Nature et localisation des lésions
dimanche 5 avril 2015
Relation intensité – dommages
Relation intensité – dommages
En courant alternatif (multiplier les valeurs par 1.5 en courant continu) :
Courant
|
Puissance en 220V
|
Effets
|
0,0005 A
|
0.1 W – Montre quartz
|
Seuil de perception
|
0.005 A
|
1 W – Téléphone portable
|
Toucher-lâcher
|
0.010 A
|
2 W – Radio réveil
|
Seuil de non-lâcher Contraction musculaire
|
0.030 A
|
7 W – ampoule basse consommation
|
Syncope bleue Paralysie respiratoire
|
0.075 A
|
16 W – Enceinte d’ordinateur
|
Syncope blanche Fibrillation cardiaque – Arrêt cardiaque
|
0.100 A
|
22 W – Live Box
|
Idem + brûlure interne
|
1 A
|
220 W – lampe halogène de salon
|
Idem + Décomposition chimique du sang irréversible Destruction du système nerveux Mort certaine
|
5 A
|
1000 W – sèche cheveux
|
(source INRS)
Contacts directs et indirects
Contacts directs et indirects
Contact direct:
Le contact direct est le contact d'une personne avec les parties actives des matériels sous tension.
Une partie active peut être un conducteur d'énergie ou même un conducteur neutre.
Contact indirect:
Le contact indirect est le contact d'une personne avec des masses métalliques mises accidentellement sous tension.
Une masse est une partie métallique normalement isolée des parties actives et mise à la terre.
Les régimes du neutre (TT IT TN)
Les régimes du neutre (TT IT TN)
Le Régime de neutre définit la façon dont sont raccordées :
- la terre de la source de tension (ex : un transformateur de distribution EDF, un groupe électrogène, une éolienne, ...)
- et les masses côté utilisateur. C'est-à-dire la façon dont les carcasses métalliques des appareils sont raccordées.
La première lettre indique l’état du NEUTRE vis-à-vis de la terre :
- T : neutre à la terre
- I : neutre isolé de la terre
La deuxième lettre indique l’état des MASSES :
- T : masses à la terre
- N : masses au neutre
Il existe plusieurs régimes de neutre dont les plus connus sont :
Le régime de neutre TT :
- Le premier T indique que le neutre de l'installation est relié à la terre coté générateur
- et le deuxième indique que les masses (carcasse métallique) sont reliées à la terre
Le régime de neutre TN :
- La première lettre "T" indique que le neutre de l'installation est relié à la terre côté générateur
- et le "N" indique que les masses (carcasse métallique) sont reliées au neutre
Le régime de neutre IT :
- La première lettre "I" indique que le neutre de l'installation est isolé de la terre (Donc pas de connexion) côté générateur
- et le deuxième indique que les masses (carcasse métallique) sont reliées à la terre
Le régime TT
Ce schéma est le plus classique, le plus répandu (notamment dans l’habitat).
Câblage :
Câblage :
- Le neutre est à la terre (au transformateur)
- Toutes les masses sont à la terre
En cas de défaut (fuite d’une phase sur la carcasse) :
- La carcasse étant reliée à la terre, le courant retourne au transformateur par celle-ci.
- Le différentiel détecte la fuite de courant et coupe l’alimentation.
Le régime TN
Câblage :
- Le neutre est à la terre (au transformateur)
- Les masses sont au neutre
En fait, ce régime ressemble beaucoup au régime classique TT, mais :
- Les fils de neutre et terre sont un seul et même fil (ce qui empêche l’utilisation du différentiel)
- On ne coupera jamais le neutre (notamment au niveau du tableau), la terre n’étant pas différenciée.
En cas de défaut (une phase touchant la carcasse par exemple) :
- Un court-circuit est créé entre phase et neutre.
- Il provoque la coupure du disjoncteur UNIQUEMENT si le défaut est assez franc.
Le régime IT
On le rencontre en France uniquement, dans des systèmes où la continuité d’exploitation est importante et disposant d’une maintenance continue.
