
D1 10 kV
AMTED300014FR_001_037. fm/18
Voici la résolution du problème avec la méthode !
Résolution de l'exercice
5 Détermination des différents courants de court-circuit Les trois sources qui peuvent alimenter le court-circuit sont les deux transformateurs et l’alternateur. Nous supposons qu’il ne peut pas y avoir de retour de puissance par D4, D5, D6 et D7. En cas de court-circuit en amont d’un disjoncteur (D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7), celui-ci est traversé par le courant de court-circuit fourni par les T1, T2 et G1. 5 Schéma équivalent Chaque élément est composé d'une résistance et d'une inductance. Il faut calculer ces valeurs pour chaque élément. Le réseau peut-être représenté comme suit :
Zr = impédance réseau
a = impédance alternateur ifférents suivant le régime transitoire ou substransitoire) Z20 = impédance transformateur 20 MVA
Z15 = impédance transformateur 15 MVA
L'expérience montre que la résistance est généralement faible devant la réactance, on peut donc en déduire que la réactance est égale à l'impédance (X = Z).
5 Pour déterminer la puissance de court-circuit, il faut calculer les différentes valeurs des résistances et des inductances, puis faire la somme arithmétique séparément :
Rt = R Xt = X
5 Connaissant Rt et Xt, on déduit la valeur Zt en appliquant la formule :
( ΣR + ΣX )
Nota : R étant négligeable devant X, on peut dire que Z = X.
AMTED300014FR_001_037. fm/19
Calcul Zr
Z = X (ohm)
Et maintenant les résultats !
Réseau Scc = 2 000 MVA U service = 10 kV Transformateur 15 MVA (Ucc = 10 %) U service = 10 kV Transformateur 20 MVA (Ucc = 10 %) U service = 10 kV Alternateur de 15 MVA U service = 10 kV Régime transitoire (Xcc = 20 %) Régime substransitoire (Xcc = 15 %) Jeu de barres Mises en parallèle des transformateurs Mise en série avec le réseau et l'impédance des transformateurs Mise en parallèle du groupe Régime transitoire Régime substransitoire
= ------ = --------2000
Scc U
Z15 =
---- • U cc = ------ • 100 -----15
Sr U
0,67 0,5
Z20 =
---- • U cc = ------ • -----20 100
U Za = ----- • X cc Sr 20 10 Zat = -------- • -----15 100 15 10 Zas = -------- • -----15 100 Z15 • Z20 0, 67 • 0, 5 || Z15 // Z20 = --------------------------- = ---------------------------Z15 + Z20 0, 67 + 0, 5 Zr + Zet = 0, 05 + 0, 29 0, 34 • 1, 33 Zer • Zat Zer || Zat = ------------------------- = ------------------------------// 0, 34 + 1, 33 Zer + Zat Zer • Zat 0, 34 • 1 || Zer // Zat = ------------------------- = --------------------Zer + Zat 0, 34 + 1 Pouvoir de coupure
en kA eff. 10 1 U2 I c c = ---------------------- = ------ • -------3 • Zcc 3 Zcc
Zat = 1,33 Zas = 1
Zet = 0,29 Zer = 0,34
ÃÃU 0,27 ÃÃUÃ0,25
Z (ohm)
Pouvoir de fermeture
2,5 Icc (en kA crête)
Nota : un disjoncteur est défini pour un pouvoir de coupure d'une valeur efficace en régime stabilisé, et un pourcentage de composante apériodique qui dépend du temps d'ouverture du disjoncteur et du R du --réseau (env. 30 %). X Pour les alternateurs la composante apériodique est trés élevée ; il faut faire valider les calculs par des essais en laboratoire.
D4 à D7
Zr Za Z15 Z20
régime transitoire Z = 0,27 régime susbransitoire Z = 0,25
21, 40 • 2, 5 = 53, 15
Zt = [Zr + (Z15//Z20)]//Za D3 alternateur
17 Z = 0,34
17 • 2, 5 = 42, 5
Zt = Zr + (Z15//Z20) D1 transformateur 15 MVA 17,9
Zr Za Z20
14, 9 • 2, 5 = 37, 25
régime transitoire Z = 0,39 régime susbransitoire Z = 0,35
Zt = (Zr + Z20)//Za D2 transformateur 20 MVA 12,4
Zr Za Z15
12, 4 • 2, 5 = 31
régime transitoire Z = 0,47 régime susbransitoire Z = 0,42
Zt = (Zr + Z15)//Za AMTED300014FR_001_037. fm/20
5 On détermine les dimensions du jeu de barres en tenant compte des conditions normales d’exploitation. La tension (kV) à laquelle est portée l’installation fixe la distance entre phases et entre phases-masse et détermine la hauteur et la forme des supports. L’intensité assignée du courant traversant le jeu de barres nous sert à déterminer la section et la nature des conducteurs. 5 On s’assure ensuite que les supports (isolateurs) résistent aux effets mécaniques et que les barres résistent aux effets mécaniques et thermiques dus aux courants de court-circuit. Il faut aussi vérifier que la période de vibration propre des barres n’entre pas en résonance avec la période du courant. 5 Pour calculer un jeu de barres, il faut partir d'hypothèses de caractéristiques électriques et physiques suivantes :
Caractéristiques électriques du jeu de barres
Scc Ur U Ir : : : : puissance de court-circuit du réseau* tension assignée tension de service courant assigné MVA kV kV A
Calculer un jeu de barres consiste en réalité à vérifier qu’il offre des tenues thermiques, électrodynamiques et de non-résonance suffisantes.
* Nota : Elle est généralement fournie par le client sous cette forme ou on peut la calculer en ayant le courant de court-circuit Icc et la tension de service U : (Scc = • Icc • U ; voir chapitre sur les "Courants de court-circuit").
Caractéristiques physiques du jeu de barres
S d l : : : section d’une barre distance entre phases distance entre isolateurs d’une même phase température ambiante (θn ≤ 40°C) échauffement admissible* : : : : plat cuivre à plat cm cm
cm °C °C
θn (θ - θn)
profil matière disposition
aluminium sur chant
nbre de barre(s) par phase
* Nota : voir tableau V de la norme CEI 60 694 des 2 pages suivantes.
En résumé : barre(s) de • cm par phase
AMTED300014FR_001_037. fm/21
Extrait du tableau V de la norme CEI 60 694
Nature de l'organe, du matériau et du dièlectrique (Cf : 1, 2 et 3)
Raccords par boulons ou dispositifs équivalents (Cf : 7) cuivre nu, alliage de cuivre nu ou alliage d'aluminium dans l’air le SF6 * l’huile argentés ou nickelés dans l’air le SF6 l’huile étamés dans l’air le SF6 l’huile
* SF6 (hexafluorure de soufre)
Température θ (°C)
(θ - θn) avec θn = 40 °C
90 105 100 115 115 100 105 105 100
50 65 60 75 75 60 65 65 60
1 Suivant sa fonction, le même organe peut appartenir à plusieurs des
catégories énumérées au tableau V. Dans ce cas, les valeurs admissibles de la température et de l'échauffement à prendre en considération sont les plus faibles dans les catégories concernées.
2 Pour les appareils de connexion dans le vide, les valeurs limites de
température et d'échauffement ne s'appliquent pas aux organes dans le vide. Les autres organes ne doivent pas dépasser les valeurs de température et d'échauffement indiquées au tableau V.
3 Toutes les précautions nécessaires doivent être prises pour qu'aucun
dommage ne soit causé aux matériaux environnants.
7 Lorsque des éléments de contacts sont protégés de manières
différentes, les températures et échauffements admissibles sont ceux de l'élément pour lequel le tableau V autorise les valeurs les plus élevées.
AMTED300014FR_001_037. fm/22
Nature de l'organe, du matériau et du dièlectrique
(Cf : 1, 2 et 3) Contacts (Cf : 4) cuivre ou alliage de cuivre nu dans l'air le SF6 * l'huile argentés ou nickelés (Cf : 5) dans l’air le SF6 l’huile étamés (Cf : 5 et 6) dans l’air le SF6 l’huile
θ (°C)
(θ - θn)
avec θn = 40 °C
75 90 80 105 105 90 90 90 90
35 50 40 65 65 50 50 50 50
4 Lorsque des éléments de contacts sont protégés de manières
différentes, les températures et échauffements admissibles sont ceux de l'élément pour lequel le tableau V autorise les valeurs les plus basses.
5 La qualité du revêtement doit être telle qu'une couche de protection
subsiste dans la zone de contact : - après l'essai d'établissement et de coupure (s'ils existent), - après l'essai au courant de courte durée admissible, - après l'essai d'endurance mécanique, selon les spécifications propres à chaque matériel. Dans le cas contraire, les contacts doivent être considérés comme "nus".
6 Pour les contacts des fusibles, l'échauffement doit être conforme aux
publications concernant les fusibles haute tension.
AMTED300014FR_001_037. fm/23
Vérifions que la section choisie : ... barre(s) de ... x ... cm par phase satisfasse aux échauffements produits par le passage du courant assigné et au passage du courant de court-circuit pendant 1 à 3 seconde(s).
La tenue thermique...
Au passage du courant assigné (Ir)
La fourmule de MELSON & BOTH publiée dans le revue "Copper Development Association" permet de définir l’intensité admissible dans un conducteur :
24 ,9 ( θ – θ n ) 0, 61 • S 0, 5 • p 0, 39 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− I = K • −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− ρ 20 [ 1 + α ( θ – 20 ) ]
I : intensité admissible exprimée en ampères (A) le déclassement en intensité est à prévoir : - pour une température ambiante supérieure à 40°C - pour un indice de protection supérieur à IP5 température ambiante (θn ≤ 40°C) échauffement admissible * section d’une barre périmètre d’une barre
θn (θ - θn) S p périmètre d’une barre ρ 20
°C °C cm2 cm
résistivité du conducteur à 20°C cuivre : aluminium :
1,83 µΩ cm 2,90 µΩ cm
coefficient de température de la résistivité : 0,004 coefficient de conditions produit de 6 coefficients (k1, k2, k3, k4, k5, k6), décrits ci-après
* (voir tableau V de la norme CEI 60 694 pages précédentes)
Définition des coefficients k1, 2, 3, 4, 5, 6 :
5 Le coefficient k1 est fonction du nombre de barres méplates par phase pour : S 1 barre (k1 = 1) S 2 ou 3 barres, voir le tableau ci-dessous :
0,05 0,06 nb de barres par phase 2 1,63 1,73 3 2,40 2,45 0,08 1,76 2,50 e/a 0,10 0,12 k1 1,80 1,83 2,55 2,60 0,14 1,85 2,63 0,16 1,87 2,65 0,18 1,89 2,68 0,20 1,91 2,70
Dans notre cas : e/a = le nombre de barres par phase = d’où k1 =
AMTED300014FR_001_037. fm/24
5 Le coefficient k2 est fonction de l'état de surface des barres : S nues : k2 = 1 S peintes : k2 = 1,15 5 Le coefficient k3 est fonction de la position des barres : S barres sur chant : k3 = 1 S 1 barre à plat : k3 = 0,95 S plusieurs barres à plat : k3 = 0,75 5 Le coefficient k4 est fonction de l’endroit où sont installées les barres : S atmosphère calme à l’intérieur : k4 = 1 S atmosphère calme à l’extérieur : k4 = 1,2 S barres dans une gaine non ventilée : k4 = 0,80 5 Le coefficient k5 est fonction de la ventilation artificielle : S sans ventilation artificielle : k5 = 1 S le cas avec ventilation devra être traité au cas par cas et ensuite validé par des essais. 5 Le coefficient k6 est fonction de la nature du courant : S pour un courant alternatif de fréquence ≤ 60 Hz, k6 est fonction du nombre de barres n par phase et de leur écartement. Valeur de k6 pour un écartement égal à l’épaisseur des barres :
n k6 1 1 2 1 3 0,98
d’où k6 =
En définitive, nous avons : k=
• • • • • =
0, 5 • 0, 39 24 ,9 ( – ) 0, 61 • • −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− [ 1 + 0 ,004 ( – 20 ) ]
24, 9 ( θ – θ n ) 0, 61 • S 0, 5 • p 0, 39 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− I = K • −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− ρ 20 [ 1 + α ( θ – 20 ) ]
La solution choisie de • cm par phase
Convient si Ir du jeu de barres désiré ≤ I
Schneider Electric Gamme
AMTED300014FR_001_037. fm/25
Au passage du courant de court-circuit de courte durée (Ith)
5 On admet que, pendant toute la durée (1 ou 3 secondes) : S toute la chaleur dégagée sert à élever la température du conducteur S les effets du rayonnement sont négligeables.
La formule ci-dessous peut-être utilisée pour calculer l’échauffement dû au court-circuit :
0, 24 • ρ 20 • I t h2 • t k ∆θ cc = -----------------------------------------------2 (n • S) • c • δ
∆θcc c : : échauffement dû au court-circuit chaleur spécifique du métal cuivre : aluminium : section d'une barre nombre de barre(s) par phase est le courant de court-circuit de courte durée :
(valeur efficace du courant de C/CT maximal)
0,091 kcal/daN°C 0,23 kcal/daN °C cm2
S n Ith
A eff
Exemple : Comment trouver la valeur de Ith pour une durée différente ? Sachant que : (Ith)2 • t = constante
durée du court-circuit de courte durée (1 à 3 s) en s
5 Si Ith2 = 26,16 kA eff. 2 s, à quoi correspond Ith1 pour t = 1 s ?
(Ith2)2 • t = constante (26,16 • 103)2 •2 = 137 • 107 ) donc Ith1 = ( cons tan te - = -------------------------t Ith1 = 37 kA ff pour 1 s
masse volumique du métal cuivre : aluminium : résistivité du conducteur à 20°C cuivre : aluminium : échauffement admissible
8,9 g/cm3 2,7 g/cm3
1,83 µΩ cm 2,90 µΩ cm °C
( 137 • 107 ) -------------------------1
∆θcc = ∆θcc =
5 En résumé : S à 26,16 kA eff. 2 s, il correspond 37 kA eff. 1 s S à 37 kA eff. 1 s, il correspond 26,16 kA eff. 2 s
0,24 • (
10-6 • ( )2 • •
)2 •
La température du θt conducteur après le court-circuit sera :
θ t = θ n + ( θ – θ n ) + ∆θ cc
θt =
vérifiez : θt ≤ température maximale supportable par les pièces en contact avec le jeu de barres.
Vérifier que cette température θt est compatible avec la température maximale des pièces en contact avec le jeu de barres (isolant en particulier).
AMTED300014FR_001_037. fm/26
La tenue électrodynamique
Vérifions si les barres choisies résistent aux efforts électrodynamiques.
