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Caractéristiques de l'installation électrique

De Guide de l'Installation Electrique

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Règles générales de conception d'une installation électrique
Raccordement au réseau de distribution publique MT
Raccordement au réseau de distribution publique BT
Bien choisir une architecture de distribution électrique
La distribution BT
Protection contre les chocs et incendies électriques
La protection des circuits
L’appareillage BT : fonctions et choix
La protection contre les surtensions
Efficacité Energétique de la Distribution Electrique
Compensation d’énergie réactive
Détection et atténuation des harmoniques
Les alimentations et récepteurs particuliers
Les installations photovoltaïques
La norme NF C 15-100 dans l’habitat
Recommandations pour l'amélioration de la CEM
Mesure

Sommaire

Pour chacune des caractéristiques de l'installation, permettant de choisir l'architecture de distribution électrique, il faut fournir une définition et les différentes catégories ou valeurs possibles.

Type d'activité du site

Définition : parmi les définitions proposées par la CEI 60364-8-1 § 3.4, on trouve dans ce chapitre les principales définitions énumérés ci-dessous.

  • Bâtiments résidentiels : Locaux conçus et construits pour l'habitation privée.
  • Bâtiments commerciaux : Locaux conçus et construits pour des opérations commerciales[1]
  • Bâtiments industriels : Locaux conçus et construits pour des opérations de fabrication et de transformation[2].
  • Infrastructure : Systèmes ou locaux conçus et construits pour les opérations de transport ou d'exploitation d'une entreprise de distribution d'électricité[3].

Configuration du site

Définition : caractéristique architecturale du ou des bâtiments, tenant compte du nombre de bâtiments, du nombre d'étages, et de la surface par étage.

Configurations typiques de sites :

  • Bâtiment à un seul niveau.
  • Bâtiment à plusieurs étages.
  • Site à plusieurs bâtiments.
  • Immeuble de grande hauteur (pour mémoire, ce type de bâtiment répond à des règles spécifiques, non prises en compte dans ce document).

Les différentes surfaces significatives retenues pour un seul niveau sont les suivantes :

  • < 5000 m2,
  • de 5000 à 25 000 m2,
  • de 25 000 à 100 000m2.

Latitude de positionnement

Définition : caractéristique prenant en compte les contraintes liées à l'implantation du matériel électrique dans le bâtiment

  • esthétique,
  • accessibilité,
  • présence d'emplacements réservés,
  • utilisation de galeries techniques (par étages),
  • utilisation de gaines techniques (verticales).

Différentes catégories :

  • Latitude faible : La position du matériel électrique est pratiquement imposée.
  • Latitude moyenne : La position du matériel électrique est partiellement imposée, au détriment des critères à satisfaire.
  • Latitude élevée : Pas de contraintes. La position du matériel électrique peut être définie pour satisfaire au mieux les critères.

Disponibilité du réseau de distribution publique

Définition : capacité du réseau de distribution publique à assurer l'alimentation avec un minimum d'interruption.

Différentes catégories :

  • Disponibilité minimale : Risque d'interruption lié à des contraintes géographiques (îlotage, zone éloignée des centres de production d'électricité), techniques (ligne aérienne, faible maillage), ou économiques (maintenance insuffisante, génération sous-dimensionnée)
  • Disponibilité standard
  • Disponibilité renforcée : Dispositions particulières prises pour réduire la probabilité d'interruption (réseau souterrain, fort maillage, …).

Voir la page (Raccordement au réseau du distributeur) les valeurs typiques de disponibilité en fonction des configurations de raccordement au réseau du Distributeur.

Maintenabilité

Définition : qualité apportée lors de la conception pour limiter l'impact des opérations de maintenance sur le fonctionnement de l'installation.

Différentes catégories :

  • Maintenabilité minimale : L'installation peut être arrêtée pour exécution des opérations de maintenance.
  • Maintenabilité standard : La maintenance doit être programmée au cours de périodes de faible activité.

    Exemple : plusieurs transformateurs avec redondance partielle et délestage.

  • Maintenabilité renforcée : Des dispositions particulières sont prises pour limiter l'impact des opérations de maintenance.

    Exemple : configuration à double attache.

Evolutivité de l'installation

Définition : possibilité apportée de déplacer facilement des points de livraison de l'électricité à l'intérieur de l'installation, ou d'augmenter facilement la puissance fournie en certains points.

L'évolutivité est un critère qui apparaît également du fait des incertitudes de construction au stade avant-projet sommaire (APS).

