Méthodologie de conception d'une installation électrique

Pour une meilleure compréhension de la méthodologie de conception d'une installation électrique, il est recommandé de lire tous les chapitres de ce guide dans l'ordre dans lequel ils sont présentés.

Règles et textes réglementaires

En basse tension, la plage de tension s'étend de 0 à 1000 V en courant alternatif et de 0 à 500 V en courant continu. Une des premières décisions à prendre est le choix entre la distribution en courant alternatif qui correspond au type le plus commun de courant à travers le monde, et le courant continu. Ensuite, les concepteurs doivent choisir la tension nominale la plus appropriée dans ces gammes de tensions. Lorsque l'installation est connectée à un réseau public BT, le type de courant et la tension nominale sont déjà sélectionnés et imposés par le Distributeur.

La conformité à la réglementation nationale est alors la deuxième priorité des concepteurs de l'installation électrique. La réglementation peut être fondée sur des normes nationales ou internationales telles que la série CEI 60364.

Le choix d'équipements conformes aux normes de produits nationales ou internationales et la vérification appropriée de l'installation réalisée est un moyen efficace pour fournir une installation sûre avec la qualité souhaitée. La vérification et le test de l'installation électrique à son achèvement ainsi que le contrôle périodique garantira la sécurité et la qualité de cette installation tout au long de son cycle de vie. La conformité des équipements utilisés dans l'installation aux normes de produits appropriées est également d'une importance primordiale pour le niveau de sécurité et de qualité.

Les conditions environnementales seront de plus en plus strictes et devront être prises en considération au stade de la conception de l'installation. Cela peut inclure des réglementations nationales ou régionales prenant en compte les matériaux utilisés dans l'équipement ainsi que le démantèlement de l'installation en fin de vie.

Caractéristiques des récepteurs

Un examen de toutes les utilisations devant être alimentées en électricité doit être réalisé. Les extensions éventuelles ou les modifications réalisées au cours de la vie de l'installation électrique sont à considérer. Un tel examen vise à estimer le courant circulant dans chaque circuit de l'installation et les sources d'alimentation nécessaires.

Le courant total ou la puissance totale peuvent être calculés à partir des données relatives à la localisation et la puissance de chaque charge, ainsi que la connaissance des modes de fonctionnement (régime permanent, démarrage, fonctionnement non simultané, etc.)

L'estimation de la puissance maximale peut utiliser divers facteurs, selon le type d'utilisation: type d'équipement et type de circuits utilisés dans l'installation électrique.

A partir de ces données, la puissance requise pour la source d'alimentation et (le cas échéant) le nombre de sources nécessaires à une alimentation satisfaisante de l'installation est facilement obtenue. L'information locale sur les structures tarifaires est également nécessaire pour permettre le meilleur choix de raccordement au réseau d'alimentation, par exemple en moyenne ou basse tension.

Branchement

Le raccordement peut se faire sur un réseau :

• Moyenne Tension

Un poste de livraison MT/BT sera alors nécessaire et devra être étudié, réalisé et installé en intérieur ou en extérieur, conformément à la réglementation (la partie distribution Basse Tension pouvant, si nécessaire, être étudiée séparément). Le comptage peut être effectué en moyenne tension ou en basse tension.

En France la moyenne tension est désignée par HTA.

• Basse Tension

L'installation peut être raccordée au réseau local. Le comptage est (nécessairement) effectué en tarification basse tension.

La norme NF C 14-100 définit 2 types de branchement : branchement à puissance limitée (jusqu'à 36 kVA) et branchement à puissance surveillée (de 36 à 250 kVA).

Architecture de la distribution électrique

Le réseau de distribution est alors étudié dans son ensemble.

Un guide de sélection est proposé pour déterminer l'architecture la mieux adaptée.

Tous les niveaux de la distribution générale MT/BT et de la distribution de puissance BT sont couverts.

Le schéma des liaisons à la terre, ou régime de neutre, est choisi en fonction de la législation en vigueur, des contraintes liées à l'exploitation du réseau et à la nature des récepteurs.

Les matériels de distribution, tableaux et canalisations, sont déterminés à partir du plan des bâtiments, de la localisation des récepteurs et de leur regroupement.

La nature des locaux et de l'activité conditionne leur niveau de résistance aux influences externes.

Protection contre les chocs et incendies électriques

La protection contre les chocs électriques consiste à mettre en œuvre une protection de base (protection contre les contacts directs) et des dispositifs pour la protection en cas de défaut (protection contre les contacts indirects). Des dispositifs coordonnés fournissent une mesure de protection adéquate.

Une des mesures de protection les plus courantes consiste en une "déconnexion automatique de l'alimentation" lorsque la disposition de protection contre les défauts consiste à la mise en œuvre d'un système de mise à la terre. Une profonde compréhension de chaque système normalisé (TT, TN et IT) est nécessaire pour une mise en œuvre correcte.

