4.3.4.2    Détermination des courants de court-circuit présumés

4.3.4.2.1    Le courant de court-circuit présumé (prospectif) est la valeur efficace de la surintensité qui s'écoule lorsque deux ou plusieurs conducteurs de potentiels différents entrent en contact. L'impédance au point de contact étant nulle et le courant n'étant pas coupé.
Selon le nombre et le genre de conducteurs en contact, il apparait l'un des courants de court-circuit suivants:
    -    Courant de court-circuit tripolaire; celui-ci est une surintensité produite par un court-circuit entre trois conducteurs polaires
    -    Courant de court-circuit bipolaire; celui-ci est une surintensité produite par un court-circuit entre deux conducteurs polaires
    -    Courant de court-circuit unipolaire; celui-ci est une surintensité produite par un court-circuit entre
            -    un conducteur polaire et le conducteur neutre
            -    un conducteur polaire et le conducteur PEN
            -    un conducteur polaire et le conducteur de protection
Des courants de court-circuit jusqu'à environ 500 A peuvent être mesurés avec une précision suffisante lorsque l'instrument utilisé mesure seulement les résistances ohmiques (appareils de mesure de boucle). Pour des courants de court-circuit plus importants, il faut utiliser des instruments qui mesurent les impédances.
Si le courant de court-circuit est déterminé à l'aide de tableaux ou avec des programmes informatisés, des écarts dus aux différents modes de calculs sont inévitables. Cependant, ces écarts sont négligeables s'ils n'excèdent pas 10% environ.
En ce qui concerne le courant de court-circuit au coupe-surintensité général, il y a lieu d'observer les indications du fournisseur d'énérgie.
La détermination approximative du courant de court-circuit tripolaire peut aussi se faire au moyen du nomogramme ci-dessous. Sur l'axe vertical sont reportés les courants de court-circuit et sur l'axe horizontal les longueurs des conducteurs.

Nomogramme pour la détermination du courant de court-circuit présumé


Utilisable dans des réseaux triphasés avec des tensions 3x400 V et pour des conducteurs en cuivre

L)    Section des conducteurs d'un conducteur polaire
 X)    Longueur de canalisation en m
 Y)    Courant de court-circuit en kA eff.
  T)    Puissance des transformateurs en kVA

Exemple de détermination du courant de court-circuit présumé

Un transformateur ayant une puissance apparente nominale de 800 kVA alimente une installation de distribution au moyen d'un câble A de 80 m de longueur, constitué de conducteurs polaires de 150 mm². A cette installation de distribution est raccordé entre autres un câble B de 20 m de longueur, constitué de conducteurs polaires de 35 mm²
Il y a lieu de déterminer les courants de court-circuit à l'extrémité des câbles A et B
Le transformateur 800 kVA produit un courant de court-circuit de 25 kA

1) A partir de la valeur 800 kVA du transformateur il faut tirer une ligne horizontale jusqu'au point d'intersection avec laüligne du conducteur 150 mm^2.
2) De ce point d'intersection, il faut tirer une ligne verticale jusqu'à l'axe horizontal représentant les longueurs des conducteurs. La longueur de 83 m lue sur l'axe est fictive et sert de valeur intermédiaire. A celle-ci, il faut additionner la longueur de 80 m du câble A (83 m + 80 m = 163 m).
3) De ce point, il y a lieu de tirer une ligne verticale jusqu'à la ligne du conducteur 150 mm².
4) Sur l'axe vertical peut être lue la valeur du courant de court-circuit à l'extrémité du câble A. Elle est de 12,7 kA.
5) Au point d'intersection de la ligne horizontale 12,7 kA avec la ligne du conducteur 35 mm², il faut tirer une ligne verticale sur l'axe représentant les longueurs des conducteurs. La longueur lue de 38 m sert à nouveau de valeur intermédiaire. A celle-ci, il faut additionner la longueur de 20 m du câble B (38 m + 20 m = 58 m).
6) De ce point, il y a lieu de tirer une ligne verticale jusqu'à la ligne du conducteur 35 mm².
7) Sur l'axe vertical peut être lue la valeur du courant de court-circuit à l'extrémité du câble B. Elle est de 8,2 kA.
8) Les valeurs déterminées sont représentées dans le nomogramme  fig. 4.3.4.2.2

4.3.4.3 Caractéristiques des dispositifs de protection contre les courts-circuits

4.3.4.3.1L'intensité du courant de court-circuit dépend des facteurs suivants:
- Puissance et caractéristiques des sources de courant
- Longueurs et sections des conducteurs entre les sources de courant et l'endroit du court-circuit
- Type du court-circuit, c'est-à-dire court-circuit entre trois ou deux conducteurs polaires ou entre un conducteur polaire et le conducteur neutre, PEN ou PE.

