Ener1 - CM5 - Sécurité électrique

Chapitre 5 − Sécurité Page 1 / 84
Novembre 2013
Ener1 − Réseaux électriques
Chapitre 5: Sécurité
Université du Havre, IUT du Havre
Département GEII

Compétences visées :
• Utiliser les outils de calcul des réseaux électriques
• Mesurer un courant, une tension et une puissance, choisir les bons instruments
• Travailler en sécurité (habilitation électrique)
• Câbler un équipement sur un réseau monophasé ou triphasé
Pré-requis :
• Lois générales de l’électricité: Module SE1 (M1104)
• Complexes, intégrales et dérivées: Module Ma1 (M1302)
Objectifs :
• Acquérir les bases pour l'étude des circuits électriques et la manipulation des
grandeurs qui lui sont liées, en particulier concernant la sécurité électrique
Semestre
S1
Module
Réseaux électriques
Référence
Ener1 (M1101)
Volume horaire
60h
(15CM, 24TD, 21TP)
Matière
Énergie
UE
UE11
Ener1 – Réseaux électriques
PPN 2013: Ener1

Contenu :
Outils réseaux électriques :
• Représentation dans le plan complexe, vecteurs de Fresnel
• Tensions simples et tensions composées
• Valeurs moyennes, efficaces, maximum et d’ondulation
• Puissance en monophasé et en triphasé
• Théorème de Boucherot
Mesures :
• Courant, tension, puissance
• Instruments de mesure
Câblage sur réseaux :
• Réseaux monophasé et en triphasé
• Equipements: sectionneur, disjoncteur, transformateur, appareillage
• Couplage étoile/triangle
Sécurité électrique :
• Schémas de liaison à la terre
• Habilitation B1V
PPN 2013: Ener1

Mots-clés :
• Réseaux électriques
• Energie, puissance
• Monophasé, triphasé
• Courant, tension
• Sécurité électrique, habilitation
• NFC 18C510
Prolongements possibles :
• Travailler sur des armoires électriques, avec analyse de schémas
• Câblage électrique, étude de documentation technique
• Modules ERx (Mx203)
Modalités de mise en œuvre :
• Montages électriques simples
• Câblages électriques
• Mesures de courant et de tension en toute sécurité
• Exercices en ligne notés: Module AA
• Effectifs restreints pour les TP de préparation à l’habilitation électrique
PPN 2013: Ener1

IV) Distribution
IV.1) Réseau de distribution
IV.2) Norme
IV.3) Distribution BT
IV.4) Schémas électriques
V) Sécurité
V.1) Appareillages
V.2) Schémas de liaison à la terre (SLT)
V.3) Courants de court-circuit
V.4) Dimensionnement
VI) Habilitation
VI.1) Risque électrique
VI.2) Prévention et protection
VI.3) Hiérarchisation des responsabilités
VI.4) Consignation
VI.5) Habilitations
PPN 2013: Ener1

Objectifs pédagogiques:
• Connaître les éléments essentiels de sécurité
des réseaux électriques.
• Dimensionner des éléments et dispositifs de sécurité.
Capacités requises:
• Décrire les éléments de sécurité constitutifs
d’une installation électrique.
• Identifier les fonctions de sécurité requises.
• Repérer sur un plan les éléments de sécurité constitutifs
des différents réseaux d’équipement.
Sécurité
Introduction
Contexte :

Sécurité
Introduction
Fusibles
Sectionneur
porte-fusible
Disjoncteur
magnéto-thermique
Disjoncteur
DDR
Appareillage

Sécurité
Introduction
Installation électrique
Protection des circuits
et des personnes

Acheminement
Fourniture
Protection
• Puissance maximale limitée.
• Comptabilisation de la consommation.
• Protection des personnes.
• Protection des installations.
Introduction
Production
Consommation
et Protection
"Missions" du réseau électrique :
• Réseau de transport, répartition, distribution.
Sécurité

