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.......................................................................... Cahier technique n° 129 Protection des personnes et alimentations statiques Cas des alimentations statiques sans interruption -ASI- et des systèmes de transferts statiques de sources -STS- J.-N. Fiorina Collection T echnique Building a New Electric World * Les Cahiers Techniques constituent une collection d’une centaine de titres édités à l’intention des ingénieurs et techniciens qui recherchent une information plus approfondie, complémentaire à celle des guides, catalogues et notices techniques. Les Cahiers Techniques apportent des connaissances sur les nouvelles techniques et technologies électrotechniques et électroniques. Ils permet- tent également de mieux comprendre les phénomènes rencontrés dans les installations, les systèmes et les équipements. Chaque Cahier Technique traite en profondeur un thème précis dans les domaines des réseaux électriques, protections, contrôle-commande et des automatismes industriels. Les derniers ouvrages parus peuvent être téléchargés sur Internet à partir du site Schneider Electric. Code : http://www.schneider-electric.com Rubrique : Presse Pour obtenir un Cahier Technique ou la liste des titres disponibles contactez votre agent Schneider Electric. La collection des Cahiers Techniques s’insère dans la « Collection Technique » de Schneider Electric. Avertissement L'auteur dégage toute responsabilité consécutive à l'utilisation incorrecte des informations et schémas reproduits dans le présent ouvrage, et ne saurait être tenu responsable ni d'éventuelles erreurs ou omissions, ni de conséquences liées à la mise en œuvre des informations et schémas contenus dans cet ouvrage. La reproduction de tout ou partie d’un Cahier Technique est autorisée avec la mention obligatoire : « Extrait du Cahier Technique Schneider Electric n° (à préciser) ». n° 129 Protection des personnes et alimentations statiques Cas des alimentations statiques sans interruption -ASI- et des systèmes de transferts statiques de sources -STS- CT 129 édition septembre 2004 Jean-Noël FIORINA Entré chez Merlin Gerin en 1968 comme agent technique de laboratoire au département ACS – Alimentations Convertisseurs Statiques – il participe à la mise au point des convertisseurs statiques. En 1977, diplômé ingénieur de l’ENSERG (Ecole Nationale Supérieure d’Electricité et de Radioélectricité de Grenoble), il réintègre le département ACS. D’abord ingénieur de développement, puis chargé de projet, il devient ensuite, au sein de MGE UPS Systems, Responsable Innovations puis Directeur Scientifique. Il est en quelque sorte le père des onduleurs de moyenne et forte puissance. Cahier Technique Schneider Electric n° 129 / p.2 Cahier Technique Schneider Electric n° 129 / p.3 Protection des personnes et alimentations statiques Cas des alimentations statiques sans interruption -ASI- et des systèmes de transferts statiques de sources -STS- Les alimentations sans interruption -ASI- ont comme mission première d’assurer la continuité de fourniture de l’énergie électrique. Même lorsque le réseau est absent elles fournissent l’énergie nécessaire à partir de leurs batteries ou d’une source de remplacement, ou encore d’une source de secours en cas d’anomalie. Les systèmes de transfert statiques -STS- permettent d’alimenter une utilisation à partir de deux sources indépendantes. En cas de défaut ils transfèrent automatiquement les charges d’une source à l’autre. La mise en œuvre de ces dispositifs, en respectant les normes d’installation CEI 60364 et NF C 15-100, est assez délicate du fait du nombre de sources, de la multiplicité des configurations possibles et des différents schémas des liaisons à la terre. Ce cahier technique permet de faire le point sur ces difficultés et apporte des explications pour choisir les solutions les mieux adaptées aux différents cas rencontrés. Sommaire 1 Rappels : les schémas de liaison du neutre 1.1 Description p. 4 à la terre, en Basse Tension (SLT) 1.2 En pratique p. 4 2 Principales configuration ou types d’ASI 2.1 ASI double conversion (ASI dite « ON-LINE ») p. 6 2.2 ASI fonctionnant en interaction directe avec le réseau p. 6 2.3 ASI fonctionnant en attente passive p. 7 2.4 Associations d’ASI p. 7 2.5 Spécificités liées aux différents types d’ASI p. 8 2.6 Contraintes particulières p. 8 3 Protection contre les contacts directs p. 10 4 Protection contre les contacts indirects 4.1 Choix du schéma des liaisons à la terre en aval de l’ASI p. 11 4.2 Lorsque le SLT en amont de l’ASI est en TN-C p. 11 4.3 Lorsque le SLT en aval de l’ASI