Détection des courants de défaut
Protection des installations industrielles et tertiaires

1 - Nécessité d’une protection

• 1.1 - Rôle et constitution des installations
• 1.2 - Conditions anormales de fonctionnement
• 1.3 - Exigences de l’utilisateur
• 1.4 - Qualités requises d’un système de protection

2 - Élimination des fonctionnements dangereux

• 2.1 - Généralités
  Figure 1 - Système de protection : différentes zones
• 2.2 - Éléments de détection et de décision : les relais
• 2.3 - Réducteurs de mesure
• 2.4 - Appareillage de coupure
  Figure 2 - Fonctionnement d’un transformateur de courant en régime transitoire : établissement d’un courant de court-circuit
• 2.5 - Plan de protection
• 2.6 - Ajustement à l’importance du risque

3 - Détection des courants de défaut

• 3.1 - Principes de sélectivité
  Figure 3 - Sélectivité ampèremétrique : principe Figure 4 - Sélectivité ampèremétrique partielle entre les protections A et C (pour le défaut d sur le tronçon CD, se reporter à la figure ) Figure 5 - Sélectivité ampèremétrique : cas d’un transformateur Figure 6 - Limitation du courant de défaut par un disjoncteur limiteur  Figure 7 - Exemple de sélectivité ampèremétrique : totale entre les protections A et C grâce à la limitation du courant de défaut par le disjoncteur C (pour le défaut d sur le tronçon CD, se reporter à la figure ) Figure 8 - Sélectivité chronométrique Figure 9 - Intervalle de sélectivité S entre deux protections successives Figure 10 - Protection à temps dépendant (ou à temps inverse) Figure 11 - Diagramme de sélectivité : cas de la protection à temps inverse (A et B sont les courbes de déclenchement des deux protections A et B de la figure  a ) Figure 12 - Superposition des diagrammes de sélectivité chronométrique et à temps inverse [A, B, C : courbes de sélectivité, des protections A, B, C (figure  a ), à temps inverse (figure  b ) et A ′, B ′, C ′ : courbes de sélectivité, des protections A, B, C, purement chronométriques (figure  b )] Figure 13 - Protection différentielle sur un conducteur de ligne Figure 14 - Exemple de protection différentielle de terre : protection de terre restreinte au secondaire d’un transformateur Figure 15 - Mesure du courant résiduel à l’aide d’un tore Figure 16 - Protection de deux transformateurs en parallèle par relais directionnels de courant Tableau 1 Tableau 2
• 3.2 - Influence de la structure du réseau sur la détection des défauts entre phases
  Figure 17 - Sélectivité logique Figure 18 - Distribution en antenne Figure 19 - Distribution en double dérivation Figure 20 - Distribution en boucle [pour NO se reporter au §  et pour NF se reporter au § ] Figure 21 - Principe de protection d’une boucle fermée par relais directionnels temporisés Figure 22 - Distribution en double antenne
• 3.3 - Détection des défauts entre phase et terre
  Figure 23 - Détection des défauts entre phase et terre par la mesure du courant homopolaire Figure 24 - Détection des défauts entre phase et terre par la mesure de la tension homopolaire en régime de neutre isolé

4 - Protection des personnes contre les contacts indirects

• 4.1 - Effets néfastes du courant électrique sur le corps humain
• 4.2 - Contacts directs
• 4.3 - Contacts indirects

5 - Protection des réseaux industriels MT

• 5.1 - Protection des câbles
  Figure 25 - Protection de boucle fermée : exemple
• 5.2 - Protection des jeux de barres
  Figure 26 - Protection de câbles en parallèle : exemple Figure 27 - Protection différentielle d’un jeu de barres par un relais à haute impédance
• 5.3 - Protection des transformateurs
  Figure 28 - Exemple d’utilisation de transformateurs de courant de recalage pour la protection différentielle d’un transformateur
• 5.4 - Protection des moteurs asynchrones
  Figure 29 - Protection différentielle longitudinale d’une machine asynchrone
• 5.5 - Protection des machines synchrones
  Figure 30 - Détection des défauts entre spires d’un enroulement du stator d’une machine synchrone Figure 31 - Protection différentielle transversale d’une machine synchrone à phases divisées Figure 32 - Protection contre le court-circuit interne entre phases d’un alternateur de petite puissance couplé au réseau
• 5.6 - Protection des convertisseurs statiques
• 5.7 - Protection des condensateurs en montage shunt
  Figure 33 - Détection d’un défaut par la tension homopolaire d’une batterie de condensateurs Figure 34 - Détection d’un défaut par le courant de déséquilibre entre les points neutres d’une batterie de condensateurs en double étoile Figure 35 - Détection d’un défaut par le déséquilibre des courants des demi-branches d’une batterie de condensateurs en double étoile (pour la protection transversale se reporter à la figure ) Figure 36 - Détection d’un défaut par le courant de déséquilibre entre les points milieux des demi-branches d’une batterie de condensateurs en double étoile

6 - Protection des réseaux BT

• 6.1 - Généralités
• 6.2 - Divers types de déclencheurs
  Figure 37 - Possibilité de choix des déclencheurs magnétiques jusqu’à 100 A
• 6.3 - Limitation et filiation
  Figure 38 - Courbes de limitation en courant de disjoncteurs limiteurs sous des tensions de 380 ou 415 V
• 6.4 - Sélectivité
  Figure 39 - Fonctionnement du système SELLIM conciliant la sélectivité et la limitation
• 6.5 - Protection des personnes en BT
• 6.6 - Détermination des caractéristiques du disjoncteur

7 - Intégration de la protection dans le système de contrôle-commande

• 7.1 - Généralités
• 7.2 - Hiérarchisation de l’architecture
• 7.3 - Fonctions du niveau 2
• 7.4 - Communication des niveaux 1 et 2
• 7.5 - Intégration de la protection

8 - Projet de protection d’un réseau industriel

• 8.1 - Projet en moyenne tension
  Figure 40 - Installation MT : protections contre les défauts à la terre Figure 41 - Installation MT : protections contre les défauts entre phases et protections complémentaires
• 8.2 - Projet en basse tension
  Figure 42 - Installation BT Figure 43 - Installation BT : choix des protections

9 - Conclusion