Efforts entre conducteurs en parallèle
Les efforts électrodynamiques consécutifs au courant de court-circuit sont donnés par la formule :
l –8 F 1 = 2 -- • l dyn 2 • 10 d
avec F1 Idyn
effort exprimé en daN est la valeur crête du courant de court-circuit exprimé en A, à calculer avec la formule ci-dessous
Scc I d y n = k • ----------- = k • I t h U 3
F1 Idyn F1 Idyn
Scc Ith U l d k
puissance de court-circuit courant de court-circuit de courte durée tension de service distance entre isolateurs d'une même phase distance entre phases 2,5 pour 50 Hz ; 2,6 pour 60 Hz selon CEI et 2,7 selon ANSI
kVA A eff kV cm cm
Idyn =
A et F1 =
Effort en tête des supports ou traversées
Formule de calcul d’effort sur un support :
H+h F = F 1 • ------------H
F H h : : : effort exprimée hauteur de l’isolateur distance de la tête de l’isolateur au centre de gravité du jeu de barres daN cm cm
h = e/2 F1 F H support
Calcul d’un effort si N supports
5 L’effort F encaissé par chaque support est au maximum égal à l’effort calculé F1 (voir chapitre précédent) multiplié par un coefficient kn qui varie suivant le nombre total N de supports équidistants installés. S nombre de supports
=N (F1)•
N kn 2 0,5 3 1,25
S nous connaissons N, définissons kn à l’aide du tableau ci-dessous :
d’où F =
(kn) =
4 1,10 ≥5 1,14
5 L’effort trouvé après application du coefficient k est à comparer à la tenu mécanique du support à laquelle on appliquera un coefficient de sécurité : S les supports employés ont une résistance à la flexion F’ = daN S nous avons un coéfficient de sécurité de F′ vérifier F’ > F ---- = F
AMTED300014FR_001_037. fm/27
Tenue mécanique des barres
5ÃEn faisant l’hypothèse admissible que les extrrémités des barres sont
encastrées, elles sont soumises à un moment fléchissant dont la contrainte résultante est :
F1 • ι v η = ------------ • -- 12 l
η : est la contrainte résultante, elle doit être inférieure à la contrainte admissible par les barres soit : cuivre 1/4 dur : 1 200 daN/cm2 cuivre 1/2 dur : 2 300 daN/cm2 cuivre 4/4 dur : 3 000 daN/cm2 alu étamé : 1 200 daN/cm2 effort entre conducteurs distance entre isolateurs d’une même phase est le module d’inertie d’une barre ou d’un ensemble de barres
(choisir la valeur sur le tableau de la page suivante)
F1 ι
distance entre la fibre neutre et la fibre la plus contrainte (la plus éloignée)
phase 1 b v h
5 Une barre par phase :
b • h3 I = -------------12
I b • h2 -- = -------------v 6
5 Deux barres par phase :
phase 1 v b d h
S : section de la barre (en cm2)
phase 2 x
2 b • h ÷ ) = 2 ( -------------- + S • d   12 
b•h 2 ( 2  -------------- + S • d )  12  I - = --------------------------------------------1, 5 • h
xx′ : perpendiculaire au plan de vibration
Vérifiez : η < η Barres Cu ou Al (en daN/cm2)
AMTED300014FR_001_037. fm/28
Choisissez votre section S, masse linéique m, module d’inertie I/v, moment inertie I pour les barres définies ci-dessous : Dimensions des barres (mm)
S cm2 m Cu daN/cm A5/L I
100 x 10 10 0,089 0,027 0,83 1,66 83,33 16,66 21,66 14,45 166,66 33,33 82,5 33 250 50
80 x 10 8 0,071 0,022 0,66 1,33 42,66 10,66 17,33 11,55 85,33 21,33 66 26,4 128 32
80 x 6 4,8 0,043 0,013 0,144 0,48 25,6 6,4 3,74 4,16 51,2 12,8 14,25 9,5 76,8 19,2
80 x 5 4 0,036 0,011 0,083 0,33 21,33 5,33 2,16 2,88 42,66 10,66 8,25 6,6 64 16
80 x 3 2,4 0,021 0,006 0,018 0,12 12,8 3,2 0,47 1,04 25,6 6,4 1,78 2,38 38,4 9,6
50 x 10 5 0,044 0,014 0,416 0,83 10,41 4,16 10,83 7,22 20,83 8,33 41,25 16,5 31,25 12,5
50 x 8 4 0,036 0,011 0,213 0,53 8,33 3,33 5,54 4,62 16,66 6,66 21,12 10,56 25 10
50 x 6 3 0,027 0,008 0,09 0,3 6,25 2,5 2,34 2,6 12,5 5 8,91 5,94 18,75 7,5
50 x 5 2,5 0,022 0,007 0,05 0,2 5,2 2,08 1,35 1,8 10,41 4,16 5,16 4,13 15,62 6,25
cm4 cm3 cm4 cm3 cm4 cm3 cm4 cm3 cm4 cm3 cm4 cm3
I/v I
*disposition : section dans un plan perpendiculaire au jeu de barres (2 phases sont représentées)
Fréquence propre de résonance
Les fréquences propres de vibration à éviter pour les barres soumises à un courant de 50 Hz sont les fréquences voisines de 50 et 100 Hz. Cette fréquence propre de vibration est donnée par la formule : E•I f = 112 -------------4 m•ι ι
f E : : fréquence de résonance en Hz module d'élasticité : du cuivre = 1,3 • 106 daN/cm2 de l'aluminium A5/L = 0,67 • 106 daN/cm2 masse linéique de la barre (choisir la valeur sur le tableau ci-dessus) longueur entre 2 supports ou traversées moment d'inertie de la section de la barre par rapport à l'axe x'x perpendiculaire au plan de vibration daN/cm
Vérifions que les barres choisies n'entrent pas en résonance.
cm4 (voir formules précédemment explicitées ou choisir la valeur sur le tableau ci-dessus)
Nous vérifions bien que cette fréquence est en dehors des valeurs proscrites, à savoir de 42 à 58 et de 80 à 115 Hz.
AMTED300014FR_001_037. fm/29
Exemple de calcul de jeux de barres
Voilà un jeu de barres à vérifier.
# Considérons un tableau constitué d'au moins 5 cellules MT.
Chaque cellule comporte 3 isolateurs (1 par phase). Un jeu de barres composé de 2 barres par phase, relie électriquement les cellules entre-elles. Caractéristiques du jeu de barres à vérifier : S : section de barre (10 •1) 10 d
l θn (θ - θn) profil
Cellule 1 Cellule 2 Cellule 3 Cellule 4 Cellule 5
cm2 cm cm °C °C
distance entre phases distance entre isolateurs d'une même phase température ambiante échauffement admissible
(90-40=50)
18 70 40 50
plat barres en cuivre 1/4 dur, ayant une contrainte admissible η = 1 200 daN/cm2 sur chant
nombre de barre(s) de phase :
# Le jeu de barres devra pouvoir supporter un courant assigné Ir = 2 500 A en permanence et un courant de court-circuit de courte durée Ith = 31 500 A eff. pendant un temps tk = 3 secondes. # Fréquence assignée fr = 50 Hz
# Autres caractéristiques : 5 les pièces en contact avec le jeu de barres peuvent supporter une
température maximale de θmax = 100°C
5 les supports employés ont une résistance à la flexion F’ = 1 000 daN
AMTED300014FR_001_037. fm/30
Vérifions la tenue thermique du jeu de barres !
La formule de MELSON & BOTH permet de définir l'intensité admissible dans un conducteur : 0, 61 0, 5 0, 39
•S •p 24, 9 ( θ – θ n ) I = K • ------------------------------------------------------------------------------ρ20 [ 1 + α ( θ – 20 ) ]
l : : : : : : intensité admissible exprimée en ampères (A) température ambiante échauffement admissible * section d’une barre périmètre d’une barre résistivité du conducteur à 20°C cuivre : coefficient de température de la résistivité :
(θ - θn) S
40 50 10 22
1,83 µΩ cm
coefficient de conditions produit de 6 coefficients (k1, k2, k3, k4, k5, k6), décrits ci-après
*(voir tableau V de la norme CEI 60 694 pages 22 et 23)
# Le coefficient k1 est fonction du nombre de barres méplates par phase pour : 5 1 barre (k1 = 1) 5 2 ou 3 barres, voir le tableau ci-dessous :
e /a
0,05 0,06 0,08 nb de barres par phase 2 1,63 1,73 1,76 3 2,40 2,45 2,50 0,10 1,80 2,55 0,12 0,14 k1 1,83 1,85 2,60 2,63 0,16 1,87 2,65 0,18 1,89 2,68 0,20 1,91 2,70
0,1 2 1,80
AMTED300014FR_001_037. fm/31
# Le coefficient k2 est fonction de l'état de surface des barres : k2 = 1 5 nues : 5 peintes : k2 = 1,15 # Le coefficient k3 est fonction de la position des barres : k3 = 1 5 barres sur chant : 5 1 barre à plat : k3 = 0,95 k3 = 0,75 5 plusieurs barres à plat : # Le coefficient k4 est fonction de l’endroit où sont installées les barres : k4 = 1 5 atmosphère calme à l’intérieur : 5 atmosphère calme à l’extérieur : k4 = 1,2 5 barres dans une gaine non ventillée : k4 = 0,80 # Le coefficient k5 est fonction de la ventillation artificielle : k5 = 1 5 sans ventilation artificielle : 5 le cas avec ventilation devra être traité au cas par cas
et ensuite validé par des essais.
# Le coefficient k6 est fonction de la nature du courant : 5 pour un courant alternatif de fréquence ≤ 60 Hz, k6 est
fonction du nombre de barres n par phase et de leur écartement. Valeur de k6 pour un écartement égal à l’épaisseur des barres : n k6 Dans notre cas : n= 2 1 1 2 1 3 0,98
d’où k6 = 1
En définitive, nous avons : k = 1,80 • 1 • 1 • 0,8 •
= 1,44
• 10 • 22 24, 9 ( 90 – 40 ) I = 1, 44 • ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1, 83 [ 1 + 0, 004 ( 90 – 20 ) ]
•S •p 24, 9 ( θ – θn ) I = K • ----------------------------------------------------------------------------ρ20 [ 1 + α ( θ – 20 ) ]
La solution choisie convient car :
barres de 10 • 1 cm par phase soit
500 A < 2 689
AMTED300014FR_001_037. fm/32
# On admet que, pendant toute la durée (3 secondes) : 5 toute la chaleur dégagée sert à élever la température du
conducteur 5 les effets du rayonnement sont négligeables.
La formule ci-dessous peut-être utilisée pour calculer l'échauffement dû au court-circuit :
2 0, 24 • ρ 20 • Ith • tk ∆θcc = ----------------------------------------------------2 (n • S) • c • δ
avec : : c S
n : : :
chaleur spécifique du métal cuivre : est la section exprimée en cm2 nombre de barres par phase est le courant de court-circuit de courte durée
0,091 kcal / daN°C 10 2 31 500 A eff cm2
δ ρ20
durée du court-circuit de courte durée (1 à 3 s) masse vomumique du métal cuivre : résistivité du conducteur à 20°C cuivre : échauffement admissible
3 8,9 g/cm3
1,83 µΩ cm 50 °C
(θ - θn) :
5 L'échauffement dû au court circuit est :
) • 3 0, 24 • 1, 83 10– 6 •((31 500 )2 / ∆θcc = -----------------------------------------------------------------------------------------------2 • • ( 2 2 10 ) / 0, 091 / 8, 9 ∆θcc = 4 °C
Le calcul de θt doit être affiné car le jeu de barres désiré doit supporter Ir = 2 500 A au maximum et non 2 689 A.
La température θt du conducteur après le court-circuit sera : θt = θn + ( θ – θn ) + ∆θcc = 40 = 94 + °C
pour I = 2 689 A (voir calcul pages précédentes)
AMTED300014FR_001_037. fm/33
# Affinons le calcul de θt pour Ir = 2 500 A
(courant assigné du jeu de barres)
5 de la formule de MELSON & BOTH (cf : page 31),
nous pouvons déduire la chose suivante : I = constante • (θ-θn) 0,61 et Ir = constante • (∆θ) 0,61 donc I = Ir
2 689 = 2 500
(((θ∆θ)n) )
((∆ ) )
50 = ∆θ
689 ( 22 500 )
50 = 1,126 ∆θ ∆θ = 44,3°C
5 la température θt du conducteur après court-circuit,
pour un instant assigné Ir = 2 500 A est : θt = θn + ∆θ + ∆θcc
°C pour Ir = 2 500 A
Le jeu de barres choisi convient car :
θt = 88,3 °C est inférieur à θmax = 100 °C (θmax = température maximale supportable par les pièces en contact avec le jeu de barres).
AMTED300014FR_001_037. fm/34
Vérifions la tenue électrodynamique du jeu de barres.
F1 = 2 l d
ldyn2 GÃ 10-8
(voir plan 1 au début de l’exemple de calcul)
l d k
distance entre isolateurs d’une même phase distance entre phases 2,5 pour 50 Hz selon CEI
Idyn :
valeur crête du courant de court-circuit = k / lth = 2,5 / 31 500 = 78 750 A
= 2 / (70/18) / 78 7502 /Ã10-8 = 482,3 daN
F = F1 G H + h H
F H h : : : effort exprimée en daN hauteur de l’isolateur distance de la tête de l’isolateur au centre de gravité du jeu de barres 12 5 cm cm
égal à l’effort calculé F1 multiplié par un coefficient kn qui varie suivant le nombre total N de supports équidistants installés.
# L’effort F encaissé par chaque support est au maximum
5 nombre de supports ≥ 5 = N 5 nous connaissons N, définissons kn à l’aide du tableau
N kn 2 0,5 3 1,25 4 1,10
≥5 1,14
(F1) / 1,14 (Kn) =
Les supports employés ont une résistance à la flexion F’ = 1 000 daN supérieure à l'effort calculé F = 778 daN. La solution convient
AMTED300014FR_001_037. fm/35
En faisant l'hypothèse admissible que les extrémités des barres sont encastrées, elles sont soumises à un moment fléchissant dont la contrainte résultante est : F1 • l v η = ----------- • -- -
η l : : est la contrainte résultante en daN/cm2 distance entre isolateurs d’une même phase est le module d’inertie d’une barre ou d’un ensemble de barres
(valeur choisie sur le tableau ci-dessous)
I/v :
14,45 cm3
1 482, 3 • 70 η = ---------- • -------------- ----12 14, 45 η = 195 daN / cm2 La contrainte résultante calculée (η = 195 daN / cm2) est inférieure à la contrainte admissible par les barres en cuivre 1/4 dur (1200 daN / cm2) : La solution convient Dimensions des barres (mm)
100 x 10 Disposition
S m daN/cm I
cm2 Cu A5/L cm4 cm3 cm4 cm3 cm4 cm3 cm4 cm3 cm4 cm3 cm4 cm3
10 0,089 0,027 0,83 1,66 83,33 16,66 21,66 14,45 166,66 33,33 82,5 33 250 50
x’ x
AMTED300014FR_001_037. fm/36
Vérifions que les barres choisies n’entrent pas en résonance
Les fréquences propres de vibration à éviter pour les barres soumises à un courant de 50 Hz sont les fréquences voisines de 50 et 100 Hz. Cette fréquence propre de vibration est donnée par la formule : E•I f = 112 ---------m • l4
f E : : fréquence de résonance en Hz module d'élasticité : du cuivre = masse linéique de la barre longueur entre 2 supports ou traversées
1,3 • 106 daN/cm2
daN/cm
moment d'inertie de la section de la barre par rapport à l'axe x'x perpendiculaire 21,66 cm4 au plan de vibration
(choisir m et I sur le tableau de la page précédente)
 1, 3 • 10 6 • 21, 66 ----------------f = 112  -----------------   0, 089 • 70 4  f = 406 Hz
f est en dehors des valeurs à proscrire, à savoir 42 à 58 Hz et 80 à 115 Hz: La solution convient
Le jeu de barres désiré, Ith = 31,5 kA 3 s.
barres de 10 • 1 cm
par phase, convient pour un Ir = 2 500 A et
AMTED300014FR_001_037. fm/37
Quelques ordres de grandeur Rigidité diélectrique (20°c, 1 bar absolu) : 2,9 à 3 kV/mm Seuil d'ionisation (20°c, 1 bar absolu) : 2,6 kV/mm
5 La tenue diélectrique dépend des 3 paramètres principaux suivant : S la rigidité diélectrique du milieu S la forme des pièces S la distance : - air ambiant entre les pièces sous tension - interface air isolant entre les pièces sous tension.
