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GEL-22230
H07
25 kV nominal
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100 amperes continuous
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interrupting RMS asymmetrical
S&C Electric compagny :
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• Peut être plus rapide qu’un disjoncteur :
coupure en moins d’une période
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• Protège contre des surintensités très rapides
et très fortes
• Faible coût
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un courant
www.sandc.com
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GEL-22230
H07
Caractéristiques techniques des fusibles
• Ouvrir un circuit électrique si on a un courant de défaut.
• Limiter les courants de défaut importants
Rôle d’un fusible :
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Temps pour amener l’élément fusible à
l’état de vapeur. Il ne dépend pas de la
tension du réseau.
• Temps d’arc
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l’arc et son extinction. Il est négligeable
si tpsfusion totale > 40 ms et ne dépend pas
de la tension du réseau.
• Temps de fusion totale
Somme des temps de préarc et d’arc.
• Contrainte thermique,
Intégrale exprimée en A2s
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GEL-22230
H07
Courbe de fonctionnement d’un fusible
Exemple : Courant d’emploi : In = 50 A
si Icc = 500 A alors temps de préarc = 0.3s
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Ce n’est pas le temps total de fusion…
4
GEL-22230
H07
Limitation du courant de défaut
avec un fusible
Exemple :
On souhaite limiter un courant
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avec un fusible de 315 A.
Valeur du courant Icc crête ?
Courant d’emploi du fusible :
In = 315 A,
Courant présumé efficace :
Icc =80 kA et tpréarc <4ms
Limitation du courant possible
Valeur crête du courant de défaut
limité à : Iccmax = 40 kA
Condition pour la limitation :
ms
f
t
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préarc 4
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≈
⋅
<
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GEL-22230
H07
Contraintes thermiques d’un fusible
Une diode 30A/400 V supporte au maximum
une contrainte thermique de 610 A2s. La
contrainte thermique maximale du fusible
ultra rapide à utiliser sera:
610. 0.8 = 488 A2s sous 400 V.
La limite de destruction des équipements
à protéger est fixée par leur contrainte
thermique maximale admissible.
Protection efficace :
Contrainte thermique du fusible inférieure
de 20 % environ à la contrainte thermique
de destruction de l’élément à protéger.
Exemple: Protection d’un semi-conducteur
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GEL-22230
H07
Exemple de Fusible
Fusarc www.schneiderelectric.com
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GEL-22230
H07
Sélectivité
La sélectivité est totale si le disjoncteur en amont du défaut fonctionne seul pour
toute valeur du courant de court circuit au point où il est placé (Icc).
La sélectivité est partielle si pour certaines valeurs de courant, plusieurs
disjoncteurs peuvent s’ouvrir.
Coordination des dispositifs de protection pour qu'un défaut soit éliminé par le
disjoncteur ou le fusible placé immédiatement en amont du défaut.
Les principales techniques de sélectivité :
la sélectivité ampèremétrique.
la sélectivité chronométrique.
la sélectivité logique.
Recepteur 1 Recepteur 2
A
B C
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GEL-22230
H07
Sélectivité ampèremétrique
Ir2 Ir1
Im2 Im1
D2 D1
D2 s’ouvre
seul
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s’ouvrent
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La sélectivité est totale si Icc2 < Im1
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I
t
Pdc2
Ir : Calibre du disjoncteur
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déclencheurs magnétiques
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GEL-22230
H07
Sélectivité chronométrique
Cette technique consiste à retarder plus ou moins l'instant d'ouverture des
disjoncteurs en jouant sur le temps de fonctionnement des appareils (Ajout de
retardateurs dans le système de déclenchement des disjoncteurs)
Les disjoncteurs doivent supporter les effets thermiques et électrodynamiques du
courant pendant le temps de retard.
Tc2 : durée de coupure de D2
Tnf1 : temps de non-fonctionnement
de D1
L'action du déclencheur magnétique
du disjoncteur D1 peut être temporisé
(réglage par crans).
Ir2 Ir1
Im2 Im1
D2 D1
I
t
Icc2
Tc2
Tnf1
D2 s’ouvre seul (cran2)
cran0
cran3
cran2
cran1
La sélectivité est totale si Tc2 < Tnf1
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GEL-22230
H07
Sélectivité logique
A
C
B
Relais 1
Relais 3
Relais 2
Un système logique définit l'ordre de déclenchement en fonction de la localisation
du défaut.
