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Disponiblite Reseau Bt Guide

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Améliorer la disponibilité des réseaux électriques BT Installations non surveillées Guides experts basse tension N° 9 M M OO- M M E87377 M M M M M M M M Get more with the world’s Power & Control specialist* Table des matières L’appareillage électrique 1.1. Finalité de l’appareillage électrique 1.1.1. Les besoins 1.1.2. Le plan de protection 1.1.3. La remise en service 3 3 3 3 3 Défauts et perturbations dans les réseaux à basse tension 2.1. Le court-circuit 2.2. La surcharge 2.3. Les courants de fuite 2.4. Les perturbations dues aux surtensions 2.5. Les harmoniques 5 5 5 5 7 8 Les principes fondamentaux pour améliorer la continuité du service 3.1. Une installation électrique saine 3.2. Les Normes 3.3. Choisir les protections les mieux adaptées 3.3.1. Les courts-circuits 3.3.2. Les Surcharges 3.3.3. Les défauts différentiels 3.3.4. Les Surtensions 3.4. Rôle et importance de la fonction de réenclenchement automatique 9 9 9 10 10 11 12 13 14 Comment utiliser un réenclencheur 4.1 Principe de base 4.2. Fonctionnement d’un réenclencheur sur défaut permanent 4.2.1. Sur court-circuit 4.2.2. Sur défaut différentiel 4.3. Fonctionnement d’un réenclencheur en présence de risques fugitifs 4.3.1. La foudre 4.3.2. Les surcharges 4.3.3. La signalisation 15 15 15 15 16 16 16 16 17 Les solutions Schneider 5.1 Fonctionnalités 5.2 Architecture 18 18 18 Compléments techniques 6.1 Applications à départ unique 6.1.1. Schéma de base 6.1.2. Schéma à télécommande 6.2. Applications multidéparts 6.2.1. Schéma évolué à réenclenchements multiples 6.3. F.A.Q. 19 20 20 22 24 24 25 1 2 L’appareillage électrique En bref 1.1. Finalité de l’appareillage électrique 1.1.1. Les besoins Pour l’utilisateur ou l’exploitant, l’énergie électrique doit être : b exempte de risque, (besoin de sécurité pour les biens et pour les personnes) b toujours disponible. E79494 Les exigences d’une distribution électrique sont : b sécurité b disponibilité Les normes d’installation électrique et les normes produit prennent en considération ces deux exigences par : b des règles et des techniques d’installation b des appareillages de protection spécifiques. La disponibilité est le fruit d’une bonne optimisation des solutions et de leur bonne coordination. Besoins clients Continuité de l’alimentation en énergie électrique Plan de protection Sécurité de l’installation électrique Coordination des protections : sélectivité, filiation & limitation des contraintes La disponibilité de l'énergie électrique et le plan de protection BT. 1.1.2. Le plan de protection Ces besoins se traduisent - au niveau du plan de protection - : b en terme de sécurité, par des solutions prévenant les risques provoqués par les défauts d’isolement, ces risques sont : v l’électrisation ou l’électrocution des personnes v la destruction des récepteurs et des risques d’incendie. L’occurrence d’un défaut d’isolement est non négligeable. La sécurité de l’installation électrique est assurée par : b le respect des normes d’installation électrique b la mise en œuvre d’appareillages de protection conformes aux normes produits. b en terme de disponibilité, par l’amélioration de la disponibilité des réseaux électriques c’est-à-dire : v la coordination des protections pour limiter, lors d’un défaut, le déclenchement de plusieurs appareils de protection (un seul déclenchement sur le calibre le plus faible v le choix de produits insensibles aux perturbations électriques rencontrées sur le réseau. 1.1.3. La remise en service Le respect de ces principes garantit un fonctionnement optimisé de la distribution électrique. Cependant, il est certain que tout défaut sur l’installation entraîne une mise hors service partielle de celle-ci et nécessite après contrôle et réparation éventuelle une remise en service. 3 L’appareillage électrique En revanche pour des applications particulières il peut s’avérer que la mise hors service, même très partielle, de l’installation peut : b générer des dysfonctionnements importants de l’application qui peuvent nuire à la sécurité b être durable dans le cas où l’installation est peu accessible b être due à des phénomènes transitoires n’altérant pas ou temporairement la sécurité de l’installation. De ce fait, l’installation de réenclencheur sur l’appareillage électrique permettant une remise sous tension automatique après le déclenchement d’un appareil diminue sensiblement le risque de perte de disponibilité et contribue à la sécurité générale de l’application. 4 Défauts et perturbations dans les réseaux à basse tension En bref 2.1. Le court-circuit Le court-circuit est généralement provoqué par le rapprochement accidentel de deux conducteurs de puissance ou de terre. Nota : un défaut d'isolement phase/terre est équivalent à un court-circuit phase/ neutre en schéma de liaisons à la terre TN-S. Les grandes familles de défauts sont : b le court-circuit b la surcharge b la perte de l'isolement. Les grandes familles de perturbations sont : b le courant de fuite b la surtension b les harmoniques. E87048 E79495 Court-circuit phase/neutre, phase/phase et phase/terre. Les rongeurs peuvent survivre plusieurs mois, sans eau, en ne se nourrissant que des câbles électriques placés dans des canalisations électriques. Les rampants, plus longs, peuvent mettre en relation deux parties actives d’une installation électrique. Les cheminements de câbles mobiles tels que ceux des ponts roulants, des robots et des machines automatiques, sont fréquemment le siège de courtscircuits provenant de l’écrasement ou de l’arrachement ou encore du vieillissement de l’isolant des conducteurs électriques. Lors de travaux de terrassement les pelles et les engins mécaniques peuvent sectionner les alimentations électriques de toutes natures. 