Le plus grand courant de court-circuit se produit lors d'un court-circuit entre les trois conducteurs polaires. Ce courant sert généralement au dimensionnement des coupe-surintensité qui protègent contre les courts-circuits. Cependant, si le court-circuit ne peut apparaître qu'entre deux conducteurs polaires ou entre un conducteur polaire et le conducteur neutre, PEN ou PE, les coupe-surintensité seront dimensionnés d'après les courants de courts-circuits correspondants.

Pour les disjoncteurs de puissance, les valeurs I_CU ainsi que I_CS sont la plupart du temps indiquées. Les exigences de la NIBT sont satisfaites si le courant de court-circuit ne dépasse pas I_CU.

Un disjoncteur de puissance doit être capable de couper deux fois un courant correspondant à I_CU. Après ces coupures, le disjoncteur n'a plus besoin de couper à nouveau ce courant; il est toutefois admis qu'il déclenche avec un courant d'emploi inférieur à son courant de réglage.

Un disjoncteur de puissance avec un pouvoir de coupure I_CS doit être à même d'assurer un service correct après trois coupures d'un courant de valeur I_CS

L'énergie dissipée durant la coupure d'un courant de court-circuit ne doit pas mettre en danger les conducteurs. Cette exigence est satisfaite en utilisant pour la protection contre les courants de court-circuit des éléments fusibles ou des disjoncteurs protecteurs de canalisations de la classe de limitation de courant 3 (3 dans le rectangle).

En cas d'emploi de disjoncteurs de puissance, il y a lieu de s'assurer que l'énergie traversante I²t du disjoncteur ne dépasse pas la valeur k²A² du conducteur à protéger contre les courants de court-circuit.

Si le pouvoir de coupure d'un coupe-surintensité est inférieur au courant de court-circuit apparaissant à ses bornes d'entrée, l'une des mesures suivantes peut être prise:
- Par un coupe-surintensité inséré en amont ayant un pouvoir de coupure au moins égal au courant de court-circuit qui peut se produire. Dans ce cas, l'énergie traversante pendant la coupure du courant de court-circuit ne doit endommager ni le coupe-surintensité placé en aval ni les conducteurs raccordés.
- Par un ensemble de deux coupe-surintensité placés en série capable de couper le courant de court-circuit qui peut se produire, cela sans endommager les coupe-surintensité ou les conducteurs raccordés. Dans ce cas, la disposition des deux coupe-surintensité doit être telle qu'un court-circuit ne puisse pas se produire entre eux.
- Par un ensemble constitué d'un élément limiteur de courant ou analogue et d'un coupe-surintensité capable de couper le courant de court-circuit qui peut se produire, cela sans endommager l'élément limiteur ou le coupe-surintensité ou encore les conducteurs raccordés. Dans ce cas, la disposition de l'élément limiteur et du coupe-surintensité doit être telle qu'un court-circuit ne puisse pas se produire entre eux.

Il y a lieu de se référer aux documents du fabricant afin de s'assurer que le fonctionnement de cet ensemble dit, "Protection Back-Up", soit correct.

Des éléments fusibles avec un pouvoir de coupure insuffisant ne peuvent pas être protégés par un coupe-surintensité placé en amont.

4.3.4.3.2 Si le dispositif de protection inséré à l'amont d'un conducteur ne doit protéger celui-ci que contre les courts-circuits, mais non pas aussi contre les surcharges, le courant de réglage du dispositif de protection peut être plus élevé que le courant admissible du conducteur à protéger.

Cependant, il y a lieu de contrôler si le conducteur est protégé en cas de court-circuit. Pour cela, le calcul du temps de coupure maximum admissible doit être effectué aussi bien pour le courant de court-circuit minimum que pour le courant de court-circuit maximum