est différent du SLT en amont p. 11 4.4 Lorsque les SLT en amont et en aval de l’ASI sont identiques p. 12 4.5 Précision sur la mesure de protection par coupure automatique de l’alimentation p. 13 4.6 Protection contre les retours de tension en entrée p. 13 5 Application 5.1 Application aux ASI unitaires p. 14 5.2 Application aux ASI mises en parallèle p. 21 5.3 Application aux STS p. 26 6 Protection contre les contacts indirects 6.1 Dispositifs de contrôle des circuits CC p. 31 pour les circuits CC et la batterie 6.2 Principaux cas d’application p. 34 7 Conclusion p. 40 Bibliographie p. 41 Cahier Technique Schneider Electric n° 129 / p.4 1 Rappels : les schémas de liaison du neutre à la terre en Basse Tension (SLT) (normes CEI 60364-1 et NF C 15-100 § 312) 1.1 Description Ces normes définissent, pour les installations basse tension, trois types de schémas des liaisons à la terre : c le schéma TT, dit neutre à la terre ; c le schéma TN, dit de mise au neutre ; c le schéma IT, dit à neutre isolé ou impédant. Ils sont symbolisés par 2 lettres : c la première lettre indique la situation du neutre à l’origine de l’installation par rapport à la terre : T = liaison directe du neutre avec la terre, I = soit isolation de toutes les parties actives par rapport à la terre, soit liaison du neutre avec la terre à travers une impédance ; c la deuxième lettre indique la situation des masses par rapport à la terre : T = masses reliées directement à la terre, N = masses reliées au neutre. Deux autres lettres sont aussi utilisées en TN : c TN-S = lorsque la fonction de protection est assurée par un conducteur distinct depuis le neutre ou le conducteur actif mis à la terre ; c TN-C = lorsque les fonctions de neutre et de protection sont combinées en un seul conducteur (conducteur PEN). Le tableau de la figure 1 page suivante, résume l’ensemble de la norme concernant l’installation et l’exploitation de ces schémas. 1.2 En pratique c Le schéma TT est le plus simple à la conception et à l’utilisation, mais il nécessite la protection par des dispositifs différentiels à courant résiduel -DDR- de tous les circuits. c Le schéma TN-S est fortement recommandé pour l’alimentation des matériels de traitement de l’information et analogues du fait de la présence de nombreuses capacités de filtrage créant un courant de fuite important. c Le schéma TN-C est déconseillé pour les appareils communicants du fait des différences de tension inévitables entre les différentes enveloppes. Il est de plus interdit dans certains cas (par exemple pour l’alimentation électrique de zone avec risque d’incendie ou d’explosion) en raison de la circulation d’importants courants dans le conducteur PEN et dans les éléments conducteurs présents et parallèles au PEN (blindages, structures métalliques des bâtiments…). c Le schéma IT, du fait de sa tolérance au premier défaut, peut être requis pour les installations de sécurité. Il nécessite un contrôleur permanent d’isolement (CPI) pour réparer le premier défaut avant l’apparition d’un deuxième. A noter qu’une installation peut être conçue avec chacun de ces SLT ou avec plusieurs SLT (cf. fig. 2 ). Pour plus de détails sur les SLT, lire aussi les Cahiers Techniques : c Les schémas de liaisons à la terre en BT (régimes de neutre), n°172, c Les schémas des liaisons à la terre dans le monde et leurs évolutions, n°173, c Le schéma IT (à neutre isolé) des liaisons à la terre en BT, n°178. PEN TN-C TN-S TN-C-S TT N N PE PE IT PE 3 N Fig. 2 : exemple de coexistence entre les divers SLT. Cahier Technique Schneider Electric n° 129 / p.5 PE 1 2 3 N RB 1 2 3 N PE RB RA 1 2 3 PEN RB 1 2 3 N PE RB 1 2 3 N PE RB a - Neutre à la terre (TT) b - Mise au neutre (TN-C) : Contrôleur permanent d'isolement. c - Mise au neutre (TN-S) d - Mise au neutre (TN-C-S) e - Neutre isolé (IT) Neutre à la terre -TT- (a) Technique d’exploitation : Coupure au premier défaut d’isolement. Technique de protection des personnes : La mise à la terre des masses est obligatoirement associée à l’emploi de dispositifs différentiels à courant résiduel (DDR), au moins un en tête de l’installation. C’est la solution la plus simple à l’étude et à l’installation. Elle ne nécessite pas de surveillance permanente de l’isolement, mais chaque défaut entraîne une coupure de l’élément concerné. Note : Si, en aval d’une ASI, pour des raisons particulières de fonctionnement, il est nécessaire de séparer la prise de terre des masses (des utilisations) de la prise de terre du neutre (onduleur), seul ce schéma neutre à la terre (TT) peut être utilisé. Mise au neutre (TN) Le schéma TN, uploads/Ingenierie_Lourd/ ct-129.pdf