2.2. La surcharge Les causes de déclenchements des protections liés aux surcharges dans une installation électrique sont nombreuses, on peut néanmoins distinguer deux cas : b l’installation électrique évolue au fil du temps et le nombre de charge augmentant à un moment donné le courant nominal est dépassé. C’est par exemple le cas de l’augmentation du parc des machines, du nombre de postes, de terminaux, du trafic, etc. b le récepteur consomme plus de courant que la normale en raison d’un dysfonctionnement, par exemple : pompes de relevage bouchées, ventilations obstruées, moteurs de transbordeurs surchargés ou mal entretenus, systèmes mal réglés ou déréglés, dégradation au cours du temps de paramètres conduisant à une baisse de rendement générant une augmentation de puissance, etc. 2.3. Les courants de fuite Les courants de fuite peuvent avoir plusieurs origines b courants de fuite issus d’un défaut d’isolement (hors défaut de courtcircuit phase terre). Ils sont généralement dus à la rupture de l’isolation phase terre (des câbles) et sont précurseurs d’un défaut conduisant à un court-circuit. La plus connue est celle des bobinages des moteurs mais le phénomène est semblable lorsque au fil du temps un dépôt de résidus, le plus souvent humides, vient s’accumuler sur des parties sous tension pour rejoindre un élément relié à la terre. La cafetière électrique et autres appareils utilisant l’eau et l’électricité sont des sources fréquentes de défaut terre. L’eau issue de la condensation, l’air provenant des systèmes de ventilation des machines peuvent transporter des particules de matières utilisées dans ce récepteur et se déposer entre un conducteur actif et la masse, généralement le long de l’isolateur. E79496 5 Défauts et perturbations dans les réseaux à basse tension Le rôle des protections est alors d’éliminer tout défaut pouvant entraîner un danger tant pour les personnes que pour les biens. b courants de fuite dus aux capacités des filtres des équipements électroniques ou des câbles. Le phénomène est lié aux équipements intégrant de l’électronique, qui pour respecter, entre autre la Directive Européenne (ou d’autres ailleurs dans le monde) sur la compatibilité électromagnétique, utilisent des filtres à capacités reliées à la terre. E79497 Capacité localisée à la terre par équipement sensible. Ces capacités sont branchées entre les conducteurs de puissance phase et neutre et la terre (cf. schéma ci-dessous). De ce fait elles sont à l’origine de courants transitoires importants notamment lors de la mise sous ou hors tension de circuits. (Cf. guide protections différentielles "si"). Ces courants qui circulent à la terre sont propres aux filtres d’antiparasitage. Ces phénomènes sont aujourd’hui bien connus de l’électricien, leur caractère très aléatoires et souvent corrélés avec d’autres phénomènes rend le diagnostic délicat. E79499 Capacité répartie en cas de grande longueur de câble. Dans le cas de grande longueur de câble les conducteurs de puissance se comportent comme des filtres secteurs et provoquent les mêmes effets : 100 mètres de câbles présentent sensiblement la même capacité qu’une station de travail informatique. 6 2.4. Les perturbations dues aux surtensions Il faut distinguer deux types de surtensions : celles générées par un impact de foudre et celles issues des manœuvres de l’appareillage électrique. b la surtension consécutive à un coup de foudre (cf figure ci-après) est susceptible de perturber toute installation électrique et c’est en cela qu’elle est incontestablement la première source de déclenchements intempestifs des protections électriques. Dans la grande majorité des cas c’est une protection différentielle qui déclenchera. Le disjoncteur de branchement lorsqu’il est différentiel est le premier concerné compte tenu qu’il affecte toute l’installation électrique. Un impact de foudre s’il tombe sur une ligne ou une installation électrique provoque une montée de potentiel qui provoquera des amorçages à la terre conduisant au déclenchement des protections différentielles et / ou magnétothermiques. b les surtensions de manœuvre (cf figure ci-après) proviennent de l’ouverture ou de la fermeture d’appareillages sur le réseau électrique (commutation de courants sur un réseau de forte puissance). Le phénomène le plus perturbateur est celui généré par la surtension qui apparaît sur le réseau lorsqu’un appareil de protection coupe un courant électrique. L’énergie électrique transmise par cette deuxième catégorie de surtension est notablement moins énergétique que celle émise par un coup de foudre proche. E97884 E67883 V U 0,9U 10 0,1U 0,5 t (ms) Surtension de foudre. Surtension de manœuvres. b les surtensions provenant de la rupture du conducteur neutre Dans un système triphasé la rupture de la liaison du conducteur neutre à la terre provoque une montée du potentiel du neutre (suivant le déséquilibre de charge). La tension phase neutre est également affectée, elle peut s’accroître de 70 % ( U0 3 ). Ph1 Ph1 E67885 Z1 Vo N Vo Vo Z3 E67886 Uz2 < Vo Z2 Uz3 > Vo Z2 Ph2 Ph3 Ph2 N Z3 Ph3 Déplacement du point neutre N en cas de rupture (le cas Z1 >> Z2 et Z3). 