Comment coordonner les disjoncteurs MCCB en amont et en aval : guide sur la protection sélective
Par Jimmy Zheng | Responsable des affaires internationales chez SSPD
Réponse rapide : Comment coordonner les disjoncteurs MCCB en amont et en aval ?
Pour coordonner les disjoncteurs moulés (MCCB) en amont et en aval, les ingénieurs doivent évaluer les conditions de charge, le courant de court-circuit prévisible, les seuils de déclenchement, les courbes temps-courant et les données de sélectivité fournies par le fabricant. L'objectif est de s'assurer que le disjoncteur le plus proche d'un défaut coupe le circuit concerné tandis que la protection en amont reste fermée, dans la plage de sélectivité vérifiée.
Pourquoi la coordination des disjoncteurs MCCB est-elle importante ?
Dans un réseau de distribution électrique industriel, un court-circuit sur une branche ne doit pas entraîner une coupure inutile de l'alimentation électrique de l'ensemble de l'installation.
Lorsque les disjoncteurs MCCB en amont et en aval ne sont pas correctement coordonnés, les deux disjoncteurs peuvent se déclencher en cas de défaut en aval. Cela peut entraîner la coupure de circuits en bon état, interrompre la production et compliquer le diagnostic du défaut.
Par exemple, un défaut sur un petit tableau de distribution auxiliaire peut provoquer le déclenchement du disjoncteur principal si les dispositifs de protection ne sont pas correctement coordonnés.
La coordination sélective permet de limiter l'interruption à la partie concernée du réseau électrique. Il convient toutefois de vérifier les caractéristiques réelles des appareils, leurs réglages et les conditions de courant de défaut possibles, plutôt que de se baser sur leurs intensités nominales.
Qu'est-ce que la sélectivité entre disjoncteurs ?
La sélectivité, également appelée discrimination, est la capacité d'un système de protection à isoler un défaut à l'aide du dispositif de protection le plus proche de celui-ci, tandis que les dispositifs situés en amont restent opérationnels.
Dans un réseau de distribution classique, le disjoncteur miniature (MCCB) en amont protège une ligne d'alimentation principale ou un tableau de distribution, tandis que le disjoncteur miniature (MCCB) en aval protège un circuit dérivé ou une charge individuelle.
Lorsqu'un défaut survient en aval, la réaction souhaitée est que le disjoncteur MCCB situé en aval coupe le circuit du défaut sans couper inutilement l'alimentation en amont.
On peut distinguer trois résultats importants :
- Sélectivité totale : La sélectivité est maintenue sur toute la plage de courant de défaut spécifiée, jusqu’à la limite applicable définie par les données de coordination fournies par le fabricant.
- Sélectivité partielle : La sélectivité n'est garantie que jusqu'à une limite de courant de défaut spécifiée.
- Sélectivité non vérifiée : Les données disponibles ne permettent pas d'établir que le disjoncteur MCCB situé en aval se déclenchera sans que le dispositif situé en amont ne se déclenche également dans les conditions faisant l'objet de l'évaluation.
Il est important de faire la distinction entre la sélectivité totale et la sélectivité partielle. Une combinaison de disjoncteurs peut assurer une coordination efficace en cas de surcharges et de courants de défaut faibles, mais perdre sa sélectivité lorsque le courant de court-circuit atteint un niveau suffisamment élevé.
Pour plus d'informations techniques, consultez le Explication de la coordination des disjoncteurs dans le « Guide d'installation électrique ».
Comment coordonner les disjoncteurs MCCB en amont et en aval
Une étude de coordination fiable suit un processus systématique. Il ne suffit pas de choisir un disjoncteur plus puissant en amont et un disjoncteur moins puissant en aval.
Étape 1 : Définir le système électrique
Commencez par déterminer le schéma de distribution et les conditions de fonctionnement.
Veuillez rassembler les informations suivantes :
- Tension et fréquence du réseau
- Schéma unifilaire
- Caractéristiques du transformateur ou d'une autre source d'alimentation
- Modèles de disjoncteurs MCCB en amont et en aval
- Courants nominaux et pouvoirs de coupure
- Types de déclencheurs et réglages de protection
- Dimensions des câbles et caractéristiques de charge associées
- Courant de court-circuit maximal prévisible à chaque emplacement concerné
La source d'alimentation est importante car le courant de défaut disponible peut varier en fonction de la configuration du transformateur, du fonctionnement du générateur ou d'autres modes d'alimentation.
Lorsque plusieurs configurations d'exploitation sont possibles, la coordination doit être évaluée pour chacune des configurations concernées.