Un appareil peut
assurer une ou
plusieurs fonctions.
Le symbole nous
renseigne
clairement sur les
fonctions assurées
par l’appareil.
Isoler le circuit
de son alimentation
Autoriser ou interrompre
le passage du courant en
fonctionnement normal.
Protéger les circuits et les personnes
Sécurité
I) Appareillages
1.1) Rôle des appareillages

1.2) Eléments de protection
Sécurité
I) Appareillages

Sécurité
I) Appareillages

• Le rôle d’une installation électrique est d’assurer:
– L’alimentation électrique des matériels
– La protection électrique des matériels
– La protection des personnes contre les chocs électriques
– Le sectionnement
• Un défaut d’isolement correspond à :
– un court-circuit
– une surcharge
– un contact entre une phase et la masse
• Le rôle de cet appareil est de protéger:
– contre les surcharges
– les personnes
– contre les court-circuits
– les personnes
Sécurité
1.3) QCM1
I) Appareillages

• Le rôle d’une installation électrique est d’assurer:
– L’alimentation électrique des matériels
– La protection électrique des matériels
– La protection des personnes contre les chocs électriques
– Le sectionnement
• Un défaut d’isolement correspond à :
– un court-circuit
– une surcharge
– un contact entre une phase et la masse
– les personnes
– les personnes
Sécurité
1.3) QCM1
I) Appareillages

Sécurité
1.4) Appareillages de protection et de commande
I) Appareillages
La norme NF C 15-100 définit la manière de réaliser les circuits et
le rôle que doit assurer l’appareillage :
La protection électrique des matériels,
La protection des personnes contre les chocs électriques,
Le sectionnement,
La commande – coupure de sécurité

• Surcharge :
• Court-circuit :
• Défaut d’isolement:
Surintensité dans un circuit due à la
surconsommation d’un appareil
Courant de démarrage d’un moteur.
Augmentation instantanée du courant due à
un mise contact entre de deux phases ou
entre une phase et le neutre.
Courant de court-circuit.
Contact entre la masse d’une machine et un
conducteur sous tension
Ecoulement de courant vers la terre.
Sécurité
1.4) Appareillages de protection et de commande
I) Appareillages

Rôle:
Protection contre les surcharges
(action du déclencheur thermique)
Protection contre les courts-circuits
(action du déclencheur magnétique)
Un disjoncteur peut interrompre un
circuit quel que soit le courant qui le
traverse jusqu’à son PdC: Icu (kA)
PdC: Pouvoir de Coupure ⇔ courant
maximal capable d’être interrompu par
les appareils de protection (kA).
Sécurité
1.4) Appareillages de protection et de commande: le disjoncteur
I) Appareillages

20
Le déclencheur thermique :
T1 temps de déclenchement minimal,
lorsque le bilame est « chaud » .
T2 temps de déclenchement maximal,
lorsque le bilame est « froid ».
Le déclencheur magnétique :
T3 temps de réponse le plus rapide
T4 temps maxi de réponse
Le pouvoir de coupure
T2
T2
T1T1 T4
T4
T3
In: Courant assigné: Intensité correspondant au calibre du dispositif,
toujours supérieur au courant d’emploi.
Sécurité
I) Appareillages

Déclenchement entre 3,2 et 4,8 In.
Application: faible puissance de court-circuit
- alimentation par de longs de câbles.
Courbe C
Déclenchement entre 7 et 10 In.
Application : protection de circuit standard.
Courbe D
Déclenchement entre 10 et 14 In.
Application : protection de circuit ayant un fort
appel de courant (transformateur ou moteur).
Courbe B
Sécurité
I) Appareillages

Sécurité
Critères de choix:
I) Appareillages
(http://sitelec.org/download_page.php?filename=cours/abati/download/disjoncteur_divisionnaire_hager.pdf)

L’utilisation :
Courant à la mise sous tension (gabarits de déclenchement).
Type de déclencheur:
magnéto-thermique, magnétique, électronique, différentiel...
Courant d'emploi: IB.
Courant admissible: Ia.
Sécurité
Critères de choix:
I) Appareillages
L’installation :
Nombre de pôle (unipolaire, bipolaire, tripolaire,tétrapolaire).
Tension d'emploi (tension assignée).
Courant de court-circuit: ICC3.
Pouvoir de coupure: PdC > Icc3.