7 Défauts et perturbations dans les réseaux à basse tension 2.5. Les harmoniques Les courants harmoniques trouvent essentiellement leur origine dans les charges qui incorporent des redresseurs comme les alimentations à découpage secteur et en particulier celles aujourd’hui utilisées dans les ordinateurs de bureau. Ces charges, généralement monophasées, peuvent être nombreuses et générer dans les circuits de puissance triphasés un courant harmonique 3 à 150 Hz. Les courants harmoniques peuvent être supérieurs au courant nominal et atteindre dans le conducteur Neutre 1,7 fois la valeur du courant efficace qui circule dans les conducteurs de phases. E67887 = Circulation des courants d'harmoniques 3. Ces courants ne sont pas susceptibles de faire déclencher une protection différentielle mais, en revanche, peuvent entraîner le déclenchement de la protection du conducteur de neutre si elle a été calculée à l’image de la phase. Mal protégée, une section réduite du conducteur neutre peut entraîner sa détérioration. Ce sont essentiellement les immeubles de bureaux, où la microinformatique est omniprésente, qui sont victimes de courants harmoniques (In>130 % Iphase). 8 Les principes fondamentaux pour améliorer la continuité du service En bref 3.1. Une installation électrique saine Les normes d’installation tel que la NF C15-100 ou la CEI-60364 édictent des règles en vue de garantir la sécurité des biens et des personnes. La prise en compte des impératifs de continuité de service relève de solutions adaptées à chaque cas particulier. Avant toute chose, rappelons, qu’une installation électrique dans laquelle la continuité de service est primordiale doit être bien conçue. Trop souvent des protections sont supprimées pour éviter qu’elles ne déclenchent intempestivement. Cette tendance a été particulièrement observée dans le cadre des déclenchements intempestifs des protections différentielles. Dans ce cas des risques de dommages importants sont à craindre tant pour la sécurité des personnes que pour celle des biens. La continuité de service ne s’en trouve pas pour autant améliorée puisque même si les déclenchements intempestifs sont supprimés, ils sont remplacés par des incidents ou des accidents aux conséquences en général bien plus graves (ouverture des protections amont). Principes fondamentaux : b une installation électrique saine avec des protections adaptées b la suppression des protections conduit généralement à une diminution de la disponibilité. Pour des installations : b non surveillées b non domestiques. Les normes d'installation autorisent le réenclenchement automatique. 3.2. Les Normes La protection des “ installations non surveillées ” dépend des normes d'installation propres à chaque pays. b la CEI 60364 autorise l'usage du réenclencheur y compris s'il est à usage domestique. b en France, pour les installations autonomes, la NF C 15-100 considère que : v pour les installations de type domestique il est interdit de mettre un système de réenclencheur automatique, v pour les installations de type non domestique, il est autorisé - § 471.2.5 d'utiliser un réenclencheur sous réserve que : - sa présence soit signalée à proximité du réenclencheur - le fonctionnement automatique puisse être verrouillé. b l’éclairage urbain répond à des exigences particulières : v NF C 17-200 traite de l’éclairage urbain v le guide UTE C 17 205 illustre les principales règles d’application de la NF C 17-200. v le guide UTE C 17 202 illustre les principales règles d’application relatives à l’installation de guirlandes lumineuses v le guide pratique UTE C 17 210 est dédié aux dispositifs électroniques de protection de terre pour l’éclairage public. Les réenclencheurs automatiques sont autorisés par ces normes. 9 Les principes fondamentaux pour améliorer la continuité du service En bref 3.3. Choisir les protections les mieux adaptées 3.3.1. Les courts-circuits C’est sûrement un des sujets les plus délicats pour l’électricien qui conçoit une installation électrique. Il recherchera pour cela une bonne coordination des protections (cf. guide expert n° 5). E67891 Face aux risques de défauts, une coordination des protections et un schéma bien conçu optimise la continuité de service. Face aux risques de perturbations : 3 besoins, 3 solutions, 3 produits : b le parafoudre protège les équipements électriques de leur destruction provoquée par une surtension trop importante b le différentiel immunisé prévient des déclenchements intempestifs provenant des courants parasites à haute fréquence b le réenclencheur permet de ré-alimenter sur différents types de défauts ou perturbations. Sélectivité totale Sélectivité totale. Le courant de court-circuit est vu par l’ensemble des disjoncteurs en amont du défaut, seule une bonne sélectivité (totale) des protections peut garantir uniquement l’ouverture du disjoncteur juste en amont du défaut b pour améliorer la disponibilité d’un départ il est recommandé de l’alimenter le plus en amont possible (près de la source) afin éviter le déclenchement d’une protection relative à un autre équipement. E67892 Sélectivité partielle plus réenclencheur. Sur des réseaux à forte disponibilité, l’utilisation d’un dispositif de réarmement automatique peut se justifier dans le cas où la sélectivité est partielle ou si un court-circuit peut s’éliminer naturellement (cas rare). Cette technique est utilisée en haute tension mais rarement en BT, un rongeur ou en rampant provoquant un défaut conduit le plus souvent à un défaut de court-circuit permanent. Dans tous les cas il faut considérer ce réarmement comme exceptionnel et limiter le nombre de tentatives de réarmement. 