La rigidité diélectrique du milieu
C’est une des caractéristiques du fluide (gaz ou liquide) qui compose le milieu. Pour l’air ambiant cette caractéristique dépend des conditions atmosphériques et de la pollution.
La rigidité diélectrique de l’air dépend des conditions ambiantes suivantes :
# la pollution Des poussières conductrices peuvent être présentes dans un gaz, un liquide, ou se déposer à la surface d’un isolant. Leur effet est toujours le même : réduire les performances de l’isolation d’un facteur qui peut aller jusqu’à 10 ! # La condensation Phénomène de dépôt de goutelettes d’eau à la surface des isolants ce qui a pour effet de réduire localement les performance de l’isolation d’un facteur 3. # La pression Les performances d’une isolation gazeuse croissent avec la pression. Pour un appareil isolé dans l’air ambiant, l’altitude peut causer une baisse de performance de l’isolation du fait de la baisse de pression. On est souvent obligé de déclasser l’appareil. # L’humidité Dans les gaz et les liquides, la présence d’humidité peut causer une modification des performances de l’isolation. Dans le cas des liquides, c’est toujours une baisse de performance. Dans le cas des gaz, c’est généralement une baisse (SF6, N2…) sauf pour l’air où à faible concentration (humidité < 70 %) il y a une légère amélioration des performances "plein gaz"*. # La température
Les performances d’une isolation gazeuse, liquide ou solide décroissent quand la température augmente. Pour les isolants solides, les chocs thermiques peuvent faire apparaître des micro-fissures qui peuvent conduire très rapidement à un claquage. Il faut donc faire très attention aux phénomènes de dilatation : un isolant solide se dilate 5 à 15 fois plus qu’un conducteur. * On parle d’isolation "plein gaz".
La pollution peut avoir comme origine : le milieu gazeux externe (poussières), une salissure initiale, éventuellement la coupure en surface interne, la pollution conjuguée à l’humidité développe une conduction électrochimique qui va agraver les phénomènes de décharges. Le rayonnement peut-être une contrainte du milieu externe (exposition à l’extérieur).
AMTED300014FR_038_084. fm/38
La forme des pièces
Elle joue un rôle essentiel dans la tenue diélectrique de l’appareillage. Il faut absolument éliminer tout effet de "pointe" qui aurait un effet désastreux dans la tenue à l’onde de choc en particulier et pour le vieillissement surfacique des isolants : Ionisation de l’air Production d’ozone Dégradation de la peau de moulage des isolants
La distance entre les pièces
Air ambiant entre pièces sous tension
5 Pour les installations qui, pour des raisons diverses, ne peuvent pas être soumises aux essais de choc, le tableau de la publication CEI 71-2 donne, en fonction de la tension de tenue nominale aux chocs de foudre, les distances minimales à respecter dans l’air entre phase et terre ou entre phases. 5 Ces distances garantissent une tenue correcte pour des configurations défavorables : altitude < 1 000 m. 5 Distances dans l’air* entre les parties conductrices sous tension et les structures mises à la terre donnant une tension spécifiée de tenue aux chocs par temps sec :
Tension de tenue assignée aux chocs de foudre
Distance minimale dans l’air entre phase et masse et entre phases
d (mm) 60 90 120 160 220
Up (kV) 40 60 75 95 125
Les valeurs des distances dans l’air données dans le tableau ci-dessus sont les valeurs minimales déterminées par la considération des propriétés diélectriques, et ne comprennent aucune des augmentations qui pourraient être nécessitées pour tenir compte des tolérances de construction, des effets des courts-circuits, des effets de vent, de la sécurité du personnel, etc.
*Ces indications sont relatives à une distance à travers un intervalle d’air unique, sans prendre en considération le tension de claquage par cheminement le long des surfaces, liées à des problèmes de pollution.
AMTED300014FR_038_084. fm/39
Interface air isolant entre les pièces sous tension
5 Il existe 4 niveaux de sévérité de pollution, donnés dans le tableau ci-dessous, selon CEI 60 815* :
Tableau de choix du niveau de pollution
Lf : ligne de fuite
I-faible
Exemple d’environnements caractéristiques 5 zone sans industries et avec faible densité d’habitations équipés
d’installations de chauffage
5 zones avec faible densité d’industries ou d’habitations mais soumises fréquemment
aux vents et/ou aux pluies
5 régions agricoles 1 5 régions montagneuses 5 toutes ces zones doivent être situées à des distances d’au moins 10 km de la mer
II-moyen et ne doivent pas être exposées aux vents venant de la mer 2 5 zones avec industries ne produisant pas de fumées particulièrement polluantes et/ou avec densité moyenne d’habitations équipés d’installation de chauffage 5 zones à forte densité d’habitations et/ou d’industries mais soumises fréquemment aux vents et/ou à des chutes de pluies 5 zones exposées au vent de mer, mais pas trop proche de la côte (distantes d’au moins quelques kilomètres) 2
III-fort
5 zones avec forte densité d’industries et banlieues de grandes villes avec forte densité d’installation de chauffage polluantes 5 zones situées près de la mer, ou en tout cas exposées à des vents relativement forts venant de la mer 2 5 zones généralement peu étendues, soumises à des poussières conductrices
et à des fumées industrielles produisant des dépôts conducteurs particulièrement épais
IIII-trés fort
5 zones généralement peu étendues, très proches de la côte et exposés aux embruns
ou aux vents très forts et aux polluants venant de la mer 2 5 zones désertiques caractérisées par de longues périodes sans pluies, exposées aux vents forts transportant du sable et du sel et soumises à une condensation régulière.
*Le CEI 60 815 vous guide pour le choix des isolateurs sous pollution
1 L’utilisation
d’engrais répandus par pulvérisation ou le brûlage des terres moissonnées peut conduire à un nivau de pollution plus élevé à cause de la dispersion par le vent. distances au rivage dépendent de la topographie de la zone côtière et des conditions extrêmes de vent.
AMTED300014FR_038_084. fm/40
Attention ! Un déclassement en température est à envisager.
Le code IP
La protection des personnes contre les contacts directs et la protection des matériels contre certaines influences externes sont exigées par les normes internationales d’installation électrique et produits (CEI 60 529). Connaître les degrés de protection est indispensable pour la prescription, l’installation, l’exploitation et le contrôle qualité du matériel.
Le degré de protection est le niveau de protection créé par une enveloppe contre l’accès aux parties dangereuses, la pénétration des corps solides étrangers et de l’eau. Le code IP est le système de codification pour indiquer les degrés de protection.
Il est applicable aux enveloppes pour les matériels électriques de tension assignée inférieure ou égale à 72,5 kV. Il ne concerne pas le disjoncteur seul mais néanmoins le plastron doit être adapté lorsque celui-ci est installé à l’intérieur d’une cellule (maillage des grilles de l’aération plus fin par exemple).
Les différents IP et leur signification
Une description abrégée des éléments du code IP est donnée dans le tableau page suivante.
AMTED300014FR_038_084. fm/41
Lettre du code premier chiffre caractéristique
Chiffres ou lettres
Signification pour la protection du matériel des personnes
contre la pénétration des corps solides étrangers (non protégé) de diamètre 4 50 mm contre l’accès aux parties dangereuses avec (non protégé) dos de la main
de diamètre 4 12,5 mm
de diamètre 4 2,5 mm
de diamètre 4 1 mm
deuxième chiffre caractéristique 0 1
contre la pénétration de l’eau avec effets nuisibles (non protégé) gouttes d’eau verticales
gouttes d’eau (15° d’inclinaison)
projection à la lance
projection puissante à la lance
8 lettre additionnelle (en option) A B C D lettre supplémentaire (en option) H M S W
immersion prolongée contre l’accés aux parties dangereuses avec : dos de la main doigt outil fil information supplémentaire spécifique à : matériel à haute tension mouvement pendant l’essai à l’eau stationnaire pendant l’essai à l’eau intempéries
AMTED300014FR_038_084. fm/42
Le code IK
5 Certains pays avaient ressenti le besoin de codifier aussi la protection procurée par les enveloppes contre les impacts mécaniques. Pour cela ils ajoutaient un troisième chiffre caractéristique au code IP (cas de la Belgique, de l’Espagne, de la France et du Portugal). Mais depuis l’adoption de la CEI 529 comme norme européenne, aucun pays européen ne peut avoir un code IP différent. 5 La CEI ayant refusé jusqu’alors d’ajouter ce troisième chiffre au code IP, la seule solution pour maintenir une classification dans ce domaine était de créer un code différent. C’est l’objet du projet de norme européenne EN 50102 : code IK. 5 Comme les troisièmes chiffres des différents pays pouvaient avoir des significations différentes et qu’il a fallu introduire des niveaux supplémentaires pour couvrir les principaux besoins des normes de produit, les degrés du code IK ont une signification différente de celle des anciens troisièmes chiffres (cf. tableau ci-dessous).
Anciens 3èmes chiffres du code IP de la NF C 20-010 (1986)
IP XX1 IP XX3 IP XX5 IP XX7 IP XX9
Code IK
IK 02 IK 04 IK 07 IK 08 IK 10
Nota : pour limiter les confusions, chaque nouveau degré est indiqué par un nombre à deux chiffres.
5 Les degrés de protection correspondent à des niveaux d’énergies d’impact exprimés en joules : S choc d’un marteau appliquée directement sur un matériel S choc transmis par les supports, exprimés en termes de vibrations donc en fréquence et accélération. 5 Les degrés de protection contre les impacts mécaniques peuvent être vérifiés par différents types de marteau : marteau pendulaire, marteau à ressort ou marteau à chute libre verticale (schéma ci-dessous).
piéce de frappe mécanisme d'accrochage
cône de détente
pivot de pendule
bouton d'armement
AMTED300014FR_038_084. fm/43
Les différents IK et leur signification
énergies joules rayon mm 1 matière 1 acier = A 2 polyamide = P 3 marteau pendulaire à ressort vertical
IK 01
0,15 10 P
0,2 10 P
0,35 10 P
0,5 10 P
0,7 10 P
1 10 P
2 25 A
5 25 A
10 50 A
IK 10 20 50 A
✔= OUI
Nota : 1 de la tête de frappe 2 Fe 490-2 selon ISO 1052, de dureté 50 HR à 58 HR selon ISO 6508 3 de dureté HR 100 selon ISO 2039-2
AMTED300014FR_038_084. fm/44
Definition d’appareillage
Disjoncteur moyenne tension
La CEI 60 056 et l’ANSI C37-06 définissent d'une part les conditions de service, les caractéristiques assignées, la conception et la construction ; et d'autre part les essais, le choix des commandes et l'installation .
5 Le disjoncteur est un appareil qui assure la commande et la protection d’un réseau. Il est capable d’établir, de supporter et d’interrompre les courants de service ainsi que les courants de court-circuit. 5 Le circuit principal doit supporter sans dommage : S le courant thermique = courant de court-circuit pendant 1 ou 3 s S le courant électrodynamique : 2,5 • Icc pour 50 Hz (CEI) 2,6 • Icc pour 60 Hz (CEI) 2,7 • Icc (ANSI), pour constante de temps particulière (CEI) S le courant de charge permanent. 5 Un disjoncteur étant la plupart du temps en position "fermé", le courant de charge doit circuler sans emballement thermique pendant toute la durée de vie de l’appareil.
Caractéristiques assignées obligatoires
5 Tension assignée 5 Niveau d’isolement assigné 5 Courant assigné en service continu 5 Courant de courte durée admissible assigné 5 Valeur de crête du courant admissible assigné 5 Durée du court-circuit assigné 5 Tension assignée d’alimentation des dispositifs de fermeture d’ouverture et des circuits auxiliaires 5 Fréquence assignée 5 Pouvoir de coupure assigné en court-circuit 5 Tension transitoire de rétablissement assignée 5 Pouvoir de fermeture assigné en court-circuit 5 Séquence de manœuvre assignée 5 Durées assignées.
Caractéristiques assignées particulières
5 Ces caractéristiques ne sont pas obligatoires mais peuvent être demandées pour des applications spécifiques : S pouvoir de coupure assigné en discordance de phases S pouvoir de coupure assigné des câbles à vide S pouvoir de coupure assigné des lignes à vide S pouvoir de coupure assigné de batterie unique de condensateurs S pouvoir de coupure assigné des batteries de condensateurs en gradins S pouvoir de fermeture assigné des batteries de condensateurs S pouvoir de coupure assigné de faibles courants inductifs.
Tension assignée (cf. § 4.1 CEI 60 694)
La tension assignée est la valeur efficace maximale de la tension que le matériel peut supporter en service normal. Elle est toujours supérieure à la tension de service.
5 Valeurs normalisées pour Ur (kV) : 3,6 - 7,2 -12 - 17,5 - 24 - 36 kV.
AMTED300014FR_038_084. fm/45
Ucrête (%)
Niveau d'isolement assigné (cf. § 4.2 CEI 60 056 et 60 694)
5 Le niveau d'isolement est caractérisé par deux valeurs : S la tenue à l’onde de choc (1,2/50 µs) S la tenue à la fréquence industrielle pendant une minute.
50 µs Onde normalisée 1,2/50 µs
t (µs)
(Ur en kV)
Tenue à l'onde de choc
(Up en kV)
Tenue à la fréquence industrielle
(Ud en kV)
7,2 12 17,5 24 36
20 28 38 50 70
Courant assigné en service continu (cf. § 4.4 CEI 60 694)
Un disjoncteur étant toujours fermé, le courant de charge doit circuler en respectant une valeur maximale de température fonction des matériaux et du type de liaisons. La CEI fixe l’échauffement maximal admissible des différents matériaux utilisés pour une température de l’air ambiant ne dépassant pas 40 °C (cf. § 4.4.2 tableau 3 CEI 60 694).
