Conducteurs couplés en parallèle

Conducteurs couplés en parallèle : Disposition, pose et protection

Dans les installations électriques avec une puissance élevée, il arrive que des conducteurs couplés en parallèle doivent être posés. Dans ce contexte, le dimensionnement correcte des conducteurs, la disposition et le type d‘installation ainsi que les dispositifs de protection recommandés soulèvent des questions auxquelles cet article répondra sur la base de la NIBT 2015.

Introduction

Dans la pratique d’installation, un seul conducteur ou un câble multiconducteur de très grande section peut difficilement être posé à cause de sa rigidité. Pour cette raison, on choisit souvent de coupler en parallèle plusieurs conducteurs dans des systèmes électriques puissants au lieu d’un seul conducteur de très grande section.

Fig. 1:

Disposition et mode de pose des conducteurs

La NIBT 2015 contient des recommandations pour les conducteurs connectés en parallèle, qui se rapportent en particulier à deux domaines et qui correspondent aux principaux chapitres de notre article :

  1. Disposition et mode de pose des conducteurs (NIBT chapitres 4.3.3.4 et 4.3.4.4)
  2. Protection de conducteurs couplés en parallèle en cas de surintensité (NIBT chapitre 5.2.3.5)

Disposition et mode de pose des conducteurs

Pour deux ou plusieurs conducteurs couplés en parallèle par pôle, nous recommandons une répartition uniforme du courant de charge sur les conducteurs respectifs :

  • Les conducteurs torsadés de même section, longueur et matériau, qui n’ont pas de branchements sur toute la longueur du circuit, peuvent être connectés en parallèle.
  • La situation est différente pour les fils monoconducteurs isolés ou les câbles disposés à faisceaux serrés ou avec disposition plate et peu torsadée. Ici, le couplage en parallèle des conducteurs n’est autorisé qu’à partir d’une section ≥ 70 mm2 (2 × 35 mm2) Cu. Il existe des mesures à appliquer pour la pose par rapport au cycle des phases des conducteurs de phase et à la disposition spatiale des différents conducteurs actifs.

Pour toutes ces canalisations, le conducteur jaune-vert qui sert de conducteur de protection PE et parfois aussi de conducteur neutre N – dans ce cas c’est un conducteur PEN – doit avoir une fonction identique PE ou PEN. (Fig. 1 – 4).

Couplage en parallèle des conducteurs de câbles multiconducteurs

Les conducteurs de phase des câbles multiconducteurs couplés en parallèle doivent avoir la même longueur et la même section. Le courant est ainsi réparti uniformément dans les différents conducteurs. La structure géometrique des câbles (torsadage) empêche une perturbation électromagnetique des conducteurs reliés en parallèle (Fig. 1 et 2).

Couplage en parallèle des câbles monoconducteurs

Fig. 2: Câble pour compatibilité électromagnetique optimisée (câble CFW)

 

Lors d’un couplage en parallèle de conducteurs individuels, les trois conducteurs des phase (L1, L2, L3) sont regroupés en une seule ligne. Même avec ce mode de pose, les conducteurs de phase doivent avoir la même longueur et la même section. Afin de résister aux forces mécaniques élevées en cas de court-circuit, les conducteurs doivent être suffisamment fixés ou mis en faisceau.

Disposition en trèfle

Les conducteurs e phase (L1, L2, L3) sont disposés en trèfle par ligne et fixés de sorte qu’ils ne peuvent pas changer de position (figure 3). La disposition des conducteurs PE, PEN et N doit indiquer clairement à quelle ligne ils appartiennent.

 

Figure 3: Disposition triangulaire

Disposition dans un plan

Grâce à une disposition géométrique (succession de phases) des conducteurs de phase (L1, L2, L3) sur le même plan, l’interférence magnétique mutuelle est pratiquement éliminée (Fig. 4).

Cependant, les conducteurs d’une longueur de ≥ 20 m doivent être croisés pour compenser les interférences magnétiques (Fig. 5).

Figure 4: Disposition sur un plan

Disposition symétrique

Une disposition symétrique des conducteurs (Figure 6) réduit également de manière significative le champ magnétique à la même intensité du courant. Nous recommandons ce mode de pose, même s’il ne figure pas explicitement dans la NIBT (Bryner, Schmucki, 2013, p. 260).

Figure 6 : Disposition symétrique

Protection contre les surcharges et les courts-circuits

Protection contre les surcharges de conducteurs couplés en parallèle En principe, les conducteurs couplés en parallèle peuvent être protégés contre les surintensités individuellement ou par un dispositif commun de protection contre les surintensités. Un dispositif de protection commun pour plusieurs conducteurs couplés en parallèle n’est admissible que s’ils ne contiennent pas de dérivations ou de dispositifs de disjonction/d’interruption. C’est la seule façon d’assurer une protection suffisante pour tous les conducteurs couplés en parallèle.

Les exigences en matière de protection contre les surintensités sont relativement faciles à gérer avec deux conducteurs transportant approximativement le même courant. La situation est différente dans le cas de dispositions de conducteurs plus complexes. Ici, la répartition inégale du courant entre les conducteurs et les parcours de courant en cas de défauts multiples doivent être prise en compte dans le concept de protection contre les surintensités.

