Source: https://www.scribd.com/doc/133834281/Xguide-Conception-MT
Timestamp: 2017-07-24 20:56:57+00:00
Document Index: 28921174

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']

Xguide Conception MT
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.Sommaire général
AMTED300014FR_001_037.
l’intensité assignée et la fréquence d’utilisation sont souvent connues ou peuvent être définies aisément. Pour concevoir une cellule moyenne tension. la commande et la protection des réseaux électriques se fait par l’intermédiaire de l’appareillage. quelques informations indispensables sur les tableaux MT ! Il est fait référence à la Commission Electrique Internationale (CEI). TC.
La tension. 5 Les appareillages sous enveloppe métallique sont subdivisés en trois types : S blindé S compartimenté S bloc. vous avez besoin de connaître les grandeurs de base suivantes :
La tension Le courant La fréquence La puissance de court-circuit. Le sectionnement. Exemple : disjoncteurs.
AMTED300014FR_001_037. isolateurs. 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. fm/5
. La connaissance de la tension (kV) permettra de définir la tenue diélectrique des éléments.Présentation
claquage ou contournement d’un isolant.
Connue précédemment sous le terme tension nominale. etc… Elle est simulée en laboratoire par la tension de tenue à la fréquence industrielle pendant une minute. 5 Tension de tenue à l’onde de choc 1.2/50 µs : 125 kV crête
Niveau d’isolement Ud (kV eff. est associée à un niveau d’isolement.Présentation
Elle est appliquée aux bornes du matériel. elle est la valeur efficace maximale de la tension que le matériel peut supporter en service normal. 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. 1 mn) et Up (kV crête)
Il fixe la tenue diélectrique des matériels aux surtensions de manœuvre et aux chocs de foudre. fm/6
5 Tension assignée : 24 kV 5 Tension de tenue à fréquence industrielle 50 Hz 1 mn : 50 kV eff.
Nota : la CEI 694 fixe dans son article 4 les différentes valeurs de tension et dans son article 6 les conditions d’essais diélectriques. La tension assignée est toujours supérieure à la tension de service et.
5 Ud : les surtensions d’origines internes accompagnent toute modification intervenant dans un circuit : ouverture ou fermeture d’un circuit.
les matériels MERLIN GERIN sont conformes à la liste 2 du tableau série 1 des CEI 60 071 et 60 298.6 10 à 11 13. 7. Tension assignée kV eff.8 à 36
Les niveaux d’isolement s’appliquent à des appareillages sous enveloppe métallique pour une altitude inférieure à 1 000 mètres.5 24 36
AMTED300014FR_001_037.Présentation
Sauf cas spécial.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. un déclassement est à considérer. fm/7
. Tension assignée kV eff. Au-delà. 20 28 38 50 70 3. kV eff.5 Um t
1.8 à 15 20 à 22 25.2/50 µs kV crête 60 75 95 125 170 Distance/masse dans l’air cm 10 12 16 22 32
U Um 0. 11 g/m3 d’humidité et une pression de 1 013 mbar.2 12 17.2 µs
20 7.2 12 28 38 50 70
17.3 à 6. A chaque niveau d’isolement correspond une distance dans l’air qui garantit la tenue du matériel sans certificat d’essai. 7.5 24 36 Tenue à l’onde de choc 1. 20 °C.5 24 36 Tenue à l’onde de choc 1.2 12 17.
L’intensité de service peut-être calculée lorsque l’on connaît la puissance des récepteurs. max.Présentation
Il est la valeur efficace du courant qu’un matériel peut supporter fermé. Si nous ne disposons pas des éléments de calcul.= 130A 5 . fm/8
. alliage de cuivre nu ou alliage d’aluminium 90 argentés ou nickelés 115 étamés 105
Nota : les courants assignés usuellement utilisés par Merlin Gerin sont : 400.732 • 0 .9
630 P . le client doit nous communiquer sa valeur.9 η = rendement du moteur = 0.5 kV de tension de service. du conducteur (0 C) Echauffement max. sans dépasser l’échauffement permis par les normes.= ------------------------. 630. Exemples :
de 630 kW et un départ transformateur de 1 250 kVA sous 5.40 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.5 • 1 . .
Elle est calculée d’après les consommations des appareils raccordés au circuit considéré.
S = UI 3 S 1250 I = ---------. Le tableau ci-dessous rappelle les échauffements autorisés par le CEI en fonction de la nature des contacts.= 82A I = ------------------------. = t0.5 • 1 .= ------------------------------------------------U 3 cos ϕη 5 . 1 250. C'est l'intensité traversant réellement le matériel.9
AMTED300014FR_001_037.9 • 0 .732 U 3
cosϕ = facteur de puissance = 0. 2 500 et 3 150 A. Courant assigné en service continu : Nature de l’organe du matériau Valeurs maximales
Valeur efficace du courant de court-circuit maximal : Ith (kA eff.
. 1 s ou 3 s)
(voir explication au chapitre "Courants de court-circuit").Présentation
(voir explication au chapitre "Courants de court-circuit"). Quelques pays utilisent les deux fréquences sans distinction.
5 Deux fréquences sont usuellement utilisées dans le monde : S 50 Hz en Europe S 60 Hz en Amérique.
✔ difficile. fm/10
. mais toujours possible
AMTED300014FR_001_037. exprimée en MVA ou en kA efficace pour une tension de service donnée.Régles de conception
5 La puissance de court-circuit dépend directement de la configuration du réseau et de l'impédance de ses composants : lignes.
5 Le client nous impose généralement la valeur de la puissance de court-circuit car nous disposons rarement des éléments de calcul. transformateurs. 5 Retour de puissance dû aux machines tournantes (moteurs…) . fm/11
. ou par l’intermédiaire des transformateurs MT/BT.
Nous devons calculer chacun des courants Icc. 5 Elle est la puissance maximum que peut fournir un réseau sur une installation en défaut..
Exemple 2 : # Le retour par la BT Icc5 n’est possible que si le transfo. 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. moteurs. parcourus par le courant de court-circuit. câbles.
5 Arrivée réseau par l’intermédiaire du ou des transformateurs de puissances. 5 Arrivée alternateur. (T4) est alimenté par une autre source.
5 une autre explication est possible : en moyenne et haute tension. et ceci sauf exception.1).6 • Icc en 60 Hz (CEI) ou. chaque fois qu'il y a une discontinuité électrique . ce qui correspond le plus généralement à un changement de section des conducteurs.12. 1 s)
Il correspond à un court-circuit à proximité immédiate des bornes aval de l'appareil de coupure (voir fig.5 • 25 kA = 63. la CEI 909 applique un coefficient de 1. Sa valeur permet de choisir le réglage des seuils des protections à maximum de courant et les fusibles . 2. onduleurs). L'intensité du courant de court-circuit doit être calculée à chaque étage de l'installation pour les différentes configurations possibles du réseau .40 kA efficaces.5 • Icc en 50 Hz (CEI) ou.5 kA crête ANSI) . en particulier quand la longueur des câbles est importante et/ou quand la source est relativement impédante (générateur. Ce coefficient 1. La valeur 19 kA eff est probablement la plus réaliste.1 prend en compte une chute de tension de 10 % sur l'installation en défaut (câbles…).
5 Pour choisir convenablement les appareils de coupure (disjoncteurs ou fusibles) et régler les fonctions de protection.2 kA eff 3 • 10 L’écart vient de la manière dont on a arrondi la valeur et des habitudes locales. 1 s ou 3 s) (exemple : 25 kA eff.
.5 .1) et non pas juste derrière l’organe de coupure). Il est défini en kA pour 1 ou 3 seconde(s) et sert à définir la tenue thermique que doivent supporter les matériels.= ------Z cc 3•Z
(Cf : exemple 1 p 11 Introduction).20 .5 .
AMTED300014FR_001_037.1 • --------------------.7 • Icc (ANSI) (Icc : courant de court-circuit
Elle détermine le pouvoir de coupure et de fermeture des disjoncteurs et interrupteurs.25 .16 .31. ceci pour pouvoir déterminer les caractéristiques du matériel qui doit supporter ou qui doit couper ce courant de défaut.7 • 25 kA = 67.La CEI retient les valeurs suivantes : 8 .
Ith = (kA eff.= 20 .1 pour le calcul du Icc maximal.Idyn est égale à :
2. 2. et la tenue électrodynamique des jeux de barres et de l'appareillage. Celles-ci sont généralement utilisées dans les spécifications. trois valeurs du courant de court-circuit doivent être connues :
(défaut à l’extrémité d’un feeder (voir fig.
(exemple : 2.
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 = ------------------. fm/12
.75 kA crête CEI 60 056 ou 2. E U I cc = 1 .Régles de conception
Toute installation électrique doit être protégée contre les courts-circuits.
AMTED300014FR_001_037.= ------------------. nous avons besoin de connaître la tension de court-circuit (Ucc %). moteurs. lignes…). alternateurs.
5 Le courant de court-circuit.
Exemple : # Transformateur 20 MVA # Tension 10 kV # Ucc = 10 % # Puissance de la source amont : infinie Sr 20 000 .11 500A = 11 .= --------------3 U vide 3 • 10 Ir 1 150 Icc = ------. exprimé en kA.
