Schéma IT - Mise en oeuvre des protections
Protection par disjoncteur
Dans le cas présenté en Fig. F37, la protection des personnes peut être assurée par des disjoncteurs. Le réglage de la protection magnétique du disjoncteur est à effectuer en fonction de la valeur du courant deuxième défaut pour assurer son déclenchement. L'exigence du temps maximal de coupure (voir le tableau en Fig. F37) est naturellement satisfaite.
La largeur de la plage de réglage des protections Instantané et court retard des déclencheurs Micrologic équipant les disjoncteurs Compact NSX160 permet d'assurer cette protection même dans le cas d'un départ de grande longueur.
Rappel : dans un schéma IT, les deux circuits impliqués dans un court-circuit entre phases sont supposés de longueur égale, avec les mêmes sections de câbles, les conducteurs PE ayant la même section que les conducteurs de phase. Dans un tel cas, l'impédance de la boucle de défaut lors de l'utilisation de la méthode conventionnelle est deux fois supérieure à celle calculée pour l'un des circuits dans le schéma TN
La résistance de la boucle de circuit [math]\displaystyle{ FGHJ = 2 RJH = 2 \rho \frac{L}{a} }[/math] en mΩ.
Où :
- ρ = résistivité d’un conducteur de 1 mètre de long et de section 1 mm², en mΩ.
- L = longueur du circuit en mètre.
- A = section du conducteur en mm².
FGHJ = 2 x 23,7 x 50/35 = 67,7 mΩ et la résistance de boucle B, C, D, E, F, G, H, J sera de 2 x 67,7 = 135 mΩ.
Par conséquent, le courant de défaut sera :
[math]\displaystyle{ 0,8 \times \sqrt {3} \times 230 \times 10^3/135 = 2361 A }[/math].
Protection par fusible
Le courant Ia qui assure la fusion du fusible dans le temps maximal spécifié se détermine à partir de la caractéristiques temps/courant (voir Fig. F21. Le courant Ia doit être nettement inférieur au courant de deuxième défaut du circuit protégé (voir Protection par fusible).
Protection par dispositifs à courant résiduel (DDR)
Lorsque les courants de deuxième défaut sont de très faible valeur, en particulier sur les circuits de distribution de très grande longueur et/ou sur les circuits terminaux, la protection des personnes contre les contacts indirects est réalisée au niveau de chaque circuit par des DDR ou par des disjoncteurs différentiels.
Cependant, lorsqu'un schéma IT est mis à la terre par une impédance, il faut veiller à ce que le DDR ne soit pas trop sensible, sinon le premier défaut peut provoquer un déclenchement indésirable. Le déclenchement d'un dispositif à courant résiduel conforme aux normes CEI peut se produire à des valeurs de 0,5 ΙΔn à ΙΔn, où ΙΔn est le niveau de réglage nominal du courant résiduel
Longueur maximale du circuit
Le principe est le même pour un schéma IT que celui décrit pour un schéma TN : calcul des longueurs maximales de circuit à ne pas dépasser en aval d'un disjoncteur ou de fusibles, pour assurer la protection par les dispositifs de surintensité.
Il est évidemment impossible de vérifier les longueurs de circuit pour chaque combinaison possible de deux défauts simultanés.
Tous les cas sont cependant couverts si le réglage du déclencheur de surintensité est basé sur l'hypothèse qu'un premier défaut se produit à l'extrémité du circuit concerné, tandis que le second défaut se produit à l'extrémité d'un circuit identique, comme déjà mentionné. Il peut en résulter, en général, un seul déclenchement (sur le circuit avec le niveau de déclenchement le plus bas), laissant ainsi le système dans une situation de premier défaut, mais avec un circuit défectueux hors service.
- Lorsque le neutre n’est pas distribué, le deuxième défaut ne peut provoquer qu'un court-circuit entre phases, de sorte que la tension à utiliser dans la formule pour la longueur maximale du circuit est de [math]\displaystyle{ \sqrt3 U_0 }[/math].
La longueur maximale du circuit est donnée par la formule suivante :
[math]\displaystyle{ L_{max}=\frac{0,8\,\ U_0\,\sqrt{3}\,S_{ph}}{2\rho\,I_a\left ( 1+m \right )} }[/math] mètres
- Lorsque le neutre est distribué, la tension à retenir est la tension phase-neutre U0 (cas le moins favorable) :
[math]\displaystyle{ L_{max}=\frac{0,8\,U_0\,S_1}{2\,\rho\,I_a\left ( 1+m \right )} }[/math] mètres
La longueur du circuit est 2 fois plus faible qu'en schéma TN [1].
Dans les formules précédentes :
- Lmax = plus long circuit en mètres.
