Courant de court-circuit

Le courant de court-circuit d'un générateur de tension parfait est, en principe, illimité. Fort heureusement, en pratique, la valeur du courant de court-circuit est finie, limitée par les impédances internes de la source, des divers tronçons de ligne...



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Le courant de court-circuit d'un générateur de tension parfait est , en principe, illimité. Fort heureusement, en pratique, la valeur du courant de court-circuit est finie, limitée par les impédances internes de la source, des divers tronçons de ligne et des composants positionnés sur le trajet de ce courant.

Intérêt du calcul du courant de court-circuit

Il est impératif de connaître la valeur du courant de court-circuit Icc à l'ensemble des lieux d'une installation, où on veut placer un système de protection (fusible ou disjoncteur) chargé de l'interrompre. Il faut en effet s'assurer que le pouvoir de coupure du fusible ou du disjoncteur est bien supérieur au courant de court-circuit à cet lieu. L'incapacité d'un fusible ou d'un disjoncteur d'interrompre un courant de court-circuit peut conduire à des résultats catastrophiques.

En fait deux valeurs du courant de court-circuit doivent être déterminées :

Les valeurs sont exprimés en kA eff..

La valeur maximale définit :

La valeur minimale définit le choix de la courbe de déclenchement du disjoncteur ou du fusible, assurant la sélectivité des déclenchements.

Types de court-circuit

Sur un réseau triphasé, les courts-circuits peuvent être de plusieurs types :


Norme CEI 60909

Elle s'applique à l'ensemble des réseaux, maillés ou radiaux, jusqu'à 230 kV. Elle est en particulier utilisée en HT, où elle est retenue pour sa précision. Elle est basée sur le théorème de Thévenin, et consiste à calculer une source de tension équivalente au point de court-circuit. L'ensemble des alimentations du réseau et les machines synchrones ou asynchrones sont remplacées par leurs impédances (directe, inverse et homopolaire). L'ensemble des capacités de ligne et les admittances en parallèle des charges non tournantes, sauf celles du dispositif homopolaire, sont négligées.


Courants calculés suivant la norme CEI 60909

Courant de court-circuit symétrique initial

C'est la valeur efficace de la composante alternative du courant de court-circuit lors de la naissance du courant de défaut. Quand le défaut est proche des générateurs, étant un courant dans le domaine temporelle subtransitoire, il est aussi nommé simplement courant de court circuit subtransitoire ou d'origine. Quand le défaut est loin des générateurs, ce courant est le même que le courant de court-circuit permanent car les phénomènes subtransitoires sont négligeables.

Crête du courant de court-circuit

A partir du courant de court-circuit symétrique d'origine, la valeur crête maximal est déduite (en kA crête). I_{p}=k\sqrt{2}I_{k}ˆ{\prime\prime} avec k entre 1 et 2, et qui peut être calculé par une formule de la norme CEI 60909-0 suivant les composantes résisitives et inductives (R/X) du réseau.

Courant coupé

Le courant de court-circuit coupé est le courant que devra couper le disjoncteur. C'est la valeur du courant de court-circuit au moment de la coupure. Sa valeur est linéaire avec le courant de court-circuit d'origine (ou subtransitoire)  : I_b=\mu.I_kˆ{\prime\prime}. Le cœfficient μ dépend des caractéristiques du générateur mais aussi du temps minimal pour que le disjoncteur agisse. Sa valeur peut être trouvé grâce à des abaques ainsi qu'aux formules de la norme CEI 60909. Pour un défaut loin de générateur, μ = 1 car il n'y a pas d'effet transitoire symétrique.

Courant de court-circuit permanent

C'est la valeur efficace du courant de court-circuit en régime permanent quand les phénomènes subtransitoires et transitoires sont négligeables. Comme on se situe dans le régime permanent, sa valeur se trouve en appliquant la loi d'ohm avec les valeurs usuelles du régime permanent pour les résistances et les réactances du dispositif et avec une impédance nulle pour le défaut si le court-circuit est franc ou non nulle pour un court-circuit impédant. Le temps afin d'arriver au régime permanent après un court-circuit dépend des caractéristiques du générateur pour un court-circuit proche du générateur ou de la valeur instantanée de la tension pour un court-circuit loin d'un générateur.