0 IB IA 1,45.IA
IN IF
I
Canalisation
Protection
Courant d’emploi
Courant admissible
Courant limite
Courant nominal
Courant de
fonctionnement
Sécurité
I) Appareillages

Norme
NF C 15-100
Sécurité
I) Appareillages
Courant nominal :
IB < IN < IA
Courant de
déclenchement :
IA < I2 < 1,45.IA
Pouvoir de coupure :
PdC > Icc3

Sécurité
I) Appareillages
1,45.IA
IA: Courant admissible:
Dépend des câbles, conditions de pose, dispositifs de protection.
IA
IN: Courant nominal:
Zone de fonctionnement du dispositif de protection.
IN
IB
IB: Courant d’emploi:
Défini à partir de la puissance apparente des récepteurs et peut
être affecté d’un ou plusieurs coefficient (simultanéité, utilisation).
I2
I2: Courant de déclenchement:
Assure le fonctionnement du dispositif de protection.
Icc3Icc3: Courant de court-circuit:
Défini à partir de l’installation. Fixe la limite supérieure de protection.
PdCPdC: Pouvoir de coupure:
Caractéristique du dispositif de protection.

En cas de surintensité:
Sélectivité: seul intervient le disjoncteur
disposé immédiatement en amont du défaut.
Sécurité
Critères de choix:
I) Appareillages
Sélectivité:
Ampèremétrique:
calibre amont > calibre aval
Chronométrique:
délai amont > délai aval
Filiation:
PdC amont > PdC aval

Sécurité
Disjoncteur magnéto-thermique :
I) Appareillages
Courant nominal: IN = 10 A
Déclenchement du magnétique:
7 à 10.In (70 à 100A) en 20 ms max.
Déclenchement du thermique:
pour 2.In (20A) entre 10 s et 200 s max.
t (s)
I (A)
Limites de
déclenchement
thermique
Limites de
déclenchement
magnétique
DPN-C-10
IN

Sécurité
Disjoncteur magnéto-thermique : déclencheur magnétique
I) Appareillages
Avant déclenchement Après déclenchement

Sécurité
Disjoncteur magnéto-thermique : déclencheur thermique
I) Appareillages
Avant déclenchement Après déclenchement

Sécurité
Dispositif Différentiel à courant Résiduel (DDR):
I) Appareillages
Ce disjoncteur est équipé d’un
déclencheur DDR: il comporte
un circuit magnétique en forme
de tore sur lequel sont bobinés
le ou les circuits des phases et
celui du neutre.
Tore
magnétique
Relais de
déclenchement

Détection thermique
Pôles de l’appareil
Tore magnétique
Bobinages principaux
Elément d'enclenchement
/déclenchement manuel
Circuit de test
Enroulement de détection
Détection magnétique
Sécurité
DDR:
I) Appareillages

Sécurité
I) Appareillages
Dispositif Différentiel à courant Résiduel (DDR):

Sécurité
1.5) Appareillages de protection et de commande: le fusible
Critères de choix:
I) Appareillages
Rôle:
Protéger les récepteurs et les canalisations
contre les surcharges & courts circuits.
Fonctionnement:
Au passage d’une intensité importante le fusible subit un échauffement.
Energie électrique Energie thermique Fusion de la lamelle.
Enveloppe tubulaire
en céramique Fil fusible en alliage
métallique de section
précise
Remplissage de poudre de silice
pour étouffer l’arc électrique et
assurer l’isolement après la coupure
Embout en
cuivre argenté