Le courant de court-circuit est fonction du type de matériel installé sur le réseau (transformateurs. fm/13
.Régles de conception
Pour déterminer l'intensité de court-circuit aux bornes d'un transformateur.5kA 10 ÷ 100 U cc
l'intensité nominale assignée Ir au secondaire du transformateur.= 1 150A Ir = -----------------------.
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.= 870A 3•U 3 • 10 000 Ir 870 .= ------------------------.350 %
I U3 Σ Ir Le coefficient 3.
5 Quand la puissance croît progressivement.35kA Icc = ---------------------Xcc trans 20 / 100
10 .20 %
15 . durée moyenne 250 ms S permanent (c’est la valeur du courant de court-circuit en régime établi). durée moyenne 10 ms S transitoire (fixe les contraintes thermiques du matériel).25 %
200 . 5 L'intensité de court-circuit se calcule comme pour les transformateurs mais il faut tenir compte des différents régimes. tient compte des moteurs arrêtés et de l'impédance pour aller jusqu'au défaut.= --------------.= 4350A = 4 .
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 = -------------.
. le courant diminue en passant par trois périodes caractéristiques : S subtransitoire (permet de déterminer le pouvoir de fermeture des disjoncteurs et les contraintes électrodynamiques).
2 en 20 kV 0. Sr = 630 kVA .8.10-6 Ω cm ρ = 3. Ucc = 4% 63 kV/11 V .3 en 6 kV 0.10 à 0.4 Ω/km X = 0.3.15 Ω/km
AMTED300014FR_001_037.1 • U I cc = -------------------3 • Z cc U2 3 = -------Z cc Z cc = R2 + X2
U2 Z = --------S cc R --.10-6 Ω cm ρ = 2.10-6 Ω cm HT MT/BT cuivre aluminium almélec
U X cc ( % ) Z ( Ω ) = X ( Ω ) = ----.5 8 à 12 MT/BT HT/MT
X = 0. fm/15
.3 Ω/km ρ = 1.8. Sr = 10 MVA .• -----------------Sr 100
Sr (kVA) Ucc (%) 100 à 3150 5000 à 25000 4 à 7.1 • U • I cc = 1 .1 en 150 kv
X = 0.• -----------------100 Sr
(ordre de grandeur : pour les valeurs réelles.= X
0. se reporter à celles données par le constructeur)
20 kV/410 V .Régles de conception
S cc = 1 . Ucc = 9%
U 2 U cc ( % ) Z ( Ω ) = -----.15 Ω/km triphasés ou unipolaires
c'est à dire même à travers plusieurs transformateurs en série. 3 à 2
S par exemple. la contribution d'un câble HT en amont du transformateur HT/BT sera :
Cette formule est valable quel que soit le niveau de tension du câble.+ -----.² -----Id Sr
I 7 3ΣIr
I cc I d = ------------------1.+ -----2 2 2 n n n
X1 Xa Σ X = X 2 + XT ------. X1 n BT câble R2. pour un défaut en basse tension.+ -----+ -----2 2 2 n n n
Z = (R + X ) 〈 〉
AMTED300014FR_001_037. X2
transformateur RT. XT (impédance au primaire)
R1 Ra Σ R = R 2 + RT ------. fm/16
Source d'alimentation Ra.Régles de conception
Ir U Z ( Ω ) = ---. Xa HT câble R1.
en kV. exemple 2 ci-contre)
5 Zcc = 0.
(cf. impédance de court-circuit (en ohm)
courant de court-circuit (en kA) tension entre phases au point considéré avant l'apparition du défaut. 27
AMTED300014FR_001_037. R et Z s’expriment en ohm.la valeur de l'impédance équivalente . câbles. X.= 21.38 kA 3 • 0. transformateur.le courant de court-circuit.72 ohm 5 U = 10 kV
10 Icc = . moteurs. fm/17
.exemple 1 ci-contre)
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 : . barres…) se caractérise par une impédance (Z) composée d’un élément résistant (R) et d’un élément inductif (X) appelé réactance. alternateur.Régles de conception
Tout constituant d’un réseau (réseau d’alimentation.la valeur de R ou de X équivalente .
1 de 20 MVA . 5 Caractéristiques des matériels : S transformateurs : .tension 63 kV / 10 kV .X"d substransitoire : 15 % 5 Question : S déterminer la valeur du courant de court-circuit au niveau du jeu de barres.tension : 10 kV .X’d transitoire : 20 % .Régles de conception
5 Configuration du réseau : Deux transformateurs en parallèle et un alternateur. fm/18
.puissance apparente : 1 de 15 MVA.puissance apparente : 15 MVA .
AMTED300014FR_001_037.tension de court-circuit : Ucc = 10 % S Alternateur : . S les pouvoirs de coupure et de fermeture des disjoncteurs D1 à D7.
Nous supposons qu’il ne peut pas y avoir de retour de puissance par D4. on peut dire que Z = X. 5 Schéma équivalent Chaque élément est composé d'une résistance et d'une inductance. D2. D4. il faut calculer les différentes valeurs des résistances et des inductances.
AMTED300014FR_001_037. En cas de court-circuit en amont d’un disjoncteur (D1.Régles de conception
5 Détermination des différents courants de court-circuit Les trois sources qui peuvent alimenter le court-circuit sont les deux transformateurs et l’alternateur. D7). celui-ci est traversé par le courant de court-circuit fourni par les T1. D5. on peut donc en déduire que la réactance est égale à l'impédance (X = Z). fm/19
. on déduit la valeur Zt en appliquant la formule :
Nota : R étant négligeable devant X. Il faut calculer ces valeurs pour chaque élément. puis faire la somme arithmétique séparément :
5 Connaissant Rt et Xt. D6 et D7. T2 et G1. Le réseau peut-être représenté comme suit :
L'expérience montre que la résistance est généralement faible devant la réactance. D3. D5. D6.
5 Pour déterminer la puissance de court-circuit.
21.Régles de conception
= -----.29 Zer = 0. 67 • 0. 10 1 U2 .47 régime susbransitoire Z = 0. 34 • 1. 5 || Z20 = --------------------------Z15 // = ---------------------------Z15 + Z20 0. 67 + 0.34
17 • 2. X Pour les alternateurs la composante apériodique est trés élevée .du réseau (env. 29 0.67 0. 5 Zr + Zet = 0. et un pourcentage de composante apériodique qui dépend du temps d'ouverture du disjoncteur et du R --.= -----3 • Zcc 3 Zcc
Zat = 1.• -----Zat = -------15 100 15 10 Zas = -------.• -------I c c = ---------------------.05
---.= --------------------Zer + Zat 0.4
12. 5 = 31
régime transitoire Z = 0.9
14.27 ÃÃUÃ0.35
Zt = (Zr + Z20)//Za D2 transformateur 20 MVA 12.42
Zt = (Zr + Z15)//Za AMTED300014FR_001_037. 4 • 2. 5 = 42.40
21.• U cc = -----• 100 -----15
Zt = Zr + (Z15//Z20) D1 transformateur 15 MVA 17.25
---.= ------------------------------Zer || // Zat = ------------------------0. 34 + 1. 5 = 37.27 régime susbransitoire Z = 0.33 Zas = 1
Zet = 0.• U cc = -----• -----20 100
U Za = ----. 34 • 1 || Zat = ------------------------Zer // . 05 + 0.34
ÃÃU 0.39 régime susbransitoire Z = 0. 33 Zer • Zat . 33 Zer + Zat Zer • Zat 0.5 Icc (en kA crête)
Nota : un disjoncteur est défini pour un pouvoir de coupure d'une valeur efficace en régime stabilisé.• -----15 100 Z15 • Z20 0. 15
17 Z = 0. il faut faire valider les calculs par des essais en laboratoire. 9 • 2.• X cc Sr 20 10 . 34 + 1 Pouvoir de coupure
en kA eff. 30 %). 40 • 2.= --------2000
régime transitoire Z = 0. 5 = 53. 25
régime transitoire Z = 0. fm/20
5 Pour calculer un jeu de barres. 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.
θn (θ . 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. il faut partir d'hypothèses de caractéristiques électriques et physiques suivantes :
Calculer un jeu de barres consiste en réalité à vérifier qu’il offre des tenues thermiques. fm/21
5 On détermine les dimensions du jeu de barres en tenant compte des conditions normales d’exploitation.
AMTED300014FR_001_037. Il faut aussi vérifier que la période de vibration propre des barres n’entre pas en résonance avec la période du courant. L’intensité assignée du courant traversant le jeu de barres nous sert à déterminer la section et la nature des conducteurs.
* 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 .θ n )
* Nota : voir tableau V de la norme CEI 60 694 des 2 pages suivantes. électrodynamiques et de non-résonance suffisantes. voir chapitre sur les "Courants de court-circuit").