10 3.3.2. Les Surcharges Le courant de surcharge est vu par les disjoncteurs en amont du récepteur défectueux pour éviter le déclenchement de ces protections il convient de : b soit les dimensionner sans prendre de coefficient de foisonnement (solution 1) b soit protéger individuellement chaque départ sensible par un disjoncteur (solution 2). E67893 E67894 Solution 2 Sélectivité en surcharge sans foisonnement. Sélectivité partielle en surcharge avec foisonnement. Il est toujours préférable d’alimenter un départ le plus en amont possible pour éviter le déclenchement d’une protection relative à un autre équipement. L’utilisation d’un dispositif de réarmement automatique sur un départ sensible d’un réseau à haute disponibilité permet d’apporter une solution de réalimentation automatique, généralement provisoire, pendant le temps d’intervention des services de maintenance. 11 Les principes fondamentaux pour améliorer la continuité de service 3.3.3. Les défauts différentiels Lorsque la protection différentielle est à forte sensibilité, inférieure ou égale à 30 mA, et qu’elle a un rôle de protection des personnes, son réarmement automatique, sauf cas particulier (mobilier urbain, éclairage public), est déconseillé voire interdit pour des raisons de sécurité. (cf. § normes) b courants de fuite issus d’un défaut d’isolement (hors défaut de courtcircuit phase terre). Pour répondre aux nombreux cas de déclenchement intempestif fugitif comme ceux liés à la présence d’eau, le réenclencheur permet lorsqu’il est suffisamment temporisé d’attendre que le défaut disparaisse pour réarmer la protection. Cette solution est couramment utilisée dans le domaine de l’éclairage public extérieur, le mobilier urbain, les enseignes lumineuses, les feux tricolores, mais également dans un grand nombre d’autres cas b courants de fuite dus aux capacités des filtres des équipements électroniques ou des câbles en présence de perturbations (parasites). Les protections différentielles standard peuvent être perturbées par les courants de fuite générés par les capacités des câbles de grande longueur ou des filtres contenus dans les équipements électroniques. Ces condensateurs présentent une impédance inversement proportionnelle à la fréquence. Les courants des parasites étant à haute fréquence ils peuvent s’écouler à la terre par ces condensateurs et peuvent être interprétés comme un courant de fuite à la terre par les protections différentielles en amont. E67888 E79498 Courant de fuite dû au filtre HF à la fermeture de D1. Ce phénomène est à l’origine du déclenchement intempestif des protections différentielles standard. Pour limiter le risque de déclenchement intempestif des protections différentielles il est impératif d’utiliser une protection immunisée à ce type d’onde. Dans le cas de perturbations de forte amplitude le réenclencheur contribue à fiabiliser la distribution électrique. Associé à une protection différentielle immunisée, il permet une disponibilité électrique maximale. 12 3.3.4. Les Surtensions 3.3.4.1. Foudre b un impact de foudre éloigné, tant de l’installation électrique que des lignes d’alimentation, est pour une installation faite dans les règles de l’art c’est à dire avec parafoudres et protections différentielles immunisées, sans effets (cf. guide protection foudre) b Un impact de foudre proche peut conduire dans certains cas au déclenchement des protections différentielles mais également des protections magnéto thermiques. E87023 M "si" Installation avec différentiels "si" et parafoudre. La solution : b un parafoudre pour limiter les surtensions b des protections différentielles immunisées pour se prémunir des déclenchements intempestifs b un réenclencheur sur les départs à forte continuité de service pour remettre le départ en service après un coup de foudre proche. Ainsi même si l’ouverture des protections reste exceptionnelle, pour les sites où la continuité de service est importante l’usage recommande d’installer un parafoudre pour limiter les surtensions, des protections différentielles immunisées pour se prémunir des déclenchements intempestifs et un réenclencheur sur les départs qui exigent une forte continuité de service pour remettre le départ en service après un coup de foudre proche. Il est à noter qu’une installation électrique qui ne comporte pas d’électronique (pas de filtres) ni de grande longueur de câble (pas de capacité) pourrait être réalisée avec un parafoudre et des protections différentielles standard associés à des réenclencheurs, l’usage est malgré tout de préconiser pour les sites sensibles l’usage de protections différentielles immunisées. En effet les réenclencheurs comptabilisent le nombre de déclenchements - réarmements et mettent en sécurité le départ au-delà d’un certain nombre. Dans le cas de l’utilisation de protections différentielles standard le risque est d’avoir plusieurs déclenchements dus à des impacts de foudre lointains dans un laps de temps faible. Une telle situation peut conduire au blocage de l’automatisme de réarmement qui l’interprète comme un défaut permanent. 