Mesure de l’intensité
Information envoyée vers les
relais des transformateurs en
amont Défaut entre B et C
Surintensité observée par les relais 1 et 2
Le relais 1 reçoit l’information que le
relais 2 envoit un ordre d’ouverture du
disjoncteur B.
Si le disjoncteur B n'ouvre pas suite à une
défaillance, le relais de 1 donnera alors
l'ordre au disjoncteur A d’ouvrir.
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GEL-22230
H07
Sélectivité ampèremétrique
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D1 (courbe D, In=200A)
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D4
(courbe B)
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3ph+N
3ph 3ph 3ph+N
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Résistance
14A
12A
B
C
D E F
0,6 kA
Point G
1 kA
Point D, E, F
1,4 kA
Point C
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Point B
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Point A
Icc presumé
Disjoncteurs divisionnaires hager
www.hager.com
• Codes des disjoncteurs D2, D3, D4 et D5?
• Sélectivité entre D1 et D2 en cas de
défaut au point C ?
• Sélectivité entre D2 et D3 en cas de
défaut au point C ?
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GEL-22230
H07
Correction de l’exercice
En utilisant les données des disjoncteurs de Hager : www.hager.com
1) On identifie le code de l’appareil à utiliser et on vérifie que le pouvoir
de coupure est suffisant:
Ex: Disjoncteur D3 : Courbe C - 3ph - Ir > 12 A ; on choisit Ir =16 A
Code de l’appareil retenu : NF316 (tripolaire)
PdC = 6 kA > Icc au point D; Icc(D) = 1 kA
Résultat : D2 : NG450, D3 : NF316, D4 : NE316, D5 : NE416
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Pour D1 : avec la courbe C : déclenchement en 0.8s
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La sélectivité est totale et seulement D2 va déclencher
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200
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=
=
In
I
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1400
=
=
In
I
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H07
Analyse de la sélectivité
dans le cas d’un transformateur
Primaire Secondaire
Fusible 1 Fusible 2
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Méthode d’analyse de la sélectivité
1. On ramène la caractéristique du
fusible 1 au secondaire en tenant
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2. On la compare avec la
caractéristique du fusible 2
3. On vérifie qu’il n’y a pas
d’intersection avant Icc maxi
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GEL-22230
H07
Sélectivité entre un fusible
et un disjoncteur
Méthode d’analyse de la sélectivité
1. La courbe de fusion de préarc du
fusible doit se situer au-dessus du
point A
2. La courbe de fusion totale du fusible
doit couper la courbe du disjoncteur
avant la valeur Icc (PdC ultime) du
disjoncteur.
3. Après le point de croisement, la
contrainte thermique du fusible doit
être inférieure à celle du disjoncteur.
4. Les contraintes thermiques du
disjoncteur et du fusible doivent
toujours être inférieures à celles du
câble.
8
15
GEL-22230
H07
Sélectivité entre un fusible
et un discontacteur
Discontacteur : Ensemble constitué d’un contacteur
et d’un relais thermique qui est
généralement associé à un moteur
Les courbes possibles pour le fusible doivent passer
entre les points A et B :
• Ia : limite du pouvoir de coupure du
discontacteur
• Ib : courant maxi de démarrage moteur.
La contrainte thermique du fusible doit être
inférieure à celle supportée par le discontacteur.
(1) Dépend du moteur et de la charge entraînée
Courant
16
GEL-22230
H07
Surtensions dues à la foudre
ou à des manoeuvres
• Coups de foudre (direct, proche ou lointain)
Surtension avec temps de monté très faible (1.2 ms)
Ù tenue au choc des équipements
• Ouverture /fermeture de circuit par les
organes de manœuvre
• Elimination d’un défaut par l’ouverture des
organes de protection (disjoncteurs, fusibles)
Batterie de condensateurs MT
9
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GEL-22230
H07
Les parafoudres
Amorçage : (éclateurs)
Le composant passe de l’état de très haute impédance à l’état de quasi
court-circuit
Écrêtage : (varistances et diodes d’écrêtage)
après un seuil de tension déterminé, le composant a une faible
impédance et limite la tension à ses bornes
Dispositifs de protection des équipements contre les surtensions transitoires,
qu’elles proviennent de la foudre ou des réseaux (surtensions de manœuvre).
