Les tableaux
Le tableau est un élément important de la sûreté d'une installation électrique. Il doit être conçu et réalisé en respectant des règles précises.
Un tableau de distribution est le point d'entrée de l'énergie électrique pour l'installation (ou pour une partie de l'installation) BT. Le circuit d'arrivée se divise en plusieurs circuits (départs), chacun de ces circuits est commandé et protégé par l'appareillage installé dans le tableau (disjoncteurs, contacteurs, interrupteurs, interrupteurs fusibles, etc.). Un tableau de distribution est généralement divisé en unités fonctionnelles chacune comprenant tous les éléments mécaniques et électriques qui contribuent à l'accomplissement d'une fonction donnée. Cela représente un maillon clef de la chaîne de la sûreté.
En conséquence le type du tableau de distribution doit être parfaitement adapté à son application. Sa conception et sa construction doivent être conformes aux normes en vigueur et respecter les règles de l'art.
L'enveloppe du tableau de distribution assure une double protection :
- La protection de l'appareillage, des appareils de mesure, des relais, des dispositifs fusibles, etc. contre les chocs mécaniques, les vibrations et autres influences externes susceptibles d'en dégrader l'intégrité opérationnelle (interférences électromagnétiques, poussières, moisissure, petits animaux).
- La protection des personnes contre les risques de contacts directs et de contacts indirects (en particulier voir au paragraphe 3.3, les degrés de protection IP et l'indice IK).
Les types de tableaux
L'application détermine le type de tableau à utiliser.
Les tableaux, ou ensemble d'appareillage à basse tension, se différencient par le type d'application et par leur principe de réalisation.
Les types de tableaux par application
Les grands types de tableaux sont :
- le tableau général BT (TGBT) (cf. Fig. E28a),
- les tableaux secondaires (cf. Fig. E29),
- les tableaux terminaux (cf. Fig. E30),
- les tableaux de contrôle-commande de processus (cf. Fig. E28b).
Les tableaux de distribution pour des applications spécifiques (par exemple chauffage, ascenseur, process industriel) peuvent être installés :
- à côté du tableau général BT,
- à proximité de l'application concernée.
Les types de réalisation de tableaux
Les tableaux traditionnels
L'appareillage (Interrupteurs, disjoncteurs, interrupteurs fusibles, etc.) est généralement monté sur châssis à l'arrière de l'enveloppe. Les appareils de signalisation et de commande (appareils de mesures, lampes, boutons poussoir,etc.) sont montés sur la face avant du tableau.
L'implantation des matériels à l'intérieur du tableau nécessite une étude minutieuse prenant en compte l'encombrement de chaque matériel, les raccordements à réaliser et les distances de sécurité à respecter pour un fonctionnement sécuritaire et exempt de dysfonctionnements.
Les tableaux fonctionnels
Généralement dédiés à des applications spécifiques, ces tableaux de distribution sont équipés d'unités fonctionnelles qui regroupent l'appareillage avec ses accessoires de montage et de raccordement préfabriqués assurant ainsi un haut niveau de fiabilité et une grande souplesse de modifications de dernière minute et d'évolutions futures sur site.
- De nombreux avantages.
L'utilisation de tableaux fonctionnels de distribution s'est développée à tous les niveaux de la distribution électrique BT, du tableau général BT (TGBT) aux tableaux de distribution terminale, du fait de leurs nombreux avantages :
- la modularité du système ce qui permet d'intégrer de nombreuses fonctions dans un simple tableau de distribution dont la protection, la commande, le contrôle et la gestion technique de l'installation électrique. La conception modulaire améliore le fonctionnement et renforce aussi la facilité de maintenance et de modifications des tableaux de distribution,
- la conception rapide du tableau de distribution car elle consiste uniquement à ajouter des unités fonctionnelles,
- la facilité de montage due aux composants préfabriqués qui peuvent être installés très rapidement,
- le bénéfice d'essais de type, ce qui confère aux tableaux fonctionnels un haut niveau de sûreté.
Les nouvelles gammes Prisma Plus G et P de tableaux fonctionnels de distribution de Schneider Electric couvrent les besoins jusqu'à 3200 A. Ils offrent :
- flexibilité et facilité dans la construction des tableaux de distribution,
- certification de conformité du tableau de distribution à la norme CEI/NF EN 61439-1 et assurance d'un service en toute sécurité,
- gain de temps à toutes les étapes, de la conception à l'installation, en fonctionnement, lors des modifications ou des remises à niveau,
- facilité d'adaptation, par exemple pour répondre à des normes particulières ou des habitudes de travail spécifiques en vigueur dans certains pays.
