Courants decourt-circuit Introduction Toute installation électrique doit être protégée contre les court-circuits. L’intensité du courant de court-circuit est à calculer aux différents étages de l’installation (changement de section des câbles); ceci pour pouvoir déterminer les caractéristiques du matériel qui doit supporter ou couper ce courant de défaut. La protection doit éliminer le court-circuit dans un temps (tc) compatible avec la contrainte thermique que peut supporter le câble protégé : Le courant de court-circuit permet de déterminer le pouvoir de coupure PDC des appareils de protection . PDC : la valeur maximale du courant que ses contacts peuvent couper en cas de court- Protection d’1 câble circuit. par disjoncteur 2 L’origine peut être mécanique (rupture de câble) ou électrique (surtension). monophasé biphasé triphasé 3 . Certains défauts peuvent évoluer : monophasé vers biphasé et biphasé vers triphasé.Les types de court-circuits Un court-circuit peut être monophasé (80% des cas). biphasé (15%) ou triphasé (5%). Z L 4 .Calcul du courant de court-circuit Icc3 : court-circuit triphasé U Icc3 3. Calcul du courant de court-circuit Icc2 : court-circuit entre 2 phases U Icc 2 Icc3 2.Z L 5 . ( Z L Z N ) Icc1 Icc3 6 .Calcul du courant de court-circuit Icc1 : court-circuit monophasé V U Icc1 (Z L Z N ) 3. • Attention : Un calcul complet doit vérifier le déclenchement des protections pour Icc2 et Icc1 qui sont des courants qui apparaissent en cas de défaut des SLT. 7 . • Le plus néfaste pour l’installation. • Celui qui est utilisé pour dimensionner les éléments.Calcul du courant de court-circuit • Court-circuit triphasé Icc3 : • Le plus intense. le courant IccB est limité par l’impédance interne du transformateur et celle du réseau ramenées au secondaire du transformateur. Le courant IccC est limité par l’impédance interne du transformateur et celle du réseau ramenées au secondaire du transformateur et celle du câble C1.Exemple de court-circuit Si un court-circuit se produit côté BT: • Au point B. • Au point C. CONCLUSION : IccB > IccC 8 . Exemple de calcul (1) Schéma équivalent pour une phase: • Ra : résistance du réseau amont ramenée au secondaire (du transformateur) • Xa : réactance du réseau amont ramenée au secondaire. 9 . • Rc : résistance d’une phase du câble C1. • V : tension simple au secondaire. • Xt : réactance totale du transformateur ramenée au secondaire. • Xc : réactance d’une phase du câble C1. • Rt : résistance totale du transformateur ramenée au secondaire. courant de court-circuit au point B V Z B ( Ra Rt ) 2 ( Xa Xt ) 2 IccB ZB 10 .Exemple de calcul (2) Calcul de IccB. courant de court-circuit au point C V IccC Z C ( Ra Rt Rc ) 2 ( Xa Xt Xc) 2 ZC 11 .Exemple de calcul (3) Calcul de IccC. • Un court circuit au point B sera éliminé par les protections en amont du transformateur ( généralement par fusibles côté réseau amont).Exemple de calcul (4) Conclusion : • Le pouvoir de coupure de Dj1 doit être supérieur au courant de court circuit susceptible de le traverser Pdc Dj1>IccC. 12 . 20. • L’impédance du réseau (HT) vu du côté BT peut être obtenue auprès du fournisseur d’énergie ou par calcul à partir de Scc : 2 U sec La résistance et la réactance Za amont se déduisent à partir Scc de Ra / Za en HT par : Ra 0.2 en 20 kV.Z a Ra / Za ≈ 0.Calcul des résistances et réactances Réseau amont (Za. 13 . Ra. Ra / Za ≈ 0. X a Z a2 Ra2 Ra / Za ≈ 0.3 en 6 kV.1 en 150 kV. Xa) • Le réseau amont est caractérisé par sa puissance de court- circuit Scc. Calcul des résistances et réactances Impédance du transformateur (Zt. Pcu.U = tension qu’il faut appliquer au primaire du transformateur pour que le secondaire 100 soit parcouru par l’intensité nominale In. 14 . S n2 • Sa tension de court-circuit (Ucc%) Xt Z R t 2 t 2 • Ses pertes cuivre (Pcu) Ucc. Xt) • Le transformateur est 2 caractérisé par : Ucc U Zt * • Son mode de couplage. les bornes secondaires BT étant court- circuitées. Rt. 100 Sn • Ses tensions (primaire et secondaire (U)).U 2 • Sa puissance apparente Rt nominale (Sn). S • Ses dimensions géométriques. Mode de pose Jeux de barres Câble triphasé Câbles Câbles Câble en nappe unipolaires unipolaires serrée espacés serrés en triangle Réactance 0. Xc) Le câble est caractérisé par: L • La nature du conducteur ( Cu ou Al).085 0.08 0.109 .Calcul des résistances et réactances Impédance d’un câble (Zc. cu 23.m La réactance dépend de son mode de pose.15 0. • Sa résistivité. maximum ou minimum (défaut à l’extrémité et non derrière le disjoncteur). la résistivité n’est pas la même selon le courant de court-circuit calculé.m • Son mode de pose.15 0. Rc .109 .095 linéique en mΩ/m 15 . Rc. al 36. Ucc=6%. Caractéristiques de l’installation : • Réseau amont : Scc=500MVA • Transformateur : 20kV. Sn=400kVA. Pcu=5kW. 16 . • Câble C1: 3 x 150mm2 par phase en cuivre longueur 3m.Application numérique On se propose de calculer la valeur du courant lors d’un court-circuit au point B puis lors d’un court- circuit au point C de l’installation. 410V. animal de quelques 5 à 15% secondes Nécessite une Permanents Accident intervention sur site 5 à 15 % après coupure Remarques : • Seuls 5 à 15% des défauts nécessitent une intervention sur site (continuité du service) • Les lignes aériennes HTA sont essentiellement touchées par les défauts non permanents 17 .Persistance et classification Type Causes possibles Elimination Fréquence Automatique en Auto extincteurs quelques milli 5% secondes Amorçage d’un Après une coupure Fugitifs 70 à 80% arc de l’ordre de 300 ms Après une coupure Semi permanents Branche. le disjoncteur déclenche définitivement.Protection des lignes HTA Défaut auto extincteur : • Si le défaut dure moins de 100 ms. • Si le défaut dure plus de 100 ms. la protection ne doit pas réagir. Défaut permanent : si le défaut persiste encore. 18 . Défaut auto extincteur : • La durée de mise hors tension est d'environ 300 ms pour permettre l’extinction de l'arc qui a pu se former. la coupure a alors une durée de 15 à 30 s . Défaut semi-permanent : si le défaut réapparaît à la remise sous tension. visite de ligne. la protection doit réagir.5 s environ après la réapparition du défaut . l'automatisme réagit de la manière suivante : • un deuxième déclenchement a lieu 0. dépannage). La ligne reste alors hors tension jusqu'à la fin de l'intervention nécessaire (recherche de défaut. ce cycle peut être suivi d'un deuxième cycle analogue. Cycle de réenclenchement 19 . • Chaque phase peut être mise à la terre par un disjoncteur fonctionnant à pôles séparés. Le disjoncteur shunt permet d'éviter ces coupures. Ce qui permet d’éteindre l’arc en le court-circuitant. pour environ 80 % des défauts monophasés fugitifs.Le disjoncteur shunt • Le fonctionnement de l'automatisme réenclencheur lent présente l'inconvénient de provoquer des coupures sur le réseau. 20 . Cycle d’un disjoncteur shunt 21 .