Ceci est nécessaire du fait que la caractéristique d'échauffement d'un conducteur n'est pas parallèle à la caractéristique de déclenchement des différents dispositifs de protection (fusibles, disjoncteurs de puissance, disjoncteurs de canalisation).
1. Le courant de court-circuit maximum possible est le courant de court-circuit tripolaire qui apparait à l'origine de la canalisation
2. Le courant de court-circuit minimum possible apparait à l'extrémité de la canalisation à protéger et ne peut pas être détérminé avec précision. D'une part l'impédance de passage au point de court-circuit n'est pas connue et d'autre part les conducteurs sont échauffés par le courant de court-circuit jusqu'au moment de la coupure. Par conséquent, la résistance de la canalisation augmente et le courant de court-circuit diminue.
Comme courant de court-circuit minimum, il faut introduire dans la formule:
    -    1/4 du courant de court-circuit qui apparait lors d'un court-circuit à l'extrémité de la canalisation entre les trois conducteurs polaires
    ou
    -    3/4 du courant de court-circuit qui apparait lors d'un court-circuit à l'extrémité de la canalisation entre
           -    un conducteur polaire et le conducteur neutre
            -    un conducteur polaire et le conducteur PEN
           -    un conducteur polaire et le conducteur de protection
Il faut tenir compte de la plus petite des trois valeurs. Celle-ci peut aussi être introduite dans la formule pour le calcul du temps de coupure admissible si le quart du courant de court-circuit tripolaire donne une valeur plus petite.
Lorsque la protection contre les courants de court-circuit est réalisée par des fusibles, le contrôle de la protection contre les courts-circuits est à effectuer seulement pour le courant de court-circuit minimum.
Lorsque la protection contre les courants de court-circuit est réalisée par des disjoncteurs de puissance ou des disjoncteurs de canalisation, le contrôle de la protection contre les courts-circuits est à effectuer aussi bien pour le courant de court-circuit minimum que maximum.
    -    Pour le courant de court-circuit maximum, l'énergie traversante I²t indiquée par le fabricant du disjoncteur de puissance ou de canalisation ne doit pas dépasser le produit k²A² du conducteur à protéger.
    -    Pour le courant de court-circuit minimum, la protection contre les courts-circuits est réalisée lorsque le courant de fonctionnement du déclenchement magnétique est inférieur au courant de court-circuit minimum.

       Exemple:         Un câble isolé PCV 3L + N + PE doit être protégé contre un court-circuit. La section A du conducteur est de 1,5 mm². Dans quel laps de temps le courant de court-circuit doit-il être coupé afin que la protection contre le court-circuit soit assurée?
        A l'état du projet, il est admis à l'extrémité de la canalisation un courant de court-circuit tripolaire de 800 A.
        1/4 du courant de court-circuit tripolaire est: 1/4 × 800 A = 200 A

        Cela donne pour la protection contre le court-circuit du conducteur dont la section A = 1,5 mm2, avec un courant de court-circuit Ik = 200 A, un temps de coupure t maximum admissible du dispositif de protection de:
t = ( k . A / Ik )² =( 115. 1,5 / 200 )² = 0,74 [s]



        Protection contre les courts-circuits avec fusible

        Si la protection contre les courts-circuits est réalisée avec un fusible, le point d'intersection de la «ligne-200A» avec la «ligne-0,74s» doit être situé au-dessus de la caractéristique de déclenchement du fusible inséré. La condition est remplie si l'on choisit un fusible gL avec un courant de réglage de 32 A.

Contrôle de l'installation
        Après l'achèvement de l'installation, on a mesuré à l'extrémité de la canalisation avec un instrument de mesure de boucle les courants de courts-circuits suivants:
-    entre un conducteur polaire et le conducteur neutre: 360 A
-    entre le conducteur polaire et le conducteur de protection: 450 A
     3/4 du plus petit des deux courants de courts-circuits unipolaires sont: 3/4 × 360 A = 270 A

        On obtient les valeurs suivantes en calculant avec ce courant:

t = ( k . A / I)² =( 115. 1,5 / 270 )² = 0,41 s
   
   

        Le temps de coupure maximum du fusible ne doit pas dépasser 0,41s avec un courant de 270A. Sur la base de ce résultat le point d'intersection de la «ligne-270A» avec la «ligne-0,41s» montre que ce point est plus éloigné de la courbe de déclenchement du fusible que le point «200 A/0,74s». Si le calcule est effectué avec un courant plus faible le résultat se trouve du «côté sûr» de la courbe.

Protection contre les courts-circuits avec disjoncteur de canalisation

        Si la protection contre les courts-circuits est réalisée avec un disjoncteur de canalisation, le déclenchement du court-circuit doit s'opérer pour un courant de 200 A ou moins. On peut insérer un disjoncteur de canalisation de caractéristique C avec un courant de réglage de 20 A ou un disjoncteur de canalisation de caractéristique B avec un courant de réglage de 40 A.

                Contrôle de l'installation

        Après l'achèvement de l'installation, on a mesuré à l'extrémité de la canalisation avec un instrument de mesure de boucle les courants de courts-circuits suivants:
-    entre un conducteur polaire et le conducteur neutre: 360 A
-    entre le conducteur polaire et le conducteur de protection: 450 A
      3/4 du plus petit des deux courants de courts-circuits sont: 3/4 × 360 A = 270 A
      En calculant avec ce courant, la protection contre les courts-circuits pourrait être satisfaite en insérant un disjoncteur de canalisation de caractéristique C avec un courant de réglage de 25 A.