3.3.4.2. Surtensions de manœuvre Une installation faite dans les règles de l’art utilisera un parafoudre et des protections différentielles immunisées. Ces mesures sont suffisantes pour se prémunir des déclenchements intempestifs provenant des surtensions de manœuvre. 3.3.4.3. Courants harmoniques Dans les installations ou les bâtiments dans lesquels l’électronique est omniprésente il est fortement conseillé de bien évaluer la charge dans le conducteur neutre pour bien en apprécier sa section. L’usage d’une demi-section pour le neutre est généralement à proscrire. La seule solution est de respecter les règles de calcul des sections de câbles. 13 Les principes fondamentaux pour améliorer la continuité de service E87442 3.4. Rôle et importance de la fonction de réenclenchement automatique L’appareillage de protection a pour objet de maintenir l’intégrité et la sécurité des installations électriques. Si la contrainte admissible est dépassée la protection entre en œuvre. Après un déclenchement, l’installation doit être vérifiée, éventuellement réparée et remise sous tension. Dans la pratique elle est souvent remise sous tension et ce n’est seulement que si elle redéclenche que l’installation électrique est vérifiée. Ces opérations se font manuellement. Les sites isolés, sans personnel, sont souvent éloignés, peu accessibles et ne disposent que d’une autonomie limitée. C’est le cas des stations de contrôle du trafic ferroviaire, de météorologie, d’affichage, contrôle routier, relais hertziens pour la Gendarmerie ou pour la téléphonie mobile. Ces sites ont généralement des autonomies d’une vingtaine de minutes et des temps d’accès de une à douze heures. Ainsi le réenclencheur permet d’éviter les interventions qui consistent en de simples réarmements manuels, conduisant à une ré-alimentation plus rapide du site (pas de perte d’exploitation), une intervention des personnels de maintenance moins fréquente, plus tardive et qu’à bon escient. Dans de nombreux cas l’installation est composée d’une électronique ( de mesure, de surveillance de télécommunication etc..), elle est capable de fonctionner sur batteries. L’autonomie est généralement d’une vingtaine de minutes ce qui permet de couvrir la grande majorité des coupures secteur. Le réenclencheur trouve naturellement sa place pour ré-alimenter l’installation suite à un déclenchement d’une protection sur un défaut généralement fugitif. Le plus souvent, ils sont liés à l’activité orageuse du secteur, aggravés par la situation géographique (situation en hauteur, à proximité de mats métalliques, d’antennes, de plans d’eau,...). Pour ces mêmes raisons l’accessibilité y est difficile et les temps d’intervention longs notamment en hiver où la neige peut rendre l’accès routier impraticable. Le réenclencheur a pour les sites isolés, sans personnel, cette fonctionnalité de réalimenter automatiquement le site tout en assurant la sécurité électrique (verrouillage sur défaut permanent). 14 Comment utiliser un réenclencheur En bref 4.1 Principe de base Si le défaut est fugitif l'électricien réarme la protection, si le défaut est permanent il répare puis remet en service. Le système de réenclenchement analyse la nature du défaut. Suivant celle-ci : b soit il met en sécurité le départ v l’automatisme d’un réenclencheur verrouillera le système en attendant la remise en service faite par un électricien b soit il réarme la protection v après une temporisation v un nombre limité de fois. Ainsi après un défaut le réenclencheur doit : b analyser lors de la refermeture le comportement des protections pour pouvoir interdire tout refermeture sur un défaut permanent b permettre au système réalimenté de retrouver un certain équilibre en temporisant les ordres de refermeture. Au premier défaut un réenclencheur temporise pendant une durée (T1) le premier ordre de refermeture puis il vérifie que le défaut à disparu, le cas échéant il verrouille le dispositif de réenclenchement automatique et met en sécurité le départ. Dans le cas d’un défaut fugitif qui réapparaît Il est alors possible de réarmer la protection et réitérer l’opération précédente un certain nombre (n) de fois de suite pendant un laps de temps donné (T2), au-delà le système considère que le défaut est permanent et il se met en sécurité de départ. Le réenclencheur doit se comporter comme l’"électricien" qui va intervenir sur un site pour remettre l’installation en service. Le système de réenclenchement analyse la nature du défaut : selon celui-ci b il met en sécurité le départ (défaut permanent) b il réarme la protection (défaut fugitif) v après une temporisation, v un nombre limité de fois. E87320 O O- Schéma de principe d'un réenclencheur . Les paramètres n, T1 et T2 sont à adapter aux caractéristiques de chaque site. 4.2. Fonctionnement d’un réenclencheur sur défaut permanent 4.2.1. Sur court-circuit Un disjoncteur ne doit ouvrir qu’un nombre limité de fois sur court-circuit : risque de détérioration irréversible et / ou d’incendie des circuits situés en aval par surcharges thermiques répétées Un réarmement suivi d’une ouverture immédiate caractérise un défaut ou un défaut d'isolement permanent, il est dans ce cas impératif d’interdire tout autre réarmement. Le départ concerné doit être mis en sécurité. 