calcul des courants de court-circuit

1 CT 158 dition septembre 1992n 158calcul descourantsde court -circuitOnt particip la r daction de cedocument :Roland Calvas,Benoit De Metz Noblat,Andr Ducluzaux,Georges Technique Merlin Gerin n 158 / viationsPdCpouvoir de g n ral basse angle d enclenchement (apparition du d faut par rapport au z ro de tension).cfacteur de facteur de actance en % des machines lectromotrice (valeur maximale). angle de d phasage (courant par rapport la tension).icourant instantan .iacomposante alternative sinuso dale du courant instantan .iccomposante continue du courant instantan .ipvaleur maximale du courant (premi re cr te du courant de d faut).Iintensit efficace de court - circuit coup (CEI 909).Iccintensit de court - circuit permanent (Icc3 = triphas , Icc2 = biphas , ..).Ikintensit de court - circuit permanent (CEI 909).Ik courant de court - circuit initial (CEI 909).

2 Ircourant assign de l de service. facteur d pendant de l inductance de saturation d un et Kconstantes donn es (tableaux ou abaques).Rar sistance quivalente du r seau sistance lin ique des des de apparente du mort minimal d tablissement du court - circuit , souvent gal au temps de retard d un instantan de court - circuit d un transformateur, exprim e en %.Utension compos e du r seau hors nominale en charge du r actance quivalente du r seau actance lin ique des dance quivalente du r seau dance amont du r seau sur d faut triphas .Zd, Zi, Zoimp dances directe, inverse et homopolaire d un r seau, ou d un l dance de Technique Merlin Gerin n 158 / dimensionnement d une installation lectrique et des mat riels mettre en uvre, la d termination des protectionsdes personnes et des biens,n cessitent le calcul des courants decourt- circuit en tout point du r Cahier Technique fait le point surles m thodes de calcul des courants decourt- circuit pr vues par les normesUTE 15-105 et CEI 909-781.

3 Il traitedu cas des circuits radiaux BT-Basse Tension- et HT -Haute objectif poursuivi est de bien faireconna tre les m thodes de calcul pourd terminer en toute connaissance decause les courants de court - circuit ,m me en cas d utilisation de des courants de court -circuitsommaire1. IntroductionLes principaux d fauts dep. 5court-circuitEtablissement de l intensit dep. 6court-circuitNormes et calculs des Iccp. 9 Les m thodes pr sent esp. 10dans ce Cahier TechniqueLes hypoth ses de basep. 102. calcul des Icc par la m thodeIcc selon les diff rents typesp. 11des imp dancesde court -circuitD termination des diversesp. 12imp dances de court -circuitRelations entre les imp dancesp. 16des diff rents tages de tensiond une installationExemple de calculp. 163. calcul des Icc dans les r seauxInt r t de cette m thodep. 19radiaux l aide des composantesRappel sur les composantesp.

4 19sym triquessym triquesCalcul selon la CEI 909p. 20 Equations des diff rents courants p. 21 Exemple de calculp. 224. Calculs par ordinateur et conclusionp. 24 Annexe : bibliographiep. 24 Cahier Technique Merlin Gerin n 158 / introductionToute installation lectrique doit treprot g e contre les courts-circuits etceci, sauf exception, chaque fois qu il ya une discontinuit lectrique, ce quicorrespond le plus g n ralement unchangement de section desconducteurs. L intensit du courant decourt- circuit est calculer aux diff rents tages de l installation ; ceci pourpouvoir d terminer les caract ristiquesdu mat riel qui doit supporter oucouper ce courant de d organigramme de la figure 1 montrel approche qui conduit aux diff rentscourants de court - circuit et lesparam tres qui en r sultent pour lesdiff rents dispositifs de choisir et r gler convenablementles protections, deux valeurs ducourant de court - circuit doivent treconnues :nle courant maximal de court -circuitqui d termine :n n le pouvoir de coupure -PdC- desdisjoncteurs,n n le pouvoir de fermeture desappareils,n n la tenue lectrodynamique desfig.

5 1 : proc dure de calcul d Icc pour la conception d une installation et de l correspond un court - circuit proximit imm diate des bornes avalde l organe de protection. Il doit trecalcul avec une bonne pr cision(marge de s curit ).nle courant minimal de court -circuitindispensable au choix de la courbe ded clenchement des disjoncteurs et desfusibles, en particulier quand :nn la longueur des c bles est importanteet/ou que la source est relativementimp dante (g n rateurs-onduleurs) ;nnla protection des personnes reposeScc amontUcc (en%)Iccaux bornes dutransformateurIccdes d parts TGBTIcc l'entr e des tableauxsecondairesIcc l'entr e des tableauxterminauxIcc l'extremit desd parts terminauxcaract ristiques des conducteursn jeux de barres :- paisseur,- largeur,- c bles :- nature de l'isolant,- c ble unipolaire ou multipolaire,- longueur,- section,n l'environnement :- temp rature ambiante,- mode de pose- nombre de circuits glage d cl.

6 Instantan PdCr glage d cl. instantan PdCr glage d cl. instantan PdCr glage d cl. instantan disjoncteurg n raldisjoncteursdedistributiondu TGBT disjoncteursdes d parts secondairesdisjoncteursdes d parts terminauxintensit s nominalesdes d partschutes de tensionfacteur de puissance,coefficient de simultan it ,coefficient d'utilisation,coefficient d'augmentation pr visiblepuissance dutransformateur HT/BTpuissance desr cepteursCahier Technique Merlin Gerin n 158 / le fonctionnement des disjoncteursou des fusibles, c est essentiellement lecas avec les sch mas de liaison laterre du neutre TN ou m moire, le courant de court - circuit minimal correspond un d fautde court - circuit l extr mit de laliaison prot g e lors d un d fautbiphas et dans les conditionsd exploitation les moins s v res (d faut l extr mit d un feeder et non pasjuste derri re la protection, un seultransformateur en service alors quedeux sont ).

