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REMONTEE en POTENTIEL des MASSES Jean-Marie BEAUSSY Page 1 21/05/2008 L:\Forum

REMONTEE en POTENTIEL des MASSES Jean-Marie BEAUSSY Page 1 21/05/2008 L:\Forum Résélec\Montée en potentiel.doc INTRODUCTION Cette note a été bâtie basée essentiellement sur les chapitres de la NFC 13-100 de juin 1983, la norme actuelle (Avril 2001) étant plus succincte sur le sujet. Les réponses qu’elle apporte peuvent être considérées comme tout à fait acceptable. GENERALITES Les causes qui sont à l’origine de la remontée en potentiel des masses d’un poste de transformation sont liées essentiellement à : 1) La valeur des prises de terre des Masses HTA, Neutre, Masses BTA, Parafoudre. 2) le type de défaut pouvant affecter les équipements du poste • Défaut HTA par rapport à la masse. • Claquage entre enroulements HTA et BTA. • Coup de foudre sur le poste direct sur les masses poste • Coup de foudre propagé sur ligne HT 3) Le courant de défaut à la terre • 1000A Réseau souterrain. • 300A Réseau aérien ou aéro-souterrain. • 20 à 40A Réseau aérien ou mixte à neutre compensé. Article 442.2 NFC 13-100 (Avril 2001) 4) Le type de schéma des liaisons à la terre La valeur critique de remontée en potentiel est fixée à 50Volts. VALEURS des PRISES de TERRE L’article 14 du décret N°88-1056 du 14 novembre 1988 précise : « Les résistances de terre doivent avoir une valeur approprié à l’usage auquel les prise de terre correspondantes sont destinées » Les précisons données à ce sujet sont indiquées dans les normes NFC 13-100 et NFC 13-200. Il conviendra de vous y reporter pour déterminer les valeurs correspondantes. La partie 4-44 de la NFC 15-100 de décembre 2002 traite également du sujet. Il conviendra de vous y reporter pour tout complément d’information. En ce qui concerne le calcul des prises de terre 3 principes sont retenus : • Eviter de soumettre l’appareillage BT des postes HTA à des tensions accidentelles supérieures à leur tension à fréquence industrielle Utp (Note 1) • Eviter de soumettre les distributions BT à des tensions accidentelles supérieure à 1500V. • Eviter de maintenir les masses BT à des tensions accidentelles supérieures à 50Volts. Note : 1 La valeur de la tension Utp (tension de tenue à fréquence industrielle des matériels à basse tension du poste) peut être considérée comme égale à : • 2000 volts pour le matériel industriel de la classe I • 4000 volts pour le matériel industriel de la classe II • 10000 volts pour le matériel surisolé. Article 442.1 de la NFC 13-100 (Avril 2001) REMONTEE en POTENTIEL des MASSES Jean-Marie BEAUSSY Page 2 21/05/2008 L:\Forum Résélec\Montée en potentiel.doc Dans le cas des schémas TTS et ITS, la prise de terre des masses HT est par définition distincte à la fois de celles du neutre BT et des masses BT. En pratique, cette double condition est difficile à satisfaire car on éprouve souvent des difficultés à réaliser des prises de terres indépendantes (Note 2) de résistance suffisamment faible. Note 2 : Lorsque deux prises de terre (Masses HT et Eclateurs) ne sont pas indépendantes, elles présentent alors une partie commune, il y a par exemple en cas d’un défaut foudre sur la ligne aérienne un risque d’amorçage en retour avec une remontée en potentiel dangereuse sur les masses HT et BT. Note 3 : Réaliser des prises de terre indépendantes nécessite de prendre un certain nombre de précautions, elles doivent être séparées d’une distance au moins égale à 8 mètres (conducteur de liaison en câble isolé). Si je parlais comme un grand livre, je dirais que les prises de terre doivent être suffisamment éloignées de telle sorte que la zone d’influence de l’une des prises de terre ne viennent pas influence les autres. En conséquence, on est souvent amené à interconnecter les 3 prises de terre, ce qui conduit au schéma ITR ou TNR. Pour ne pas être trop long, je vais simplement développer le cas du schéma des liaisons à la terre de type TTS. Vous trouverez dans les normes correspondantes (NFC 13-100, NFC 13-200 et NFC 15-100), soit les valeurs correspondantes, soit les démonstrations les valeurs correspondantes à chaque schéma des liaisons à la terre. Dans cette étude, les prises de terre sont considérées comme indépendantes. Il est à noter que la norme ne fixe pas de valeur de