15 Comment utiliser un réenclencheur E87441 4.2.2. Sur défaut différentiel Un défaut différentiel qui est suivi d’une ouverture immédiate de la protection est généralement révélateur d’un défaut établi, dans ce cas, comme pour le court circuit, il est recommandé de ne pas réenclencher la protection. E67896 Chronogramme du défaut permanent. 4.3. Fonctionnement d’un réenclencheur en présence de risques fugitifs 4.3.1. La foudre La foudre est le premier risque qui conduit l’électricien à installer un réenclencheur qui, rappelons le, doit être associé à un parafoudre pour éviter la détérioration des matériels électriques. Il est conseillé de choisir un temps (T1) suffisamment élevé pour laisser le temps à l’orage de s’éloigner et éviter plusieurs réarmements consécutifs qui conduiraient au blocage du réenclencheur (défaut permanent). En zone montagneuse et exposée au risque de foudre il convient de retarder les réenclenchements de 3 à 5 minutes (T1) tout en autorisant pas plus de 3 (n) réarmements en moins de 2 heures (T2) (Cf. logiciel d’évaluation du risque). E67897 Chronogramme d'un défaut fugitif : cas de la foudre. 4.3.2. Les surcharges Le déclenchement d’une protection sur surcharge “ thermique ” doit être considéré comme anormal dans la mesure où il peut cacher un défaut latent d’usure, d’insuffisance d’entretien etc. et nécessite la visite d’un agent de 16 E87440 maintenance pour contrôler l’installation. Le temps (T1) qui caractérise la durée pendant laquelle la protection reste ouvert après un déclenchement doit être suffisant pour permettre à la charge de “récupérer un équilibre thermique”. Pour un moteur ce temps est couramment supérieur à une demi-heure. Dans le cas de plusieurs redémarrages consécutifs, la contrainte thermique augmente. Il est impératif d’en limiter le nombre (n) pendant la durée (T2). Ceci est d’autant plus important que la phase de démarrage est longue (système à forte inertie). 1 E67898 Chronogramme d'une surcharge récepteur (tension basse sur compresseur). Les constructeurs de moteurs sont généralement capables de fournir des abaques qui permettent de calculer ces constantes. Il en est généralement de même pour de nombreuses installations qui ont de forts et longs courants de démarrage. Lors du paramétrage du réenclencheur il faudra en tenir compte pour déterminer (n) et les temps (T1) et (T2) qui doivent être suffisants pour ne pas détériorer la charge. Sauf pour de rares exceptions, il est déconseillé de programmer un temps T1 inférieur à une 1 ou 2 minutes. Dans tous les cas l’indication du nombre de réarmements est une information précieuse pour apprécier la gravité de la situation après un défaut. Dans le cas de l’utilisation d’un compresseur (froid, climatisation etc..), il est impératif de prévoir un temps T1 suffisant pour permettre au condenseur de retrouver son équilibre interne. Une remise en service trop rapide peut détériorer le compresseur. Généralement une protection est mise en place pour ce risque particulier. 4.3.3. La signalisation L’information “verrouillage sur défaut” fournie par le réenclencheur permet aux services de maintenance de n’intervenir que sur les sites réellement en défaut. Ce signal est généralement transmis par un modem sur une ligne téléphonique privée ou public. Par ailleurs le compteur de réarmement donne aux services de maintenance des indications précieuses sur l’appréciation du risque lié aux défauts fugitifs ou latents. 17 Les solutions Schneider Schneider a développé un système de refermeture automatique ATm pour les disjoncteurs C60 et C120 des gammes M9 Merlin Gerin, équipés de télécommande Tm. Le système complet comprend l'automatisme et aussi l'ensemble des protections nécessaires (surcharge, court-circuits, différentiels, parafoudre). L'ATM est utilisé pour l'alimentation d'installations sans surveillance, isolées, difficiles d'accès, afin de répondre aux besoins de disponibilité, et de forte continuité de service dans les applications de type : b réseaux de communication (téléphonie mobile, radio privée, réseau câblé...) b stations de mesures (transport gaz, barrage, météo) b éclairage (aire de repos autoroutière, tunnel, parking) b captage et traitement des eaux b signalisation (routière, ferroviaire, aérienne...). 5.1 Fonctionnalités Le système est composé d'un disjoncteur C60, d'un bloc Vigi C60 (type "si" recommandé), d'une télécommande Tm, d'un auxiliaire de signalisation de défaut SD et de l'automatisme ATm. L'automatisme ATm pilotant le système, dispose en face avant, sous capot transparent plombable, des interfaces suivantes : b commutateur de sélection, du nombre de refermetures autorisées, ou d'initialisation de l'ATm b potentiomètre T2 de réglage de la durée autorisant le nombre de refermetures sélectionnées b potentiomètre T1 de réglage de la temporisation avant refermeture automatique b voyant (jaune) de signalisation de l'état de l'ATm. Il est équipé également d'une : b entrée pour commande externe (facultative) d'inhibition à distance de l'ATm b sortie pour signalisation à distance de la présence d'un défaut électrique permanent. Sur des sites exposés aux problèmes de foudre, il est indispensable d'adjoindre : b un parafoudre b un disjoncteur de protection et de sectionnement du parafoudre. 