Câblage :
- Le neutre n’est pas relié à la terre, il est isolé de la terre.
- Les masses sont reliées à la terre.
En cas de défaut :
- Le point du défaut est fixé au potentiel de la terre, autrement dit, le défaut fixe le potentiel du point concerné de l'installation à 0V
- Puisqu’il n’y a pas de différence de potentiel (0-0 = 0 Volt), il n’y a pas de courant de fuite donc pas de danger.
- Le défaut ne déclenchant aucune coupure, la continuité de l’exploitation est assurée
- La phase en défaut étant fixée au potentiel de la terre, soit 0 volt :
- les 2 autres phases vont avoir un potentiel de 400 Volt par rapport à la terre
- et le neutre un potentiel de 230 Volt par rapport à la terre
Si le défaut est introduit par un opérateur qui touche une phase, le principe est le même (c’est la main de l’opérateur qui va fixer le point au potentiel 0 du système. Pas de danger.
Si un deuxième défaut apparait :
- La première phase est toujours fixée au potentiel de la terre, soit 0 Volt.
- La mise à la terre du 2ème point (phase ou neutre) va provoquer un court-circuit
- Le disjoncteur coupera en surintensité ou court-circuit
Si c’est un opérateur qui provoque le défaut :
- Il subira une différence de potentiel de 380 Volt (phase) ou 220 Volt (neutre)
- Il ne sera pas assez bon conducteur pour provoquer la coupure en surintensité ou court-circuit
- Aucune protection ne se déclenchera
On voit que le système est très protecteur dans le cas d’un seul défaut, mais devient mortel au deuxième défaut :
- Il est donc nécessaire de détecter le premier défaut
- et d’en assurer la réparation de manière urgente
Avant que le deuxième défaut potentiellement mortel intervienne.
En régime IT, on équipera donc le système d’un contrôleur d’isolement qui informera du défaut (alarme visuelle et/ou sonore)
La correction du défaut est impérative et urgente.
Les normes de sécurité imposent donc la disponibilité permanente d'un personnel de maintenance qualifié sur le site.
Les normes de sécurité imposent donc la disponibilité permanente d'un personnel de maintenance qualifié sur le site.
mercredi 1 avril 2015
La compensation du facteur de puissance
Le principe de la compensation |  |
Si la consommation d'énergie réactive est anormalement élevée, on soupçonnera la présence d'équipements à forte composante inductive : moteurs électriques, vieux ballasts électro-magnétiques de tubes fluorescents, ...
Dans ce cas, le courant consommé est en retard par rapport à la tension. On parle d'un déphasage d'un angle phi.
On compense ce déphasage en adjoignant à l'installation une batterie de condensateurs.
Curieusement, le fait d'ajouter un équipement (et donc de générer un courant supplémentaire) entraîne une diminution du courant total demandé au réseau !
En fait, les composantes réactives des courants (inductives et capacitives) se sont compensées...
Voici l'impact du cos phi sur la section des câbles
Valeur du cos phi
|
Section du câble triphasé pour transporter 15 kW + protection par disjoncteur
|
1
|
2,5 mm²
|
0,8
|
4 mm²
|
0,6
|
6 mm²
|
0,4
|
10 mm²
|
Placement d'une batterie de compensation
 |
Un dimensionnement correct des batteries de condensateurs est très important. En effet, trop faible, le résultat est insuffisant, mais inversement une surcompensation se traduira par un renvoi d'énergie réactive capacitive vers le réseau qui sera également comptabilisée et facturée.
|
Une compensation individuelle ou globale ? | |
La compensation peut s'effectuer de différentes manières :
1° Compensation individuelle
Sur chaque consommateur important, on prévoit un condensateur raccordé en parallèle. Il sera mis sous tension uniquement si l'appareil fonctionne.
Cette solution, bien que plus chère, est techniquement préférable. En effet, elle permet :
- De réduire le courant demandé par les équipements avec mauvais cos phi (moteurs, lampes fluo, ...), et donc de "soulager" le cable qui raccorde ces équipements.