Modification brutale
de l’impédance du
composant à un seuil
de tension déterminé.
18
GEL-22230
H07
Eclateur à air sur le réseau MT
www.schneiderelectric.com
Réseau 24 kV : B= 25 mm
Premier et le plus ancien des appareils de
protection : Éclateur à pointes.
Deux pointes (électrodes), en vis-à-vis
(électrodes), dont l’une était reliée au
conducteur à protéger et l’autre à la terre.
Les «cornes» permettent d’allonger l’arc et
de faciliter le rétablissement de qualités
diélectriques.
La distance entre les deux électrodes
permet d’ajuster le niveau de protection.
La tension d’amorçage varie fortement
suivant les conditions atmosphériques
(plus de 40 %)
10
19
GEL-22230
H07
www.cooperpower.com
Parafoudre du type varistance
sur le réseau MT
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20
GEL-22230
H07
Caractéristiques des Parafoudres
du type varistance
Metal Oxide Varistor (MOV)
The MCOV of an arrester is the maximum
power-frequency, line-to ground voltage that
the arrester will sustain continuously.
11
21
GEL-22230
H07
Bibliographie
Documentation générale :
Schneider Electric : www.schneiderelectric.com
ABB : www.abb.com
Basse tension :
sprecher+schuh : www.sscdn.cc
Disjoncteurs :
Hager : www.hager.com
SquareD : www.squared.com
Fusibles :
S&C Electric compagny : www.sandc.com
Cooper Power systems : www.cooperpower.com

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Appareillage de coupure et de protection hv07

  • 1. 1 1 GEL-22230 H07 25 kV nominal 27 kV maximum 125 kV BIL 100 amperes continuous 8,000 amperes interrupting RMS asymmetrical S&C Electric compagny : Fusible XS de S&C Electric compagny Les fusibles • Peut être plus rapide qu’un disjoncteur : coupure en moins d’une période • Peut limiter le courant de défaut • Protège contre des surintensités très rapides et très fortes • Faible coût • Ne protège pas des surintensités faibles et prolongées • Doit être remplacé chaque fois qu’il coupe un courant www.sandc.com 2 GEL-22230 H07 Caractéristiques techniques des fusibles • Ouvrir un circuit électrique si on a un courant de défaut. • Limiter les courants de défaut importants Rôle d’un fusible : • Pouvoir de coupure • Temps de préarc Temps pour amener l’élément fusible à l’état de vapeur. Il ne dépend pas de la tension du réseau. • Temps d’arc Temps entre l’instant d’apparition de l’arc et son extinction. Il est négligeable si tpsfusion totale > 40 ms et ne dépend pas de la tension du réseau. • Temps de fusion totale Somme des temps de préarc et d’arc. • Contrainte thermique, Intégrale exprimée en A2s
  • 2. 2 3 GEL-22230 H07 Courbe de fonctionnement d’un fusible Exemple : Courant d’emploi : In = 50 A si Icc = 500 A alors temps de préarc = 0.3s Ce temps correspond au moment où le courant commence à diminuer Ce n’est pas le temps total de fusion… 4 GEL-22230 H07 Limitation du courant de défaut avec un fusible Exemple : On souhaite limiter un courant présumé Icc de 80 kA efficace avec un fusible de 315 A. Valeur du courant Icc crête ? Courant d’emploi du fusible : In = 315 A, Courant présumé efficace : Icc =80 kA et tpréarc <4ms Limitation du courant possible Valeur crête du courant de défaut limité à : Iccmax = 40 kA Condition pour la limitation : ms f t réseau préarc 4 4 1 ≈ ⋅ <
  • 3. 3 5 GEL-22230 H07 Contraintes thermiques d’un fusible Une diode 30A/400 V supporte au maximum une contrainte thermique de 610 A2s. La contrainte thermique maximale du fusible ultra rapide à utiliser sera: 610. 0.8 = 488 A2s sous 400 V. La limite de destruction des équipements à protéger est fixée par leur contrainte thermique maximale admissible. Protection efficace : Contrainte thermique du fusible inférieure de 20 % environ à la contrainte thermique de destruction de l’élément à protéger. Exemple: Protection d’un semi-conducteur 6 GEL-22230 H07 Exemple de Fusible Fusarc www.schneiderelectric.com