5.2 Architecture E87372 ATm SD+Tm+C60+Vigi C60 O O- Commande d'inhibition à distance Report de signalisation Compteur du nombre de "défauts" Récepteurs Schéma de principe d'une installation à réenclenchement automatique. 18 Compléments techniques 6.1. Applications à départ unique 6.1.1. Schéma de base 6.1.2. Schéma à télécommande 20 20 22 23 6.2. Applications multidéparts 6.2.1. Schéma évolué à réenclements multiples 24 24 6.3. F.A.Q. 25 Applications E87443 MERLIN GERIN multi 9 C60N C63 400V a 6 0 0 0 1 0 k A I E C 9 4 7 . 2 2 4 1 8 2 O - OF Ph X S1 MERLIN GERIN multi 9 AT B 1 s 5 MERLIN GERIN MERLIN GERIN multi 9 A C Tc 230V 5 0 / 6 0 H Ph CT CT s a TL multi 9 ACTt 1 - 1 0 m m 6 - 6 0 s 6 - 6 0 m m A1 GERIN 1 - 1 0 h X S1 MERLIN 1 - 1 0 s GERIN MERLIN MERLIN 5 6 7 8 9 10 4 3 GERIN 2 T 1 5 4 8 6 multi 9 multi 9 C60N C40 C A 1 6 0 1 2 P multi 9 vigi C60 IÐN N / 1 3 T S2 N 18308 2 1 Tm OF a u t o 0 , 0 3a 0 A T 0 2 400V SD 2 3 0 V ~ a 1 3 N / 2 4 6 0 0 0 1 0 k A I E C 9 4 7 . 2 MN 15917 a u t o MX A 2 2 4 2 0 6 1 8 3 1 0 2 4 2 6 5 0 9 t e s t O - OF T N S2 O - OF A2 M E R L I N G E R I N A1 M E R L I N G E R I N M E R L I N G E R I N MERLIN GERIN MERLIN GERIN OF Te s t SD multi 9 OF MX 11 0 . 1 3 0 V multi 9 MN D 1 U D 2 < MERLIN GERIN multi 9 Tm C A 1 6 0 3 4 P OF a u t o multi 9 C60N C25 400V 2 3 0 V ~ multi 9 vigi C60 IÐN N / 1 3 0 , 0 3a 0 A T 0 2 5 T a 1 3 5 N / 2 4 6 SD 6 0 0 0 1 0 k A I E C 9 4 7 . 2 2 6 9 2 4 r e s e t 2 6 9 2 7 220.415V 2 6 9 4 6 a 220.415V 2 6 9 6 0 a a u t o MN MX A 2 1 8 3 11 2 4 2 1 7 2 4 6 2 6 5 3 1 t e s t O - OF O - OF O - OF A2 A1 Y2 Y1 MERLIN 5 2 1 10 RIN GEMERLIN GERIN MERLIN off/ reset GERIN 0 multi 9 ATm 84 SD multi 9 C60N C63 400V a m u l t i 9m u l t i 9 0 v i g i C 6v i g i C 6 0 IÐN N / 1 3 A 0 , 3 0a 0 I ÐTN0 20 , 3 0a 0 A T 0 2 5 7 N / 1 3 5 7 T T 48 1 3 5 7 N / 2 4 6 8 N / 2 4 6 8 12 min 120 min 6 0 0 0 r e s e t 2 6 9 2 7 1 0 k A I E C 9 4 7 . 2 T2 2 6 5 3 3 2 t6 e5 s3 t3 t e s t 2 3 9 7 4 2 4 6 8 O - OF 120 210 O - OF O - OF O - OF 30s 300s T1 1 8 3 1 6 28 18 A2 19 Compléments techniques 6.1. Applications à départ unique 6.1.1. Schéma de base Pour une petite installation électrique isolée : signalisation routière, éclairage parking, pompe de relevage. Principe b l'automatisme ATm assure la refermeture automatique après déclenchement sur défaut du disjoncteur différentiel télécommandé Tm + Vigi 60 b il reconnaît le type de défaut (défaut fugitif/défaut permanent). L'automatisme verrouille la télécommande Tm si le défaut est permanent et met ainsi le départ en sécurité. Circuit électrique E87026 N 1 L 3 Q1 N 1 L 3 Q2 2 4 A1 ATm A2 18 A1 Tm A2 F1 2 4 Y1 92 91 94 Schéma électrique de l'installation. produits utilisés C60N bipolaire Vigi C60 bipolaire Tm 1-2P ATm contact auxiliaire SD qté 2 1 1 1 1 réf. 18310 18316 26927 20 Description de l'ATM L'ATM dispose en face avant, sous capot transparent plombable, d'un : b commutateur de sélection, du nombre de refermetures autorisées (0, 1, 2, 5 ou 10), d'arrêt et d'initialisation de l'ATm (off/reset) b potentiomètre T2 de réglage de la durée maximale (12 à 120 mn) autorisant le nombre de refermetures sélectionnées sur le commutateur b potentiomètre T1 de réglage de la temporisation (30 à 300 s) avant refermeture automatique b voyant (jaune) de signalisation de l'état de l'ATm : v éteint : hors tension ou position off/reset v pulsé : fonctionnement normal v clignotant : cycle de refermeture en cours v fixe : verrouillage Tm. E87027 Synoptique de l'installation. 21 Compléments techniques 6.1.2. Schéma à télécommande Pour une installation électrique isolée nécessitant une surveillance à distance : signalisation autoroutière,... Principe b l'automatisme ATm assure la refermeture automatique après déclenchement sur défaut du disjoncteur différentiel télécommandé Tm + Vigi 60 b il reconnaît le type de défaut (défaut fugitif/défaut permanent). L'automatisme verrouille la télécommande Tm si le défaut est permanent et met le départ en sécurité b une information visuelle et/ou électronique est disponible à distance pour l'exploitant. Protections contre les surtensions b un disjoncteur de déconnexion doit être associé au parafoudre PRD de protection contre les surtensions d'origine atmosphérique, avec un pouvoir de coupure identique à l'intensité de court circuit (Icc) de l'installation. Surveillance à distance b un contact de porte ou un commutateur S1 à clé peut être utilisé pour inhiber à distance l'ATm. Un verrouillage à distance de l'automatisme peut aussi être réalisé pour un maximum de sécurité d'intervention b le voyant H permet la signalisation à distance de l'inhibition de l'ATm b le compteur d'impulsion CI réalise le comptage du nombre de "défauts" b la sortie 28 de l'ATm peut être utilisée, pour le report de l'information : Tm verrouillée, vers le centre d'exploitation. Ce report peut être réalisé par un transmetteur téléphonique. Circuit électrique N 1 E87031 L 3 Q1 N 1 L 3 Q2 2 1 3 Q3 4 2 4 CI S1 PRD A1 ATm ATm H A2 28 18 A1 Tm Tm A2 2 4 F1 92 91 94 Y2 Y1 N L Shéma électrique de l'installation. produits utilisés C60N bipolaire