prise de terre lorsque celles-ci sont interconnectées (Art 413.2 alinéa 2 de la NFC 13-100 de 1983). Il convient toutefois d’assurer des liaisons équipotentielles ainsi que des prises de terre locales sur le PEN en TNR et sur le PE en ITR. Dans les réseaux aériens, il est recommandé de limiter RPAB à 8Ω I CLAQUAGE entre CIRCUITS HT et MASSES du POSTE Im CAS du SCHEMA TTS Masses BTA Transformateur HTA/BTA Masses HTA TGBT Poste HTA/BTA Claquage HTA RA R B R P Figure N°1 Conséquence : Montée en potentiel des masses du poste. Le courant de défaut Im est limité pour les postes de transformation (Poste source EDF 63/20kV par exemple) alimentés directement par le réseau public à : REMONTEE en POTENTIEL des MASSES Jean-Marie BEAUSSY Page 3 21/05/2008 L:\Forum Résélec\Montée en potentiel.doc • 300A si l’alimentation est aérienne ou aérosouterraine • 1000A si l’alimentation est souterraine. Les potentiels du neutre BT, des autres conducteurs actifs et des masses BT ne sont affectés par le défaut. Comme le montre la figure ci-après, il apparaît une différence de potentiel dangereuse entre : Les masses BT du poste et les conducteurs actifs BT. Elle à pour valeur : 0 U I R U m P + × = La protection sera correctement assurée si cette ddp reste inférieure à la tension de tenue à la fréquence industrielle des matériels BT du poste Utp. Il en résulte : tp U U ≤ tp m P U U I R ≤ + × 0 → m tp P I U U R 0 − = Application numérique Tension de tenue à fréquence industrielle des matériels Basse tension du poste : Utp → Matériel industriel classe I → 2000 Volts Tension entre phase et neutre : U0 → 231 V Courant de défaut à la terre HTA Im → 300A Valeur de la prise de terre des masses HTA pour du matériel de classe I : Ω = − = 9 , 5 300 231 2000 P R Attention aux arrondis de la norme. Dans le cas ci-dessus la norme NFC 13-100 prend Rp = 5Ω REMONTEE en POTENTIEL des MASSES Jean-Marie BEAUSSY Page 4 21/05/2008 L:\Forum Résélec\Montée en potentiel.doc II CLAQUAGE entre ENROULEMENTS HTA et BTA du TRANSFORMATEUR Im CAS du SCHEMA TTS Masses BTA Transformateur HTA/BTA Masses HTA TGBT Poste HTA/BTA RA R B R P Figure N°2 Conséquence : Montée en potentiel du point neutre du transformateur. Comme précédemment, le courant de défaut Im est limité pour les postes de transformation (Poste source EDF 63/20kV par exemple) alimentés directement par le réseau public à : • 300A si l’alimentation est aérienne ou aérosouterraine • 1000A si l’alimentation est souterraine. Les potentiels des masses BT du poste et les masses d’utilisation ne sont pas affectées par le défaut. Comme le montre la figure ci-après, il apparaît une différence de potentiel dangereuse entre : • Les conducteurs actifs et les masses BT du poste • Les conducteurs actifs et les masses BT d’utilisation. Les appareils BT sont les plus vulnérables, c’est cette DDP qui est la plus dangereuse. Elle à pour valeur : 0 U I R U m B + × = La protection sera correctement assurée si cette ddp reste inférieure à la tension de tenue à la fréquence industrielle des matériels BT d’utilisation Utb. Si cette condition est réalisée pour les matériels d’utilisation, elle sera automatiquement assurée pour les matériels BT du poste de transformation. Il en résulte : tb U U ≤ tb m B U U I R ≤ + × 0 → m tb B I U U R 0 − = REMONTEE en POTENTIEL des MASSES Jean-Marie BEAUSSY Page 5 21/05/2008 L:\Forum Résélec\Montée en potentiel.doc Application numérique Tension de tenue à fréquence industrielle des matériels d’utilisation à basse tension ( ) 1000 2 0 + ×U soit dans la pratique 1500 volts : Utb → Matériel industriel classe I → 1500 Volts Tension entre phase et neutre : U0 → 231 V Courant de défaut à la terre HTA Im → 300A Valeur de la prise de terre neutre pour du matériel de classe I : Ω = − = 23 , 4 300 231 1500 B R Attention aux arrondis de la norme. Dans le cas ci-dessus la norme NFC 13-100 prend RB = 3Ω III COUP de FOUDRE DIRECT sur les MASSES du POSTE Im CAS du SCHEMA TTS Masses BTA Transformateur HTA/BTA Masses HTA TGBT Poste HTA/BTA Claquage HTA RA R B R P Figure N°3 Ce défaut est susceptible de se produire en l’absence de protection particulière contre la foudre Conséquence : L’écoulement du courant de foudre If à travers la prise des masses du poste à pour effet d’élever celle-ci uploads/Industriel/ montee-en-potentiel.pdf