Les autres organes ne doivent pas dépasser les valeurs de température et d'échauffement indiquées au tableau V. les valeurs admissibles de la température et de l'échauffement à prendre en considération sont les plus faibles dans les catégories concernées. les valeurs limites de
température et d'échauffement ne s'appliquent pas aux organes dans le vide. 2 et 3)
Raccords par boulons ou dispositifs équivalents (Cf : 7) cuivre nu. les températures et échauffements admissibles sont ceux de l'élément pour lequel le tableau V autorise les valeurs les plus élevées.Régles de conception
Nature de l'organe.
dommage ne soit causé aux matériaux environnants.θn) avec θn = 40 °C
1 Suivant sa fonction. du matériau et du dièlectrique (Cf : 1. fm/22
2 Pour les appareils de connexion dans le vide. 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
(θ .
différentes. le même organe peut appartenir à plusieurs des
catégories énumérées au tableau V. Dans ce cas.
( θ - θn )
24 ,9 ( θ – θ n ) 0, 61 • S 0, 5 • p 0, 39 − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − I = K•− ρ 20 [ 1 + α ( θ – 20 ) ]
θn (θ - θ n ) S p périmètre d’une barre ρ 20
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 ) ]
(Ith2)2 • t = constante (26,16 • 103)2 •2 = 137 • 107 cons tan te ) donc Ith1 = ( -------------------------- = t Ith1 = 37 kA ff pour 1 s
8,9 g/cm3 2,7 g/cm3 1,83 µΩ cm 2,90 µΩ cm °C
= k • Ith I d y n = k • ----------U 3
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 .5 3 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 ---.
l –8 F 1 = 2 -. S nombre de supports
N kn 2 0. fm/27
. définissons kn à l’aide du tableau ci-dessous :
4 1. 2.10 ≥5 1.7 selon ANSI
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.Régles de conception
Vérifions si les barres choisies résistent aux efforts électrodynamiques.= F
AMTED300014FR_001_037. à calculer avec la formule ci-dessous
Scc .25
S nous connaissons N.• l dyn 2 • 10 d
effort exprimé en daN est la valeur crête du courant de court-circuit exprimé en A.6 pour 60 Hz selon CEI et 2.
elles sont soumises à un moment fléchissant dont la contrainte résultante est :
F1 • ι v η = -----------.Régles de conception
encastrées. 5 • h
AMTED300014FR_001_037.= -------------v 6
•h 2 b ) = 2( ÷S•d  +  ------------- 12 b•h 2 ( 2 +S•d )  ------------- 12 I . 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
I b • h2 -.= --------------------------------------------1. fm/28
.• -12 l
η : est la contrainte résultante.
011 0.83 8.25 9.5
50 x 8 4 0.2 0.16 51.34 2.33 16.5 0.5 5 8.67 • 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.33 41.4 1.043 0.62 6.91 5.33 2.021 0.75 7.09 0.94 18.022 0.8 14.006 0.88 42.12 10.4 3.071 0.12 12.16 4.66 14.83 7.66 33.5 76.8 0.13 15.8 3.018 0.013 0.027 0.8 19.16 5.66 8.47 1.41 4.66 21.007 0.5
50 x 5 2.4 0.3 6.38 38.66 17. module d’inertie I/v.83 10.036 0.66 83.5 2.33 42.8 10.Régles de conception
Choisissez votre section S.25 6.74 4.25
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.53 8.08 1.33 5.22 20. fm/29
.33 5.6
50 x 10 5 0.011 0.6 12.48 25.2 5.16 10.04 25.55 85.35 1.008 0.66 6.33 21.33 21. 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 = 1.05 0.6 64 16
80 x 3 2.2 2.5 31.3 • 106 daN/cm2 de l'aluminium A5/L = 0.25 16.33 66 26.54 4.213 0.044 0.83 1.416 0.66 1.78 2.014 0.33 3.66 10.4 128 32
80 x 6 4.66 21.5 33 250 50
80 x 10 8 0.25 2.62 16.45 166.027 0.66 10.2
80 x 5 4 0.144 0.083 0. moment inertie I pour les barres définies ci-dessous : Dimensions des barres (mm)
100 x 10 10 0.41 4.036 0.33 11.
Nous vérifions bien que cette fréquence est en dehors des valeurs proscrites.25 12.33 82. masse linéique m.2 12.16 2.56 25 10
50 x 6 3 0.6 6.
AMTED300014FR_001_037.089 0.4 9.6 6. à savoir de 42 à 58 et de 80 à 115 Hz.022 0.
ayant une contrainte admissible η = 1 200 daN/cm2 sur chant
# 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.
# Considérons un tableau constitué d'au moins 5 cellules MT. Caractéristiques du jeu de barres à vérifier : S : section de barre (10 •1) 10 d
l θn (θ . # Fréquence assignée fr = 50 Hz
Chaque cellule comporte 3 isolateurs (1 par phase).Régles de conception
Voilà un jeu de barres à vérifier. fm/30
.θ n ) profil
plat barres en cuivre 1/4 dur. relie électriquement les cellules entre-elles. Un jeu de barres composé de 2 barres par phase.
76 3 2. 6 :
# Le coefficient k1 est fonction du nombre de barres méplates par phase pour : 5 1 barre (k1 = 1) 5 2 ou 3 barres.83 1.45 2.18 1.73 1.40 2. 39
•S •p 24.16 1.Régles de conception
La formule de MELSON & BOTH permet de définir l'intensité admissible dans un conducteur : 0.004
coefficient de conditions produit de 6 coefficients (k1.12 0.65 0. k6). décrits ci-après
Définition des coefficients k1.06 0.70
AMTED300014FR_001_037. 61 0. fm/31
. k3.1 2 1. 2. 5 0. k4.50 0.55 0.83 µΩ cm
0.80 2.05 0. 3.85 2.20 1.θn) S
1. voir le tableau ci-dessous :
0.14 k1 1. 9 ( θ – θ n ) I = K • ------------------------------------------------------------------------------ρ20 [ 1 + α ( θ – 20 ) ]
( θ .10 1. 5.63 1. k5.60 2.08 nb de barres par phase 2 1.68 0.91 2. k2. 4.87 2.63 0.
004 ( 90 – 20 ) ]
0. 44 • ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------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.
# Le coefficient k6 est fonction de la nature du courant : 5 pour un courant alternatif de fréquence ≤ 60 Hz. 5
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.95 k3 = 0. k6 est
fonction du nombre de barres n par phase et de leur écartement.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. 61
AMTED300014FR_001_037.44
• 10 • 22 24. 61
0. fm/32
En définitive.8 •
= 1.80 • 1 • 1 • 0.2 5 barres dans une gaine non ventillée : k4 = 0. 9 ( 90 – 40 ) I = 1.Régles de conception
# Le coefficient k2 est fonction de l'état de surface des barres : k2 = 1 5 nues : 5 peintes : k2 = 1. nous avons : k = 1. 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. 39
•S •p 24. 9 ( θ – θ n ) I = K • ----------------------------------------------------------------------------ρ20 [ 1 + α ( θ – 20 ) ]
0. 83 [ 1 + 0.
θ n ) :
) • )2 / 3 0.
2 0.Régles de conception
# On admet que. pendant toute la durée (3 secondes) : 5 toute la chaleur dégagée sert à élever la température du
La température θt du conducteur après le court-circuit sera : θ t = θ n + ( θ – θ n ) + ∆θ cc = 40 = 94 + °C
AMTED300014FR_001_037.091 kcal / daN°C 10 2 31 500 A eff cm2
3 8. 9 ∆θ cc = 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.83 µΩ cm 50 °C
(θ . 091 • ( 2 2 10 / 8. 24 • 1. 24 • ρ 20 • Ith • tk ∆θ cc = ----------------------------------------------------2 (n • S) • c • δ
1. 83 10– 6 •((31 500 ∆θ cc = -----------------------------------------------------------------------------------------------2 • ) / 0. fm/33
nous pouvons déduire la chose suivante : I = constante • (θ-θn) 0.61 et Ir = constante • (∆θ) 0.3
44. fm/34
.61 donc I = Ir
-θn) (((θ∆ ) )
0.Régles de conception
5 de la formule de MELSON & BOTH (cf : page 31).3
θt = 88.61
0.3 °C est inférieur à θmax = 100 °C (θmax = température maximale supportable par les pièces en contact avec le jeu de barres).61
0.126 ∆θ ∆θ = 44.3°C
5 la température θt du conducteur après court-circuit.61
50 = 1.
25 4 1.5 3 1.5 / 31 500 = 78 750 A
= 2 / (70/18) / 78 7502 /Ã10-8 = 482. La solution convient
AMTED300014FR_001_037.Régles de conception
Vérifions la tenue électrodynamique du jeu de barres.3 daN
égal à l’effort calculé F1 multiplié par un coefficient kn qui varie suivant le nombre total N de supports équidistants installés.14 (Kn) =
Les supports employés ont une résistance à la flexion F’ = 1 000 daN supérieure à l'effort calculé F = 778 daN.
distance entre isolateurs d’une même phase distance entre phases 2.10
≥5 1.5 pour 50 Hz selon CEI
valeur crête du courant de court-circuit = k / lth = 2. fm/35
5 nombre de supports ≥ 5 = N 5 nous connaissons N. définissons kn à l’aide du tableau
N kn 2 0.14
(F1) / 1.