Étape 2 : Déterminer le courant de court-circuit prévisionnel
Le courant de court-circuit prévisionnel est le courant susceptible de circuler en un point donné dans une condition de défaut spécifiée, avant que le dispositif de protection ne le limite ou ne l'interrompe.
Cette valeur est essentielle pour déterminer si un disjoncteur est capable d'interrompre le défaut en toute sécurité et si les dispositifs en amont et en aval peuvent se coordonner.
Les ingénieurs doivent déterminer le courant de défaut disponible aux points d'installation concernés à l'aide d'un calcul de court-circuit approprié ou d'une étude de réseau validée.
Il ne faut pas choisir un disjoncteur dont la capacité de coupure est insuffisante simplement parce que son courant nominal est adapté à la charge.
Les dispositifs en amont et en aval doivent chacun satisfaire aux exigences applicables en matière de protection contre les courts-circuits. Si un montage en cascade ou un dispositif de protection de secours ayant fait l'objet d'essais est proposé, son adéquation doit être confirmée à l'aide des données de combinaison documentées par le fabricant.
Étape 3 : Vérifier les caractéristiques nominales et les fonctions de protection des disjoncteurs MCCB
Vérifiez les caractéristiques nominales et les fonctions de protection des deux disjoncteurs MCCB.
| Paramètres | Ce qu'il faut vérifier |
|---|---|
| Courant nominal | Conformité aux exigences relatives à la charge et à la protection des conducteurs |
| Tension nominale de fonctionnement | Compatibilité avec le système électrique |
| Icu | Capacité maximale de coupure en court-circuit |
| Ics | Capacité de coupure en court-circuit du service |
| Caractéristiques du trip | Protection contre les surcharges, les courts-circuits et autres fonctions de protection applicables |
| Réglages ajustables | Réglages réels pour les temps de retard, les temps courts, les temps instantanés ou les défauts à la terre, le cas échéant |
Les paramètres disponibles dépendent du modèle de disjoncteur MCCB et de la configuration de l'unité de déclenchement.
Un courant nominal en amont plus élevé peut aider à établir une hiérarchie de protection, mais cela ne prouve pas la sélectivité. Il convient d’évaluer le comportement réel de déclenchement des deux dispositifs.
Étape 4 : Comparer les courbes caractéristiques courant-temps
Une courbe caractéristique temps-courant (TCC) montre comment le temps de déclenchement d'un dispositif de protection varie en fonction du courant.
Pour l'analyse de la coordination, les ingénieurs comparent les courbes en amont et en aval sur la plage de courant concernée.
Le graphique représente généralement le courant sur l'axe horizontal et la durée de fonctionnement sur l'axe vertical, les deux axes étant généralement représentés à l'échelle logarithmique.
La comparaison devrait tenir compte des éléments suivants :
- Fonctionnement en surcharge
- Courants de court-circuit plus faibles
- Protection à court terme, le cas échéant
- Protection instantanée
- Plages de tolérance et caractéristiques de fonctionnement pertinentes
Lorsque les niveaux de courant de défaut sont faibles, la durée de fonctionnement du dispositif en amont doit généralement rester suffisamment plus longue que celle du dispositif en aval pour permettre une coupure sélective.
Toutefois, les courbes à elles seules ne suffisent pas nécessairement à garantir la sélectivité dans des conditions de court-circuit de forte intensité. Le comportement de limitation de courant et l'interaction entre les deux disjoncteurs peuvent influencer le résultat.
Important : Un schéma conceptuel TCC explique le principe, mais ne permet pas de vérifier la compatibilité d'une combinaison particulière de disjoncteurs SSPD. Les décisions de coordination concrètes nécessitent les courbes de produit, les réglages et les données du fabricant applicables.
Étape 5 : Vérifier les données de sélectivité fournies par le fabricant
En cas de courants de court-circuit élevés, les tableaux de sélectivité fournis par le fabricant ou d’autres données de coordination validées revêtent une importance particulière.
Ces documents peuvent indiquer le courant de défaut maximal jusqu’auquel une combinaison spécifique de disjoncteurs en amont et en aval garantit la sélectivité.
Lors de l'examen d'une table, vérifiez que les éléments suivants correspondent à l'installation proposée :
- Gammes et modèles précis de disjoncteurs en amont et en aval
- Types de déclencheurs
- Paramètres de protection ou hypothèses par défaut indiquées
- Tension nominale de fonctionnement
- Conditions de courant et de défaut applicables
- Toutes les restrictions ou conditions d'installation spécifiées par le fabricant
Ne partez pas du principe qu'un résultat de sélectivité obtenu pour une combinaison de produits s'applique à une autre combinaison présentant un intensité nominale similaire.