Protection contre les courts-cicuits de conducteurs couplés en parallèle

Un dispositif de protection commun peut protéger efficacement les conducteurs couplés en parallèle contre les surcharges et les courts-circuits. Ceci implique un déclenchement correct ou une activation effective du dispositif de protection si un défaut se produit au point le plus critique de l’un des conducteurs couplés en parallèle. Etant donné qu’un point de défaillance peut être alimenté par les deux extrémités des conducteurs reliés en parallèle, une éventuelle répartition des courants de court-circuit entre les deux conducteurs doit être prise en compte dans la planification de votre dispositif de protection. Si un seul dispositif de protection ne peut pas assurer un déclenchement efficace, une ou plusieurs des mesures supplémentaires suivantes sont nécessaires :

a. Sélection et pose de câbles/conducteurs protégés contre les courts-circuits : Le risque de court-circuit ou la probabilité d’incendie ou de dommages corporels/matériels sont ainsi réduits au minimum dans chacun des conducteurs couplés en parallèle (par exemple par une protection contre les endommagements).

b. Dispositif de protection contre les courts-circuits du côté alimentation de chaque conducteur relié en parallèle (dans le cas de deux conducteurs couplés en parallèle).

c. Dispositif de protection contre les courts-circuits du côté alimentation et du côté charge de chaque conducteur relié en parallèle (dans le cas de ≥ 3 conducteurs couplés en parallèle).

Figure 5: Croisement de conducteur, LA = Début de la canalisation, LE = Fin de la canalisation

En principe, ce qui suit s’applique aux conducteurs connectés en parallèle : La disposition d’un dispositif de protection doit être adaptée de manière optimale aux effets possibles d’un court-circuit dans le tronçon relié en parallèle. Notez les cas dans lesquels les dispositifs de protection à action indépendante peuvent ne pas protéger suffisamment les conducteurs individuels en connexion parallèle contre les courts-circuits. Les dispositions (alternatives) suivantes de dispositifs de protection devraient être utilisées ici, en fonction de la probabilité d’un défaut :

  • Dispositifs de protection contre les courts-circuits du côté alimentation et du côté charge de chaque conducteur relié en parallèle.
  • Dispositifs de protection contre les courts-circuits couplés ensemble du côté alimentation de chaque conducteur relié en parallèle.

Le choix de la disposition des dispositifs de protection dépend de la probabilité de survenance d’un défaut.

Passage du courant en cas de défaut dans les conducteurs couplées en parallèle

Dans les conducteurs couplés en parallèle, des parcours de courant peuvent se produire en raison de plusieurs défauts qui conduisent à une alimentation continue d’un côté du lieu du défaut. Ceci peut être évité par des dispositifs de protection contre les courts-circuits du côté alimentation (s) et du côté charge (l) de chaque conducteur connecté en parallèle (conducteurs protégés individuellement).

Figure 7: Flux de courant au début du défaut

Si un défaut se produit dans le conducteur c connecté en parallèle à la position x (Fig. 7), il y a une surintensité dans les conducteurs a, b et c.

L’étendue de la surintensité et la proportion de la surintensité qui passent par les dispositifs de protection F1 et F2 dépendent du lieu du défaut. Dans la figure 8, on a supposé que la majorité de la surintensité passe par le dispositif de protection F1 et provoque son déclenchement.

Figure 8: Flux de courant après le déchlenchement du dispositif de protection F1

Après le déclenchement du dispositif de protection F1, le courant continue vers le lieu du défaut via les conducteurs a et b. Comme ceux-ci sont reliés en parallèle, le courant subdivisé n’est pas suffisant pour faire déclencher les dispositifs de protection des conducteurs a et b et fait déclencher le dispositif de protection F4 du conducteur c. Si le lieu de l’erreur est suffisamment proche du coupe-surintensité F4, celui-ci répondra en premier. La même situation se produirait en cas de défaut dans les conducteurs a ou b. Pour cette raison, les dispositifs de protection F4 des conducteurs a et b sont nécessaires.

Les désavantages d’un dispositif de protection contre les courts-circuits du côté alimentation et du côté charge de chaque conducteur connecté en parallèle (Fig. 8) par rapport à un dispositif de protection qui n’est monté que du côté alimentation d’un conducteur sont les suivants :

1. En fonction de l’impédance de défaut, il existe le risque que le défaut et la surcharge des conducteurs a et b qui en résulte ne soient pas détectés. Si le déclenchement des dispositifs de protection F1 et F4 du conducteur c élimine le défaut en x, le circuit continue à fonctionner, les conducteurs a et b portant la charge.

2. Il y a un risque que le conducteur brûle entre F1 du conducteur c et x suite au défaut en x, de sorte que le lieu du défaut reste non détecté et donc encore sous tension.

Une alternative à l’installation de six dispositifs de protection est l’installation de dispositifs de protection à actionnement mutuel du côté alimentation, voir figure 9, qui empêche le fonctionnement ultérieur du circuit dans des conditions de défaut.

Figure 9: Dispositifs de protection couplés

Un pouvoir de coupure inférieur au courant de courant de court-circuit est admissible si un autre dispositif de protection monté du côté alimentation a le pouvoir de coupure en cas de court-circuit nécessaire. Dans ce cas, les caractéristiques des dispositifs de protection doivent être adaptées de manière à ce que l’énergie totale de passage des deux dispositifs soit inférieure à l’énergie de passage qui endommagerait les équipements côté charge et les conducteurs à protéger.

D’autres méthodes de protection pour les conducteurs reliés en parallèle seront discutées dans le prochain numéro d’Electromagazine.

Extrait de la brochure

« Leitungen – richtig planen und verlegen »

publiée par electrosuisse