Différentes catégories :

  • Pas d'évolutivité : La position des charges est fixe tout au long du cycle de vie, en raison de fortes contraintes liées à la construction du bâtiment ou à la lourdeur du process alimenté. Exemple : atelier de fonderie.
  • Evolutivité de conception : Le nombre de points de livraison, la puissance des charges ou leur emplacement ne sont pas connus avec précision.
  • Evolutivité d'installation : Des charges pourront être installées après la mise en service de l'installation.
  • Flexibilité d'exploitation : La position des charges sera fluctuante, au gré des réorganisations du process. Exemples :
    • bâtiment industriel : extension, fractionnement et changement d'affectation,
    • immeuble de bureaux : fractionnement.

Puissance totale des charges installées

Définition

Somme des puissances apparentes des charges (en kVA), affectées d'un coefficient d'utilisation.

Ceci représente la puissance maximale pouvant être consommée à un instant donné dans l'installation, avec possibilité de surcharges limitées et de courte durée.

Différentes catégories

Les différentes catégories retenues correspondent aux limites de puissance des transformateurs les plus couramment utilisés :

  • puissance < 630 kVA,
  • puissance de 630 à 1250 kVA,
  • puissance de 1250 à 2500 kVA,
  • puissance > 2500 kVA.

Uniformité d'installation des charges

Définition

Caractéristique liée à l'uniformité de répartition des charges (en kVA/m2) dans une zone ou sur la totalité du bâtiment.

Différentes catégories

  • Charges uniformément réparties

    Les charges sont en majorité de puissance unitaire moyenne ou faible et réparties sur toute la surface ou une large zone du bâtiment (densité homogène).

    Exemples : éclairage, postes de travail individuels.

  • Répartition intermédiaire

    Les charges sont en majorité de puissance moyenne, placées par groupes sur toute la surface du bâtiment.

    Exemples : machines d'assemblage, convoyage, postes de travail, "sites" modulaires en logistique.

  • Charges localisées

    Les charges sont en majorité de puissance élevée et localisées dans quelques zones du bâtiment (densité hétérogène).

    Exemples : CVC - Chauffage, Ventilation, Climatisation (ou HVAC : Heating, Ventilation and Air Conditioning).

Sensibilité des circuits aux coupures d'alimentation

Définition

Aptitude d'un circuit à accepter une coupure d'alimentation.

Différentes catégories

  • Circuit "délestable"

    Coupure possible à tout moment, de durée indéfinie.

  • Coupure longue acceptable

    Temps de coupure > 3 minutes[4].

  • Coupure brève acceptable

    Temps de coupure < 3 minutes[4].

  • Aucune coupure acceptable.

Remarque

On peut distinguer différents niveaux de gravité d'une coupure d'alimentation électrique, en fonction des conséquences possibles :

  • pas de conséquence notable,
  • perte de production,
  • détérioration de l'outil de production ou perte de données sensibles,
  • mise en danger de mort.

    Ceci se traduit en terme de criticité d'alimentation de charges ou de circuits.

  • Non critique

    La charge ou le circuit peuvent être "délestées" à tout moment.

    Exemple : circuit de chauffage d'eau sanitaire.

  • Faible criticité

    La coupure d'alimentation se traduit par une gêne passagère des occupants du bâtiment, sans conséquence financière. Le prolongement de la coupure au delà d'un temps critique peut se traduire par une perte de production ou une baisse de productivité.

    Exemples : circuits de chauffage, ventilation et climatisation (HVAC).

  • Criticité moyenne

    La coupure d'alimentation se traduit par une courte interruption du process ou du service. Le prolongement de la coupure au delà d'un temps critique peut se traduire par une détérioration de l'outil de production ou un coût de remise en service.

    Exemples : groupes frigorifiques, ascenseurs.

  • Criticité élevée

    Toute coupure peut se traduire par la mise en danger de mort ou des pertes financières inacceptables.

    Exemples : bloc opératoire, service informatique, service de sécurité.

Sensibilité des charges aux perturbations

Définition

Capacité d'une charge à fonctionner correctement en présence de perturbation de l'alimentation électrique.

Une perturbation peut entraîner un dysfonctionnement plus ou moins marqué. Par exemple : arrêt de fonctionnement, fonctionnement dégradé, vieillissement accéléré, augmentation des pertes, …

Types de perturbations ayant un impact sur le fonctionnement des charges :

  • creux de tension,
  • surtension,
  • distorsion de tension,
  • fluctuation de tension,
  • déséquilibre de tension.

Différentes catégories

  • Peu sensible

    Les perturbations de la tension d'alimentation ont peu d'effet sur le fonctionnement.

