Coordination entre les disjoncteurs

Seuls des essais en laboratoire permettent de déterminer et de garantir la coordination entre deux disjoncteurs.

Correspondance : CEI 60947-2 et NF EN 60947-2

Le terme de coordination concerne le comportement de deux appareils D1 et D2 placés en série dans une distribution électrique, en présence d’un court-circuit en aval de D2 (cf. Fig. H45). Il recouvre deux notions :

• la filiation ou protection d’accompagnement,

Fig. H45 – Coordination entre disjoncteurs

• la sélectivité.

Pour déterminer et garantir la coordination entre deux disjoncteurs, il est nécessaire d’effectuer une première approche théorique et de confirmer les résultats par des essais judicieusement choisis. La norme CEI 60947-2 annexe A demande aux constructeurs que les résultats soient vérifiés par un grand nombre d’essais et consignés dans des tableaux.

Filiation

La technique de filiation consiste à utiliser le pouvoir de limitation des disjoncteurs en amont pour installer en aval des disjoncteurs, en général standard, ayant des performances moindres. Elle procure de ce fait une simplification et des économies pour

Définition de la filiation

En limitant la valeur crête d’un courant de court-circuit traversant, un disjoncteur limiteur permet l’utilisation, dans les circuits placés en aval de ce disjoncteur, d’appareillages ayant un pouvoir de coupure (disjoncteurs) et des caractéristiques de tenue thermique et électromécanique bien inférieurs à ceux nécessaires sans limitation.

La réduction de la taille physique et des performances requises conduit à de substantielles économies et à la simplification de la conception de l’installation. Il est à noter que :

• en conditions de court-circuit, un disjoncteur limiteur a pour effet pour les circuits situés en aval d’augmenter l’impédance de source,
• pour toutes les autres conditions de fonctionnement, il n’a aucun effet similaire, par exemple, lors d’un démarrage d’un moteur de forte puissance (pour lequel une source à faible impédance est hautement recommandée).

Les disjoncteurs de la gamme Compact NSX à haut pouvoir de limitation présentent ainsi des avantages économiques particulièrement intéressants.

Conditions de mise en œuvre

Correspondance : CEI 60947-2 et NF EN 60947-2

La plupart des normes d’installation nationales autorisent ce type d’association à condition que l’énergie que laisse passer le disjoncteur en amont ne soit pas supérieure à celle que peut supporter sans dommage le ou les disjoncteurs installés en aval bénéficiant du pouvoir de limitation du disjoncteur installé en amont.

La norme CEI 60364-5-53 § 535.2 reconnaît cette association, la norme CEI 60364-4-43 § 434.5.1 permet son application au niveau des pouvoirs de coupure.

Pour la France :

• la norme NF C 15-100 § 535.2 reconnaît cette association dans ces conditions,
• la norme NF C 15-100 § 434.5.1 permet son application au niveau des pouvoirs de coupure.

Pour déterminer et garantir la filiation entre disjoncteurs, le constructeur doit effectuer des essais judicieusement choisis. C’est ainsi que Schneider Electric a toujours pratiqué pour établir les tableaux de filiation qui sont aujourd’hui en parfait accord avec l’annexe A de la norme CEI 60947-2. A titre d’exemple, le tableau de la Figure H46 indique les possibilités de filiation des disjoncteurs iC60, DT40N, C120 et NG125 avec les disjoncteurs Compact NSX 250 N, H ou L pour un réseau triphasé 230-240/400-415 V.

	kA eff.
Pouvoir de coupure du disjoncteur limiteur en amont	150			NSX250L
	70		NSX250H
	50	NSX250N
Pouvoir de coupure renforcé par filiation du disjoncteur en aval	150			NG125L
	70		NG125L
	36	NG125N	NG125N
	30	iC60N/H<=32A	iC60N/H<=32A	iC60N/H<=32A
	30	iC60L<=25A	iC60L<=25A	iC60L<=25A
	25	iC60H>=40A C120N/H	iC60H>=40A C120N/H	iC60H>=40A C120N/H
	20	iC60N>=40A	iC60N>=40A	iC60N>=40A

Fig. H46 – Exemple de possibilités de filiation pour un réseau triphasé 230-240/400-415 V

Avantages de la filiation

Une sélectivité peut-être de type ampèremétrique, chronométrique ou énergétique, et alors être partielle ou totale, ou encore de type logique. Le système SELLIM (brevet Schneider Electric) associe les avantages de la sélectivité et de la limitation.