Courant de courte durée admissible (cf. § 4.5 CEI 60 694)
Sc c I cc = ---------------3 •U
Scc U : : : puissance de court-circuit tension de service courant de court-circuit (en MVA) (en kV) (en kA)
C’est la valeur normalisée efficace du courant de court-circuit maximale admissible sur un réseau pendant 1 ou 3 secondes. 5 Valeurs du pouvoir de coupure assigné en court-circuit maximale (kA) : 6,3 - 8 - 10 - 12,5 - 16 - 20 - 25 - 31,5 - 40 - 50 kA.
Valeur de crête du courant admissible (cf. § 4.6 CEI 60 694) et pouvoir de fermeture (cf. § 4.103 CEI 60 056)
Le pouvoir de fermeture est la valeur maximale qu’un disjoncteur est capable d’établir et de maintenir sur une installation en court-circuit. Il doit être supérieur ou égal à la valeur crête du courant de courte durée assigné. Icc étant la valeur maximale du courant de court-circuit assigné pour la tension assignée du disjoncteur. La valeur de crête du courant de courte durée admissible est égale à : 2,5 • Icc pour 50 Hz 2,6 • Icc pour 60 Hz 2,7 • Icc pour les applications particulières.
Durée du court-circuit assignée (cf. § 4.7 CEI 60 694)
La durée de court-circuit assignée est égale à 1 ou 3 secondes.
AMTED300014FR_038_084. fm/46
Gamme Schneider Electric
Tension assignée d’alimentation des dispositifs de fermeture, d’ouverture et des circuits auxiliaires (cf. § 4.8 CEI 60 694)
5 Valeurs de tension d’alimentation des circuits auxiliaires : S en courant continu (cc) : 24 - 48 - 60 - 110 ou 125 - 220 ou 250 volts, S en courant alternatif (ca) : 120 - 220 - 230 - 240 volts. 5 Les tensions de fonctionnement doivent se trouver dans les plages suivantes : S moteur et déclencheurs de fermeture : -15 % à +10 % de Ur en cc et ca S déclencheurs d'ouverture : -30 % à +10 % de Ur en cc -15 % à +10 % de Ur en ca S déclencheurs d’ouverture à minimum de tension
le déclencheur donne l'ordre d'ouverture et interdit la fermeture le déclencheur doit être sans action
(à 85%, le déclencheur doit permettre la fermeture de l'appareil)
Fréquence assignée (cf. § 4.9 CEI 60 694)
Deux fréquences sont actuellement utilisées dans le monde : 50 Hz en Europe et 60 Hz en Amérique, quelques pays utilisent les deux fréquences. La fréquence assignée est de 50 Hz ou 60 Hz.
t Icc Ir temps O C O C O t'
Séquence de manœuvre assignée (cf. § 4.104 CEI 60 056)
5 Séquence de manœuvres assignée suivant CEI, O - t - CO - t' - CO. (cf : schéma ci-contre)
représente une manœuvre d’ouverture représente une manœuvre de fermeture suivie immédiatement d’une manœuvre d’ouverture
5 Trois séquences de manœuvre assignées existent : S lent : 0 - 3 mn - CO - 3 mn - CO S rapide 1 : O - 0,3 s - CO - 3 mn - CO S rapide 2 : O - 0,3 s - CO - 15 s - CO
Nota : d’autres séquences peuvent être demandées.
Cycle de Fermeture/Ouverture Hypothèse : ordre O dès que le disjoncteur est fermé.
déplacement des contacts
position d'ouverture
circulation du courant
durée de fermeture-ouverture durée d'établissement-coupure les contacts se touchent dans tous les pôles et ordre O mise sous tension du circuit de fermeture début de la circulation du courant dans le premier pôle
extinction finale de l'arc dans tous les pôles séparation des contacts d'arc dans tous les pôles
AMTED300014FR_038_084. fm/47
Cycle de refermeture automatique Hypothèse : ordre C dès que le disjoncteur est ouvert, (avec temporisation pour obtenir 0,3 sec ou 15 secs ou 3 min).
position de fermeture
déplacement des contacts position d'ouverture
circulation du courant durée de coupure-établissement durée d'ouverture-fermeture durée de réétablissement durée de refermeture extinction finale de l'arc dans tous les pôles séparation des contacts d'arc dans tous les pôles et ordre C mise sous tension du déclencheur d'ouverture
les contacts se touchent dans tous les pôles les contacts se touchent dans le 1er pôle début de la circulation du courant dans le premier pôle
5 Pour un disjoncteur de durée d'ouverture minimum de 45 ms (Top) auquel on ajoute 10 ms (Tr) dû au relayage, le graphique nous donne un pourcentage de composante apériodique d'environ 30 % pour une constante de temps τ1 = 45 ms :
– ( 45 + 10 ) -------------------------45 % DC = e = 29 ,5 %
Pouvoir de coupure assigné en court-circuit (cf. § 4.101 CEI 60 056)
Le pouvoir de coupure assigné en court-circuit est la valeur la plus élevée du courant que le disjoncteur doit être capable de couper sous sa tension assignée.
Il est caractérisé par deux valeurs : S la valeur efficace de sa composante périodique, dénommée par l’abréviation : "pouvoir de coupure assigné en court-circuit" S le pourcentage de la composante apériodique correspondant à la durée d’ouverture du disjoncteur à laquelle on ajoute une demi-période de la fréquence assignée. La demi-période correspond au temps minimal d’activation d’une protection à maximum de courant, soit 10 ms à 50 Hz.
5 Suivant la CEI, le disjoncteur doit couper la valeur efficace de la composante périodique du court-circuit (= son pouvoir de coupure nominal) avec le pourcentage d’asymétrie défini par les courbes ci-dessous.
Pourcentage de la composante apériodique (% DC) en fonction de l'intervalle de temps (τ)
Exemple 2 : 5 Supposons que le % DC d’un disjoncteur MT soit égal à 65 % et que le courant de court-circuit symétrique calculé (Isym) soit égal à 27 kA. A quoi est égal Iasym ?
( % DC ) I asym = Isym 1 + 2 ---------------100
= 27kA 1 + 2 ( 0,65 ) = 36 ,7k A
5 En se basant sur la formule [A], ceci équivaut à un courant de court-circuit symétrique de calibre :
36 ,7k A ------------------- = 33 ,8kA 1 ,086
00 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 60
τ4= 120 ms
(constante de temps alternative)
τ1= 45 ms
(constante de temps normalisée)
pour un %DC de 30%.
τ (ms)
5 Le calibre du disjoncteur devra donc être supérieur à 33,8 kA. Selon la CEI, le calibre normalisé le plus proche est 40 kA.
τ : durée d'ouverture du disjoncteur (Top), augmentée d'une demi-période à la fréquence industrielle (Tr).
5 En standard la CEI définit les équipements MT pour un %DC de 30%, pour une valeur crête du courant maximal égale à 2,5 • Icc en 50 Hz ou 2,6 • Icc en 60 Hz. Dans ce cas utiliser la courbe τ1.
AMTED300014FR_038_084. fm/48
5 Pour les circuits faiblement résistifs comme les arrivées générateurs, %DC peut être plus grande, avec une valeur crête du courant maximal égale à 2,7 • Icc. Dans ce cas utiliser la courbe τ4. Pour toutes les constantes comprises entre τ1 et τ4, utiliser la formule :
--------------------------------e τ 1, ... ,4
–( T o p
+ Tr )
% DC = 100 •
Valeurs de pouvoir de coupure assigné en court-circuit : 6,3 - 8 - 10 - 12,5 - 16 20 - 25 - 31,5 - 40 - 50 - 100 kA.
5 Les essais de coupure en court-circuit doivent répondre aux 5 séquences d'essais suivantes :
Séquence % Isym. % composante apériodique %DC
IAC IMC
IMC IAC Idc %DC : : : :
10 20 60 100 100
≤ 20 ≤ 20 ≤ 20 ≤ 20
selon formule
* pour des disjoncteurs ouvrant en moins de 80 ms
courant établi valeur de crête de la composante périodique (Icc crête) valeur de la composante apériodique % d'asymétrie ou composante apériodique : I DC
–( Top + Tr ) -------------------------------τ ( 1 ,... ,4 )
------- • 100 = 100 • e I AC
Courant de court-circuit symétrique (en kA) :
IAC I s y m = ------2
Courant de court-circuit asymétrique (en kA) :
I a s y m 2 = I 2 AC + I 2 D C
%DC I a s y m = I s y m 1 + 2  ----------   100-
Tension Transitoire de Rétablissement assignée (TTR) (cf. § 4.102 CEI 60 056)
C’est la tension qui apparaît entre les bornes d’un pôle de disjoncteur après l’interruption du courant. La forme d’onde de la tension de rétablissement est variable suivant la configuration réelle des circuits. Un disjoncteur doit être capable d’interrompre un courant donné pour toute tension de rétablissement dont la valeur reste inférieure à la TTR assignée. Facteur de premier pôle Pour les circuits triphasés, la TTR se réfère au pôle qui coupe le premier, c’est-à-dire à la tension aux bornes du pôle ouvert. Le rapport de cette tension à une tension simple s’appelle facteur de premier pôle, il est égal à 1,5 pour les tensions jusqu'à 72,5 kV.
AMTED300014FR_038_084. fm/49
Définition d’appareillage
U (kV) Uc
Valeur de la TTR assignée 5 la TTR est fonction de l’asymétrie, elle est donnée pour une asymétrie de 0% Tension assignée
(Ur en kV) 7,2 12 17,5 24 36
0 td t3 t (µs)
Valeur de la TTR
(Uc en kV) 12,3 20,6 30 41 62
(t3 en µs) 52 60 72 88 108
(td en µs) 8 9 11 13 16
Vitesse d’accroissement
(Uc/td en kV/µs) 0,24 0,34 0,42 0,47 0,57
2 U c = 1, 4 • 1, 5 • ------ • U r = 1, 715U r 3 t d = 0, 15t 3
S Représentation d’une TTR spécifiée par un tracé de référence à deux paramêtres et par un segment de droite définissant un retard
Td : t3 : Uc : Vitesse d’acroissement de la TTR : temps de retard temps mis pour atteindre Uc tension de crête de la TTR en kV Uc/t3 en kV/µs
Pouvoir de coupure assigné en discordance de phases (cf. § 4.106 CEI 60 056)
Lorsqu’un disjoncteur est ouvert et que les conducteurs de part et d’autre ne sont pas synchrones, la tension entre ses bornes peut croître jusqu’à la somme des tensions des conducteurs (opposition de phases).
5 En pratique, la norme demande au disjoncteur de couper un courant égal à 25 % du courant de défaut aux bornes, sous une tension égale au double de la tension par rapport à la terre.
UA - UB = U1 - (-U2) = U1 + U2 si U1 = U2 alors UA - UB = 2U
5 Si Ur est la tension assignée du disjoncteur, la tension de rétablissement (TTR) à fréquence industrielle est égale à : 5 2 3 Ur pour les réseaux dont le neutre est direct à la terre 5 2.5 Ur pour les autres réseaux.
5 Valeurs crête de la TTR pour les réseaux autres que ceux avec neutre à la terre :
3 U c = 1, 25 • 2, 5 • ------ • U r 2
(Uc en kV) 18,4 30,6 45 61 92
(t3 en µs) 104 120 144 176 216
(Uc/td en kV/µs) 0,18 0,26 0,31 0,35 0,43
AMTED300014FR_038_084. fm/50
Pouvoir de coupure assigné des câbles à vide (cf. § 4 .108 CEI 60 056)
La spécification d’un pouvoir de coupure assigné pour un disjoncteur situé en tête de câbles à vide n’est pas obligatoire et est considérée comme non nécessaire pour des tensions ≤ à 24 kV.
5 Valeurs normales du pouvoir de coupure assigné pour un disjoncteur situé en tête de câbles à vide :
Pouvoir de coupure assigné des câbles à vide
(Ic en kA) 10 25 31,5 31,5 50
Pouvoir de coupure assigné des lignes à vide (cf. § 4 .107 CEI 60 056)
La spécification d’un pouvoir de coupure assigné pour un disjoncteur de manoeuvre situé en tête de lignes à vide est limité aux lignes aériennes triphasées et de tension assignée ≥ 72 kV.
Pouvoir de coupure assigné de batterie unique de condensateurs (cf. § 4 .109 CEI 60 056)
La spécification d’un pouvoir de coupure d’un disjoncteur de manoeuvre situé en amont de condensateurs n’est pas obligatoire. A cause de la présence d’harmoniques, le pouvoir de coupure condensateurs est égal à 0,7 fois la valeur du courant assigné de l’appareil. Courant assigné (A)
400 630 1250 2500 3150
Pouvoir de coupure condensateurs (A)
280 440 875 1750 2200
2 pu = U r -----3
5 La valeur normale de la surtension obtenue est égale à 2,5 pu, soit :
2 2,5 • Ur -----3
Pouvoir de coupure assigné de batterie de condensateurs en gradins (cf. § 4.110 CEI 60 056)
La spécification d’un pouvoir de coupure condensateurs en grandis n’est pas obligatoire.
5 Si n est égal au nombre de gradins, alors la surtension est égale à :
2n 2 --------------- pu avec pu = U r -----2n + 1 3
AMTED300014FR_038_084. fm/51
Pouvoir de fermeture assigné de batteries de condensateurs (cf. § 4.111 CEI 60 056)
Le pouvoir de fermeture assigné de batteries de condensateurs est la valeur crête du courant que le disjoncteur doit être capable d’établir sous sa tension assignée. La valeur du pouvoir de fermeture assigné du disjoncteur doit être supérieure à la valeur du courant d’enclenchement de la batterie de condensateurs. En service, la fréquence du courant d’appel est normalement dans la zone 2 - 5 kHz.
Pouvoir de coupure assigné de faibles courants inductifs (cf. § 4.112 CEI 60 056)
La coupure d’un courant faiblement inductif (quelques ampères à quelques dizaines d’ampères) provoque des surtensions. Le type de disjoncteur sera choisi afin que les surtensions qui apparaissent n’endommagent pas l’isolement des récepteurs (transformateurs, moteurs).
5 La figure ci-contre représente les différentes tensions côté charge
Uf Uc Um Uif Up Ud : : : : : : valeur instantanée de la tension réseau tension réseau à l'instant de la coupure point d'extinction surtension par rapport à la terre surtension maximale rapport à la terre amplitude maximale crête-à-crête de la surtension due au réamorçage.