Sécurité
Structure interne:
I) Appareillages
(http://sitelec.org/download.php?filename=cours/abati/download/cartouches_fusibles_legrand.pdf)

Type de fusibles en BT :
gG (ou gI): Applications générales (calibre en noir).
aM : Fusible accompagnement Moteur pour les
fortes surcharges et courts-circuits (calibre en vert).
Type de la cartouche fusible
Intensité nominale
ou assignée
Tension nominale
ou assignée
Sécurité
Critères de choix:
I) Appareillages

• SLT signifie :
– Schémas de Liaison à la Terre
– Système de Localisation de Terre
– Système de Liaison de Terre
• Ce dispositif de protection est un :
– disjoncteur
– contacteur
– interrupteur différentiel
• Un contact direct correspond au contact avec une pièce métallique:
– normalement sous tension
– mise accidentellement sous tension
– mise à la terre
• Un interrupteur différentiel sert à protéger:
– les personnes
Sécurité
1.6) QCM1
I) Appareillages

Sécurité
2.1) Problématique
II) Schémas de liaison à la terre (SLT) ou régimes de neutre
Les membranes isolantes des cellules ont une faible tension de claquage.
C’est pourquoi l’augmentation de la tension appliquée au niveau des
cellules entraîne la perforation de ces parties isolantes.
Ces perforations, qui se
produisent de proche en
proche entraînent une
diminution non linéaire
de l’impédance Z:

Article 322-2
de la norme
NF C 15-100
de 1977
25 50 250 380 Uc (V)
1
2
3
4
5 Peau sèche
Peau humide
Peau mouillée
Peau immergée
R (kΩ)
Sécurité
2.1) Problématique
Résistance du corps humain en fonction de la
tension de contact et de l’état de la peau:

Sécurité
2.1) Problématique
Temps
(ms)
Courant
(mA)

Sécurité
2.1) Problématique
La gravité dépend:
Du courant
Du temps
Temps
(ms)
Courant
(mA)
Gravité
Le courant électrique traversant le corps humain met en danger une
personne au fur et à meure qu’il y a perforation des membranes isolantes
des cellules, donc diminution de la résistance du corps humain.

Protection:
Isolation ou enveloppe (IP2X) Protection intrinsèque
Obstacle ou utilisation de la TBTS Protection collective
Sécurité
2.2) Type de contact
Le contact direct:
Contact avec une pièce métallique normalement sous tension.

Sécurité
2.2) Type de contact
Le contact indirect:
Contact avec une pièce métallique mise accidentellement sous tension:
Défaut d’isolement
Protection:
Coupure automatique Schéma de Liaison à la Terre
Emploi de matériel isolé Classe de Protection

Sécurité
2.3) Classe de protection
Fig. 1
Plaque signalétique d’un matériel
de Classe 2:
Isolation renforcée
Fig. 2
Symbole d’un matériel
de Classe 3:
Fonctionne en TBTIII
Norme IEC 60950-1 : 4 classes de protection électrique

Sécurité
2.3) Classe de protection
Norme IEC 60950-1 : 4 classes de protection électrique
Classe 0 : Isolation fonctionnelle sans prise de terre. Les prises de ces
équipements n'ont pas de broche de terre. Vente interdite en Europe.
Classe 1 : Isolation fonctionnelle avec une broche de terre et une
liaison équipotentielle. Ces équipements possèdent une prise de terre
sur laquelle sont connectées les parties métallique.
Classe 2 : Isolation renforcée sans partie métallique accessible.
Les prises des équipements de classe 2 ne possèdent pas de broche
de terre.
Classe 3 : Fonctionne en très basse tension de sécurité (TBT) (≤ 50
V). L'abaissement de tension est réalisé via transformateur de sécurité,
réalisant une isolation galvanique entre primaire et secondaire.