    Exemple : appareil de chauffage.

  • Sensibilité moyenne

    Les perturbations de tension provoquent une détérioration notable du fonctionnement.

    Exemples : moteurs, éclairage.

  • Haute sensibilité

    Les perturbations de tension peuvent provoquer l'arrêt de fonctionnement voire la détérioration de l'équipement alimenté.

    Exemple : équipement informatique.

Remarque

La sensibilité des charges aux perturbations conditionne la réalisation de circuits d'alimentation communs ou dédiés. Il est en effet avantageux de séparer les charges "sensibles" des charges "perturbatrices". Exemple : séparer les circuits d'éclairage des circuits d'alimentation de moteurs.

Ce choix dépend aussi des commodités d'exploitation.

Exemple : alimentation séparée des circuits d'éclairage pour permettre la mesure de l'énergie consommée.

Principaux types de charges rencontrées communément dans les bâtiments

Eclairage

Principales caractéristiques :

  • faible puissance unitaire,
  • dispositifs dispersés,
  • coupure longues non admises,
  • sensibilité moyenne aux perturbations.

Chauffage, Ventilation, Climatisation

Principales caractéristiques :

  • puissance unitaire élevée (quelques dizaines de kVA),
  • dispositifs localisés,
  • coupures longues acceptables,
  • faible sensibilité aux perturbations.

Informatique (data center)

Principales caractéristiques :

  • puissance unitaire moyenne ou faible,
  • nombre élevé de dispositifs localisés,
  • aucune coupure acceptable,
  • haute sensibilité aux perturbations.

Bureautique

Principales caractéristiques :

  • faible puissance unitaire,
  • nombre élevé de dispositifs dispersés,
  • coupures de courte durée acceptables,
  • sensibilité moyenne aux perturbations.

Force motrice (convoyage, ascenseurs, groupes frigorifiques, …)

Principales caractéristiques :

  • puissance unitaire moyenne ou élevée,
  • nombre faible de dispositifs localisés,
  • coupures de courte durée acceptables,
  • sensibilité moyenne aux perturbations.

Process électrothermique (fours, presses à injecter, soudure, …)

Principales caractéristiques :

  • puissance unitaire élevée,
  • nombre faible de dispositifs localisés,
  • coupures de longue durée acceptables,
  • sensibilité faible aux perturbations.

Pouvoir perturbateur des circuits

Définition

Capacité d'un circuit à perturber le fonctionnement de circuits environnants, par des phénomènes tels que : harmoniques, appels de courant, déséquilibre, courants Haute Fréquence, rayonnement électromagnétique, …

Différentes catégories

  • Pouvoir non perturbateur

    Aucune précaution particulière à prendre.

  • Perturbations modérées ou occasionnelles

    Une alimentation séparée peut être nécessaire en présence de circuits à moyenne ou haute sensibilité.

    Exemple : circuit d'éclairage générant des courants harmoniques.

  • Pouvoir très perturbateur

    Un circuit d'alimentation dédié ou des moyens d'atténuation des perturbations sont indispensables pour le bon fonctionnement de l'installation.

    Exemples : force motrice à fort courant de démarrage, équipement de soudure à courant fluctuant.

Autres contraintes

Autres considérations ou contraintes particulières ayant un impact sur l'architecture de distribution électrique :

  • Environnement

    Exemples : classification foudre, ensoleillement.

  • Règlements spécifiques

    Exemples : hôpitaux, Immeubles de Grande Hauteur, …

  • Règles du Distributeur d' Energie

    Exemples : limites de puissance de raccordement en BT, accès au poste MT, …

  • Charges double attache

    Charges raccordées à 2 circuits indépendants par besoin de redondance.

  • Expérience du concepteur

    Cohérence avec des études antérieures ou utilisation partielle d'études antérieures, standardisation de sous-ensembles, existence d'un parc installé.

  • Contraintes d’alimentation des charges

    Niveau de tension (230 V, 400 V, 690 V), système des tensions (monophasé, triphasé avec ou sans neutre, …).

Notes

  1. ^ Exemples de bâtiments commerciaux: bureaux, vente au détail, distribution, bâtiments publics, banques, hôtels.
  2. ^ Exemples de bâtiments industriels: usines, ateliers, centres logistiques.
  3. ^ Exemples d'infrastructure: terminaux d'aéroports, aménagements portuaires, installations pour le transport.
  4. ^ a et b valeur indicative, fournie par la norme EN50160 : "Caractéristiques de la tension fournie par les réseaux publics de distribution".