Up Um Uc Uf Uif Ud t
Niveaux d’isolement des moteurs La CEI 60 034 stipule les niveaux d’isolement des moteurs. Les essais de tenue à fréquence industrielle et aux chocs sont donnés par le tableau ci-dessous (niveaux d’isolement nominaux pour machines tournantes). Isolement
Entre spire
Essai à 50 (60) Hz valeur efficace
Essai choc
(4 Ur + 5) kV 4,9 pu + 5 = 31 kV à 6,6 kV (50% sur un échantillon) temps de montée 0,5 µs (4 Ur + 5) kV 4,9 pu + 5 = 31 kV à 6,6 kV temps de montée 1,2 µs
Par rapport à la terre
(2 Ur + 5) kV 2Ur + 1 ⇒ 2(2Ur + 1) ⇒ 0 14 kV ⇒ 28 kV ⇒ 0
1 kV/s 0 1 mn
Conditions normales de fonctionnement (cf. CEI 60 694)
Pour tout matériel fonctionnant dans d’autres conditions que celles décrites ci-dessous, un déclassement est à prévoir (voir chapitre déclassement). Les matériels sont conçus pour un fonctionnement normal aux conditions suivantes :
Intérieure -5°C +40°C 35°C Extérieure -25°C +40°C 35°C
Ambiante instantanée minimale maximale valeur maxi moyenne journalière
AMTED300014FR_038_084. fm/52
Humidité Matériel intérieur
95 % 90 %
Valeur moyenne de l'humidité relative pour une période
24 heures 1 mois
Altitude L'altitude ne doit pas dépasser 1 000 mètres.
L’endurance électrique demandée par la recommandation est de 3 coupures à Icc. Les disjoncteurs Merlin Gerin assurent au minimum 15 fois la coupure Icc.
L’endurance mécanique demandée par la recommandation est de 2 000 manœuvres. Les disjoncteurs Merlin Gerin assurent 10 000 manœuvres.
Coordination des valeurs assignées (cf. § CEI 60 056)
Ur (kV) 3,6
Pouvoir de coupure assigné en court-circuit
Icc (kV) 10 16 25 40 8 12,5 16 25 40 8 12,5 16 25 40 50 8 12,5 16 25 40 8 12,5 16 25 40 8 12,5 16 25 40
Courant assigné en service continu
Ir (A) 400 630 1250 1250 1250 1250 1250 1250 1250 1250 1250 1250 1250 1250 1250 1250 1250 1250 1250 1250 1250 1250 1250 1250 1250 1250 1250 1250 1600 1600 2500 2500
AMTED300014FR_038_084. fm/53
Attention ! Ne jamais laisser un TC sur circuit ouvert.
ll est destiné à donner au secondaire un courant proportionnel au courant primaire.
Rapport de transformation (Kn)
N2 l pr K n = ------- = -----Isr N1
Nota: les transformateurs de courant doivent être conformes à la norme CEI 185 mais peuvent être également définis par les normes BS 3938 et ANSI.
# Il est constitué d’un ou plusieurs enroulements primaires autour d’un ou plusieurs enroulements secondaires ayant chacun leur circuit magnétique, le tout enrobé dans une résine isolante. # Il est dangereux de laisser un TC en circuit ouvert car des tensions dangereuses pour le personnel et le matériel peuvent apparaître à ses bornes.
Caractéristiques du circuit primaire selon normes CEI
Fréquence assignée (fr)
Un TC défini à 50 Hz pourra être installé sur un réseau 60 Hz. Sa précision est conservée. L’inverse n’est pas vrai.
Tension assignée du circuit primaire (Upr)
# Cas général :
Tension assignée TC ≥ tension assignée de l’installation La tension assignée fixe le niveau d’isolement du matériel (voir chapitre "Introduction" du guide). Généralement, nous choisirons la tension assignée du TC à partir de la tension de service U de l’installation, suivant le tableau :
U Upr
TC tore
7,2 kV 12 kV
ée câble ou travers
17,5 kV 24 kV
(traversée avec ou sans gaine isolante)
# Cas particulier :
Le TC est un tore BT installé sur une traversée ou sur un câble. L’isolation diélectrique est assurée par l’isolant du câble ou de la traversée et l’air situé entre eux. Le TC tore est lui même isolé.
AMTED300014FR_038_084. fm/54
Courant de service primaire (Ips)
Le courant primaire de service I (kA) d’une installation (un départ transformateur par exemple) est égale au courant de service primaire du TC (Ips) en tenant compte des déclassements éventuels.
# Si :
S U P Q Ips : : : : :
puissance apparente en kVA tension primaire de service en kV puissance active du moteur en kW puissance réactive des condensateurs en kvars courant primaire de service en A
Nous aurons : 5 cellule arrivée
S I ps = ---------------3•U S I ps = ---------------3•U S I ps = ---------------3•U
5 arrivée alternateur 5 départ transformateur
5 départ moteur
P I ps = ------------------------------------------------3 • U • cos ϕ • η
η : rendement du moteur
Si vous ne connaissez pas les valeurs exactes de ϕ et de η, vous pouvez prendre en première approximation : cos ϕ = 0,8 ; η = 0,8.
Exemple : Une protection thermique moteur a une gamme de réglage comprise entre 0,6 et 1,2 • IrTC. Pour bien protéger ce moteur, le réglage souhaité doit correspondre au courant assigné du moteur.
S départ condensateur 1,3 est un coefficient de déclassement de 30% pour tenir compte des échauffements dus aux harmoniques dans les condensatuers.
1, 3 • Q I ps = ------------------3•U
S couplage Le courant Ips du TC est la valeur du plus grand courant permanent pouvant circuler dans le couplage.
# Supposons un Ir moteur = 45 A,
le réglage souhaité est donc 45 A ;
5 si nous utilisons un TC 100/5,
le relais ne verra jamais 45 A car : 100 • 0,6 = 60 > 45 A.
Courant primaire assigné (Ipr)
Le courant assigné (Ipr) sera toujours supérieur ou égal au courant de service (I) de l’installation.
5 Valeurs normalisées : 10 -12,5 - 15 - 20 - 25 - 30 - 40 - 50 - 60 - 75 et leurs multiples et sous-multiples. 5 Pour les comptages et les protections ampèremétriques usuelles, le courant primaire assigné ne doit pas dépasser 1,5 fois le courant de service. Dans le cas de protection, il faut vérifier que le courant assigné choisi permet, en cas de défaut, d’atteindre le seuil de réglage du relais.
Nota: les transformateurs de courant doivent supporter en permanence 1,2 fois le courant assigné et ceci conformément à la norme.
5 si par contre, nous choisissons un
TC 75/5, on aura :
45 0,6 < ---- < 1, 2 75
donc nous pourrons régler notre relais. Ce TC convient.
AMTED300014FR_038_084. fm/55
Dans le cas de température ambiante supérieure à 40 °C au niveau du TC, le courant nominal du TC (Ipn) devra être supérieur au Ips multiplié par le facteur de déclassement correspondant à la cellule. En règle générale, le déclassement est de 1 % de Ipn par degré au-delà de 40 °C. (voir chapitre "Déclassement" du guide).
Courant de court-circuit thermique assigné (Ith)
Le courant de court-circuit thermique assigné est en général la valeur efficace du courant de court-circuit maximale de l’installation et la durée de celui-ci est généralement prise égale à 1 s.
5 Chaque TC doit pouvoir supporter thermiquement et dynamiquement le courant de court-circuit établi qui peut traverser son primaire jusqu’à la coupure effective du défaut. 5 Si Scc est la puissance de court-circuit du réseau exprimée en MVA, alors : S cc I th = ---------------U• 3
# Scc = 250 MVA # U = 15 kV
S c c • 10 250 • 10 I t h 1 s = ------------------- = -------------------- = 9600A U• 3 15 • 3
Lorsque le TC est installé dans une cellule protégée par fusibles, l’Ith à prendre en compte est égal à 80 Ir. Si 80 Ir > Ith 1 s de l’appareil de sectionnement, alors Ith 1 s du TC = Ith 1 s de l’appareil.
Coefficient de surintensité (Ksi)
Le connaître permet de savoir si un TC sera plus ou moins facile à fabriquer.
Il est est égale à : I th1s K si = ----------Ipr
5 Plus Ksi est faible, plus le TC sera facile à fabriquer. Un Ksi élevé entraîne un surdimensionnement de la section des enroulements primaires. Le nombre de spires primaires sera limité ainsi que la force électromotrice induite ; le TC sera d’autant plus difficile à réaliser.
Ordre de grandeur ksi
Ksi < 100 100 < Ksi < 300 100 < Ksi < 400 400 < Ksi < 500 Ksi > 500
standard parfois difficile pour certaines caractéristiques secondaires difficile limitée à certaines caractéristiques secondaires très souvent impossible
Les circuits secondaires d’un TC doivent être adaptés aux contraintes liées à son utilisation soit en mesure soit en protection.
AMTED300014FR_038_084. fm/56
Caractéristiques du circuit secondaire selon normes CEI
Courant secondaire assigné (Isr) 5 ou 1 A ?
5 Cas général : 5 pour une utilisation en local Isr = 5 A 5 pour une utilisation à distance Isr = 1 A 5 Cas particulier : 5 pour une utilisation en local Isr = 1 A
Nota : l’emploi de 5 A pour une utilisation à distance n’est pas interdit mais entraîne une augmentation des dimensions du transformateur et de la section des fils, (pertes en lignes : P = R I 2).
Classe de précision (cl)
5 Comptage : classe 0,5 5ÃMesure sur le tableau : classe 1 5 Protection ampèremétrique : classe 10P parfois 5P 5ÃProtection différentielle : classe X 5 Protection homopolaire : classe 5P.
Puissance réelle que devra fournir le TC en VA
5 Section filerie :
C’est la somme de la consommation de la filerie et des consommations de chaque appareil accordé sur le secondaire du TC. 2,5 mm2 5,8 m
# Longueur de la filerie
(aller/retour) :
5 Puissance consommée par la filerie :
Consommation de la filerie en cuivre (pertes en ligne de la filerie), sachant que : P = R.I2 et R = r.L/S alors :
L ( v A ) = k • --S k = 0,44 : k = 0,0176: L : si Isr = 5 A si Isr = 1 A longueur en mètres des conducteurs de liaison (aller/retour) section du fil en mm2
Consommation des appareils de mesure ou de protection. Les consommations des différents appareils sont indiquées sur les fiches techniques du constructeur.
Prendre la valeur normalisée immédiatement supérieure à la puissance réelle que devra fournir le TC.
5 Les valeurs normalisées de la puissance de précision sont : 2,5 - 5 - 10 - 15 - 30 VA.
Facteur de sécurité en mesure (FS)
La protection des appareils de mesure en cas de défaut est définie par le facteur de sécurité FS. La valeur de FS sera choisie en fonction de la tenue au courant de courte durée des récepteurs : 5 - FS - 10. FS est le rapport entre le courant limite primaire assigné (Ipl) et le courant primaire assigné (Ipr). IpI FS = ----I pr
# Ipl est la valeur du courant primaire pour lequel l’erreur de courant secondaire est = 10 %.
AMTED300014FR_038_084. fm/57
# Un ampèremètre est généralement garanti pour supporter un courant
de courte durée de 10 Ir soit 50 A pour un appareil 5 A. Pour être sûr que cet appareil ne soit pas détruit en cas de défaut primaire, le transformateur de courant devra saturer avant 10 Ir secondaire. Un FS de 5 convient.
# Conformément à la norme, les TC Schneider Electric ont un FS ≤Ã10.
Toutefois, en fonction des caractéristiques du récepteur, un FS inférieur peut être demandé.
Facteur limite de précision en protection (FLP)
En protection, nous avons deux contraintes : avoir un facteur limite de précision et une classe de précision adaptés à l’utilisation. Le FLP nécessaire à notre besoin sera déterminé comme suit : Protection à maximum de I à temps constant.
# Le relais fonctionnera parfaitement si :
réelduTC
l re > 2 • ----l sr
Ire Isr
seuil de réglage du relais courant secondaire assigné du TC
# Pour un relais à deux seuils de réglage, nous utiliserons le seuil le plus
élevé, 5 pour un départ transformateur, on aura en général un seuil haut instantané réglé à 14 Ir maximum, d’où le FLP réel nécessaire > 28 5 pour un départ moteur, on aura en général un seuil haut réglé à 8 Ir maximum, d’où le FLP réel nécessaire > 16.
Protection à maximum de I à temps inverse # Dans tous les cas, se référer à la fiche technique du fabricant de relais.
Pour ces protections, le TC doit garantir la précision pour toute la courbe de déclenchement du relais jusqu’à 10 fois le courant de réglage.
FLP réel > 20 • l re
# Cas particuliers : 5 si le courant de court-circuit maximum est supérieur ou égal à 10 Ire :
l re FLP r éel > 20 • ------
seuil de réglage du relais
5 si le courant de court-circuit maximum est inférieur à 10 Ire :
I cc sec ondaire FLP réel > 2 • -----------------------------I sr
5 si la protection a un seuil instantané haut utilisé,
(jamais vrai sur des départs vers d’autres tableaux ou sur des arrivées) :
FLP réel > 2 • -----
Ir2 Isr
seuil de réglage du module instantané haut
AMTED300014FR_038_084. fm/58
De nombreux fabricants de relais de protections différentielles préconisent des TC en classe X.
# La classe X est souvent demandée sous la forme :
VK ≤ a • I f ( R c l + R b + R r ) La formule exacte est donnée par le constructeur du relais.
Valeurs caractérisant le TC
Vk a Rct Rb Rr If : : : : : :
tension de coude ou Knee-point voltage en volts coefficient tenant compte de l'asymétrie résistance maxi. de l'enroulement secondaire en Ohm résistance de la boucle (ligne aller retour) en Ohm résistance des relais non située dans la partie différentielle du circuit en Ohm valeur du courant de défaut maximum vu par le TC au circuit secondaire pour un défaut externe à la zone à protéger Icc I f = -----Kn courant de court-circuit primaire rapport de transformation du TC
Icc Kn
Quelles valeurs pour If dans la détermination du Vk ? # Le courant de court-circuit est choisi en fonction de l’application : 5 différentielle groupe 5 différentielle moteur 5 différentielle transformateur 5 différentielle barres.
# Pour une différentielle groupe :
Icc I f = -----Kn
5 si Icc est connu : Icc courant de court-circuit du groupe seul
5 si le Ir groupe est connu : on prendra par excès
7 • I r g r o up e I f = -----------------------------Kn
5 si le Ir groupe n'est pas connu : on prendra par excès
I f = 7 • I s r ( TC ) I s r ( TC ) = 1ou5A
# Pour une différentielle moteur : 5 si le courant de démarrage est connu : on prendra
I c c = I démarage
5 si le Ir moteur est connu : on prendra par excès
7 • Ir I f = -----------Kn
5 si le Ir moteur n'est pas connu : on prendra par excès
I f = 7 • I s r ( TC ) I s r ( TC ) = 1ou5A Rappel Ir : courant assigné
AMTED300014FR_038_084. fm/59
# Pour une différentielle transformateur Le Icc à prendre en compte est celui qui traverse les TC pour un défaut côté récepteur. Dans tous les cas, la valeur du courant de défaut If est inférieure à 20 Isr(TC).
5 si on ne connait pas la valeur exacte, on prendra par excès :
I f = 20Isr ( TC )
# Pour une différentielle barres
5 le Icc à prendre en compte est le Ith du tableau
I th I f = -----Kn
Pour une différentielle ligne Le Icc à prendre en compte est le Icc calculé à l'autre extrémité de la ligne, donc limité par l'impédance du câble. Si l'impédance du câble n'est pas connue, on prendra par excès le Ith du tableau.