Sécurité
2.4) Indice de protection (IP)
Norme IEC 60529: protections IP "SL": "S" concerne les solides,
"L" concerne les liquides.
1er chiffre: "S"
Totalement6
Poussières5
D ≥ 1 mm4
D ≥ 2,5 mm (un tournevis)3
D ≥ 12 mm (un doigt)2
D ≥ 50 mm (une main)1
Aucune0
DescriptionIP
Protections contre les solides
2nd chiffre: "S"
Immersion prolongée8
Immersion7
Mer6
À la lance5
Toutes directions4
Jusqu'à 60° de la verticale3
Jusqu'à 15° de la verticale2
Gouttes verticales1
Aucune0
DescriptionIP
Protections contre les liquides
IP2x:

Sécurité
2.5) Schémas de Liaison à la Terre (SLT)
Norme IEC 60364: SLT
Définition: Les SLT ont pour but de protéger les personnes et le matériel
en matière d’isolement. Cet isolement peut se faire par éloignement, ou via
des matériaux isolants. Sa détérioration peut entrainer des risques pour les
personnes, les biens et la continuité de service.
Un SLT est défini par 2 lettres: TT, IT, TN
1ère lettre: Situation du neutre du transformateur par rapport à la terre
- T : liaison directe du neutre à la terre.
- I : absence de liaison du neutre à la terre (isolé)
ou liaison par l'intermédiaire d'une impédance.
2ème lettre: Situation des masses de l’installation
- T : liaison des masses à une prise de terre distincte.
- N : liaison des masses au neutre.

Sécurité
2.5) Schémas de Liaison à la Terre (SLT)
TT
TNs
TNc
IT

Sécurité
2.6) Régime TT
Installé systématiquement sur les installations < 36kW
Coupure au premier
défaut d’isolement.
Emploi obligatoire de
dispositifs différentiels.
TT

Fig.2
Interrupteur
différentiel
+ Disjoncteur
Fig.1
Interrupteur
différentiel
• Interrupteur différentiel assure une coupure en cas de:
défaut d’isolement
• Disjoncteur différentiel assure une coupure en cas de:
défaut d’isolement
court-circuit
surcharge
Sécurité
2.6) Régime TT
Dispositif Différentiel à courant Résiduel (DDR)

Le DDR mesure la différence
d’intensité entre la phase et le
neutre.
Sécurité
2.6) Régime TT

En cas de défaut d’isolement, le
dispositif différentiel provoque
l’ouverture du circuit si la
différence d’intensité entre la
phase et le neutre dépasse la
valeur de la sensibilité du calibre
Sécurité
2.6) Régime TT

Sélectivité chronométrique :
Le dispositif amont doit avoir un retard supérieur au temps de
fonctionnement du dispositif aval.
Note: DDR de type S: dispositif retardé
Sélectivité ampèremétrique :
Le courant différentiel assigné du dispositif amont doit être au
moins le triple de celui du dispositif aval (I∆namont > 3.I∆naval).
Sécurité
2.6) Régime TT
Sélectivité:

Exemple d’installation:
Sécurité
2.6) Régime TT
Sélectivité:
La sélectivité
ampèremétrique
est-elle vérifiée ?
I∆namont
I∆naval
= ……….

Sécurité
Le dispositif différentiel
assure la coupure du
circuit ainsi que la
protection des
personnes pouvant être
en contact avec une
masse mise sous
tension par accident.
2.6) Régime TT

• Le neutre n’est en
général pas distribué.
• L’installation est
raccordée au réseau
via un transformateur.
• Nécessité d’un
personnel qualifié.
Sécurité
2.7) Régime IT
Neutre impédant et masse à la terre
• Le neutre du réseau est isolé de la terre ou mis à la terre
via une impédance de forte valeur (neutre impédant).

• Signalisation du
premier défaut par le
Contrôleur Permanent
d’Isolement (CPI)
Recherche &
Elimination du défaut.
Continuité de
service en exploitation
Sécurité
2.7) Régime IT

Au deuxième défaut,
apparition d’un court-
circuit entre les deux
défauts
Coupure immédiate
par le déclenchement
du disjoncteur.
Sécurité
2.7) Régime IT

Sécurité
2.7) Régime TNc
Conducteurs de neutre et de terre confondus
Liaison équipotentiel entre
la terre du neutre du réseau
et la terre des masses de
l’installation.
Réseaux privés alimentés
par transformateur.
Puissance de l’installation
entre 36 et 250kW.
Personnel d’entretien
qualifié.