7 Rappelons que dans tous les cas,quelque soit le courant de court - circuit (du minimal au maximal), la protectiondoit liminer le court - circuit dans untemps (tc) compatible avec la contraintethermique que peut supporter le c bleprot g : (cf. fig. 2, 3, 4)o S est la section des conducteurs, etk une constante calcul e partir dediff rents facteurs de correctionfonction du mode de pose, de circuitscontig es, nature du plus de d tails pratiques il estconseill de consulter le guide de lanorme NF C 15-105 ou le Guide del installation lectrique r alis parMerlin Gerin (cf. bibliographie).les principaux d fauts decourt-circuitDans les installations lectriquesdiff rents courts-circuits peuvent ristiques des courts-circuitsIls sont principalement caract ris s par :nleurs dur es : auto-extincteur, fugitifou permanent ;nleurs origines :nnm caniques (rupture de conducteurs,liaison lectrique accidentelle entredeux conducteurs par un corps trangerconducteur tel que outils ou animaux),nn surtensions lectriques d origineinterne ou atmosph rique,nn ou la suite d une d gradation del isolement, cons cutive la chaleur,l humidit ou une ambiance corrosive.

8 Nleurs localisations : interne ou externe une machine ou un tableau 4 : protection d un circuit par fusible 3 : protection d un circuit par 2 : caract ristiques I2t d un conducteur en fonction de la temp rature sIz1 < Iz2t12 a1 > a2I2t = k2S2 IsurchargetemporaireItcourantd'emploicar act ristiquedu c ble oucaract ristique I2tcourbe ded clenchementdu disjoncteurIBIr IzIcc tri Pdcsurchargetemporairecaract ristiquedu c ble oucaract ristique I2tcourbe defusion fusibleItIBIrIzclzCahier Technique Merlin Gerin n 158 / ces caract ristiques, lescourts-circuits peuvent tre :nmonophas s : 80 % des cas ;nbiphas s : 15 % des cas. Ces d fautsd g n rent souvent en d fautstriphas s ;ntriphas s : 5 % seulement d sl diff rents courants de court -circuitsont pr sent s sur la figure quences des d fauts decourt-circuitElles sont variables selon la nature et ladur e des d fauts, le point concern del installation et l intensit du courant :nau point de d faut, la pr sence d arcsde d faut, avec :nn d t rioration des isolants,nn fusion des conducteurs,nn incendie et danger pour lespersonnes ; tablissement de l intensit de court -circuitUn r seau simplifi se r duit unesource de tension alternativeconstante, un interrupteur et uneimp dance Zcc repr sentant toutes lesimp dances situ es en amont del interrupteur, et une imp dance decharge Zs (cf.)

9 Fig. 6).Dans la r alit , l imp dance de lasource est compos e de tout ce qui esten amont du court - circuit avec desr seaux de tensions diff rentes (HT,BT) et des canalisations en s rie quiont des sections et des longueursdiff le sch ma de la figure 6,l interrupteur tant ferm , l intensit Isdu courant de service circule dans ler d faut d imp dance n gligeableapparaissant entre les points A et Bdonne naissance une intensit decourt- circuit tr s lev e Icc, limit euniquement par l imp dance intensit Icc s tablit suivant unr gime transitoire en fonction desr actances X et des r sistances Rcomposant l imp dance Zcc :Zcc = R2 + X2En distribution de puissance, lar actance X = L est g n ralementbien plus lev e que la r sistance R, etle rapport R / X se situe entre 0,10 et0,3. Il est pratiquement gal pour cesfaibles valeurs au cos cc (en court - circuit ) soit :cos cc = RR2 + X2 npour le circuit d fectueux :nn les efforts lectrodynamiques, avec- d formation des JdB (jeux de barres),- arrachement des c bles ;nnsur chauffement par augmentationdes pertes joules, avec risque ded t rioration des isolants ;npour les autres circuits lectriques dur seau concern ou de r seaux situ s proximit :nnles creux de tension pendant la dur ed limination du d faut, de quelquesmillisecondes quelques centaines demillisecondes,nnla mise hors service d une plus oumoins grande partie du r seau suivantson sch ma et la s lectivit de sesprotections,nnl instabilit dynamique et/ou la pertede synchronisme des machines,nnles perturbations dans les circuits decontr le commande, 5 : les diff rents courts-circuits et leurs courants .

10 Le sens des fl ches figurant les courantsest arbitraire. (cf. CEI 909)fig. 6 : sch ma simplifi d un r "L1L3L2Ik"L1L3L2Ik"L1L3L2Ik"L1Ik"Ik"b)a) d)c)courant de court - circuit , courants de court - circuit partielsdans les conducteurs et la les calculs ces diff rents courants (Ik")sont distingu s par des ) court - circuit triphas sym ) court - circuit entre phases, isol .c) court - circuit entre phases, avec mise la ) court - circuit BXZseCahier Technique Merlin Gerin n 158 / , le r gime transitoired tablissement du courant de court - circuit diff re suivant l loignement dupoint de d faut par rapport auxalternateurs. Cet loignementn implique pas n cessairement unedistance g ographique, mais sous-entend que les imp dances desalternateurs sont inf rieures auximp dances de liaison entre cesderniers et le point de d faut loign des alternateursC est le cas le plus fr r gime transitoire est alors celuir sultant de l application un circuitself-r sistance d une tension :e = E.