- U0 = tension simple phase-neutre (230 V sur un réseau 230/400 V).
- ρ = résistivité à la température de fonctionnement normale (23,7 x 10-3 Ω-mm²/m pour le cuivre, 37,6 x 10-3 Ω-mm²/m pour l'aluminium).
- Ia = niveau de réglage du déclenchement de surintensité en ampères (disjoncteur).
Autre solution :
- Ia = courant en ampères requis pour que le fusible agisse dans le temps spécifié.
[math]\displaystyle{ m=\frac{S_{ph}}{S_{PE}} }[/math]
- Sph = section des conducteurs de phase du circuit concerné en mm².
- SPE = section du conducteur PE mm².
- S1 = S neutre si le circuit comporte un conducteur neutre.
- S1 = Sph si le circuit ne comporte pas de conducteur neutre.
Tableaux
Les tableaux présentés dans les Fig. F25 à Fig. F28 ont été établis selon la "méthode conventionnelle" décrite à la section Schéma TN - Calcul du courant de défaut à la terre.
Les tableaux donnent des longueurs de circuit maximales, au-delà desquelles la résistance ohmique des conducteurs limite l'amplitude du courant de court-circuit à un niveau inférieur à celui nécessaire pour déclencher le disjoncteur (ou pour que le fusible agisse) protégeant le circuit, avec une rapidité suffisante pour assurer la sécurité contre les contacts indirects.
Les tableaux tiennent compte des points suivants :
- type de protection : disjoncteurs ou fusibles, paramètres de courant de fonctionnement,
- section des conducteurs de phase et des conducteurs de protection,
- type de schéma de mise à la terre,
- facteur de correction : la Fig. F40 indique le facteur de correction à appliquer aux longueurs indiquées dans les tableaux Fig. F25 à Fig. F28, lors de la prise en compte d'un schéma IT.
| Circuit | Nature du conducteur | m = Sph/SPE (ou PEN) | |||
|---|---|---|---|---|---|
| m = 1 | m = 2 | m = 3 | m = 4 | ||
| 3 phases | Cuivre | 0,86 | 0,57 | 0,43 | 0,34 |
| Aluminium | 0,54 | 0,36 | 0,27 | 0,21 | |
| 3ph + N ou 1ph + N | Cuivre | 0,50 | 0,33 | 0,25 | 0,20 |
| Aluminium | 0,31 | 0,21 | 0,16 | 0,12 | |
Exemple
Soit une installation triphasée (230 / 400 V) en schéma IT.
Un circuit protégé par un disjoncteur de type B de 63 A est constitué de câbles en aluminium de 50 mm² de section par phase et de 25 mm² de section pour le conducteur de protection (PE).
Quelle est la longueur maximale du circuit, en dessous de laquelle la protection des personnes contre les contacts indirects est assurée par la protection magnétique instantanée du disjoncteur ?
La Fig. F26 indique 603 mètres, auxquels doit être appliqué un facteur de correction de 0,36 (m = 2 pour le câble en aluminium).
La longueur maximale est donc de 217 mètres.
Temps de déclenchement maximum
Les temps de déconnexion du schéma IT dépendent de la façon dont les différentes prises de mise à la terre de l'installation et du poste de livraison sont interconnectées.
Pour les circuits terminaux (= circuits avec un courant nominal ne dépassant pas 63 A avec une ou plusieurs prises de courant, et 32 A alimentant uniquement des équipements à courant fixe), le temps de déclenchement maximal est le même que dans le schéma TN (voir Fig. F19).
Pour les autres circuits d'un même groupe dont les masses sont interconnectées, le temps de déconnexion maximal est de 5 s. En effet, toute situation de double défaut au sein de ce groupe entraînera un courant de court-circuit comme dans le schéma TN.
Pour les circuits terminaux (= circuits avec un courant nominal ne dépassant pas 63 A avec une ou plusieurs prises de courant, et 32 A alimentant uniquement des équipements à courant fixe) dont les masses sont connectées à une prise de terre indépendante séparée électriquement de la prise de terre du poste de livraison, le temps de déclenchement maximal est donné en Fig. F14.
Pour les autres circuits d'un même groupe de masses exposées non interconnectées, le temps de déconnexion maximal est de 1 s. En effet, toute situation de double défaut résultant d'un défaut d'isolation au sein de ce groupe et d'un autre défaut d'isolation d'un autre groupe générera un courant de défaut limité par les différentes résistances de terre comme dans le schéma TT.
Notes
- ^ Rappel : Il n'y a pas de limite de longueur pour la protection contre un défaut à la terre sur un schéma TT, puisque la protection est assurée par des DDR de haute sensibilité.