Un défaut d’isolement se
traduit par un courant de
court-circuit entre le PEN
et le transformateur, est
coupé par le dispositif de
protection contre les
courts-circuits
Sécurité
2.7) Régime TNc
Conducteurs de neutre et de terre confondus

• Le calibre des protections
dépend de l’impédance de
boucle de défaut.
• TNs : coupure de tous les
conducteurs actif y compris
le neutre.
Sécurité
2.8) Régime TNs
Conducteurs de neutre et de terre séparés

Sécurité
2.8) Régime TNs
Conducteurs de neutre et de terre séparés
Un défaut d’isolement se
traduit par un courant de
court-circuit, entre le PE
et le transformateur, est
coupé par le dispositif de
protection contre les
courts-circuits.

Borne de terre
2 m
mini
Piquet
vertical
Grillage
horizontal
Conducteur
enfouit
horizontalement
Plaque
mince
verticale
Sol La qualité d’une prise
de terre (résistance
faible) dépend de :
La réalisation;
La résistance du sol.
Une prise de terre consiste à relier par un fil conducteur, les masses
métalliques qui risquent d’être mises accidentellement sous tension.
Sécurité
2.9) Prise de terre
Masse métallique enterrée

Sécurité
2.9) Prise de terre
Courant nominal
du DDR
Valeur maximum
de la terre
30 mA 1677 ΩΩΩΩ

66
La mise à la terre consiste à relier
par un fil conducteur, les masses
métalliques risquant d’être mises
accidentellement sous tension.
Sécurité
2.9) Prise de terre

A
B C
TR
Q1
Sécurité
III) Courants de court-circuit
3.1) Contexte
Distribution BT
Le calcul des courants de court circuit définit:
Le pouvoir de coupure des dispositif de protection.
La section des conducteurs (contrainte thermique).

Au point B, le courant de court circuit ICCB
est défini par :
l’impédance interne du transformateur,
l’impédance du réseau amont ramenée au
secondaire du transformateur.
Au point C, le courant de court circuit ICCC
est défini par :
l’impédance interne du transformateur,
l’impédance du réseau amont ramenée au
secondaire du transformateur,
l’impédance du câble C1.
ICCB > ICCC
Réseau amont
Transformateur TR
Disjoncteur Q1
Câble C1
Tableau général basse tension TGBT
(jeu de barres)
Sécurité
3.2) Calcul de l’intensité de court-circuit
Un court-circuit se produit après le transformateur

V : tension simple au secondaire
Ra : résistance du réseau amont ramenée au secondaire du transformateur
Xa : réactance du réseau amont ramenée au secondaire du transformateur
Rt : résistance du transformateur ramenée au secondaire
Xt : réactance du transformateur ramenée au secondaire
Rc : résistance d’une phase du câble C1
Xc : réactance d’une phase du câble C1
Sécurité
Un court-circuit se produit après le transformateur
Modélisation du réseau pour une phase, côté BT:

V1
V3
V2
Xph
Rph
Rph
Rph
Xph
Xph
Icc3
Calcul de l’intensité de court-circuit en triphasé Icc3
Courant de court-circuit par une liaison électrique entre 3 phases:
3 2 2 2 2
3.
cc
V U
I
Rph Xph Rph Xph
= =
+ +∑ ∑ ∑ ∑
Le courant Icc3 définit:
le pouvoir de coupure
minimum du dispositif de
protection.
la contrainte thermique
maximale exercée sur les
conducteurs.
amont transfo cable
amont transfo cable
Rph R R R
Xph X X X
= + +