66 33. elles sont soumises à un moment fléchissant dont la contrainte résultante est : F1 • l v η = ----------.66 14.83 1.089 0.027 0. 3 • 70 η = -•12 14.66 21.66 83.5 33 250 50
AMTED300014FR_001_037.• --
14.Régles de conception
En faisant l'hypothèse admissible que les extrémités des barres sont encastrées.33 16.45 cm3
1 482. 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)
10 0. fm/36
.45 166.33 82.
5 kA 3 s. fm/37
. Cette fréquence propre de vibration est donnée par la formule : E•I f = 112 m • l4
1. Ith = 31. 3 • 10 6 • 21. à savoir 42 à 58 Hz et 80 à 115 Hz: La solution convient
Le jeu de barres désiré.66 cm4 au plan de vibration
 1. 66 - f = 112   0.Régles de conception
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. 089 • 70 4  f = 406 Hz
f est en dehors des valeurs à proscrire. convient pour un Ir = 2 500 A et
AMTED300014FR_001_037.3 • 106 daN/cm2
moment d'inertie de la section de la barre par rapport à l'axe x'x perpendiculaire 21.
par phase.
# La température
Les performances d’une isolation gazeuse. une salissure initiale. fm/38
. c’est généralement une baisse (SF6. c’est toujours une baisse de performance.
C’est une des caractéristiques du fluide (gaz ou liquide) qui compose le milieu. éventuellement la coupure en surface interne. Le rayonnement peut-être une contrainte du milieu externe (exposition à l’extérieur).interface air isolant entre les pièces sous tension. # La pression Les performances d’une isolation gazeuse croissent avec la pression. Pour l’air ambiant cette caractéristique dépend des conditions atmosphériques et de la pollution. Pour les isolants solides. 1 bar absolu) : 2.air ambiant entre les pièces sous tension .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 : . N2…) sauf pour l’air où à faible concentration (humidité < 70 %) il y a une légère amélioration des performances "plein gaz"*. * On parle d’isolation "plein gaz". Dans le cas des liquides. # L’humidité Dans les gaz et les liquides. la présence d’humidité peut causer une modification des performances de l’isolation. On est souvent obligé de déclasser l’appareil. 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.Régles de conception
Quelques ordres de grandeur Rigidité diélectrique (20°c. ou se déposer à la surface d’un isolant. 1 bar absolu) : 2.9 à 3 kV/mm Seuil d'ionisation (20°c. Dans le cas des gaz.
La pollution peut avoir comme origine : le milieu gazeux externe (poussières). Il faut donc faire très attention aux phénomènes de dilatation : un isolant solide se dilate 5 à 15 fois plus qu’un conducteur. les chocs thermiques peuvent faire apparaître des micro-fissures qui peuvent conduire très rapidement à un claquage.
AMTED300014FR_038_084. liquide ou solide décroissent quand la température augmente. un liquide. l’altitude peut causer une baisse de performance de l’isolation du fait de la baisse de pression.
# la pollution Des poussières conductrices peuvent être présentes dans un gaz. Pour un appareil isolé dans l’air ambiant. la pollution conjuguée à l’humidité développe une conduction électrochimique qui va agraver les phénomènes de décharges.
fm/39
. etc. en fonction de la tension de tenue nominale aux chocs de foudre.
AMTED300014FR_038_084. pour des raisons diverses. les distances minimales à respecter dans l’air entre phase et terre ou entre phases. ne peuvent pas être soumises aux essais de choc. le tableau de la publication CEI 71-2 donne. 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 :
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. sans prendre en considération le tension de claquage par cheminement le long des surfaces. liées à des problèmes de pollution. 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
5 Pour les installations qui. des effets des courts-circuits. 5 Ces distances garantissent une tenue correcte pour des configurations défavorables : altitude < 1 000 m.Régles de conception
Elle joue un rôle essentiel dans la tenue diélectrique de l’appareillage. des effets de vent. de la sécurité du personnel.
*Ces indications sont relatives à une distance à travers un intervalle d’air unique.
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
5 zones généralement peu étendues. donnés dans le tableau ci-dessous.
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. selon CEI 60 815* :
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
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.Régles de conception
5 Il existe 4 niveaux de sévérité de pollution. distances au rivage dépendent de la topographie de la zone côtière et des conditions extrêmes de vent. exposées aux vents forts transportant du sable et du sel et soumises à une condensation régulière. fm/40
AMTED300014FR_038_084. 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.
AMTED300014FR_038_084. Le code IP est le système de codification pour indiquer les degrés de protection. fm/41
. 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).
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. la pénétration des corps solides étrangers et de l’eau.
Le degré de protection est le niveau de protection créé par une enveloppe contre l’accès aux parties dangereuses.
Il est applicable aux enveloppes pour les matériels électriques de tension assignée inférieure ou égale à 72. l’exploitation et le contrôle qualité du matériel.
Une description abrégée des éléments du code IP est donnée dans le tableau page suivante.Régles de conception
Attention ! Un déclassement en température est à envisager.5 kV. l’installation.
de diamètre 4 12.5 mm
Ø 12.5mm
de diamètre 4 2. fm/42
AMTED300014FR_038_084.
les degrés du code IK ont une signification différente de celle des anciens troisièmes chiffres (cf. marteau à ressort ou marteau à chute libre verticale (schéma ci-dessous). C’est l’objet du projet de norme européenne EN 50102 : code IK. aucun pays européen ne peut avoir un code IP différent.
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. 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. la seule solution pour maintenir une classification dans ce domaine était de créer un code différent. Pour cela ils ajoutaient un troisième chiffre caractéristique au code IP (cas de la Belgique. chaque nouveau degré est indiqué par un nombre à deux chiffres.
AMTED300014FR_038_084. exprimés en termes de vibrations donc en fréquence et accélération.
Nota : pour limiter les confusions. de l’Espagne. de la France et du Portugal). Mais depuis l’adoption de la CEI 529 comme norme européenne. 5 Les degrés de protection contre les impacts mécaniques peuvent être vérifiés par différents types de marteau : marteau pendulaire. 5 La CEI ayant refusé jusqu’alors d’ajouter ce troisième chiffre au code IP. fm/43
5 Certains pays avaient ressenti le besoin de codifier aussi la protection procurée par les enveloppes contre les impacts mécaniques. tableau ci-dessous).
0. de dureté 50 HR à 58 HR selon ISO 6508 3 de dureté HR 100 selon ISO 2039-2
AMTED300014FR_038_084.7 10 P
Nota : 1 de la tête de frappe 2 Fe 490-2 selon ISO 1052. fm/44
.35 10 P
Tension assignée (cf.
5 Valeurs normalisées pour Ur (kV) : 3.17.
AMTED300014FR_038_084.6 • Icc pour 60 Hz (CEI) 2.2 -12 . de supporter et d’interrompre les courants de service ainsi que les courants de court-circuit.7 • Icc (ANSI). et d'autre part les essais. 5 Un disjoncteur étant la plupart du temps en position "fermé". le choix des commandes et l'installation . 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. fm/45
.1 CEI 60 694)
La tension assignée est la valeur efficace maximale de la tension que le matériel peut supporter en service normal.
5 Ces caract éristiques 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.24 . pour constante de temps particulière (CEI) S le courant de charge permanent. les caractéristiques assignées. Il est capable d’établir.
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.36 kV.6 . Elle est toujours supérieure à la tension de service. le courant de charge doit circuler sans emballement thermique pendant toute la durée de vie de l’appareil.Definition d’appareillage
La CEI 60 056 et l’ANSI C37-06 définissent d'une part les conditions de service. § 4.
5 Le disjoncteur est un appareil qui assure la commande et la protection d’un réseau.7. la conception et la construction .5 • Icc pour 50 Hz (CEI) 2.
Durée du court-circuit assignée (cf. fm/46
. le courant de charge doit circuler en respectant une valeur maximale de température fonction des matériaux et du type de liaisons.Definition d’appareillage
1.5 24 36
Courant assigné en service continu (cf. § 4.2 tableau 3 CEI 60 694).2 12 17.2 CEI 60 056 et 60 694)
50 µs Onde normalisée 1.103 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. § 4.
Courant de courte durée admissible (cf.8 .10 .6 • Icc pour 60 Hz 2. § 4.6 CEI 60 694) et pouvoir de fermeture (cf.2 µs
Niveau d'isolement assigné (cf.2/50 µs
5 Le niveau d'isolement est caractérisé par deux valeurs : S la tenue à l’onde de choc (1. Icc étant la valeur maximale du courant de court-circuit assigné pour la tension assignée du disjoncteur. § 4.2/50 µs) S la tenue à la fréquence industrielle pendant une minute.
Valeur de crête du courant admissible (cf.5 • Icc pour 50 Hz 2.31.4.25 . § 4.20 .50 kA.12.40 . § 4.16 .5 .3 .