Méthodes de calcul employées

Le principe du calcul de Icc est simple, dans la mesure où il suffit d'appliquer la loi d'Ohm :  I_{{cc}} = \frac {U}{Z_i + \sum{Z_l} + \sum{Z_a} } où :

En pratique, ce calcul s'avère délicat pour plusieurs raisons :

Pour ces raisons, l'ensemble des méthodes de calcul des courants de court-circuit utilisent des approximations, négligent certains phénomènes, définissant par conséquent leurs domaines de validité, où les résultats obtenus offrent une précision acceptable et par excès. On peut citer quelques méthodes :

Méthode des impédances

Cette méthode permet d'obtenir une bonne précision en BT (< 1000 V). Elle consiste à recenser toutes les impédances se trouvant sur le parcours du courant de court-circuit. Des tableaux facilitent la détermination des impédances du réseau de distribution à partir de sa puissance de court-circuit, et celles des transformateurs à partir de leur puissance apparente. D'autres tableaux donnent pour chaque type de ligne et leur mode de pose la part relative de la résistance et de la réactance dans leurs impédances.

Le recensement terminé, le module de l'impédance totale est calculé, ce qui permet, par application de la loi d'Ohm, de déduire la valeur du courant de court-circuit

Pour en savoir plus sur cette méthode : Calcul des courants de court-circuit

Méthode de composition

Cette méthode est utilisable lorsque les caractéristiques de l'alimentation ne sont pas connues. L'impédance amont du circuit reconnu est calculée à partir d'une estimation du courant de court-circuit à son origine. Cette méthode approchée a une précision suffisante pour ajouter un circuit à une installation existante, du moment que sa puissance ne dépasse pas 800 kVA.


Machine Synchrone

Après la naissance d'un court-circuit aux limites d'un générateur synchrone, le courant de défaut diminue selon trois échelles de temps correspondant à trois courants :

Ces trois courants correspondent à trois impédances internes dites directes Xˆ{\prime\prime}_d, Xˆ{\prime}_d et Xd. Ainsi, avec les valeurs des impédances en unité réduite et In l'intensité nominale du générateur :

Iˆ{\prime\prime}_{cc}=\frac{I_n}{Xˆ{\prime\prime}_d} ; Iˆ{\prime}_{cc}=\frac{I_n}{Xˆ{\prime}_d} ; I_{cc}=\frac{I_n}{X_d}.

Moteur Asynchrone

Aux limites du moteur asynchrone, le courant de court-circuit est égal au courant de démarrage par conséquent I_{cc}\approx5\mathrm{\grave a}8I_n. [1] Dans le cas d'un défaut sur le réseau (non à ses limites), sa contribution au courant de défaut dépendra de l'éloignement du défaut.

Calculs par ordinateur

De nombreux logiciels ont été développés pour calculer les courants de court-circuit conformément aux normes (par exemple les logiciels Caneco, Tr-Ciel, SEE Calculation, Ecodial). Les plus évolués peuvent prendre en compte l'aspect dynamique du court-circuit, et peuvent aussi faire des simulations.

Formules de calcul du courant de court-circuit

Sur un réseau triphasé, pour un défaut éloigné des machines tournantes, les courants de court-circuit permanent peuvent se calculer par :

Nota : Zcc est l'impédance directe totale par phase traversée par le courant de court-circuit, et Z0 est l'impédance homopolaire, ce qui est lié surtout à l'impédance de la ligne du neutre ou de la terre selon le cas. c est un facteur de tension selon les tolérances accéptées sur la valeur de la tension. Ce facteur peut fluctuer entre 0.95 et 1.1 selon la norme CEI 60909.

Jargon des gestionnaires de réseau électrique

La puissance de court-circuit HTB est la puissance de court-circuit au niveau du jeu de barres HTB d'un poste source. On dénommera la puissance de court-circuit HTB normale pour sa valeur lors d'un réseau en schéma normal. On la dénommera HTB minimum pour sa valeur lors du fonctionnement du réseau avec un schéma du poste d'alimentation HTB/HTA en situation peu fréquente (pendant au moins 5% de l'année). Cette valeur fait partie des données importantes échangées entre le gestionnaire du réseau de transport et le gestionnaire du réseau de distribution.

Source

Norme internationale CEI 60909 Courants de court-circuit dans les réseaux triphasés à courant alternatif

Merlin Gérin : Cahier technique n°158, Calcul des courants de court-circuit

  1. Régles de conception Schneider Electric, Puissance de court-circuit, [1]


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