= + +
Sécurité
avec

Au point B, le courant de court circuit ICCB
est défini par :
Les impédances Ra, Xa, Rt & Xt.
Au point C, le courant de court circuit ICCC
est défini par :
Les impédances Ra, Xa, Rt, Xt, Rc & Xc.
2 2
3. ( ) ( )
ccB
U
I
Ra Rt Xa Xt
=
+ + +
Réseau amont
Transformateur TR
Disjoncteur Q1
Câble C1
2 2
3. ( ) ( )
ccC
U
I
Ra Rt Rc Xa Xt Xc
=
+ + + + +
Sécurité
Calcul de l’intensité de court-circuit en triphasé Icc3
Courant de court-circuit par une liaison électrique entre 3 phases:

V1
V3
V2
Xph
Rph
Rph
Rph
Xph
Xph
Icc1
U
Xn
Rn
Sécurité
Calcul de l’intensité de court-circuit en monophasé Icc1
Courant de court-circuit par une liaison électrique entre phase et neutre:
( ) ( )
1 2 2
3.
cc
U
I
Rph Rn Xph Xn
=
+ + +∑ ∑ ∑ ∑
Le courant Icc1 définit:
le seuil de
déclenchement du
déclencheur magnétique
du disjoncteur.
la contrainte thermique
exercée dans le câble.
amont transfo cable
amont transfo cable
Rph R R R
Xph X X X
= + +

= + +
avec

Valeurs Ra et Xa du réseau amont:
Sécurité
Détermination des impédances du réseau amont: Ra et Xa
Dépend de la puissance de court circuit du réseau amont
Scc (MVa)
250
250
500
500
U (V)
237
410
237
410
Ra (mΩ)
0.033
0.100
0.017
0.050
Xa (mΩ)
0.222
0.700
0.111
0.350

Valeurs Rt et Xt du transformateur ramenées au secondaire:
Sécurité
Détermination des impédances de transformateur: Rt et Xt
Dépend de la puissance et du rapport de transformation

ρcuivre = 22,5 mΩ.mm2/m
ρalu = 36 mΩ.mm2/m.
C
L
R
S
ρ
=
Xc(mΩ)= 0,08 . L(m) (câbles multipolaires ou câble triphasé)
Xc(mΩ)= 0,13 . L(m) (câbles monopolaires jointifs en nappe)
Xc(mΩ)= 0,09 . L(m) (câbles monoconducteurs séparés)
Xc(mΩ)= 0,13 . L(m) (jeu de barres)
S: Section (mm2)
L: Longueur (m)
Sécurité
Détermination des impédances de ligne: Rc et Xc
Les valeurs Rc et Xc du câble dépendent de la nature et du mode de pose:
La résistance Rc est liée à la nature du câble:
La réactance Xc est liée au mode de pose du câble:
avec
et

Pour le réseau amont (ramené au secondaire du transformateur):
Pour le transformateur:
U (V): Tension entre deux phases côté secondaire du transformateur
Scc (VA): Puissance de court circuit du réseau amont
Pcu (W): Pertes cuivre du transformateur
Sn (VA): Puissance apparente nominale du transformateur
Ucc (%): Tension de court circuit du transformateur (exprimée en %)
2
a
cc
U
Z
S
= 0,15a aR X= 2 2
a a aZ R X= +
2
(%)t cc
n
U
Z U
S
= 2 2
t t tZ R X= +
2
2t cu
n
U
R P
S
=
Sécurité
3.3) Synthèse: Relations à connaître
avec :

Réseau amont
Disjoncteur Q1
Câble C1
Tableau général basse tension TGBT
(jeu de barres)
Caractéristiques de cette installation :
Réseau amont Scc = 500 MVA
Transformateur 20kV/410V, 400 kVA,
UCC = 6% et Pcu = 5 kW
Câble C1 = 3 x 150 mm2 par phase en Cu,
longueur de trois mètres
Calculer par la méthode des
impédances la valeur du courant
de court circuit Icc,B et Icc,C
Sécurité
3.4) Application: Calcul de l’intensité de court-circuit