- De réduire les pertes en lignes et les chutes de tension dans l'installation.
- D'éviter la surcompensation puisque la batterie est mise hors tension en même temps que l'appareil (système auto-réglable).
On choisira donc cette solution lorsque le réseau intérieur est déjà fort chargé (déclenchements de disjoncteurs sur certaines lignes) ou lorsque l'équipement entraîne par lui-même une charge inductive importante et variable (moteur d'ascenseur, par exemple).
Exemples d'application.
|
2° Compensation centralisée
Vue d'une batterie automatique de condensateurs.
|
La compensation s'effectue d'une manière globale : les batteries de condensateurs sont raccordées en amont de l'installation du côté basse tension.
Elles peuvent être pourvues d'un système de gestion des condensateurs en cascade : en fonction de la consommation d'énergie réactive mesurée, le régulateur enclenche ou déclenche automatiquement les condensateurs de manière à maintenir le cos phi dans la plage souhaitée.
Inconvénient : si l'installation présente globalement un bon cos phi vu de l'extérieur, les lignes intérieures restent mal exploitées. Si des lignes sont surchargées, elles le resteront.
|
Cette solution est facile à installer, tant sur des nouvelles que sur des anciennes installations.
Il est également fréquent de combiner la présence d'une batterie fixe et d'une batterie à enclenchement automatique. La batterie fixe est déterminée de façon à ce qu'elle ne provoque aucune surcompensation, même pendant les périodes de faible consommation.
3° Compensation par groupes
Solution intermédiaire aux deux précédentes. Dans ce cas la compensation s'effectue à un niveau intermédiaire, par exemple au niveau des tableaux divisionnaires, et concerne les utilisateurs alimentés en aval des tableaux divisionnaires correspondants.
Quelle compensation dans le cas d'une nouvelle construction ? | |
Le risque est grand que le bureau d'études surdimensionne largement l'installation de compensation, puisqu'il va tabler sur une utilisation maximale (presque simultanée) de tous les équipements inductifs, par précaution.
Il vaut donc mieux :
|
Les précautions à prendre | |
Auto excitation
- Il faut éviter lors de la compensation de moteur les risques d'auto-excitation pouvant provoquer des surtensions.
- Le choix de la batterie doit donc être fait en tenant compte des caractéristiques du matériel à compenser (cfr. fabricant).
- La batterie de condensateurs doit avoir une puissance inférieure à la puissance nécessaire à l'auto-excitation du moteur. A défaut, il doit être prévu, dans l'appareillage de commande des condensateurs, une coupure évitant cette auto-excitation.
Harmoniques
- Lors du placement d'une batterie de condensateurs, il faut effectuer une vérification de la présence d'harmoniques dans l'installation: celles-ci peuvent endommager les batteries de condensateurs et provoquer des surtensions dangereuses pour l'installation. Elles peuvent être à l'origine du "claquage des condensateurs".
- Les harmoniques sont présentes dans les systèmes utilisant des redresseurs. On en trouve dans les systèmes d'alimentation des salles informatiques, par exemple.
Puissance des pas de régulation
- En fonction de la mesure du cos phi ou tg phi, on enclenche ou déclenche des éléments condensateurs dont la puissance en kVAr doit permettre de suivre au plus près l'évolution du cos phi souhaité.
- Il faut choisir des pas de régulation suffisamment faibles de manière à éviter la sous ou sur-compensation.
Résistances de décharges
- Des précautions seront également prises pour l'appareil de protection des batteries de condensateur car des courants transitoires importants apparaissent à l'enclenchement et au déclenchement des batteries.
- Pour limiter ce phénomène, des résistances de décharge sont installées en parallèle sur la batterie de condensateurs :
Le prédimensionnement des condensateurs | |
Afin de prédéterminer l'importance des condensateurs à mettre en place dans une installation pour compenser la consommation réactive
Après recherche du coût dans un catalogue, il sera dès lors possible de déterminer le temps de retour de l'investissement (généralement compris entre 6 mois et 1 an).
Inscription à :
Articles (Atom)