Les Figures E28a, E29 et E30 montrent des exemples de tableaux fonctionnels de distribution pour toutes les puissances et la Figure E28b montre un tableau fonctionnel de distribution de très grande puissance.
- Principaux types d'unités fonctionnelles.
Trois technologies de base sont utilisées pour réaliser les unités fonctionnelles.
- Unités fonctionnelles fixes (cf. Fig. E31).
Ces unités fonctionnelles ne peuvent pas être isolées de l'alimentation de sorte que toute intervention pour la maintenance, pour effectuer des modifications, etc. requiert la mise hors service du tableau de distribution en entier. L'installation dans ces unités fonctionnelles d'appareils amovibles ou débrochables réduit le temps de coupure et augmente la disponibilité du reste de l'installation.
- Unités fonctionnelles déconnectables (cf. Fig. E32).
Chaque unité fonctionnelle est montée sur une platine amovible et équipée d'un dispositif de sectionnement en amont (jeu de barres) et de dispositifs de déconnexion en aval (départ). L'unité complète peut être retirée pour maintenance, sans requérir une mise hors service générale du tableau.
- Unités fonctionnelles débrochables en tiroir (cf. Fig. E33).
- Unités fonctionnelles fixes (cf. Fig. E31).
L'appareillage et ses accessoires pour assurer une fonction électrique complète sont montés dans un tiroir (châssis horizontalement débrochable). La fonction est généralement complexe et concerne souvent la Commande Moteur.
Le sectionnement, électrique et mécanique, en amont et en aval de la fonction est assuré par le débrochage complet du tiroir, permettant un remplacement rapide d'une unité fonctionnelle en défaut sans mettre hors tension le reste du tableau de distribution.
Normes CEI/NF EN 61439
Des tableaux conformes aux normes sont essentiels pour obtenir le niveau de sûreté adéquat.
Les différentes normes
La conformité aux normes applicables est essentielle afin d'assurer un niveau de fiabilité satisfaisant.
Les normes de la série CEI/NF EN 61439 ("Ensembles d'appareillage à basse tension") ont été développées afin de fournir aux utilisateurs finaux de tableaux électriques un niveau élevé de confiance en termes de sécurité et de disponibilité de l'alimentation.
Les aspects de sécurité englobent :
- la sécurité des personnes (risques d'électrocution),
- les risques d'incendie,
- les risques d'explosion.
La disponibilité de l'alimentation est un problème majeur dans de nombreux secteurs d'activité, avec un impact économique possible élevé en cas de longue interruption consécutive à une défaillance du tableau.
Les normes fournissent les exigences de conception et de vérification, de façon qu'aucune défaillance ne survienne en cas de défaut, de perturbation, ou de fonctionnement dans des conditions d'environnement sévères.
La conformité aux normes garantit que le tableau fonctionnera correctement, non seulement dans des conditions normales, mais aussi dans des conditions sévères.
Trois éléments de la norme CEI 61439-1 (NF EN 61439-1) contribuent fortement à la sûreté :
- définition claire des unités fonctionnelles,
- formes de séparation des unités, fonctionnelles en accord avec les besoins de l'utilisateur,
- essais de type et individuels bien définis.
Trois éléments des normes CEI/NF EN 61439-1 et 61439-2 contribuent de manière significative à la fiabilité :
- une définition claire des unités fonctionnelles,
- les formes de séparation interne entre les unités fonctionnelles adjacentes conformément aux exigences de l'utilisateur,
- des tests de vérification clairement définis.
Structure de la série de normes
Les normes de la série CEI/NF EN 61439 consistent en une norme de base donnant les règles générales, et plusieurs autres normes se référant à différents types d'ensembles.
- CEI/NF EN 61439-1 : Règles générales.
- CEI/NF EN 61439-2 : Ensembles d'appareillage de puissance.
- CEI/NF EN 61439-3 : Tableaux de répartition destinés à être utilisés par des personnes ordinaires (DBO).
- CEI/NF EN 61439-4 : Exigences particulières pour ensembles de chantiers (EC).
- CEI/NF EN 61439-5 : Ensembles pour réseaux de distribution publique.
- CEI/NF EN 61439-6 : Systèmes de canalisation préfabriquée.
- CEI/TS/NF EN 61439-7 : Ensembles pour installations publiques particulières telles que marinas, terrains de camping, marchés et emplacements analogues et pour borne de charge de véhicules électriques.