7.5 .7 • Icc pour les applications particulières.4 CEI 60 694)
Un disjoncteur étant toujours fermé. La CEI fixe l’échauffement maximal admissible des différents matériaux utilisés pour une température de l’air ambiant ne dépassant pas 40 °C (cf. 5 Valeurs du pouvoir de coupure assigné en court-circuit maximale (kA) : 6. La valeur de crête du courant de courte durée admissible est égale à : 2.5 CEI 60 694)
C’est la valeur normalisée efficace du courant de court-circuit maximale admissible sur un réseau pendant 1 ou 3 secondes. § 4.7 CEI 60 694)
La durée de court-circuit assignée est égale à 1 ou 3 secondes. Il doit être supérieur ou égal à la valeur crête du courant de courte durée assigné.
230 . d’ouverture et des circuits auxiliaires (cf.0.220 .220 ou 250 volts.t .9 CEI 60 694)
Deux fréquences sont actuellement utilisées dans le monde : 50 Hz en Europe et 60 Hz en Amérique. (cf : schéma ci-contre)
5 Trois séquences de manœuvre assignées existent : S lent : 0 .CO.3 mn . § 4. 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
(à 85%.CO . O .3 s .240 volts.t' .CO S rapide 1 : O .0.15 s . S en courant alternatif (ca) : 120 . le déclencheur doit permettre la fermeture de l'appareil)
Fréquence assignée (cf.110 ou 125 .CO S rapide 2 : O .3 s . fm/47
.3 mn .CO .104 CEI 60 056)
5 Séquence de manœuvres assignée suivant CEI.CO . La fréquence assignée est de 50 Hz ou 60 Hz.60 .CO
Nota : d’autres séquences peuvent être demandées. § 4. § 4.3 mn .
AMTED300014FR_038_084.CO .
Cycle de Fermeture/Ouverture Hypothèse : ordre O dès que le disjoncteur est fermé.8 CEI 60 694)
5 Valeurs de tension d’alimentation des circuits auxiliaires : S en courant continu (cc) : 24 . quelques pays utilisent les deux fréquences.Definition d’appareillage
Tension assignée d’alimentation des dispositifs de fermeture.
Séquence de manœuvre assignée (cf.48 .
τ : durée d'ouverture du disjoncteur (Top).8kA 1 . soit 10 ms à 50 Hz.
5 En standard la CEI définit les équipements MT pour un %DC de 30%.
AMTED300014FR_038_084. Selon la CEI.5 • Icc en 50 Hz ou 2. augmentée d'une demi-période à la fréquence industrielle (Tr).
5 Le calibre du disjoncteur devra donc être supérieur à 33.5 %
Pouvoir de coupure assigné en court-circuit (cf. ceci équivaut à un courant de court-circuit symétrique de calibre :
36 .086
pour un %DC de 30%.101 CEI 60 056)
5 Pour un disjoncteur de durée d'ouverture minimum de 45 ms (Top) auquel on ajoute 10 ms (Tr) dû au relayage.
Il est caractérisé par deux valeurs : S la valeur efficace de sa composante périodique.
5 Suivant la CEI. le calibre normalisé le plus proche est 40 kA. § 4.7k A
5 En se basant sur la formule [A]. 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.65 ) = 36 . 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 . (avec temporisation pour obtenir 0.Definition d’appareillage
Cycle de refermeture automatique Hypothèse : ordre C dès que le disjoncteur est ouvert. A quoi est égal Iasym ?
= 27kA 1 + 2 ( 0.8 kA.= 33 . La demi-période correspond au temps minimal d’activation d’une protection à maximum de courant.7k A ------------------. fm/48
. 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. Dans ce cas utiliser la courbe τ1.3 sec ou 15 secs ou 3 min). pour une valeur crête du courant maximal égale à 2.6 • Icc en 60 Hz.
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.
• 100 = 100 • e I AC
% D C I a s y m = I s y m 1 + 2  --------- 100-
Tension Transitoire de Rétablissement assignée (TTR) (cf. %DC peut être plus grande.3 .10 .4
Valeurs de pouvoir de coupure assigné en court-circuit : 6.. % composante apériodique %DC
–( Top + Tr ) -------------------------------τ ( 1 . Un disjoncteur doit être capable d’interrompre un courant donné pour toute tension de rétablissement dont la valeur reste inférieure à la TTR assignée. Dans ce cas utiliser la courbe τ4. utiliser la formule :
--------------------------------e τ 1..4 )
------.50 .5 pour les tensions jusqu'à 72. Pour toutes les constantes comprises entre τ1 et τ4. Facteur de premier pôle Pour les circuits triphasés.31.7 • Icc.
Séquence % Isym. § 4.Definition d’appareillage
5 Pour les circuits faiblement résistifs comme les arrivées générateurs..
AMTED300014FR_038_084.100 kA.102 CEI 60 056)
C’est la tension qui apparaît entre les bornes d’un pôle de disjoncteur après l’interruption du courant. fm/49
.16 20 .12..40 . avec une valeur crête du courant maximal égale à 2. . . la TTR se réfère au pôle qui coupe le premier.5 .. il est égal à 1.5 .25 .8 . La forme d’onde de la tension de rétablissement est variable suivant la configuration réelle des circuits.5 kV. . 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.
31 0. 4 • 1. 5 • -----. 15t 3
Pouvoir de coupure assigné en discordance de phases (cf.57
2 U c = 1.5 24 36
(Uc en kV) 18.35 0.3 20.
3 U c = 1.43
AMTED300014FR_038_084. elle est donnée pour une asymétrie de 0% Tension assignée
(Ur en kV) 7.UB = 2U
5 Si Ur est la tension assignée du disjoncteur.18 0.42 0.26 0.24 0.47 0.5 Ur pour les autres réseaux.• Ur 2
(Ur en kV) 7. fm/50
. 25 • 2.
UA .34 0. § 4.6 30 41 62
(Uc/td en kV/µs) 0.(-U2) = U1 + U2 si U1 = U2 alors UA .2 12 17. 5 • -----.Définition d’appareillage
Valeur de la TTR assignée 5 la TTR est fonction de l’asymétrie. 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.• U r = 1.UB = U1 .
5 En pratique. 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 2.106 CEI 60 056)
Lorsqu’un disjoncteur est ouvert et que les conducteurs de part et d’autre ne sont pas synchrones. 715U r 3 t d = 0.5 24 36
(Uc en kV) 12. la tension entre ses bornes peut croître jusqu’à la somme des tensions des conducteurs (opposition de phases).2 12 17.4 30.6 45 61 92
(Uc/td en kV/µs) 0.
110 CEI 60 056)
(Ur en kV) 7.Définition d’appareillage
Pouvoir de coupure assigné des câbles à vide (cf. soit :
2 2. A cause de la présence d’harmoniques. le pouvoir de coupure condensateurs est égal à 0.5 pu.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.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.2 12 17. alors la surtension est égale à :
2n 2 --------------. fm/51
.7 fois la valeur du courant assigné de l’appareil. § 4 . § 4 .
Pouvoir de coupure assigné de batterie unique de condensateurs (cf. § 4 .5 50
Pouvoir de coupure assigné des lignes à vide (cf.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.pu avec pu = U r -----2n + 1 3
AMTED300014FR_038_084.5 31.5 24 36
(Ic en kA) 10 25 31.
5 Si n est égal au nombre de gradins. § 4.5 • Ur -----3
Pouvoir de coupure assigné de batterie de condensateurs en gradins (cf. Courant assigné (A)
5 La valeur normale de la surtension obtenue est égale à 2.
112 CEI 60 056)
La coupure d’un courant faiblement inductif (quelques ampères à quelques dizaines d’ampères) provoque des surtensions. La valeur du pouvoir de fermeture assigné du disjoncteur doit être supérieure à la valeur du courant d’enclenchement de la batterie de condensateurs. Le type de disjoncteur sera choisi afin que les surtensions qui apparaissent n’endommagent pas l’isolement des récepteurs (transformateurs. Les essais de tenue à fréquence industrielle et aux chocs sont donnés par le tableau ci-dessous (niveaux d’isolement nominaux pour machines tournantes).Définition d’appareillage
Pouvoir de fermeture assigné de batteries de condensateurs (cf. Les matériels sont conçus pour un fonctionnement normal aux conditions suivantes :
AMTED300014FR_038_084.111 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. CEI 60 694)
Pour tout matériel fonctionnant dans d’autres conditions que celles décrites ci-dessous.
Pouvoir de coupure assigné de faibles courants inductifs (cf. Isolement
(4 Ur + 5) kV 4.6 kV temps de montée 1. la fréquence du courant d’appel est normalement dans la zone 2 . un déclassement est à prévoir (voir chapitre déclassement).6 kV (50% sur un échantillon) temps de montée 0.
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. § 4.2 µs
Conditions normales de fonctionnement (cf.5 µs (4 Ur + 5) kV 4. En service.9 pu + 5 = 31 kV à 6.9 pu + 5 = 31 kV à 6.
Niveaux d’isolement des moteurs La CEI 60 034 stipule les niveaux d’isolement des moteurs. fm/52
. § 4.5 kHz. moteurs).