  • 4. 4 7 GEL-22230 H07 Sélectivité La sélectivité est totale si le disjoncteur en amont du défaut fonctionne seul pour toute valeur du courant de court circuit au point où il est placé (Icc). La sélectivité est partielle si pour certaines valeurs de courant, plusieurs disjoncteurs peuvent s’ouvrir. Coordination des dispositifs de protection pour qu'un défaut soit éliminé par le disjoncteur ou le fusible placé immédiatement en amont du défaut. Les principales techniques de sélectivité : la sélectivité ampèremétrique. la sélectivité chronométrique. la sélectivité logique. Recepteur 1 Recepteur 2 A B C 8 GEL-22230 H07 Sélectivité ampèremétrique Ir2 Ir1 Im2 Im1 D2 D1 D2 s’ouvre seul D1 et D2 s’ouvrent Ir1 Im1 Ir2 Im2 La sélectivité est totale si Icc2 < Im1 La sélectivité est partielle si Icc2 > Im1 I t Pdc2 Ir : Calibre du disjoncteur Im : seuil de réglage des déclencheurs magnétiques Icc2 : court-circuit en aval de D2
  • 5. 5 9 GEL-22230 H07 Sélectivité chronométrique Cette technique consiste à retarder plus ou moins l'instant d'ouverture des disjoncteurs en jouant sur le temps de fonctionnement des appareils (Ajout de retardateurs dans le système de déclenchement des disjoncteurs) Les disjoncteurs doivent supporter les effets thermiques et électrodynamiques du courant pendant le temps de retard. Tc2 : durée de coupure de D2 Tnf1 : temps de non-fonctionnement de D1 L'action du déclencheur magnétique du disjoncteur D1 peut être temporisé (réglage par crans). Ir2 Ir1 Im2 Im1 D2 D1 I t Icc2 Tc2 Tnf1 D2 s’ouvre seul (cran2) cran0 cran3 cran2 cran1 La sélectivité est totale si Tc2 < Tnf1 10 GEL-22230 H07 Sélectivité logique A C B Relais 1 Relais 3 Relais 2 Un système logique définit l'ordre de déclenchement en fonction de la localisation du défaut. Mesure de l’intensité Information envoyée vers les relais des transformateurs en amont Défaut entre B et C Surintensité observée par les relais 1 et 2 Le relais 1 reçoit l’information que le relais 2 envoit un ordre d’ouverture du disjoncteur B. Si le disjoncteur B n'ouvre pas suite à une défaillance, le relais de 1 donnera alors l'ordre au disjoncteur A d’ouvrir.
  • 6. 6 11 GEL-22230 H07 Sélectivité ampèremétrique A S=100kA ULL=400V M D1 (courbe D, In=200A) D2 (courbe D, In=50A) D5 (courbe B) D4 (courbe B) D3 (courbe C) 3ph+N 3ph+N 3ph 3ph 3ph+N Moteur 12A Résistance 14A 12A B C D E F 0,6 kA Point G 1 kA Point D, E, F 1,4 kA Point C 2,1 kA Point B 3,14 kA Point A Icc presumé Disjoncteurs divisionnaires hager www.hager.com • Codes des disjoncteurs D2, D3, D4 et D5? • Sélectivité entre D1 et D2 en cas de défaut au point C ? • Sélectivité entre D2 et D3 en cas de défaut au point C ? 12 GEL-22230 H07 Correction de l’exercice En utilisant les données des disjoncteurs de Hager : www.hager.com 1) On identifie le code de l’appareil à utiliser et on vérifie que le pouvoir de coupure est suffisant: Ex: Disjoncteur D3 : Courbe C - 3ph - Ir > 12 A ; on choisit Ir =16 A Code de l’appareil retenu : NF316 (tripolaire) PdC = 6 kA > Icc au point D; Icc(D) = 1 kA Résultat : D2 : NG450, D3 : NF316, D4 : NE316, D5 : NE416 2) Sélectivité entre D1 et D2 : Au point C: Icc(C)=1.4 kA Pour D1 : avec la courbe C : déclenchement en 0.8s Pour D2 : avec la courbe C : déclenchement en 10ms La sélectivité est totale et seulement D2 va déclencher 7 200 1400 = = In I 28 50 1400 = = In I