AMTED300014FR_038_084. fm/60
On peut laisser un transformateur de tension en circuit ouvert sans danger mais il ne devra jamais être en court-circuit.•
Le transformateur de tension est destiné à donner au secondaire une tension secondaire proportionnelle à celle qui est appliquée au primaire.
Nota : la norme CEI 60 186 définit les conditions auxquelles répondent les transformateurs de tension.
Il est constitué d’un enroulement primaire, d’un circuit magnétique, d’un ou plusieurs enroulements secondaires, le tout enrobé dans une résine isolante.
Le facteur de tension assigné (KT)
Le facteur de tension assigné est le facteur par lequel il faut multiplier la tension primaire assignée pour déterminer la tension maximale pour laquelle le transformateur doit répondre aux prescriptions d’échauffement et de précision spécifiées. Suivant les conditions de mise à la terre du réseau, le transformateur de tension doit pouvoir supporter cette tension maximale pendant le temps nécessaire à l’élimination du défaut.
Valeurs normales du facteur de tension assigné Facteur de Durée Mode de connexion de l'enroulement primaire tension assigné assignée et conditions de mise à la terre du réseau 1,2 continue entre phases d'un réseau quelconque entre point neutre de transformateurs en étoiles et terre dans un réseau quelconque 1,2 continue entre phase et terre dans un réseau à neutre effectivement à la terre 1,5 30 s 1,2 continue entre phase et terre dans un réseau à neutre non effectivement à la terre avec élimination 1,9 30 s automatique du défaut à la terre 1,2 continue entre phase et terre dans un réseau à neutre isolé sans élimination automatique du défaut à la terre, 1,9 8h ou dans un réseau compensé par bobine d'extinction sans élimination automatique du défaut à la terre
Nota: des durées assignées réduites sont admissibles par accord entre le constructeur et l’utilisateur.
Généralement, les fabricants de transformateurs de tension respectent pour les TT phase/terre 1,9 durant 8 h et pour les TT phase/phase 1,2 continu.
Tension primaire assignée (Upr) # Suivant leur conception, les transformateurs de tension seront
raccordés :
5 soit entre phase et terre
3000V 100V ----------------- ⁄ ------------3 3 U U p r = -----3
5 soit entre phase et phase
3000 V ⁄ 100 V U pr = U
AMTED300014FR_038_084. fm/61
La tension secondaire assignée (Usr)
# Pour les TT phase/phase la tension secondaire assignée est 100 ou 110 V. # Pour les transformateurs monophasés destinés à être branchés entre
phase et terre, la tension secondaire assignée doit être divisée par Æ. Exemple : 100V -----------3
La puissance de précision
Exprimée en VA, elle est la puissance apparente que le transformateur de tension peut fournir au secondaire lorsqu’il est branché sous sa tension primaire assignée et raccordé à sa charge de nominale. Elle ne doit pas introduire d’erreur dépassant les valeurs garanties par la classe de précision. (S = ÆUI en triphasé)
# Les valeurs normalisées sont :
10 - 15 - 25 - 30 - 50 - 75 - 100 - 150 - 200 - 300 - 400 - 500 VA.
La classe de précision
Elle définit les limites d’erreurs garanties sur le rapport de transformation et sur la phase dans des conditions spécifiées de puissance et de tension. Mesure suivant CEI 60 186 Les classes 0,5 et 1 répondent à la majorité des cas, la classe 3 et très peu usitée. Application
pas utilisée industriellement comptage précis comptage courant comptage statistique et/ ou mesure mesure ne nécessitant pas de grande précision
0,1 0,2 0.5 1 3
Protection suivant CEI 60 186
Les classes 3P et 6P existent mais en pratique seule la classe 3P est utilisée.
# La classe de précision est garantie pour les valeurs : 5 de tensions comprises entre 5 % de la tension primaire et la valeur
maximale de cette tension qui est le produit tension primaire par le facteur de tension assigné (kT x Upr) 5 pour une charge au secondaire comprise entre 25 % et 100 % de la puissance de précision avec un facteur de puissance de 0,8 inductif. Classe de précision Erreur de tension en ± %
entre 5 % de Upr et kT • Upr 3 6 entre 2 % et 5 % de Upr 6 12
Déphasage en minutes
entre 5 % de Upr et kT • Upr 120 24 entre 2 % et 5 % de Upr 240 480
Upr = tension primaire assignée kT = facteur de tension déphasage = voir explication ci-après
AMTED300014FR_038_084. fm/62
Le rapport de transformation (Kn)
U pr N1 K n = --------- = ------ pour un TT U sr N2
L’erreur sur le rapport de tension
Elle est l’erreur que le transformateur introduit dans la mesure de la tension.
erreur de tension (%) = ( K n U sr – U pr ) • 100 ------------------------------------------------------U pr
Kn = rapport de transformation
L’erreur de phase ou déphasage
Elle est la différence de phase entre la tension primaire Upr et secondaire Usr. Elle est exprimée en minutes d’angle.
La puissance thermique limite ou puissance d’échauffement
C’est la puissance apparente que le transformateur peut fournir en régime continu à sa tension secondaire assignée sans dépasser les limites d’échauffement fixées par les normes.
AMTED300014FR_038_084. fm/63
Les différentes normes ou recommandations imposent des limites de validité des caractéristiques des appareils. Les conditions normales d’utilisation sont décrites dans le chapitre "Disjoncteur moyenne tension". Au-delà de ces limites, il est nécessaire de réduire certaines valeurs, c’est-à-dire de les déclasser.
# Les déclassements sont à prévoir : 5 sur le niveau d’isolement, pour des altitudes supérieures
à 1 000 mètres S sur le courant assigné, lorsque la température ambiante dépasse 40 °C et pour un degré de protection au-delà de IP3X, (voir chapitre "Degrès de protection"). Ces différents déclassements peuvent être cumulés si nécessaire.
Nota : il n’y a pas de norme traitant spécifiquement du déclassement. Cependant, le tableau V § 442 de la CEI 60 694 traite des échauffements et donne des valeurs limites de température à ne pas dépasser en fonction de l’organe, du matériau et du diélectrique.
Exemple d’application : Un matériel de tension assigné 24 kV peut-il être installé à 2500 mètres ? La tenue à l'onde de choc demandée est de 125 kV. La tenue à fréquence industrielle 50 Hz est de 50 kV. 1 mn.
Déclassement du niveau d’isolement en fonction de l’altitude
Les normes prévoient un déclassement pour tout matériel installé à une altitude supérieure à 1 000 mètres. En règle générale, il faut déclasser de 1,25 % U crête tous les 100 mètres au-delà de 1 000 mètres. Il est applicable sur la tenue à la tension au choc de foudre et sur la tenue à tension à fréquence industrielle 50 Hz - 1 mn. L’altitude n'a aucune incidence sur la tenue diélectrique des disjoncteurs dans le SF6 ou vide car ils sont sous enveloppe étanche. Ce déclassement, par contre, doit être pris en compte lorsque le disjoncteur est installé dans des cellules. L'isolement s’effectue dans ce cas dans l’air.
# Pour 2500 m : 5 k est égal à 0,85 5Ãla tenue à l'onde de choc doit être
de 125/0,85 = 147,05 kV 5 la tenue à fréquence industrielle 50 Hz doit être de 50/0,85 = 58,8 kV
# Non, le matériel qui doit être installé est : 5 tension assignée = 36 kV 5 tenue à l'onde de choc = 170 kV 5 tenue à 50 Hz = 70 kV
Nota : si nous ne voulons pas fournir du matériel 36 kV, nous devons avoir en possession les certificats d'essais prouvant que notre matériel répond à la demande.
# Merlin Gerin utilise les coefficients de correction : 5 pour les disjoncteurs hors cellule, utiliser la courbe ci-dessous 5 pour les disjoncteurs en cellule, se référer au tableau de choix
de la cellule (le déclassement dépend de la conception de la cellule). Exception du marché mexicain : le déclassement commence depuis zéro mètre (cf. courbe pointillée ci-dessous).
Coefficient de correction k
AMTED300014FR_038_084. fm/64
Déclassement du courant assigné en fonction de la température
En règle générale, le déclassement est de 1 % de Ir par degré au-delà de 40 °C. La norme CEI 60 694 § 442 tableau 5 définit un échauffement maximal admissible pour chaque organe, matériau et diélectrique avec une température de référence ambiante de 40 °C.
# Cet échauffement dépend en fait de trois paramètres : 5 le courant assigné 5 la température ambiante 5 le type de cellule et son IP (indice de protection).
Le déclassement se fera suivant les tableaux de choix des cellules car les conducteurs extérieurs aux disjoncteurs servent de radiateur de dissipation des calories.
AMTED300014FR_038_084. fm/65
AMTED300014FR_038_084. fm/66
Unités de base longueur masse temps intensité de courant électrique température thermodynamique 2 quantité de matière intensité lumineuse Unités supplémentaires angle (angle plan) angle solide
Symbole de la grandeur1
l, (L) m t I T n I, (Iv) α, β, γ … Ω, (ω)
mètre kilogramme seconde ampère kelvin mole candela radian stéradian
m kg s A K mol cd rad sr
L M T I θ N J sans sans
Grandeurs et unités courantes
Nom Symbole Dimension Unité SI : nom (symbole)
Grandeur : espace et temps longueur l, (L) L mètre (m)
Remarques et autres unités
centimètre (cm) : 1 cm = 10-2 m (le micron ne doit plus être utilisé, mais le micromètre (µm)) are (a) : 1 a = 102 m2 hectare (ha) : 1 ha = 104 m2 (mesures agraires) grade (gr) : 1 gr = 2π rad/400 tour (tr) : 1 tr = 2π rad degré (°) : 1° = 2π rad/360 = 0,017 453 3 rad minute (') : 1' = 2π rad/21 600 = 2,908 882 10-4 rad seconde (") : 1" = 2π rad/1 296 000 = 4,848 137 10-6 rad minute (mn) heure (h) jour (d) tour par seconde (tr/s) : 1 tr/s = 2π rad/s accélération due à la pesanteur : g = 9,80665 m/s2
superficie aire volume angle plan
A, (S) V α, β, γ …
L2 L3 sans
mètre carré (m2) mètre cube (m3) radian (rad)
angle solide temps
Ω, (ω) t
stéradian (sr) seconde (s)
vitesse accélération vitesse angulaire accélération angulaire Grandeur : masse masse masse linéique masse surfacique masse volumique volume massique concentration
v a ω α m ρ1 ρA’ (ρs) ρ v ρB
L T-1 L T-2 T-1 T -2 M L-1 M L-2 M L-3 M L3 M-1 M L-3 sans T T-1 sans L
mètre par seconde (m/s) mètre par seconde carrée (m/s2) radian par seconde (rad/s) radian par seconde carré (rad/s2) kilogramme (kg)
gramme (g) : 1 g = 10-3 kg tonne (t) : 1 t = 103 kg
densité d Grandeur : phénomènes périodiques période T fréquence f déphasage ϕ longueur d'onde λ
kilogramme par mètre (kg/m) kilogramme par mètre carré (kg/m2) kilogramme par mètre cube (kg/m3) mètre cube par kilogramme (m3/kg) kilogramme par mètre cube concentration en masse du constituant B (suivant NF X 02-208) (kg/m3) sans seconde (s) hertz (Hz) radian (rad) mètre (m)
1 Hz = 1s-1, f = 1/T l'emploi de l'angström (10-10 m) est interdit. L'utilisation du sous-multiple nanomètre (109 m) est recommandée λ = c/f = cT (c = célérité de la lumière)
le symbole entre parenthèses peut aussi être utilisé 2 la température Celsius t est liée à la température thermodynamique T par la relation : t = T - 273,15 K
AMTED300014FR_038_084. fm/67
Grandeur : mécanique force poids moment d’une force tension superficielle travail énergie
Unité SI : nom (symbole)
newton newton-mètre (N.m) newton par mètre (N/m) joule (J) joule (J)
1 N = 1 m.kg/s2 N.m et non m.N pour éviter toute confusion avec le millinewton 1 N/m = 1 J/m2 1 J : 1 N.m = 1 W.s wattheure (Wh) : 1 Wh = 3,6 • 103 J (utilisé dans le domaine de la consommation d'énergie électrique) 1 W = 1 J/s 1 Pa = 1 N/m2 (pour la pression dans les fluides on utilise le bar (bar) : 1 bar = 105 Pa) 1 P = 10-1 Pa.s (P = poise, unité CGS) 1 St = 10-4 m2/s (St = stokes, unité CGS) p = mv
F G, (P, W) M, T γ, σ W E
L M T-2 L2 M T-2 M T-2 L2 M T-2 L2 M T-2
puissance contrainte pression viscosité dynamique viscosité cinématique quantité de mouvement
P σ, τ p η, µ ν p
L2 M T-3 L-1 M T-2
watt (W) pascal (Pa)
L-1 M T-1 L2 T-1 L M T-1
pascal-seconde (Pa.s) mètre carré par seconde (m2/s) kilogramme-mètre par seconde (kg.m/s) ampère (A) coulomb (C) volt (V) volt par mètre (V/m) ohm (Ω) siemens (S) farad (F) henry (H) tesla (T) weber (Wb) ampère par mètre (A/m) ampère par mètre (A/m) ampère (A) ohm-mètre (Ω.m) siemens par mètre (S/m) farad par mètre (F/m) watt (W) voltampère (VA) var (var) kelvin (K) degré Celsius (°C) joule (J) joule par kelvin (J/K) joule par kelvin (J/K) watt par kilogramme-kelvin (J/(kg.K)) watt par mètre-kelvin (W/(m.K)) joule (J) watt (W) watt (W) watt par mètre carré-kelvin (W/(m2.K))