Altitude L'altitude ne doit pas dépasser 1 000 mètres.5 16 25 40 8 12. fm/53
.5 16 25 40 8 12.5 16 25 40 50 8 12.5
AMTED300014FR_038_084. Les disjoncteurs Merlin Gerin assurent 10 000 manœuvres.
L’endurance mécanique demandée par la recommandation est de 2 000 manœuvres.
Icc (kV) 10 16 25 40 8 12.
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.2
17.5 16 25 40 8 12.5 16 25 40
N2 l pr .
AMTED300014FR_038_084. Sa précision est conservée. le tout enrobé dans une résine isolante.
ll est destiné à donner au secondaire un courant proportionnel au courant primaire. # 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. Le TC tore est lui même isolé. nous choisirons la tension assignée du TC à partir de la tension de service U de l’installation.3
Tension assignée TC ≥ tension assignée de l’installation La tension assignée fixe le niveau d’isolement du matériel (voir chapitre "Introduction" du guide). L’inverse n’est pas vrai.5 kV 24 kV
Le TC est un tore BT installé sur une traversée ou sur un câble. suivant le tableau :
Un TC défini à 50 Hz pourra être installé sur un réseau 60 Hz.= -----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. Généralement.2 kV 12 kV
câble ou travers ée
17. L’isolation diélectrique est assurée par l’isolant du câble ou de la traversée et l’air situé entre eux. fm/54
# Il est constitué d’un ou plusieurs enroulements primaires autour d’un ou plusieurs enroulements secondaires ayant chacun leur circuit magnétique.
< 1. 2 75
donc nous pourrons régler notre relais. η = 0. fm/55
.2 • IrTC.5 fois le courant de service. vous pouvez prendre en première approximation : cos ϕ = 0.3 est un coefficient de déclassement de 30% pour tenir compte des échauffements dus aux harmoniques dans les condensatuers.8.
S départ condensateur 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.6 = 60 > 45 A.6 < ---. le réglage souhaité doit correspondre au courant assigné du moteur.30 . d’atteindre le seuil de réglage du relais.5 .
Si vous ne connaissez pas les valeurs exactes de ϕ et de η.40 . nous choisissons un
TC 75/5.
Le courant assigné (Ipr) sera toujours supérieur ou égal au courant de service (I) de l’installation. Dans le cas de protection.75 et leurs multiples et sous-multiples.
Exemple : Une protection thermique moteur a une gamme de réglage comprise entre 0.8 . on aura :
45 0.20 . il faut vérifier que le courant assigné choisi permet.
le réglage souhaité est donc 45 A .
# Supposons un Ir moteur = 45 A.
le relais ne verra jamais 45 A car : 100 • 0.
5 si nous utilisons un TC 100/5.6 et 1. le courant primaire assigné ne doit pas dépasser 1. Ce TC convient.Définition d’appareillage
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. en cas de défaut.25 .2 fois le courant assigné et ceci conformément à la norme.
5 si par contre.
5 Valeurs normalisées : 10 -12.
AMTED300014FR_038_084. 5 Pour les comptages et les protections ampèremétriques usuelles.50 .15 .60 . Pour bien protéger ce moteur.
Nota: les transformateurs de courant doivent supporter en permanence 1.
fm/56
.Définition d’appareillage
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.
5 Plus Ksi est faible.
AMTED300014FR_038_084. Le nombre de spires primaires sera limité ainsi que la force électromotrice induite .
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. En règle générale. alors Ith 1 s du TC = Ith 1 s de l’appareil. Si 80 Ir > Ith 1 s de l’appareil de sectionnement.
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. l’Ith à prendre en compte est égal à 80 Ir. le TC sera d’autant plus difficile à réaliser. plus le TC sera facile à fabriquer. Un Ksi élevé entraîne un surdimensionnement de la section des enroulements primaires.= -------------------.= 9600A I t h 1 s = ------------------U• 3 15 • 3
Lorsque le TC est installé dans une cellule protégée par fusibles. 5 Si Scc est la puissance de court-circuit du réseau exprimée en MVA.
Le connaître permet de savoir si un TC sera plus ou moins facile à fabriquer. le déclassement est de 1 % de Ipn par degré au-delà de 40 °C. (voir chapitre "Déclassement" du guide). alors : S cc I th = ---------------U• 3
S c c • 10 250 • 10 .
5 mm2 5.I2 et R = r. sachant que : P = R.L/S alors :
L ( v A ) = k • --S k = 0.
C’est la somme de la consommation de la filerie et des consommations de chaque appareil accordé sur le secondaire du TC. FS est le rapport entre le courant limite primaire assigné (Ipl) et le courant primaire assigné (Ipr).
5 Les valeurs normalisées de la puissance de précision sont : 2.44 : 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.10 .8 m
Consommation de la filerie en cuivre (pertes en ligne de la filerie).30 VA.
5 Comptage : classe 0. fm/57
. La valeur de FS sera choisie en fonction de la tenue au courant de courte durée des récepteurs : 5 .10.5 .15 .
AMTED300014FR_038_084.5 .
Prendre la valeur normalisée immédiatement supérieure à la puissance réelle que devra fournir le TC.FS . Les consommations des différents appareils sont indiquées sur les fiches techniques du constructeur.Définition d’appareillage
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. 2.5 5ÃMesure sur le tableau : classe 1 5 Protection ampèremétrique : classe 10P parfois 5P 5ÃProtection différentielle : classe X 5 Protection homopolaire : classe 5P.
La protection des appareils de mesure en cas de défaut est définie par le facteur de sécurité FS. IpI FS = ----I pr
# Ipl est la valeur du courant primaire pour lequel l’erreur de courant secondaire est = 10 %. (pertes en lignes : P = R I 2).
Toutefois.Définition d’appareillage
de courte durée de 10 Ir soit 50 A pour un appareil 5 A.
r éelduTC
# Pour un relais à deux seuils de réglage.
En protection. le transformateur de courant devra saturer avant 10 Ir secondaire. Un FS de 5 convient. on aura en général un seuil haut réglé à 8 Ir maximum. se référer à la fiche technique du fabricant de relais. d’où le FLP réel nécessaire > 28 5 pour un départ moteur.
Protection à maximum de I à temps inverse # Dans tous les cas. Pour être sûr que cet appareil ne soit pas détruit en cas de défaut primaire. fm/58
. 5 pour un départ transformateur.
Pour ces protections. en fonction des caractéristiques du récepteur.
# Conformément à la norme. les TC Schneider Electric ont un FS ≤Ã10. nous utiliserons le seuil le plus
élevé. d’où le FLP réel nécessaire > 16. le TC doit garantir la précision pour toute la courbe de déclenchement du relais jusqu’à 10 fois le courant de réglage.
FLP r éel > 20 • l re
I cc sec ondaire FLP r éel > 2 • -----------------------------Isr
5 si la protection a un seuil instantané haut utilisé. Le FLP nécessaire à notre besoin sera déterminé comme suit : Protection à maximum de I à temps constant. nous avons deux contraintes : avoir un facteur limite de précision et une classe de précision adaptés à l’utilisation. on aura en général un seuil haut instantané réglé à 14 Ir maximum. un FS inférieur peut être demandé.
FLP r éel > 2 • -----
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
VK ≤ a • I f ( R c l + R b + R r ) La formule exacte est donnée par le constructeur du relais. fm/59
tension de coude ou Knee-point voltage en volts coefficient tenant compte de l'asymétrie résistance maxi.
I c c = I d émarage
donc limité par l'impédance du câble.
. Si l'impédance du câble n'est pas connue. la valeur du courant de défaut If est inférieure à 20 Isr(TC). Dans tous les cas. on prendra par excès :
Pour une différentielle ligne Le Icc à prendre en compte est le Icc calculé à l'autre extrémité de la ligne.Définition d’appareillage
# Pour une différentielle transformateur Le Icc à prendre en compte est celui qui traverse les TC pour un défaut côté récepteur. on prendra par excès le Ith du tableau.
5 si on ne connait pas la valeur exacte.
Suivant les conditions de mise à la terre du réseau.
Nota : la norme CEI 60 186 définit les conditions auxquelles répondent les transformateurs de tension.•
Le transformateur de tension est destiné à donner au secondaire une tension secondaire proportionnelle à celle qui est appliquée au primaire.9 durant 8 h et pour les TT phase/phase 1.2 continue entre phases d'un réseau quelconque entre point neutre de transformateurs en étoiles et terre dans un réseau quelconque 1.
Tension primaire assignée (Upr) # Suivant leur conception.2 continue entre phase et terre dans un réseau à neutre isolé sans élimination automatique du défaut à la terre.
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.
Il est constitué d’un enroulement primaire. le tout enrobé dans une résine isolante.⁄ ------------3 3 U U p r = -----3
.2 continu.
Généralement.2 continue entre phase et terre dans un réseau à neutre effectivement à la terre 1. d’un circuit magnétique.5 30 s 1. d’un ou plusieurs enroulements secondaires.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. les transformateurs de tension seront
3000V 100V ----------------. les fabricants de transformateurs de tension respectent pour les TT phase/terre 1. 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. le transformateur de tension doit pouvoir supporter cette tension maximale pendant le temps nécessaire à l’élimination du défaut.Définition d’appareillage
On peut laisser un transformateur de tension en circuit ouvert sans danger mais il ne devra jamais être en court-circuit.