Réseau amont
Disjoncteur Q1
Câble C1
TGBT
Sécurité
0
,
3
cc B
B
U
I
Z
=
2 2
0
6
410
0,336 mΩ
500.10
a
cc
U
Z
S
= = =
2 2
0
6
410
(%) 0,06 25,2 m
400.10
t cc
n
U
Z U
S
= = = Ω
0 0
, 3
410
3 3( ) 3.25,5.10
cc B
B a t
U U
I
Z Z Z −
= = = =
+
ICC,B = 9264 A soit ICC,B = 9,3kA
avec B s a tZ Z Z Z= = +∑
et

Réseau amont
Disjoncteur Q1
Câble C1
Sécurité
9
6
3
22,5.10 0,15 m
3 150.10
cable
L
R
S
ρ −
−
= = = Ω
×
0,08 0,08 3 0,24 mcableX L= = × = Ω
0
, 3
410
3( ) 3 25,8.10
cc C
a t cable
U
I
Z Z Z −
= = =
+ + ×
TGBT
ICC,C = 9163 A soit ICC,C = 9,2 kA
avec
0
,
3
cc C
C
U
I
Z
= C s a t cableZ Z Z Z Z= = + +∑
et
soit 2 2 2 2
0,15 0,24 0,283 mcable cable cableZ R X= + = + = Ω

Sécurité
IV) Dimensionnement
4.1) Conception: Critères
Contrainte thermique:
Grandeur conventionnelle qui
dépend de l’énergie thermique
limitée par un fusible lors de sa
coupure. Cette contrainte
thermique s’écrit: I2.t (A2.s).
Pourquoi faut-il limiter la
contrainte thermique ?
L’énergie dégagée par le court-
circuit, s’il n’est pas limité, peut
vite entraîner la destruction de
l’installation.
t (s)
I (A)f.IZ
Courant
d’emploi
IB
Zone de
surchauffe
du câble
Contrainte
thermique

Sécurité
IV) Dimensionnement
4.2) Dissipation thermique
Résistance du câble
Dépend de la nature et de la géométrie du câble
Au passage d’une intensité importante, un conducteur réel subit une
dissipation thermique définie par la loi de joule:
Cette énergie électrique se transforme en énergie thermique et provoque
un échauffement du câble. Cette chaleur cause non seulement des pertes,
mais entraîne un vieillissement accéléré, voire devient une source de
défaut électrique.
2
. .JouleE R I t=
.L
R
S
ρ
=avec
Afin de pallier cet effet, on limite le plus souvent la densité de courant dans
le câble à une valeur déterminée par des formules empirique ou abaques,
typiquement de l’ordre de 1 à 5 A/mm2 selon les configurations.

Sécurité
IV) Dimensionnement
4.3) Densité de courant
Résistivité du conducteur
Dépend de la nature du câble
Déterminer les densité de courant J (A/mm2) préconisées par cette table.
J (A/mm2)J (A/mm2)

Sécurité
IV) Dimensionnement
4.3) Densité de courant
Résistivité du conducteur
Dépend de la nature de la charge
Charge résistive: type convecteurs électriques
Déterminer les densité de courant J (A/mm2) préconisées par cette table.
I (A) J (A/mm²)
632257250
425205750
2,520164500
1,510102250
S
(mm²)
Calibre
Disjoncteur (A)
Calibre
Fusible (A)
Pmax (W)

Sécurité
Conclusion
Déterminer le courant I (A) traversant le corps. Est-il dangereux ?
Rester branché… et en bonne santé… implique un respect des règles
et consignes de sécurité…
Application: Contact direct entre la phase V = 230 V et le neutre.
La main est en contact avec la phase et relie le corps humain de résistance
Rh = 1 kΩ et les chaussures aux pieds de résistance Rp = 2 kΩ.
V
Rh
Rp
Ph
N
I

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