EP1 Schéma de liaison à la terre TN TMET

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1 Hypothèse simplificatrice : o Nous négligerons la réactance des conducteurs. o Nous supposerons que la tension d'alimentation chute de 20% lorsqu'un court-circuit survient (on prendra une valeur correspondant à 0,8 fois V). o Nous effectuerons l'étude pour un local sec (ULmax = 50 V). o n'est limité que par la résistance des conducteurs. EXERCICE I Soit le schéma de liaison à la terre suivant : Transformateur HT / BT 20kV / 400 V N N Poste de transformation L = 80 m Section des conducteurs S = 6 mm² Disjoncteur Hager HM513 Sol Rn fictive In = 25A Récepteur Récepteur triphasé o Longueur du câble : 80 mètres o Section des conducteurs : 6 mm² en cuivre o Courant nominal absorbé par le récepteur = 25 A o référence du disjoncteur de protection (calibre 25 A) : HAGER MM513 o Local Sec Page 1/9

2 Quel est le schéma de liaison à la terre? Le schéma de liaison à la terre est TNC Un défaut d isolement apparaît sur la phase 2, tracer le courant de défaut Id. Transformateur HT / BT 20kV / 400 V N Courant de défaut : Id N Poste de transformation Sol Rn fictive In = 25A Récepteur Récepteur triphasé Calculer de la longueur l du conducteur entre la phase et le conducteur N N L = 80 m R N R PHASE Le courant de court-circuit parcourt deux fois la longueur du câble (il passe par une phase et repart par le N). La distance est de 2*80 m = 160 m. Tension de contact Uc l = 180 m Terre Page 2/9

3 Calcul de résistance du conducteur La résistance des conducteurs dépend : de la nature de l'âme conductrice (ρ = 22,5*10-3 Ω mm²/m pour le cuivre et ρ = 36*10E -3 Ω mm²/m pour l'aluminium ) de la longueur des conducteurs de la section des conducteurs La résistance du conducteur est donc de :. l R = S R = ρ. l S ρ 22,5. = = 0,6 6 R = 0,6 Ω Calcul du courant de défaut Id R en Ω ρ en Ω mm²/m L : longueur du conducteur en m S : section du conducteur en mm² Le courant de défaut est de 0,8.V 0,8.230 Id = = = 307 R 0,6 Id = 307 A Calcul de la tension de contact Uc La tension de contact Uc vaut : 0,8. V 0,8.230 Uc = = = Uc = 92V Page 3/9

4 Quel est le temps le maximum admissible d'après les courbes de sécurité? Pour une tension de contact Uc = 92 V, dans un local sec (Ul max = 50V), le temps maximum admissible d'après les courbes de sécurité est de : Le dispositif de protection devra éliminer le défaut en moins de 450 ms. Page 4/9

5 Au bout de combien de temps le disjoncteur Hager HM513 va déclencher? Pour un courant de défaut de 307 A, le disjoncteur disjoncte en : 9ms La sécurité des personnes est elle assurée et pourquoi? Le temps de déclenchement (9ms) est inférieur à 450 ms. Les courbes de sécurité indiquent que le défaut devra être éliminé en moins de 450 ms La sécurité des personnes est assurée. Le schéma TNC convient. Page 5/9

6 EXERCICE II Nous reprendrons les mêmes caractéristiques que l exercice 1 avec une longueur de câble différente. La longueur du câble est maintenant de 300 mètres. Calculer de la longueur l du conducteur entre la phase et le conducteur L = 300 m R R PHASE Le courant de court-circuit parcourt deux fois la longueur du câble (il passe par une phase et repart par le N). La distance est donc de 2*300 m = 600 m. Tension de contact Uc Terre Calcul de résistance du conducteur La résistance du conducteur est donc de : ρ. l 22,5. R = = = 2,25 S 6 R = 2,25 Ω Calcul du courant de défaut Id Le courant de défaut est de 0,8.V 0,8.230 Id = = = 82 R 2,25 Id = 82 A Calcul de la tension de contact Uc La tension de contact Uc vaut : 0,8. V 0,8.230 Uc = = = Uc = 92V Page 6/9

7 Quel est le temps le maximum admissible d'après les courbes de sécurité? Pour une tension de contact Uc = 92 V, dans un local sec (Ul max = 50V), le temps maximum admissible d'après les courbes de sécurité est de : 450 ms (voir courbes au dessus). Au bout de combien de temps le disjoncteur Hager HM513 va t il déclencher? Pour un courant de défaut de 82 A, le disjoncteur disjoncte en : 10s La sécurité des personnes est elle assurée et pourquoi? Le temps de déclenchement (10s) est supérieur à 450 ms. Les courbes de sécurité indiquent que le défaut devra être éliminé en moins de 450 ms La sécurité des personnes n est pas assurée. Page 7/9

8 Le schéma TNC ne convient pas Quelle solution proposez vous pour assurer la protection des personnes? IL FAUT UTILISER LE SCHEMA TNS. Le dispositif de protection (ici, le disjoncteur), doit être complété par un autre dispositif de protection capable d'éliminer le défaut en moins de 450 ms. Nous utiliserons le DISPOSITIF DIFFERENTIEL. Pourquoi ne peut-on pas utiliser un disjoncteur diiffrentiel avec un régime de neutre TNC? Le dispositif différentiel est un appareil de protection très sensible, il peut détecter des courants de 10 ma. Cependant, il ne peut être placé dans un circuit TNC. POURQUOI? Transformateur HT / BT 20kV / 400 V N N Poste de transformation Sol Rn fictive In = 25A Récepteur Récepteur triphasé Dans le schéma TNC, le neutre et le ne font qu'un. Page 8/9

9 Le conducteur neutre pouvant être parcouru par un courant, le dispositif différentiel verrait le courant dans le neutre comme un courant de défaut, il déclencherait alors qu'il n'y a pas de défaut. Autre mauvaise solution : on fait passer le conducteur N par le dispositif différentiel. Dans ce cas, le dispositif différentiel ne verra pas le défaut. Ce courant sera considéré comme un courant normal. CONCLUSION : Pour pouvoir utiliser un dispositif différentiel, il faut séparer le conducteur de celui du neutre : c'est le schéma TNS. Avec le schéma TNS, le défaut sera détecté par un dispositif différentiel dont la sensibilité sera choisie de manière à être compatible avec les courbes de sécurité. Transformateur HT / BT 20kV / 400 V N Poste de transformation Sol Rn fictive Récepteur Récepteur triphasé Page 9/9