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.
0. Exemple : 100V -----------3
Exprimée en VA.1 0.400 . (S = ÆUI en triphasé)
10 . Mesure suivant CEI 60 186 Les classes 0.25 .2 0.300 . fm/62
. la tension secondaire assignée doit être divisée par Æ. # Pour les transformateurs monophasés destinés à être branchés entre
phase et terre. Elle ne doit pas introduire d’erreur dépassant les valeurs garanties par la classe de précision.5 et 1 répondent à la majorité des cas.Définition d’appareillage
# Pour les TT phase/phase la tension secondaire assignée est 100 ou 110 V.30 . la classe 3 et très peu usitée.
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. Classe de précision Erreur de tension en ± %
AMTED300014FR_038_084.5 1 3
Les classes 3P et 6P existent mais en pratique seule la classe 3P est utilisée.75 .100 .15 .500 VA.
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. 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.200 .8 inductif.50 .150 .
K n U sr – U pr ) • 100 erreur de tension (%) = ( ------------------------------------------------------U pr
Elle est la différence de phase entre la tension primaire Upr et secondaire Usr. Elle est exprimée en minutes d’angle.= -----U sr N2
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. fm/63
U pr N 1 pour un TT K n = --------.
AMTED300014FR_038_084.1 mn. Ces différents déclassements peuvent être cumulés si nécessaire.
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.
Nota : il n’y a pas de norme traitant spécifiquement du déclassement. 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. c’est-à-dire de les déclasser.85 5Ãla tenue à l'onde de choc doit être
de 125/0. pour des altitudes supérieures
à 1 000 mètres S sur le courant assigné.8 kV
# Non. L'isolement s’effectue dans ce cas dans l’air. La tenue à fréquence industrielle 50 Hz est de 50 kV. il faut déclasser de 1. Au-delà de ces limites. lorsque la température ambiante dépasse 40 °C et pour un degré de protection au-delà de IP3X. (voir chapitre "Degrès de protection").7 0.
# Les déclassements sont à prévoir : 5 sur le niveau d’isolement. fm/64
. il est nécessaire de réduire certaines valeurs. Exception du marché mexicain : le déclassement commence depuis zéro mètre (cf. par contre. du matériau et du diélectrique. Il est applicable sur la tenue à la tension au choc de foudre et sur la tenue à tension à fréquence industrielle 50 Hz . Ce déclassement. nous devons avoir en possession les certificats d'essais prouvant que notre matériel répond à la demande. En règle générale.
# Merlin Gerin utilise les coefficients de correction : 5 pour les disjoncteurs hors cellule. courbe pointillée ci-dessous).9 0. Cependant.85 = 147.8 0. se référer au tableau de choix
de la cellule (le déclassement dépend de la conception de la cellule).Définition d’appareillage
Les différentes normes ou recommandations imposent des limites de validité des caractéristiques des appareils. L’altitude n'a aucune incidence sur la tenue diélectrique des disjoncteurs dans le SF6 ou vide car ils sont sous enveloppe étanche. 1 mn.6 0.
1 0. doit être pris en compte lorsque le disjoncteur est installé dans des cellules.
Les normes prévoient un déclassement pour tout matériel installé à une altitude supérieure à 1 000 mètres.05 kV 5 la tenue à fréquence industrielle 50 Hz doit être de 50/0. utiliser la courbe ci-dessous 5 pour les disjoncteurs en cellule.
# Pour 2500 m : 5 k est égal à 0.85 = 58.25 % U crête tous les 100 mètres au-delà de 1 000 mètres. 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. Les conditions normales d’utilisation sont décrites dans le chapitre "Disjoncteur moyenne tension".
fm/65
# 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). 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. le déclassement est de 1 % de Ir par degré au-delà de 40 °C.Définition d’appareillage
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. (L) L mètre (m)
centimètre (cm) : 1 cm = 10-2 m (le micron ne doit plus être utilisé. β . γ …
Ω. fm/67
.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
A. β . 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 .Unités de mesure
l.017 453 3 rad minute (') : 1' = 2π rad/21 600 = 2.273. (ω) t
1 Hz = 1s-1. (L) m t I T n I. γ … Ω.908 882 10-4 rad seconde (") : 1" = 2π rad/1 296 000 = 4. (Iv) α. (S) V α. (ω)
Grandeur : espace et temps longueur l.15 K
m) newton par mètre (N/m) joule (J) joule (J)
1 N = 1 m.s) mètre carré par seconde (m2/s) kilogramme-mètre par seconde (kg.cm2/cm = 10-8 Ω.K)) joule (J) watt (W) watt (W) watt par mètre carré-kelvin (W/(m2.kg/s2 N.s (P = poise. 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.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.N pour éviter toute confusion avec le millinewton 1 N/m = 1 J/m2 1 J : 1 N.Unités de mesure
newton newton-mètre (N.m
1 W = 1 J/s 1 var = 1 W Kelvin et non degré kelvin ou °kelvin t = T .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. M champ magnétique H force magnétomotrice F. θ E C S c λ Q Φ P hr
1 C = 1 A.s wattheure (Wh) : 1 Wh = 3. unité CGS) p = mv
F G. τ p η. (P. unité CGS) 1 St = 10-4 m2/s (St = stokes. fm/68
. σ W E
P σ.15 K
AMTED300014FR_038_084. µ ν p
pascal-seconde (Pa.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.m = 1 W. T γ.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.273.s
1 µΩ. W) M.K)) watt par mètre-kelvin (W/(m. magnétisme induction magnétique B flux d'induction magnétique Φ aimantation Hi.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 et non m.
" mile yd oz Ib Ib/ft Ib/in Ib/ft2 Ib/in2 Ib/ft3 Ib/in3 Ib.degree Fahrenheit) oersted British thermal unit per square foot.ft cu.s/ft2 Ib/ft.546 09 dm3 1 gaz (US) = 3. in2 °F °R Ibf.s. : 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.s = 1.°C) 1 Oe = 79.055 056 • 103 J 1 Ibf.326 • 103 J/kg 1 Btu/ft3.914 4 m 1 oz = 28.413 0 cm3 fl oz (US) = 29.s 1 Ib/ft.882 43 kg/m2 1 Ib/in2 = 703.h.989 07 • 103 Pa 1 in H2O = 2.ft = 1. fm/69
.ft = 9.s 1 cu.in = 6.67) TK = 5/9 q °R 1 Ibf.451 6 • 10-4 m2 TK = 5/9 (q °F + 459. ft2 sq.hour.°F = 5.304 8 m 1 in = 25.h Btu/s Ibf ft.490 89 • 102 Pa 1 Ibf/ft2 = 47.018 46 kg/m3 1 Ib/in3 = 27.110 35 10-2 kg)
AMTED300014FR_038_084.in.293 071 W 1 sq. par exemple) où l'once d'apothicaire est utilisée (1 oz ap = 3.i.894 76 • 103 Pa 1 Btu/h = 0.349 5 g (6) 1 Ib = 0.s cu. in3 fl oz (UK) fl oz (US) gal (UK) gal (US)
1 ft/s2 = 0.069 6 kg/m2 1 Ib/ft3 = 16.453 592 37 kg 1 Ib/ft = 1.°F Btu Ibf/ft Ibf.ft2 = 42.638 71 10-5 m3 fl oz (UK) = 28.488 16 kg/m 1 Ib/in = 17.°F = 4.in.678 26 W/(m2.ft.609 344 km 1 852 m 1 yd = 0. 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/ft3.679 9 • 103 kg/m3 1 Ib.degree Fahrenheit british thermal unit per (pound.ft = 1 ft3 = 28. ’ in.contrainte puissance calorifique superficie température viscosité volume
12 in = 1 ft 1 yd = 36 in = 3 ft (3) Ou p.hour British thermal unit per second pound-force foot (pied) inch (pouce) (1) mile (UK) mille marin.°F = 67.degree Fahrenheit British thermal unit pound force-foot pound force-inch British thermal unit per square foot.in = 0.s/ft2 = 47.186 8 • 103 J(Kg.290 3 • 10-2 m2 1 sq.°C) 1 Btu = 1.°C 1 Btu/Ib.880 26 Pa 1 Ibf/in2 = 6.880 26 Pa.785 41 dm3
masse masse linéique masse surfacique masse volumique moment d'inertie pression pression .4 mm 1 mile = 1.Unités de mesure
foot per second squared british thermal unit per pound british thermal unit per cubit foot.h = 3.112 985 J 1 Btu/ft2.066 1 • 103 J/m3.140 g. or.in Btu/ft2.ft2 ft H2O in H2O Ibf/ft2 Ibf/in2 (psi) Btu/h sq.488 164 Pa.316 dm3 1 in3 = 1.577 47 A/m 1 Btu/ft2.858 kg/m 1 Ib/ft2 = 4.448 222 N 1 ft = 0.h.355 818 J 1 Ibf.154 6 W/m2 1 Btu/s = 1.573 5 cm3 1 gaz (UK) = 4.055 06 • 103 W 1 Ibf = 4.°F Btu/Ib°F Oe Btu/ft2.304 8 m/s2 1 Btu/Ib = 2.m2 1 ft H2O = 2.
fm/70
.AMTED300014FR_038_084.