Vigi C60 bipolaire Tm 1-2P ATm contact auxiliaire SD CI voyant rouge parafoudre PRD commutateur bipolaire qté 3 1 1 1 1 4 1 1 1 réf. 18310 18316 26927 15443 15107 22 Description de l'ATM L'ATM dispose en face avant, sous capot transparent plombable, d'un : b commutateur de sélection, du nombre de refermetures autorisées (0, 1, 2, 5 ou 10), d'arrêt et d'initialisation de l'ATm (off/reset) b potentiomètre T2 de réglage de la durée maximale (12 à 120 mn) autorisant le nombre de refermetures sélectionnées sur le commutateur b potentiomètre T1 de réglage de la temporisation (30 à 300 s) avant refermeture automatique b voyant (jaune) de signalisation de l'état de l'ATm : v éteint : hors tension ou position off/reset v pulsé : fonctionnement normal v clignotant : cycle de refermeture en cours v fixe : verrouillage Tm. E87032 Synoptique de l'installation. 23 Compléments techniques 6.2. Applications multidéparts 6.2.1. Schéma évolué à réenclenchements multiples Pour des installations électriques isolées très sensibles aux perturbations et à très forte continuité de service : émetteur radio, … L'application est constituée de plusieurs émetteurs HF qui pilotent chacun une antenne d'émission/réception. L'ensemble est installé dans des baies électroniques spécifiques ayant une isolation de classe II : chaque baie a une autonomie de fonctionnement de 20 minutes. L'installation est réalisée dans des Schelters spécifiques délocalisés en pleine nature. Emetteur téléphonie mobile E67900 Schelters pour la téléphonie mobile (GSM). Caractéristiques de l'application téléphonie mobile Afin de "couvrir" correctement une région, le réseau d'émetteurs est constitué d'une centaine de sites très délocalisés. Ceux-ci sont caractérisés par : b une très forte sensibilité aux perturbations ; installation sur château d'eau, site élevé non protégé,... b une accessibilité difficile b une continuité de service absolue b une maintenance difficile et coûteuse (nombre de sites important, urgence, site peu accessible,...). Principe La protection est assurée par des disjoncteurs C60 équipé de Vigi Si. Le réenclencheur est effectué par un module Tm piloté par un nanoautomate. Protections contre les surtensions Un disjoncteur de déconnexion doit être associé au parafoudre PRD de protection contre les surtensions d'origine atmosphérique, avec un pouvoir de coupure identique à l'intensité de court circuit (Icc) de l'installation. 24 6.3. F.A.Q. Question Avec un schéma de liaison à la terre de type TT le disjoncteur de branchement doit-il être obligatoirement différentiel ? Non, dans le cas de la protection contre les contacts indirects il convient de limiter la montée de potentiel des masses, cette fonction est remplie par le disjoncteur de branchement s'il est différentiel mais c'est également le cas s'il ne l'est pas mais que tous les départs en aval son équipés de protections différentielles (cf. l'exemple 6.2.1 pour la téléphonie mobile). Note : le tableau électrique et les équipements de distribution seront de classe II. ­ Question J'utilise déjà un réenclencheur, est-il conseillé de protéger un départ informatique avec un DDR 30 mA standard ? (en cas de défaut intempestif c'est le réenclencheur qui réarme) Non, il faut mettre une protection différentielle Si (super immunisé) pour s'affranchir de tout risque de déclenchement intempestif ; en effet, plusieurs déclenchements intempestifs consécutifs seraient interprétés comme un défaut permanent. ­ Question Peut-on protéger un parafoudre par un réenclencheur ? Oui, s'il est différentiel, la protection doit être retardée (type S). ­ Question J'ai plusieurs départs alimentant des charges ayant de forts courants de démarrage, est-il possible de démarrer automatiquement une telle installation ? Oui, en installant plusieurs réenclencheurs qui seront décalés dans le temps (utilisation d'un retardateur additionnel). ­ Question Est-il possible d'utiliser l'ATm pour des applications d'éclairage extérieur (parking automobiles, jardin, etc.) ? Oui, s'il est installé dans un tableau électrique, il sera de préférence associé à une protection différentielle qui peut être obligatoire (30 mA pour le mobilier urbain en France). ­ Question En schéma TT, avec disjoncteur de branchement NON différentiel, est-il possible d'utiliser l'ATm ? Oui, si l'installation est de classe II il convient d'utiliser un tableau qui permette également d'obtenir une isolation de classe II (l'ATm et ces produits associés ont une isolation classe II vis à vis de l'opérateur mais pas vis à vis du rail DIN d'où l'obligation de choisir un tableau électrique adéquat). ­ 25 Notes 26 Notes 27 Notes 28 Schneider Electric Industries SA 5, rue Nadar 92506 Rueil Malmaison Cedex France Tel : +33 (0)1 41 29 82 00 Fax : +33 (0)1 47 51 80 20 En raison de l‘évolution des normes et du matériel, les caractéristiques indiquées par le texte et les images de ce document ne nous engagent qu‘après confirmation par nos services. Ce document a été imprimé sur du papier écologique. http://www.schneider-electric.com Publication : Schneider Electric Réalisation : AMEG Impression : * Obtenez plus du spécialiste mondial de la distribution électrique et des automatismes industriels ART27374 05/2001 DBTP173FR © 2001 Schneider Electric - Tous droits réservés
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