Si la combinaison requise n'est pas couverte par les données disponibles, demandez des précisions ou une vérification technique au fabricant. Tant que des preuves suffisantes ne sont pas disponibles, cette combinaison ne doit pas être qualifiée de « entièrement sélective ».
Étape 6 : Évaluer la plage complète des courants de défaut
Une étude de coordination ne doit pas se limiter à l'examen d'une seule valeur actuelle, choisie pour des raisons de commodité.
Il convient de prendre en compte la plage pertinente des courants de défaut potentiels, y compris les situations dans lesquelles le disjoncteur en aval pourrait entrer dans sa zone de déclenchement instantané.
L'évaluation finale doit permettre de déterminer si la sélectivité est totale, partielle jusqu'à une limite précisée, ou si elle n'est pas démontrée dans les conditions de fonctionnement requises.
Lorsqu'un dispositif de protection contre les défauts à la terre est installé, ses réglages et sa coordination doivent également être évalués, le cas échéant.
Si le système électrique peut fonctionner avec différentes sources ou configurations, vérifiez les cas de fonctionnement requis plutôt que de vous fier à un seul calcul.
Méthodes de coordination sélective
Plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour coordonner les dispositifs de protection. Leur adéquation dépend de la conception du disjoncteur, des fonctions du déclencheur, des exigences du réseau et des données fournies par le fabricant.
1. Sélectivité du courant
La sélectivité en courant repose sur les différences entre les seuils de courant des dispositifs de protection.
Le dispositif en aval est généralement configuré pour réagir à des seuils de courant de défaut inférieurs à ceux du dispositif en amont, lorsque les fonctions de protection disponibles permettent cette configuration.
Cette méthode peut s'avérer efficace dans une plage de courant donnée. Il convient toutefois de vérifier ses performances par rapport aux caractéristiques réelles des appareils, notamment en cas de courants de défaut élevés.
2. Sélectivité temporelle
La sélectivité temporelle repose sur des délais de fonctionnement coordonnés.
Le dispositif en aval est destiné à couper en premier en cas de défaut, tandis que le dispositif en amont offre un temps de fonctionnement plus long en cas de défauts survenant dans la zone de protection en aval.
Cette méthode dépend des fonctions disponibles du déclencheur et de la capacité du disjoncteur en amont à résister au défaut pendant le délai requis.
Il ne faut pas introduire de temporisations sans tenir compte de la résistance aux courts-circuits du système et des exigences de sécurité applicables.
3. Sélectivité énergétique
La sélectivité énergétique repose sur le comportement de limitation de courant et de limitation d'énergie des dispositifs de protection compatibles.
Ses performances dépendent de la conception spécifique des disjoncteurs et de leur interaction lors de l'interruption d'un défaut. Il ne faut pas se baser uniquement sur les rapports de courant nominal ou sur des comparaisons génériques entre TCC.
Les données de coordination propres à chaque fabricant revêtent une importance particulière pour cette méthode.
4. Verrouillage sélectif par zone
Le verrouillage sélectif par zone (ZSI) repose sur l'utilisation d'équipements de protection compatibles et sur la communication entre les dispositifs de protection afin d'améliorer la coordination.
Par exemple, un dispositif en amont peut modifier sa réponse lorsqu'il reçoit un signal indiquant un dysfonctionnement en aval.
La fonction ZSI n'est disponible que sur les équipements compatibles et ne constitue pas une fonctionnalité universelle des disjoncteurs MCCB. Sa mise en œuvre nécessite des unités de déclenchement, un câblage et des réglages adaptés, ainsi que le respect des instructions du fabricant.
Exemple pratique : évaluation de deux disjoncteurs MCCB dans un réseau de distribution industriel
Prenons l'exemple d'un réseau de distribution industriel comprenant un circuit d'alimentation principal protégé par un disjoncteur de commande et de protection (MCCB) en amont et un circuit de dérivation protégé par un MCCB en aval.
Le circuit de dérivation alimente des équipements susceptibles de subir une surcharge ou un court-circuit pendant leur fonctionnement.
L'objectif technique est d'isoler un défaut sur un circuit de dérivation sans interrompre inutilement l'alimentation principale.
Une évaluation pratique se déroulerait selon les étapes suivantes :
Commencez par définir les conditions du système. Vérifiez la tension, la configuration de l'alimentation électrique, les modèles de disjoncteurs, les réglages de protection et le courant de court-circuit admissible au niveau du circuit dérivé.