Bureau Central de la Commission Electrotechnique Internationale 1. rue de Varembé Genève .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
AMTED300014FR_038_084.Suisse. fm/71
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.
12 .24 1.2 12 17.6 11.16 7. Les deux normes permettent facilement au SF6 de se reconstituer.7 Icc 2.24 . La pente E2/t2 est plus forte de 50% que la pente Uc/t3.2 .5 23 K 1.6 .Normes
Comparatif CEI .
Matériel d'intérieur classe (kV) 4.2/50 µs
5 Valeurs normalisées pour Ur (kV) : 3.65 1 1 1
1. Par contre.5 25 38 Umax (kV) 4.7•Icc cas particulier environ 2 fois plus sévère 4 fois K.8 38 15.2 µs
50 µs Onde normalisée 1.5 24 36
AMTED300014FR_038_084.5•Icc en 50 Hz 2.36 kV
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.ANSI
Le comparatif qui suit est basé sur les différentes caracatéristiques des disjoncteurs.6•Icc en 60 Hz 2.25 15 38 Umin (kV) 3.S.
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 2.25 1.17.85 6.5 .76 8.2 13.3 1.7.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 partie la plus importante de la courbe est la partie initiale ou le SF6 se reconstitue. fm/72
2 13.5 25.5 .5 .40 kA S matériel d'extérieur :
AMTED300014FR_038_084.5 .25 .50 .16 .1250 .25 .3000 A
5 Valeurs de pouvoir de coupure assigné en court-circuit : 6.15 BIL pour une durée tc = 3 µs
5 Valeurs des courants assignés : 400 .10 .31.3150 A
5 Valeurs des courants assignés : 1200 . fm/73
.1600 .Normes
Comparatif CEI .3 .5 .8 .2000 .20 .63 kA
5 Valeurs de pouvoir de coupure assigné en court-circuit : S matériel d'intérieur : 12.16 7.29 BIL pour une durée tc = 2 µs 1.31.
1.ANSI
Matériel d'intérieur 4.8 38 Matériel d'extérieur 15.40 .630 .8 38
Nota # BIL : Basic Insulation Level Le matériel d’extérieur est essayé avec des ondes coupées.12.20 .2500 .
5•Icc en 50 Hz S 2.125 .6•Icc en 60 Hz S 2.6•K•Icc en valeur efficace. (K : facteur de tension)
5 La durée de court-circuit assignée est égale à 1 ou 3 secondes. fm/74
. le déclencheur doit permettre la fermeture de l'appareil)
5 Valeurs de tension d'alimentation des circuits auxiliaires : S en courant continu (cc) : 24 .220 .240 volts.240 volts
Tension assignée d'alimentation des dispositifs de fermeture. 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 . S en courant alternatif (ca) : 120 .
5 La valeur crête du courant de courte durée admissible et égale à : S 2.220 ou 250 volts S en courant alternatif (ca) : 120 .250 volts.
5 La durée de court-circuit assignée est égale à 3 secondes.60 .7•Icc cas particulier.Normes
Comparatif CEI .ANSI
5 La valeur crête du courant de courte durée admissible est égale à : S 2.48 .110 ou 125 .230 .7•K•Icc en valeur crête S 1.48 . d'ouverture et de circuits auxiliaires
5 Valeurs de tension d’alimentation des circuits auxiliaires : S en courant continu (cc) : 24 . -30 % à +10 % de Ur en cc S déclencheurs d'ouverture à minimum de tension
(à 85%.
Dans 95 % des applications.08 Isym (A = 30%)
AMTED300014FR_038_084.22 Isym (A = 50%)
( 1 + 2A ) = 1. le concepteur doit vérifier le pouvoir de coupure du disjoncteur.
5 Fréquence assignée : 60 Hz.Normes
Comparatif CEI . Quand 30 % est trop faible.ANSI
5 Fréquence assignée : 50 Hz. La différence n’est pas importante car sans tenir compte du facteur d’asymétrie "S".
5 L'ANSI spécifie 50% d'asymétrie et la CEI 30 %. elle est égale à 10 %.
( 1 + 2A ) = 1. fm/75
. il s’agit de cas spécifiques (proximité de générateurs) pour lequel l’asymétrie peut être supérieure à 50 %. 30 % suffisent. 5 Pour les deux systèmes de normes.
5 1.100 100 < 20 KI à V/K < 20 SI à V 50 . 40 = 44 kA 44 44 .100 endurance électrique cycle de refermeture à ASI et AKSI C .1 1 0 0
Asymmetrical interrupting capability = S x symetrical interrupting capability.O à KI durée assignée de Icc = KI durant 3 s essais en monophasé à KI et à KSI (0.1 .ANSI
maxi symetrical current rated maxi voltage ------------------------------------------------------------------.100 30 < 20 60 50 .6 1. soit 44 kA de courant total.2 s .= 1 .3 1.58 V)
Les essais de coupure en court-circuit doivent répondre aux 14 séquences d'essais ci-dessus.= -------------------------------------------------.033
3 0.5 1 0.2 1.= K rated short-circuit current rated voltage On a donc une puissance de coupure constante (en MVA) sur une plage de tension donnée.Normes
Comparatif CEI .7 1.006 0.017
2 0.050
4 0.= --------.
1.22 1 + 2 ( 50 % )
La séquence 6 sera donc testé à 36 kA + 50% d’asymétrie.100 KSI à V/K 50 . avec : I : pouvoir de coupure symétrique à la tension maximale R : coefficient pour cycle de réenclenchement
facteur d’asymétrie : -----------.
10 50 . Both at specified operating voltage
Symetrical interrupting capability at specified operating voltage = 1.= 36 kA 5 Isym = ---------------------------------2 1 . De plus.067
Séquence n° Exemple : 5 Icc = 40 kA 5 % d’asymétrie = 50% 5 Iasym = 1. fm/76
.4 1.8 1.1 pour les disjoncteurs Merlin Gerin
AMTED300014FR_038_084.0
0.1 pour les disjoncteurs Merlin Gerin. le courant asymétrique sera fonction du tableau suivant en prenant S = 1.
3 9.5 11.6 11.2
Icc (kA) 18 29 41 7 17 33 9.8 38
AMTED300014FR_038_084.5 6.5 16 25 40 50 8 12.5 16 25 40 8 12.4 11 22 36
(kV) 3.6 6.3 4.5
25.5 16 25 40 8 12.6 4 11.25
15.5 3.85 4 2.6
Icc (kA) 10 16 25 40 8 12.8 18 19 28 37 8.6 6.Normes
Ur (kV) 3.9 18 35 56 5.5
Umax (kV) 4. fm/77
.5 5.8 12 12 12 12 12 23 24
8.5 16 25 40 8 12.5 16 25 40
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.
5 L'ANSI impose une épaisseur de 3 mm pour les tôles. fm/78
5 L'endurance mécanique est comprise entre 1 500 et 10 000 cycles de manœuvres suivant la tension et le pouvoir de coupure. dans le cas de demande client.
5 L'endurance mécanique est de 2 000 cycles de manœuvres.95 0. fournir celles de l'appareil considéré.96
Nota : pour les disjoncteurs du type à "système scellé".Normes
Comparatif CEI .Icc.
5 L'endurance électrique est égale à 4 fois K. Les normes CEI et ANSI imposent des valeurs beaucoup trop faibles car elles tiennent compte des disjoncteurs à coupure dans l'huile. etc) pour répondre à une performance de rigidité.00 0.
5 L'endurance électrique est égale à 3 fois Icc. toutefois.8
1. Ces valeurs ne sont pas importantes et il faut. S un facteur de correction pour le courant assigné en service continu. 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.00 0.99 0. Le tableau des facteurs de correction en fonction de l'altitude (Altitude Corrections Factors : ACF).
5 La CEI n'impose pas de contraintes particulières. le fabricant a la responsabilité de déterminer ce qu'il faut comme matériau (épaisseur.
Comparatif CEI . un déclassement est à prévoir (voir chapitre déclassement).
5 Pas de contraintes spécifiques. sinon déclassement.
5 L'altitude ne doit pas dépasser 3 300 feet (1 000 mètres).
5 L'altitude ne doit pas dépasser 1 000 mètres.5 °C + 40 °C 35 °C .25 °C + 40 °C 35 °C
Nota : Pour tout matériel fonctionnant dans d’autres conditions que celles décrites ci-dessus.
.30 °C + 40 °C . sinon déclassement.
fm/80
fm/82
hour 69 British thermal unit per square foot.Index
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.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. fm/83
Batterie 51-52 Blindé 10 Bloc 10 British thermal unit 69 British thermal unit per (pound. 69
. fahr.degree fahrenheit) 69 British thermal unit per cubic foot.hour deg.
fm/84
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
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.
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