Grandeurs : électricité intensité de courant I charge électrique Q potentiel électrique V champ électrique E résistance électrique R conductance électrique G capacité électrique C inductance électrique L Grandeurs : électricité, magnétisme induction magnétique B flux d'induction magnétique Φ aimantation Hi, M champ magnétique H force magnétomotrice F, Fm résistivité ρ conductivité γ permittivité ε puissance active P puissance apparente S puissance réactive Q Grandeurs : thermique température thermodynamique température Celsius énergie capacité thermique entropie capacité thermique massique conductivité thermique quantité de chaleur flux thermique puissance thermique coefficient de rayonnement thermique T t, θ E C S c λ Q Φ P hr
I TI L2M T-3 I-1 L M T-3 I-1 L2 M T-3 I-2 L-2 M-1 T3 I2 L-2 M-1 T4 I2 L2 M T-2 I-2 M T -2 I-1 L2 M T-2 I-1 L-1 I L-1 I I L3 M T-3 I-2 L-3 M-1 T3 I2 L-3 M-1 T4 I2 L2 M T-3 L2 M T-3 L2 M T-3 θ θ L2 M T-2 L2 M T-2 θ-1 L2 M T-2 θ-1 L2 T-2 θ-1 L M T-3 θ-1 L2 M T-2 L2 M T-3 L2 M T-3 M T-3 θ-1
1 C = 1 A.s 1 V = 1 W/A 1 Ω = 1 V/A 1 S = 1 A/V = 1Ω-1 1 F = 1 C/V 1 H = 1 Wb/A 1 T = 1 Wb/m2 1 Wb = 1 V.s
1 µΩ.cm2/cm = 10-8 Ω.m
1 W = 1 J/s 1 var = 1 W Kelvin et non degré kelvin ou °kelvin t = T - 273,15 K
AMTED300014FR_038_084. fm/68
Correspondance entre unités anglo-saxonnes et unités du système international (SI)
accélération capacité calorifique capacité thermique champ magnétique conductivité thermique énergie énergie (couple) flux thermique force longueur
foot per second squared british thermal unit per pound british thermal unit per cubit foot.degree Fahrenheit british thermal unit per (pound.degree Fahrenheit) oersted British thermal unit per square foot.hour.degree Fahrenheit British thermal unit pound force-foot pound force-inch British thermal unit per square foot.hour British thermal unit per second pound-force foot (pied) inch (pouce) (1) mile (UK) mille marin, mille yard (2) once (ounce) pound (livre) pound per foot pound per inch pound per square foot pound per square inch pound per cubic foot pound per cubic inch pound square foot foot of water inch of water pound force per square foot pound force per square inch (3) british thermal unit per hour square foot square inch degree Fahrenheit (4) degree Rankine (5) pound force-second per square foot pound per foot-second cubic foot cubic inch fluid ounce (UK) fluid ounce (US) gallon (UK) gallon (US)
ft/s2 Btu/Ib Btu/ft3.°F Btu/Ib°F Oe Btu/ft2.h.°F Btu Ibf/ft Ibf.in Btu/ft2.h Btu/s Ibf ft, ’ in, " mile yd oz Ib Ib/ft Ib/in Ib/ft2 Ib/in2 Ib/ft3 Ib/in3 Ib.ft2 ft H2O in H2O Ibf/ft2 Ibf/in2 (psi) Btu/h sq.ft, ft2 sq.in, in2 °F °R Ibf.s/ft2 Ib/ft.s cu.ft cu.in, in3 fl oz (UK) fl oz (US) gal (UK) gal (US)
1 ft/s2 = 0,304 8 m/s2 1 Btu/Ib = 2,326 • 103 J/kg 1 Btu/ft3.°F = 67,066 1 • 103 J/m3.°C 1 Btu/Ib.°F = 4,186 8 • 103 J(Kg.°C) 1 Oe = 79,577 47 A/m 1 Btu/ft2.h.°F = 5,678 26 W/(m2.°C) 1 Btu = 1,055 056 • 103 J 1 Ibf.ft = 1,355 818 J 1 Ibf.in = 0,112 985 J 1 Btu/ft2.h = 3,154 6 W/m2 1 Btu/s = 1,055 06 • 103 W 1 Ibf = 4,448 222 N 1 ft = 0,304 8 m 1 in = 25,4 mm 1 mile = 1,609 344 km 1 852 m 1 yd = 0,914 4 m 1 oz = 28,349 5 g (6) 1 Ib = 0,453 592 37 kg 1 Ib/ft = 1,488 16 kg/m 1 Ib/in = 17,858 kg/m 1 Ib/ft2 = 4,882 43 kg/m2 1 Ib/in2 = 703,069 6 kg/m2 1 Ib/ft3 = 16,018 46 kg/m3 1 Ib/in3 = 27,679 9 • 103 kg/m3 1 Ib.ft2 = 42,140 g.m2 1 ft H2O = 2,989 07 • 103 Pa 1 in H2O = 2,490 89 • 102 Pa 1 Ibf/ft2 = 47,880 26 Pa 1 Ibf/in2 = 6,894 76 • 103 Pa 1 Btu/h = 0,293 071 W 1 sq.ft = 9,290 3 • 10-2 m2 1 sq.in = 6,451 6 • 10-4 m2 TK = 5/9 (q °F + 459,67) TK = 5/9 q °R 1 Ibf.s/ft2 = 47,880 26 Pa.s 1 Ib/ft.s = 1,488 164 Pa.s 1 cu.ft = 1 ft3 = 28,316 dm3 1 in3 = 1,638 71 10-5 m3 fl oz (UK) = 28,413 0 cm3 fl oz (US) = 29,573 5 cm3 1 gaz (UK) = 4,546 09 dm3 1 gaz (US) = 3,785 41 dm3
masse masse linéique masse surfacique masse volumique moment d'inertie pression pression - contrainte puissance calorifique superficie température viscosité volume
12 in = 1 ft 1 yd = 36 in = 3 ft (3) Ou p.s.i. : pound force per square inch (4) T = temperature kelvin avec q°C = 5/9 (q°F - 32) K (5) °R = 5/9 °K (6) Hors masse des métaux précieux (argent, or, par exemple) où l'once d'apothicaire est utilisée (1 oz ap = 3,110 35 10-2 kg)
AMTED300014FR_038_084. fm/69
AMTED300014FR_038_084. fm/70
Les normes citées
Ou commander les publications CEI ?
Bureau Central de la Commission Electrotechnique Internationale 1, rue de Varembé Genève - Suisse.
5 Vocabulaire Electrotechnique International 5 Les disjoncteurs à courant alternatif à haute tension 5 Transformateurs de courant 5 Transformateurs de tension 5 Sectionneurs à courant alternatif et sectionneurs de terre 5 Interrupteurs à haute tension 5 Appareillage sous enveloppe métallique pour courant alternatif de tensions assignées supérieures à 1 kV et inférieures ou égales à 72,5 kV 5 Combinés interrupteurs-fusibles et combinés disjoncteurs-fusibles à courant alternatif à haute tension 5 Contacteurs haute tension à courant alternatif 5 Spécifications communes aux normes de l›appareillage à haute tension 5 Règles de calcul dans les installations industrielles 5 Déclassements
CEI 60 050
Le Service documentation (Usine A2) de Merlin Gerin vous fournira des informations sur les normes.
CEI 60 056 CEI 60 185 CEI 60 186
CEI 60 129 CEI 60 265
CEI 60 298
CEI 60 420
CEI 60 470
CEI 60 694
CEI 60 909 ANSI C37 04
AMTED300014FR_038_084. fm/71
Comparatif CEI - ANSI
Synthése des principales différences
Le comparatif qui suit est basé sur les différentes caracatéristiques des disjoncteurs.
pouvoir de coupure asymétrique sur défauts aux bornes niveau d'isolement : onde de choc
valeur de crête du courant de courte durée admissible Tension Transitoire de Rétablissement (1) endurance électrique endurance mécanique surtensions moteurs
50 % 30 % avec déclassement sans déclassement de courant impose des ondes coupées pour le matériel d'extérieur 115 % Uw/3 s 129 % Uw/2 s 2,5•Icc en 50 Hz 2,7 Icc 2,6•Icc en 60 Hz 2,7•Icc cas particulier environ 2 fois plus sévère 4 fois K.S.Icc 3 fois Icc 2 000 1 500 à 10 000 suivant Ua et Icc pas de texte circuit d'essais type
tension crête ANSI est supérieure de 10% à la tension définie par la CEI. La pente E2/t2 est plus forte de 50% que la pente Uc/t3. Par contre, la partie la plus importante de la courbe est la partie initiale ou le SF6 se reconstitue. Les deux normes permettent facilement au SF6 de se reconstituer.
Tensions assignées
Suivant CEI
5 Valeurs normalisées pour Ur (kV) : 3,6 - 7,2 - 12 - 17,5 - 24 - 36 kV
Suivant ANSI
5 La norme ANSI définit une classe et un facteur de tension "voltage range factor K" qui définit une plage de tension assignée à puissance constante.
Valeurs normalisées pour Ur (kV)
Matériel d'intérieur classe (kV) 4,16 7,2 13,8 38 15,5 25 38 Umax (kV) 4,76 8,25 15 38 Umin (kV) 3,85 6,6 11,5 23 K 1,24 1,25 1,3 1,65 1 1 1
Niveau d'isolement assigné
Tension assignée (kV)
Tenue à l’onde de choc (kV)
fréquence industrielle (kV)
AMTED300014FR_038_084. fm/72
100 90 70 50 10
Tenue à l'onde de choc (kV)
60 95 95 150 110 125 150 150 200
19 36 36 80 50 60 80
Onde coupée suivant ANSI pour le matériel d'extérieur
Matériel d'intérieur 4,16 7,2 13,8 38 Matériel d'extérieur 15,5 25,8 38
Nota # BIL : Basic Insulation Level Le matériel d’extérieur est essayé avec des ondes coupées.
# La tenue à l’onde de choc est égale à :
1,29 BIL pour une durée tc = 2 µs 1,15 BIL pour une durée tc = 3 µs
Courant assigné en continu
5 Valeurs des courants assignés : 400 - 630 - 1250 - 1600 - 2500 - 3150 A
5 Valeurs des courants assignés : 1200 - 2000 - 3000 A
Courant de courte durée admissible
5 Valeurs de pouvoir de coupure assigné en court-circuit : 6,3 - 8 - 10 - 12,5 - 16 - 20 - 25 - 31,5 - 40 - 50 - 63 kA
5 Valeurs de pouvoir de coupure assigné en court-circuit : S matériel d'intérieur : 12,5 - 20 - 25 - 31,5 - 40 kA S matériel d'extérieur :
Classe (MVA)
250 350 500 750 1000 1500 2750
I à Umax 29 41 18 28 37 21 40 KI à U² 36 49 23 36 46 35 40
AMTED300014FR_038_084. fm/73
Valeur crête du courant admissible et pouvoir de fermeture
5 La valeur crête du courant de courte durée admissible est égale à : S 2,5•Icc en 50 Hz S 2,6•Icc en 60 Hz S 2,7•Icc cas particulier.
5 La valeur crête du courant de courte durée admissible et égale à : S 2,7•K•Icc en valeur crête S 1,6•K•Icc en valeur efficace. (K : facteur de tension)
Durée de court-circuit assignée
5 La durée de court-circuit assignée est égale à 1 ou 3 secondes.
5 La durée de court-circuit assignée est égale à 3 secondes.
Tension assignée d'alimentation des dispositifs de fermeture, d'ouverture et de circuits auxiliaires
5 Valeurs de tension d’alimentation des circuits auxiliaires : S en courant continu (cc) : 24 - 48 - 60 - 110 ou 125 - 220 ou 250 volts S en courant alternatif (ca) : 120 - 220 - 230 - 240 volts. 5 Les tensions de fonctionnement doivent se trouver dans les plages suivantes : S moteur et déclencheurs de fermeture : -15 % à +10 % de Ur en cc et ca S déclencheurs d'ouverture : -15 % à +10 % de Ur en ca ; -30 % à +10 % de Ur en cc S déclencheurs d'ouverture à minimum de tension
5 Valeurs de tension d'alimentation des circuits auxiliaires : S en courant continu (cc) : 24 - 48 - 125 - 250 volts. S en courant alternatif (ca) : 120 - 240 volts
AMTED300014FR_038_084. fm/74
5 Les tensions de fonctionnement doivent se trouver dans les plages suivantes :
Moteur et déclencheurs de fermeture 48 Vcc 125 Vcc 250 Vcc 120 Vca 240 Vca Déclencheurs d'ouverture 24 Vcc 48 Vcc 125 Vcc 250 Vcc 120 Vca 240 Vca
Plage de tension (V)
36 à 56 90 à 140 180 à 280 104 à 127 208 à 254 14 à 28 28 à 56 70 à 140 140 à 220 104 à 127 208 à 254
5 Fréquence assignée : 50 Hz.
5 Fréquence assignée : 60 Hz.
Pouvoir de coupure en court-circuit à la séquence de manœuvre assignée
5 L'ANSI spécifie 50% d'asymétrie et la CEI 30 %. Dans 95 % des applications, 30 % suffisent. Quand 30 % est trop faible, il s’agit de cas spécifiques (proximité de générateurs) pour lequel l’asymétrie peut être supérieure à 50 %. 5 Pour les deux systèmes de normes, le concepteur doit vérifier le pouvoir de coupure du disjoncteur. La différence n’est pas importante car sans tenir compte du facteur d’asymétrie "S", elle est égale à 10 %.
ANSI : Iasym = Isym CEI : Iasym = Isym
( 1 + 2A ) = 1,22 Isym (A = 50%)
( 1 + 2A ) = 1,08 Isym (A = 30%)
5 Les essais de coupure en court-circuit doivent répondre aux 5 séquences d'essais suivantes : Séquence n° % Isym % composante apériodique
1 2 3 4 5* 10 20 60 100 100 ≤ 20 ≤ 20 ≤ 20 ≤ 20 30
AMTED300014FR_038_084. fm/75
5 Le disjoncteur doit savoir couper : S le courant de court-circuit (rated short circuit current) à la tension maximale de service (rated maxi voltage) S K fois le courant de court-circuit (maxi symetrical interrupting capability avec K : voltage range factor) à la tension de service (tension maxi/K) S entre les deux courants obtenus par la relation :
maxi symetrical current rated maxi voltage ------------------------------------------------------------------- = -------------------------------------------------- = K rated short-circuit current rated voltage On a donc une puissance de coupure constante (en MVA) sur une plage de tension donnée. De plus, le courant asymétrique sera fonction du tableau suivant en prenant S = 1,1 pour les disjoncteurs Merlin Gerin.
1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1 0 0
ratio S
Asymmetrical interrupting capability = S x symetrical interrupting capability. Both at specified operating voltage
Symetrical interrupting capability at specified operating voltage = 1.0
0.5 1 0.006 0.017
2 0.033
3 0.050
4 0.067
cycles seconds
5 Valeur de pouvoir de coupure assigné en court-circuit (kA)
Séquence n° Exemple : 5 Icc = 40 kA 5 % d’asymétrie = 50% 5 Iasym = 1,1 . 40 = 44 kA 44 44 5 Isym = ---------------------------------- = --------- = 36 kA 2 1 ,22 1 + 2 ( 50 % )
La séquence 6 sera donc testé à 36 kA + 50% d’asymétrie, soit 44 kA de courant total.