Ensuite, vérifiez chaque appareil séparément. Vérifiez que les disjoncteurs modulaires (MCCB) en amont et en aval sont adaptés à leurs charges respectives et qu’ils répondent aux exigences applicables en matière de protection contre les courts-circuits.
Troisièmement, comparez les caractéristiques de protection. Examinez les courbes temps-intensité réelles et vérifiez si le dispositif en aval peut fonctionner dans un premier temps sur la plage de courant requise.
Quatrièmement, vérifiez les données combinées. Vérifiez si la paire de disjoncteurs en question dispose de limites de sélectivité documentées pour la tension, les réglages et les conditions de défaut concernés.
Enfin, consignez le résultat. Précisez les conditions dans lesquelles la sélectivité est établie et identifiez les éventuelles limites ou les cas non résolus.
En l'absence des courbes correspondantes et des données de coordination fournies par le fabricant, cet exemple ne permet pas de déterminer si une combinaison particulière de disjoncteurs MCCB est totalement sélective. Il illustre le processus de vérification et ne constitue pas le résultat d'un produit testé.
Sélectivité ou mise en cascade : quelle est la différence ?
La sélectivité et la protection en cascade concernent différents aspects de la protection électrique.
Sélectivité vise à garantir que le dispositif de protection le plus proche d'un défaut coupe le circuit concerné tandis que les dispositifs situés en amont restent fermés, dans la plage de sélectivité vérifiée.
En cascade, également appelée « protection de secours », exploite les caractéristiques d'un dispositif de protection en amont pour contribuer à protéger les équipements en aval contre des courts-circuits qui, sans cela, pourraient dépasser la capacité de résistance intrinsèque de ces derniers.
Une configuration en cascade doit s'appuyer sur les données du fabricant correspondant à la combinaison spécifiée. Il ne faut pas partir du principe qu'elle offre une sélectivité totale.
Ces concepts sont liés, mais ne sont pas interchangeables. Une conception peut recourir à la mise en cascade pour répondre aux exigences en matière de protection contre les courts-circuits sans pour autant atteindre le niveau souhaité de coordination sélective.
Pour obtenir des conseils techniques supplémentaires, consultez le Guide Schneider Electric sur la sélectivité, la mise en cascade et la coordination. Vérifiez toujours que ces informations s'appliquent bien aux produits qui vous intéressent.
Erreurs courantes de coordination des disjoncteurs MCCB
Erreur n° 1 : partir du principe qu’un courant nominal en amont plus élevé garantit la sélectivité
Les intensités nominales ne suffisent pas à elles seules à déterminer le comportement complet au déclenchement de deux disjoncteurs. Il faut également tenir compte des courbes de protection, des seuils de déclenchement, du courant de défaut et de l'interaction entre les appareils.
Erreur n° 2 : ne pas tenir compte des courants de court-circuit élevés
Deux appareils peuvent fonctionner de manière coordonnée sur une partie de la plage de fonctionnement, mais perdre leur sélectivité lorsque les courants de défaut augmentent. L'étude doit porter sur la plage de courants de défaut concernée.
Erreur n° 3 : considérer les courbes TCC comme la seule preuve
Les courbes TCC sont essentielles, mais elles ne permettent pas toujours d'assurer une coordination optimale lors d'une coupure à courant élevé avec limitation de courant. Les données de sélectivité fournies par le fabricant peuvent s'avérer nécessaires.
Erreur n° 4 : confondre la cascade et la sélectivité
La protection de secours ne signifie pas automatiquement que le disjoncteur en aval coupera à chaque défaut sans que le disjoncteur en amont ne se déclenche.
Erreur n° 5 : utiliser les données correspondant à une combinaison de disjoncteurs erronée
Les résultats de la coordination peuvent dépendre du modèle précis du disjoncteur, du dispositif de déclenchement, des réglages, de la tension et d’autres conditions spécifiées. Les produits d’apparence similaire ne doivent pas être considérés comme interchangeables sans preuve à l’appui.
Liste de contrôle pour la vérification de la coordination des disjoncteurs MCCB
Avant de finaliser un projet de distribution basse tension, vérifiez que :
- Le schéma unifilaire et la configuration de l'alimentation électrique sont validés.
- Les courants de court-circuit prévisionnels ont été déterminés aux points concernés.
- Les deux disjoncteurs miniatures (MCCB) présentent des caractéristiques nominales et des fonctions de protection adaptées.
