Techniques de sélectivité

Les protections contre les surcharges ont généralement une caractéristique temporelle définie, qu'elles soient réalisées au moyen d'un déclencheur thermique ou au moyen de la fonction L d'un déclencheur électronique.
Par caractéristique à temps défini, nous entendons une caractéristique de déclenchement pour laquelle, lorsque le courant augmente, le temps de déclenchement du disjoncteur diminue.

Lorsqu'il existe des protections présentant ce type de caractéristiques, la technique de sélectivité utilisée est la sélectivité temps-courant.
La sélectivité temps-courant réalise la sélectivité du déclenchement en ajustant les protections de sorte que la protection côté charge, pour toute valeur de surintensité possible, se déclenche plus rapidement que le disjoncteur côté alimentation.

Lors de l'analyse des temps de déclenchement des deux disjoncteurs, il est nécessaire de prendre en compte :

• ​Les tolérances sur les seuils et les temps de déclenchement ;
• ​Les courants réels circulant dans les disjoncteurs.

Ce type de sélectivité est basé sur l'observation que plus le point de défaut est proche de la source d'alimentation de l'installation, plus le courant de court-circuit est élevé. Il est donc possible de distinguer la zone où le défaut se produit, en réglant les protections instantanées sur des valeurs de courant différentes.

La sélectivité totale ne peut normalement être obtenue dans des cas spécifiques que lorsque le courant de défaut n'est pas élevé et qu'il y a un composant à haute impédance interposé entre les deux protections (transformateur, câble très long ou à section réduite, etc.), et donc une grande différence entre les valeurs de courant de court-circuit.

Par conséquent, ce type de coordination est surtout utilisé dans la distribution finale (faibles valeurs de courant nominal et de courant de court-circuit, et impédance élevée des câbles de connexion). Les courbes de déclenchement temps-courant des appareils sont normalement utilisées pour cette étude.
Il est intrinsèquement rapide (instantané), facile à réaliser et rentable.

Cependant :

• Le courant de sélectivité finale est généralement faible et la sélectivité est donc souvent partielle ;
• Le niveau de réglage des protections contre les surintensités augmente rapidement ;
• Il est impossible d'avoir une redondance des protections, qui garantisse que le défaut est éliminé rapidement si l'une des protections ne fonctionne pas.

Ce type de sélectivité peut également être réalisé entre des disjoncteurs de même taille ne fournissant pas de protection à maximum de courant temporisée (S).

Ce type de sélectivité est un développement du précédent. Pour ce type de coordination, outre le seuil de déclenchement actuel, un temps de déclenchement est également défini : une certaine valeur de courant entraînera le déclenchement des protections après un délai défini, par exemple pour permettre à toute protection placée plus près du défaut de se déclencher, à l'exclusion de la zone du défaut.
Ainsi, la stratégie de réglage consiste à augmenter progressivement les seuils de courant et les délais de déclenchement en se rapprochant des sources d'alimentation (niveau de réglage directement corrélé au niveau hiérarchique).
Les seuils de déclenchement retardé doivent tenir compte des tolérances des deux dispositifs de protection et des courants effectifs qui les traversent.

La différence entre les retards fixés pour les protections en série doit tenir compte des temps de détection et d'élimination du défaut du dispositif côté charge et du temps d'inertie (over-shoot) du dispositif côté alimentation (intervalle de temps pendant lequel la protection peut se déclencher même lorsque le phénomène est terminé). Comme dans le cas de la sélectivité en courant, l'étude se fait en comparant les courbes de déclenchement temps-courant des dispositifs de protection.

D'une manière générale, ce type de coordination :

• est facile à étudier et à réaliser ;
• n'est pas très coûteux en ce qui concerne le système de protection ;
• permet d'obtenir des valeurs limites de sélectivité élevées (si Icw est élevé) ;
• permet la redondance des fonctions de protection.

Cependant :

• les temps de parcours et les niveaux d'énergie transmis par les protections, en particulier par les personnes proches des sources, sont élevés.

Ce type de sélectivité peut également être réalisé entre des disjoncteurs de même taille, équipés de déclencheurs électroniques assurant une protection contre les surintensités temporisées.

La coordination du type d'énergie est un type particulier de sélectivité qui exploite les caractéristiques de limitation du courant des disjoncteurs en boîtier moulé. Il est rappelé qu'un disjoncteur limiteur de courant est "disjoncteur qui, dans une plage de courant spécifiée, empêche le courant de fuite d'atteindre la valeur de crête prospective et qui limite l'énergie de fuite (I2t) à une valeur inférieure à l'énergie de fuite d'une onde d'un demi-cycle du courant prospectif symétrique". (IEC 60947-2).
En effet, tous les disjoncteurs en boîtier moulé ABB SACE de la série Tmax XT, les disjoncteurs miniatures ont des caractéristiques de limitation de courant plus ou moins marquées. En cas de court-circuit, ces disjoncteurs sont extrêmement rapides (temps de déclenchement de l'ordre de quelques millisecondes) et s'ouvrent en présence d'une forte composante asymétrique. Il est donc impossible d'utiliser les courbes de déclenchement temps-courant des disjoncteurs, obtenues avec des formes d'ondes sinusoïdales symétriques, pour l'étude de coordination.

Ces phénomènes sont principalement dynamiques (donc proportionnel au carré de la valeur instantanée du courant) et dépendent fortement de l'interaction entre les deux dispositifs en série. L'utilisateur final ne peut donc pas déterminer les valeurs de sélectivité énergétique. Les fabricants fournissent des tableaux, des diapositives et des programmes de calcul donnant les valeurs ultimes de sélectivité en courant de I_s dans des conditions de court-circuit pour différentes combinaisons de disjoncteurs. Ces valeurs sont définies en intégrant théoriquement les résultats des essais effectués conformément aux prescriptions de l'annexe A de la norme Std. IEC 60947-2.