1 2 3 4 5 6 7 8 9/10 11 12 13/14
% composante apériodique
10 50 - 100 30 < 20 60 50 - 100 100 < 20 KI à V/K < 20 SI à V 50 - 100 KSI à V/K 50 - 100 endurance électrique cycle de refermeture à ASI et AKSI C - 2 s - O à KI durée assignée de Icc = KI durant 3 s essais en monophasé à KI et à KSI (0,58 V)
Les essais de coupure en court-circuit doivent répondre aux 14 séquences d'essais ci-dessus, avec : I : pouvoir de coupure symétrique à la tension maximale R : coefficient pour cycle de réenclenchement
(Reclosing factor)
voltage range factor : K
= ------------
V max V min
facteur d’asymétrie : ------------ = 1 ,1 pour les disjoncteurs Merlin Gerin
I a sym I sym
tension maximale assignée
AMTED300014FR_038_084. fm/76
Coordinations des valeurs assignées
Icc (kA) 10 16 25 40 8 12,5 16 25 40 8 12,5 16 25 40 50 8 12,5 16 25 40 8 12,5 16 25 40 8 12,5 16 25 40
Umax (kV) 4,76
Pouvoir de coupure assigné en court-circuit à Umax
Icc (kA) 18 29 41 7 17 33 9,3 9,8 18 19 28 37 8,9 18 35 56 5,4 11 22 36
Tension minimale assignée
(kV) 3,5 3,85 4 2,3 4,6 6,6 6,6 4 11,5 6,6 11,5 11,5 5,8 12 12 12 12 12 23 24
Pouvoir de coupure assigné en court-circuit à Umin
Icc (kA) 24 36 49 25 30 41 21 37 23 43 36 48 24 23 45 73 12 24 36 57
Ir (A) 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 1200 2000 600 1200 1200 1200
2000 3000 2000 2000
2000 2000 2000 3000
25,8 38
AMTED300014FR_038_084. fm/77
5 Se référer au chapitre "définition d'appareillages/Déclassements"
5 La norme ANSI C37 04 prévoit pour des températures supérieures à 1 000 mètres : S un facteur de correction pour la tension applicable sur le niveau d'isolement assigné et sur la tension maximale assignée, S un facteur de correction pour le courant assigné en service continu. Le tableau des facteurs de correction en fonction de l'altitude (Altitude Corrections Factors : ACF).
3 300 5 000 10 000
1 000 1 500 3 000
ACF for : voltage
1,00 0,95 0,8
1,00 0,99 0,96
Nota : pour les disjoncteurs du type à "système scellé", il n’est pas nécessaire d’appliquer le ACF voltage sur la tension maximum assignée
Les disjoncteurs Merlin Gerin assurent au minimum 15 fois Icc. Les normes CEI et ANSI imposent des valeurs beaucoup trop faibles car elles tiennent compte des disjoncteurs à coupure dans l'huile. Ces valeurs ne sont pas importantes et il faut, dans le cas de demande client, fournir celles de l'appareil considéré.
5 L'endurance électrique est égale à 3 fois Icc.
5 L'endurance électrique est égale à 4 fois K.S.Icc.
Icc S K : : : pouvoir de coupure symétrique à la tension maximale facteur d'asymétrie voltage range factor
5 L'endurance mécanique est de 2 000 cycles de manœuvres.
5 L'endurance mécanique est comprise entre 1 500 et 10 000 cycles de manœuvres suivant la tension et le pouvoir de coupure.
5 La CEI n'impose pas de contraintes particulières, toutefois, le fabricant a la responsabilité de déterminer ce qu'il faut comme matériau (épaisseur, etc) pour répondre à une performance de rigidité.
5 L'ANSI impose une épaisseur de 3 mm pour les tôles.
AMTED300014FR_038_084. fm/78
Les matériels sont conçus pour un fonctionnement normal aux conditions suivantes
Conditions normales de fonctionnement
Normes Suivant CEI 0°C ambiante instantanée
minimale maximale valeur maxi moyenne journalière minimale maximale
Installation intérieure extérieure
- 5 °C + 40 °C 35 °C - 30 °C + 40 °C - 25 °C + 40 °C 35 °C
Nota : Pour tout matériel fonctionnant dans d’autres conditions que celles décrites ci-dessus, un déclassement est à prévoir (voir chapitre déclassement).
5 L'altitude ne doit pas dépasser 1 000 mètres, sinon déclassement.
5 L'altitude ne doit pas dépasser 3 300 feet (1 000 mètres), sinon déclassement.
5 Pas de contraintes spécifiques.
AMTED300014FR_038_084. fm/79
AMTED300014FR_038_084. fm/80
Référence à la documentation Schneider Electric
# MT partenaire (Pierre GIVORD) # Guide des protections des réseaux industriels (Christophe PREVE) # Protection des réseaux électriques (édition HERMES fax 01 53 10 15 21) (Christophe PREVE) # Conception moyenne tension (André DELACHANAL) # Cahiers techniques 5 n°158 calcul des courants de court-circuit 5 n°166 enveloppes et degrés de protection (Jean PASTEAU)
AMTED300014FR_038_084. fm/81
AMTED300014FR_038_084. fm/82
pages 67-69 67 68 67 53-79 67 67 67 16
Accélération Accélération angulaire Aimantation Aire Altitude Angle Angle plan Angle solide Arcs en défaut
Crête Cubic foot Cubic inch
50 69 69 64-65-78 41-43 69 69 67 63-67 59-60 60 50 45-48 9 9 29 38-39 39 81 22-23 21 21 27 27 53-78 53-78 53-78 68-69 69 39-63 39 68 9 40 9 63 63 39 17 49-61 58 57 52 52 47 69 69 68 69 69 69 69 68-69 38-39 9-29-37-47-54-67 75 69 69 14-15 51 67 38-53-79 16 69 69 AMTED300014FR_038_084. fm/83
Déclassements Degré de protection Degree Fahrenheit Degree Rankine Densité Déphasage Différentielle(s) Différentielle transformateur Discordance Disjoncteur Disjoncteur débrochable Disjoncteur fixe Disposition Distances Distances minimales Documentation (référence)
Batterie 51-52 Blindé 10 Bloc 10 British thermal unit 69 British thermal unit per (pound.degree fahrenheit) 69 British thermal unit per cubic foot.degree fahrenheit 69 British thermal unit per hour 69 British thermal unit per pound 69 British thermal unit per second 69 British thermal unit per square foot.hour 69 British thermal unit per square foot.hour deg. fahr. 69
Echauffement Effets mécaniques Effets thermiques Efforts Efforts entre conducteurs Endurance Endurance électrique Endurance mécanique Energie Energie (couple) Entre phase Entre phase et terre Entropie Enveloppe métallique Environnements Equipements Erreur de phase Erreur sur le rapport Essais de choc Exemple de calcul en triphasé
Câbles 15-51 Calcul d'un effort 27 Calcul des intensités 15 Calcul des jeux de barres 21 Calcul en triphasé 17 Capacité 68 Capacité calorifique 69 Capacité thermique 69 Cellules 10 Celsius 68 Champ 68 Champ magnétique 69 Charge 68 Chocs de foudre 39 Classe de précision 57-62 Code IK 43 Code IP 41 Coefficient de rayonnement 68 Coefficient de surintensité 56 Comparatif 72 Compartimenté 10 Compensateurs synchrones 16 Composante apériodique 48 Composante périodique 48 Concentration 67 Condensateurs 51-52 Condensation 38 Conditions 52 Conductance 68 Conductivité 68 Conductivité thermique 69 Construction 78 Contacteur débrochable 9 Contacteur fixe 9 Contrainte 68 Contrainte admissible 28 Contrainte résultante 28 Coordination 53-77 Courant 8-67-68 Courant assigné 8-21-24-46-73 Courant de court-circuit 9-19 Courant de court-circuit de courte durée 26 Courant de courte durée admissible 46-73 Courant de court-circuit thermique 56 Courant de service 55 Courant primaire 55 Court-circuit assigné 46-74
Facteur Facteur limite de précision Facteur de sécurité Faibles courants inductifs Fermeture Fermeture-ouverture Fluid ounce (UK) Fluid ounce (US) Flux Flux thermique Foot (pied) Foot of water Foot per second squared Force Forme de pièces Fréquence Fréquence assignée
Gallon (UK) Gallon (US) Générateurs synchrones Gradins Grandeurs
Impédance équivalente Inch (pouce) Inch of water
Dénominations Inductance Induction Intensité de service Interrupteur Interrupteur sectionneur
pages 68 68 8 9 9 15-21-28 15-51 67-69 67 67 67-69 29-37-67-69 67-69 67-69 68 67 17 67 69 69 29-37 28-29-37 29-69 68 28 14-16 16 68 6 46-72 40 67 71 69 69 67 68 67 68 38-40 68 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 69 48-50-51-75 74 57 38-68-69 69 14-68 68 68
Puissance calorifique Puissance de court-circuit Puissance de précision Puissance réactive Puissance thermique
69 11-21 57-62 68 63 68 63 48 14 15 68 68 29-37 49 38 19 21 9 9 47-75 38 69 69 67-69 27-29 6 67 72
Rapport de transformation Refermeture automatique Régimes Réseau Résistance Résistivité Résonance Rétablissement Rigidité diélectrique
Lignes Longueur Longueur d'onde Lumineuse
Masse Masse linéique Masse surfacique Masse volumique Massique Matière Méthode des impédances Mètre Mile (UK) Mille marin, Mille Module d'élasticité Module d'inertie Moment d'inertie Moment d'une force Moment fléchissant Moteur asynchrone Moteurs Mouvement
Schéma équivalent Section d'une barre Sectionneur Sectionneur de terre Séquence de manœuvre Seuil d'ionisation Square foot Square inch Superficie Supports Surtensions Symboles Synthèse
Température 38-52-69-79 Température thermodynamique 67-68 Temps 67 Tension 6-49-62-68 Tension assignée 6-7-21-45-47-54-72-74 Tension de service 6-21 Tension primaire 61 Tenue diélectrique 38-39 Tenue diélectrique onde de choc 7 Tenue électrodynamique 27 Tenue mécanique des barres 28 Tenue thermique 24 Thermique 56-68 Thermodynamique 67-68 Transformateur de courant 54-55 Transformateur de tension61 61 Transformateur(s) 13-14-15 Transitoire 49 Travail 68 Traversées 27-29-37
Niveau d'isolement Niveau d'isolement assigné Niveau de pollution Niveau de puissance Normes
Oersted Once (ounce)
Période Permittivité Phénomènes périodiques Poids Pollution Potentiel Pound (livre) Pound force per square foot Pound force per square inch Pound force-foot Pound force-inch Pound force-second per square foot Pound per cubic foot Pound per cubic inch Pound per foot Pound per foot-second Pound per inch Pound per square foot Pound per square inch Pound square foot Pound-force Pouvoir de coupure Pouvoir de fermeture Précision Pression Pression-contrainte Puissance Puissance active Puissance apparente AMTED300014FR_038_084. fm/84
Unités Unités de mesure 67 67 9-46-74 9 77 29-37 68-69 67 67 67-69 67 69
Valeur crête Valeur efficace Valeurs assignées Vibration Viscosité Vitesse Vitesse angulaire Volume Volume massique
ART86204
Rcs Nanterre B 954 503 439
Publication : Schneider Electric Industries SA Création, réalisation : HeadLines Impression : 03/2000
AMTED300014FR
Schneider Electric Industrie SA
Adresse postale F-38050 Grenoble cedex 9 Tél. : +33 (0)4 76 57 60 60 http://www.schneider-electric.com
Les données techniques contenues dans ce guide sont transmises à titre d'information. De ce fait, la responsabilité de Schneider Electric Industries SA ne pourra être engagée en cas d'erreur ou d'omission dans le contenu de ce guide.
Ce document a été imprimé sur du papier écologique.
More From This UserSkip carouselCV BALLOUK SoufianeToute La Fonction QSSE (Qualité Sécurité Environnement)Installation Photovoltaique Renewable EnergyDimensionnement-solaireCours des Moteurs AsynchronesVariateurs de vitesse-la régulation cascade et la commande vectorielleEchosN25EchosN24EchosN19EchosN18EchosN17EchosN16EchosN15EchosN14EchosN13EchosN12EchosN11EchosN10EchosN09EchosN08EchosN06EchosN05EchosN03EchosN02EchosN01
Sign up to vote on this titleUsefulNot usefulGuide de Conception MT by BALLOUK Soufiane0.0 (0)EmbedDownloadRead on Scribd mobile: iPhone, iPad and Android.Copyright: Attribution Non-Commercial (BY-NC)Download as PDF, TXT or read online from ScribdFlag for inappropriate contentMore informationShow less
RelatedEtude Des Postes MTBTby Ayoub TayachiDistribution-HTA-cours-corrigéby Cedric NiamkéÉtude de développement et dimensionnement des réseaux BT et postes HTA-BTby Fouad13_méthodologie_et_exemple_applicationby Mouhssine Naamane6- Accessoires Pour Reseaux Aeriens Basse Tensionby Bechar Urbain Sonelgaz-sdoGuide Protectionby BALLOUK SoufianeSuivi et Réalisation des postes MT-BT (sonelgaz 2002)by cherif yahyaouiPoste HTby Aymane OuberkaGuide Efficacite Energetique Bâtiment et collectivitésby Comener Eelvguide-de-conception-des-reseaux-electrique-industriels-by-genie-electromcanique-com.pdfby Wided Maghraouinormes_euro_eclairageby rafhic1. Distribution et Protection électrique (Manel) (2).pdfby Anonymous 5IsMpYCCours_de Haute Tensionby Mohand Amokrane Handalach1 by Bilel Ben AmiraSchemas_Electriques_309.pdfby Rubén González SánchezCours des Moteurs Asynchronesby BALLOUK SoufianeGuide surveillant travaux Electricitéby dj_sifoo89Caractéristiques Des Lignes HTAby Bilel Ben AmiraCalculDesCourantsDeCourtCircuitby Sandra PayageSchémas Électriques Des Machines Industrielles Et Sécuritéby Serge RinaudoSONELGAZ FASCICULE 2by EmrE GöktuĞCT-6-Généralités-sur-les-réseaux-électriqueby Mohammed Mehdi Sbaaiconstruction des lignes électriques by Mohamed El HemediCours d'Analyse Fonctionnelleby Rémi Bachelet3 Techniquesby BALLOUK SoufianeCalcul Eclairage Publiqueby AUGOSTINETUDE DES LIGNE ELECTRIQUE HTAby Pierre Claver NdabakuranyeProtection Et Surveillance Des Reseaux de Transport d Energie Electriqueby Serge RinaudoSimilar To Guide de Conception MTSkip carouselEtude Des Postes MTBTDistribution-HTA-cours-corrigéÉtude de développement et dimensionnement des réseaux BT et postes HTA-BT13_méthodologie_et_exemple_application6- Accessoires Pour Reseaux Aeriens Basse TensionGuide ProtectionSuivi et Réalisation des postes MT-BT (sonelgaz 2002)Poste HTGuide Efficacite Energetique Bâtiment et collectivitésguide-de-conception-des-reseaux-electrique-industriels-by-genie-electromcanique-com.pdfnormes_euro_eclairage1. Distribution et Protection électrique (Manel) (2).pdfCours_de Haute Tensionch1 Schemas_Electriques_309.pdfCours des Moteurs AsynchronesGuide surveillant travaux ElectricitéCaractéristiques Des Lignes HTACalculDesCourantsDeCourtCircuitSchémas Électriques Des Machines Industrielles Et SécuritéSONELGAZ FASCICULE 2CT-6-Généralités-sur-les-réseaux-électriqueconstruction des lignes électriques Cours d'Analyse Fonctionnelle3 TechniquesCalcul Eclairage PubliqueETUDE DES LIGNE ELECTRIQUE HTAProtection Et Surveillance Des Reseaux de Transport d Energie ElectriqueConstitution Postes HTGuide de Conception MT