- Les réglages réels de la course et les courbes caractéristiques ont été vérifiés.
- Les données de sélectivité fournies par le fabricant ont été vérifiées pour la combinaison précise, lorsque cela était nécessaire.
- Les limites de sélectivité partielle, le cas échéant, ont été consignées.
- Ces allégations en cascade s'appuient sur les données fournies par le fabricant concerné.
- Une protection contre les défauts à la terre et des configurations de fonctionnement alternatives ont été prises en compte lorsque cela s'avérait nécessaire.
- Les réglages finaux et les choix techniques sont vérifiés par un électricien qualifié.
Questions fréquemment posées
Un disjoncteur MCCB en amont de plus grande puissance nominale garantit-il la sélectivité ?
Non. Une intensité nominale en amont plus élevée ne garantit pas à elle seule la sélectivité. Le résultat dépend des caractéristiques de déclenchement des disjoncteurs, de leurs réglages, du courant de défaut prévu et des données de coordination validées.
Quelle est la différence entre la sélectivité totale et la sélectivité partielle ?
La sélectivité totale signifie que la coordination est maintenue sur toute la plage de courants de défaut spécifiée, jusqu'à la limite applicable. La sélectivité partielle signifie que la coordination n'est maintenue que jusqu'à une valeur définie de courant de défaut.
Puis-je associer des disjoncteurs miniatures de différents fabricants ?
C'est peut-être possible, mais il ne faut pas le tenir pour acquis. Vérifiez que les courbes et les données de coordination concernées corroborent la combinaison proposée. En l'absence d'informations validées, le résultat de la coordination reste non vérifié.
Les disjoncteurs MCCB à déclenchement électronique offrent-ils toujours une meilleure sélectivité ?
Non. Les déclencheurs électroniques peuvent offrir des fonctions de protection réglables qui aident les ingénieurs à mettre au point une conception coordonnée, mais le résultat dépend des caractéristiques réelles des appareils, de leurs réglages et des exigences du système.
Pourquoi les disjoncteurs MCCB situés en amont et en aval peuvent-ils se déclencher lors d'un court-circuit ?
Les deux disjoncteurs peuvent se déclencher en cas de courant de défaut élevé si leurs caractéristiques de fonctionnement se chevauchent ou si la combinaison ne garantit pas la sélectivité dans ces conditions. La cause réelle doit être déterminée à partir de l'étude du réseau et des données des appareils.
La « cascade » correspond-elle à la « coordination sélective » ?
Non. La mise en cascade concerne la protection contre les courts-circuits à l'aide d'une combinaison d'appareils testée. La sélectivité concerne le choix de l'appareil de protection qui interrompt le défaut. Une configuration en cascade ne garantit pas automatiquement une sélectivité totale.
Conclusion
La coordination des disjoncteurs MCCB en amont et en aval ne se limite pas au simple choix de courants nominaux différents. Les ingénieurs doivent évaluer les niveaux de défaut du système, les réglages de protection, les caractéristiques temps-courant et les données de coordination fournies par les fabricants afin de déterminer le niveau de sélectivité requis.
Une étude de coordination documentée permet d'améliorer l'isolation des défauts, de réduire les coupures de courant inutiles et de garantir une plus grande fiabilité du réseau de distribution basse tension.
À propos de la SSPD
SSPD fabrique des produits de protection électrique basse tension, notamment des disjoncteurs moulés (MCCB), des disjoncteurs à air (ACB), des disjoncteurs miniatures (MCB), des disjoncteurs de protection de moteurs (MPCB) et des contacteurs CA.
Pour toute question relative à un projet, les acheteurs et les fabricants d'appareillages de commutation peuvent contacter SSPD en précisant la tension de leur réseau, les exigences en matière de charge, les modèles de disjoncteurs envisagés ainsi que les informations disponibles concernant les courants de défaut, afin de discuter de l'adéquation des produits et de la documentation technique nécessaire à leur évaluation.
À Propos de L'Auteur
Jimmy Zheng
Responsable des affaires internationales chez SSPD
Jimmy Zheng est spécialisé dans les produits électriques basse tension et le commerce international B2B. Il collabore avec des distributeurs, des fabricants d'appareillages de commutation et des clients industriels pour les aider dans le choix des produits et la recherche d'approvisionnement.
Ses domaines d'expertise comprennent les disjoncteurs miniatures (MCCB), les disjoncteurs de courant alternatif (ACB), les disjoncteurs miniatures (MCB), les disjoncteurs miniatures à protection multiple (MPCB), les contacteurs CA et les solutions de protection des circuits basse tension.