Les documents CEI/NF EN 61439-1 et 2 ont été publiés en première édition en 2009, et révisés en 2011.
Les améliorations majeures apportées par la norme CEI/NF EN 61439
Par rapport à la série précédente CEI/NF EN 60439, plusieurs améliorations majeures ont été introduites, pour le bénéfice de l'utilisateur final.
Exigences basées sur les attentes de l'utilisateur final
Les différentes exigences incluses dans les normes ont été introduites afin de répondre aux attentes de l'utilisateur final :
- capacité à faire fonctionner l'installation électrique,
- tenue aux surtensions
- capacité de transport de courant,
- tenue aux court-circuits,
- compatibilité électromagnétique,
- protection contre les chocs électriques,
- maintenance et amélioration des performances,
- possibilité d'installation sur site,
- protection contre les risques d'incendie,
- protection contre les contraintes environnementales.
Définition claire des responsabilités
Le rôle des différents acteurs a été clairement défini, et peut être résumé par la Figure E33b suivante.
Les tableaux sont qualifiés d'Ensembles, comprenant les dispositifs de commutation, de contrôle, de mesure, de protection, équipements de régulation, avec toutes les interconnexions électriques et mécaniques internes et les pièces structurelles. Les Systèmes d'Ensembles comprennent des composants mécaniques et électriques (enveloppes, jeux de barres, unités fonctionnelles, etc…).
Le constructeur d'origine est l'organisme qui a réalisé la conception d'origine et la vérification associée d'un ensemble conformément à la norme applicable. Il est responsable des vérifications de conception, énumérées par la CEI/NF EN 61439-2, comprenant de nombreux tests électriques.
La vérification peut être supervisée par un organisme de certification, qui fournit des certificats pour le constructeur d'origine. Ces certificats peuvent être communiqués au Prescripteur ou à l'utilisateur final, à leur demande.
Le constructeur d'ensemble, généralement un tableautier, est l'organisme qui assume la responsabilité pour l'ensemble fini. Le montage doit être réalisé selon les instructions du constructeur d'origine. Si le constructeur d'ensemble s'écarte des instructions du constructeur d'origine, il doit effectuer à nouveau de nouvelles vérifications de conception. Ces écarts devraient également être soumis au constructeur d'origine pour validation.
À la fin de l'assemblage, des vérifications individuelles de série (vérifications de routine) doivent être effectuées par le constructeur d'ensemble (tableautier) Le résultat est un ensemble entièrement testé, pour lequel les vérifications de conception ont été réalisées par le constructeur d'origine, et les vérifications individuelles de série effectuées par le constructeur d'ensemble.
Cette procédure donne une meilleure visibilité à l'utilisateur final, par rapport à l'approche "Ensembles de série" et Ensembles dérivés de série" proposée par la précédente norme CEI/NF EN 60439.
Clarifications sur les vérifications de conception, les exigences de conception (nouvelles ou mises à jour) et les vérifications individuelles de série
Les nouvelles normes CEI/NF EN 61439 comprennent également :
- des exigences de conception nouvelles ou mises à jour (par exemple: nouveau test de levage),
- une clarification notable des vérifications de conception à effectuer. Sont fournies également les méthodes acceptables qui peuvent être utilisés (ou non) pour réaliser ces vérifications, pour chaque type d'exigence,
- une liste plus détaillée des vérifications individuelles de série, et des exigences plus sévères concernant les distances d'isolement.
Les paragraphes suivants fournissent des détails sur ces évolutions.
Les exigences de conception
Pour qu'un système d'ensemble ou tableau soit conforme aux normes, différentes exigences sont applicables. Ces exigences sont de 2 types :
- exigences de construction,
- exigences de performance.
Voir en Fig. E32c la liste détaillée des exigences.
La conception du système d'ensemble doit respecter ces exigences, sous la responsabilité du constructeur d'origine.
Vérification de conception
La vérification de la conception, sous la responsabilité du constructeur d'origine, est destinée à vérifier la conformité de la conception d'un système d'ensemble ou ensemble avec les exigences de la présente série de normes.
La vérification de conception peut être effectuée par :
- test, qui devrait être effectué sur la variante la plus onéreuse (pire cas),
- calcul, y compris l'utilisation des marges de sécurité appropriées,
- comparaison, avec un design de référence testé.
La nouvelle norme CEI/NF EN 61439 a nettement clarifié la définition des différentes méthodes de vérification, et spécifie très clairement laquelle de ces trois méthodes peut être utilisée pour chaque type de vérification de la conception, comme le montre la Figure E33c.