Les incendies électriques sont causés par les surcharges, les courts-circuits et les courants de fuite à la terre, mais aussi par des arcs électriques dans les câbles et connexions. Ces arcs électriques dangereux ne sont pas détectés par les dispositifs de courant résiduel ni par les disjoncteurs ou les fusibles. La technologie du détecteur d'arc rend possible la détection des arcs dangereux et ainsi assurer une protection supplémentaire des installations.

Circuits et appareillage

L'étude détaillée des circuits est alors réalisée. La section des conducteurs des circuits est déterminée :

• à partir du courant nominal des charges, de la valeur du courant de court-circuit et du type de dispositif de protection,
• en prenant en compte le mode de pose et de son influence sur le courant admissible des conducteurs.

Avant de valider le choix de la section des conducteurs comme indiqué ci-dessus, les prescriptions suivantes doivent être satisfaites :

• la chute de tension dans les conducteurs est conforme aux normes en vigueur,
• le démarrage des moteurs s'effectue correctement,
• la protection contre les chocs électriques est assurée.

Le courant de court-circuit est alors déterminé et la vérification de la tenue thermique et électrodynamique des canalisations est à réaliser.

Ces différents calculs peuvent entraîner une révision des choix faits précédemment.

Les fonctions que doit remplir l'appareillage permettent de définir son type et ses caractéristiques.

La filiation entre disjoncteurs et la sélectivité entre disjoncteurs et disjoncteurs/dispositifs de protection par fusibles sont analysées.

Protection contre les surtensions

Le coup de foudre direct ou indirect peut avoir des conséquences destructrices sur les installations électriques à plusieurs kilomètres du point d'impact. Les surtensions de manœuvres, les surtensions transitoires ou à fréquence industrielle peuvent aussi engendrer les mêmes conséquences. Les effets sont examinés et des solutions sont proposées.

Efficacité énergétique en distribution électrique

La mise en œuvre d'un système de mesures, de contrôle et de commande communiquant adapté à l'installation électrique peut générer d'importants profits tant pour l'exploitant que le propriétaire : consommation de puissance réduite, coût de l'énergie réduit, meilleure utilisation des équipements électriques.

Energie réactive

La compensation de l’énergie réactive des installations électriques est réalisée localement, globalement ou en utilisant une combinaison de ces deux méthodes.

Harmoniques

Les harmoniques circulant dans les réseaux détériorent la qualité de l'énergie, et sont ainsi à l'origine de nombreuses nuisances, telles que surcharges diverses, vibration et vieillissement des matériels, perturbation des récepteurs sensibles, des réseaux de communication ou des lignes téléphoniques. Ce chapitre traite des origines et des effets des harmoniques. Il explique comment les mesurer et propose des solutions.

Alimentations et récepteurs particuliers

Dans ce chapitre sont étudiés des équipements ou des réseaux particuliers :

• Sources d'alimentation spécifiques telles que alternateurs ou alimentations statiques
• Récepteurs ayant des caractéristiques spéciales tels que moteur asynchrone, circuit d'éclairage ou transformateur BT/BT
• Réseaux spécifiques tels que réseau à courant continu.

Une énergie écologique et économique

Pour un usage privé ou pour être commercialisée, l’exploitation de l’énergie renouvelable fournie par le soleil est soumise au respect de règles spécifiques d’installation.

La distribution électrique pour le domestique

Certains locaux et emplacements font l'objet de réglementations particulièrement strictes : l'exemple le plus notable est le logement.

CEM : Compatibilité Électromagnétique

Quelques règles de base doivent être appliquées pour assurer la Compatibilité Électromagnétique. La non observation de ces règles peut avoir de graves conséquences lors de l'exploitation de l'installation électrique : perturbation des systèmes de communication, déclenchement intempestif des dispositifs de protection voire même destruction d'équipements sensibles.

Mesure

La mesure est une fonction de plus en plus essentielle dans les installations électriques. Le chapitre S est une introduction aux différentes applications de mesure telles que l'efficacité énergétique, l'analyse de la consommation d'énergie, la facturation, la répartition des coûts, la qualité de l'énergie... Il fournit également un panorama des normes pertinentes pour ces applications avec un accent particulier sur la CEI 61557- 12 relative aux compteurs d'énergie et dispositifs de surveillance.

Logiciel Ecodial

Le logiciel Ecodial propose une suite complète pour le calcul d'une installation électrique suivant les recommandations des normes CEI.

Ce logiciel permet de réaliser les opérations suivantes :

• Tracer le schéma unifilaire.
• Calculer des courants de court-circuit.
• Calculer des chutes de tensions.
• Déterminer et optimiser les sections de câbles.
• Définir les calibres appropriés des disjoncteurs et des appareillages de protection à fusibles.
• Organiser la sélectivité des dispositifs de protection.
• Disposer des recommandations d'utilisation des schémas de filiation.
• Vérifier la protection des personnes.
• Imprimer toutes les caractéristiques précédemment calculées.

Le logiciel Ecodial est adapté aux normes d'installation de nombreux pays, dont la NF C 15-100 pour la France.