La limitation du courant se faisant tout au long des circuits contrôlés par le disjoncteur limiteur, la filiation concerne tous les appareils placés en aval de ce disjoncteur. Elle n'est donc pas restreinte à 2 appareils consécutifs et peut être utilisée entre disjoncteurs situés dans des tableaux différents. Il en résulte que l'installation d'un seul disjoncteur limiteur peut engendrer des simplifications et des économies importantes pour toute l'installation aval :

• simplification des calculs de courants de court-circuit en aval, ces courants étant fortement limités,
• simplification du choix des appareils,
• économie sur ces appareils, puisque la limitation des courants de court-circuit permet d'utiliser des appareils moins performants, donc moins chers,
• économie sur les enveloppes, puisque les appareils moins performants sont en général moins encombrants.

Sélectivité

Il y a sélectivité des protections si un défaut, survenant en un point quelconque du réseau, est éliminé par l'appareil de protection placé immédiatement en amont du défaut et lui seul (cf. Fig. H47). L’étude de sélectivité décrite ci-après utilise la terminologie de la CEI 60947-2 pour les différents seuils de déclenchement (voir § 4.2).

Fig. H47 – Sélectivité totale et partielle

La sélectivité entre deux disjoncteurs D1 et D2 est totale si D2 fonctionne pour toute valeur de court-circuit jusqu’au courant de court-circuit franc triphasé au point où il est placé (cf. Fig. H48).

Fichier:DB422426.svg

Fig. H48 – Sélectivité totale entre les disjoncteurs D1 et D2

La sélectivité est partielle si D2 fonctionne seul jusqu’à un courant de court-circuit présumé Is inférieur à Icc D2. Au-delà de cette valeur, D1 et D2 fonctionnent simultanément (cf. Fig. H49).

Fig. H49 – Sélectivité partielle entre les disjoncteurs D1 et D2

Principe de la sélectivité selon le type de protection

Protection contre les courants de surcharge : sélectivité ampèremétrique

La sélectivité ampèremétrique est fondée sur l’étagement des niveaux des courants (cf. Fig. H50a).

• Cette technique repose sur le décalage en intensité (vers la droite) des courbes de protection : le réglage de la protection en amont est toujours plus élevé que celui de la protection en aval.
• Cette technique utilisée seule assure une sélectivité totale lorsque le courant présumé de défaut Icc D2 est suffisamment faible (distribution terminale) pour être inférieur au magnétique fixe (ou au seuil de réglage de la protection Court retard) du disjoncteur en amont Isd D1 (la limite de sélectivité est Is = Isd D1).

  Une règle simple pour obtenir une sélectivité totale dans le cas général :

• Ir D1/Ir D2 > 2 ,
• Isd D1 > Isd D2.

Protection contre les courants de court-circuit de faible valeur : sélectivité chronométrique

La sélectivité chronométrique est fondée sur l’étagement des temporisations (cf. Fig. H50b).

Cette technique repose sur le décalage en temps (décalage vers le haut) des courbes de protection :

• le retard intentionnel (∆t), ou la différence des retards intentionnels, entre les déclenchements des disjoncteurs est suffisant pour assurer la sélectivité,
• les seuils des protections Court retard sont aussi suffisamment étagés.

  Cette technique de sélectivité ne peut pas être utilisée seule en BT : elle doit être associée à la technique de sélectivité précédente. La sélectivité est totale lorsque le courant présumé de défaut Icc D2 est inférieur au seuil de réglage de la protection Instantané du disjoncteur en amont Ii D1 (cas du disjoncteur général en amont des disjoncteurs principaux dans les TGBT)

  Combinaison de ces deux techniques (cf. Fig. H50c).

  La règle pour obtenir une sélectivité totale dans le cas général

• Ir D1/Ir D2 > 2,
• Isd D1/Isd D2 > 2,
• ∆t D1 > ∆t D2 (généralement 50 % de différence est suffisant),
• Icc D2 < Ii D1.

Fig. H50 – Sélectivité

• 

  [a]

• 

  [b]

• 

  [c]

Protection contre les courants de court-circuit de forte valeur : sélectivité énergétique

La sélectivité énergétique repose sur la capacité du disjoncteur aval D2 à limiter l’énergie le traversant à une valeur inférieure à celle nécessaire pour provoquer le déclenchement du disjoncteur amont D1.

Aucune règle générale ne peut être établie : seuls des essais conformément aux normes CEI 60947-1 et -2 peuvent garantir une telle sélectivité