  • 7. 7 13 GEL-22230 H07 Analyse de la sélectivité dans le cas d’un transformateur Primaire Secondaire Fusible 1 Fusible 2 UHT UBT Méthode d’analyse de la sélectivité 1. On ramène la caractéristique du fusible 1 au secondaire en tenant compte du rapport de transformation 2. On la compare avec la caractéristique du fusible 2 3. On vérifie qu’il n’y a pas d’intersection avant Icc maxi 14 GEL-22230 H07 Sélectivité entre un fusible et un disjoncteur Méthode d’analyse de la sélectivité 1. La courbe de fusion de préarc du fusible doit se situer au-dessus du point A 2. La courbe de fusion totale du fusible doit couper la courbe du disjoncteur avant la valeur Icc (PdC ultime) du disjoncteur. 3. Après le point de croisement, la contrainte thermique du fusible doit être inférieure à celle du disjoncteur. 4. Les contraintes thermiques du disjoncteur et du fusible doivent toujours être inférieures à celles du câble.
  • 8. 8 15 GEL-22230 H07 Sélectivité entre un fusible et un discontacteur Discontacteur : Ensemble constitué d’un contacteur et d’un relais thermique qui est généralement associé à un moteur Les courbes possibles pour le fusible doivent passer entre les points A et B : • Ia : limite du pouvoir de coupure du discontacteur • Ib : courant maxi de démarrage moteur. La contrainte thermique du fusible doit être inférieure à celle supportée par le discontacteur. (1) Dépend du moteur et de la charge entraînée Courant 16 GEL-22230 H07 Surtensions dues à la foudre ou à des manoeuvres • Coups de foudre (direct, proche ou lointain) Surtension avec temps de monté très faible (1.2 ms) Ù tenue au choc des équipements • Ouverture /fermeture de circuit par les organes de manœuvre • Elimination d’un défaut par l’ouverture des organes de protection (disjoncteurs, fusibles) Batterie de condensateurs MT
  • 9. 9 17 GEL-22230 H07 Les parafoudres Amorçage : (éclateurs) Le composant passe de l’état de très haute impédance à l’état de quasi court-circuit Écrêtage : (varistances et diodes d’écrêtage) après un seuil de tension déterminé, le composant a une faible impédance et limite la tension à ses bornes Dispositifs de protection des équipements contre les surtensions transitoires, qu’elles proviennent de la foudre ou des réseaux (surtensions de manœuvre). Modification brutale de l’impédance du composant à un seuil de tension déterminé. 18 GEL-22230 H07 Eclateur à air sur le réseau MT www.schneiderelectric.com Réseau 24 kV : B= 25 mm Premier et le plus ancien des appareils de protection : Éclateur à pointes. Deux pointes (électrodes), en vis-à-vis (électrodes), dont l’une était reliée au conducteur à protéger et l’autre à la terre. Les «cornes» permettent d’allonger l’arc et de faciliter le rétablissement de qualités diélectriques. La distance entre les deux électrodes permet d’ajuster le niveau de protection. La tension d’amorçage varie fortement suivant les conditions atmosphériques (plus de 40 %)
  • 10. 10 19 GEL-22230 H07 www.cooperpower.com Parafoudre du type varistance sur le réseau MT Parafoudre Parafoudre Fusible amovible Isolateur en porcelaine Varistor 20 GEL-22230 H07 Caractéristiques des Parafoudres du type varistance Metal Oxide Varistor (MOV) The MCOV of an arrester is the maximum power-frequency, line-to ground voltage that the arrester will sustain continuously.
  • 11. 11 21 GEL-22230 H07 Bibliographie Documentation générale : Schneider Electric : www.schneiderelectric.com ABB : www.abb.com Basse tension : sprecher+schuh : www.sscdn.cc Disjoncteurs : Hager : www.hager.com SquareD : www.squared.com Fusibles : S&C Electric compagny : www.sandc.com Cooper Power systems : www.cooperpower.com