L'importance de la protection des circuits dans la conception des systèmes de distribution électrique

Les ingénieurs électriciens chargés de la conception des systèmes de distribution d'énergie portent une énorme responsabilité puisque leur travail détermine l'efficacité opérationnelle, productivité et sécurité des maisons, des bureaux et des centres commerciaux. Les conceptions doivent être infaillibles, offrant une protection contre les pannes et les surcharges, tout en garantissant la sécurité des utilisateurs.

Il n'y a pas d'étapes claires pour faire une telle conception; tout ce qui est fourni est un ensemble de directives sous forme de règlements et de codes qui doivent être pris en compte par l'ingénieur en question.

La protection des circuits est un sujet brûlant dans les articles publiés par le National Electric Code (NEC) , en suivant les objectifs fondamentaux de :

• Localisation et isolation de la panne
• Éviter les pertes de puissance inutiles

Surcharges, courts-circuits, sous/surtensions, etc. ne sont que quelques-unes des conditions qui peuvent survenir au cours de la vie opérationnelle d'un bâtiment. Il est nécessaire d'isoler ou de corriger ces défauts, sinon ils peuvent avoir des effets néfastes sur le bâtiment ainsi que sur le système de réseau.

Protection contre les surintensités

L'équipement d'entrée de service agit comme la première ligne de défense contre les surcharges thermiques et les défauts. Les dispositifs de protection contre les surintensités ou OCPD incluent les disjoncteurs , relais et fusibles, constituant les blocs de base de la protection du réseau électrique. Ces dispositifs sont intégrés au système de protection pour couper, isoler ou déconnecter le circuit en cas de surcharge ou de court-circuit. Les dispositifs modernes de protection contre les surintensités possèdent des stratégies de communication et de contrôle qui peuvent fournir une analyse approfondie basée sur la nature du défaut ainsi que collecter des paramètres vitaux tels que le facteur de puissance, les harmoniques, etc.

Les OCPD les plus élémentaires sont des fusibles qui contiennent un brin de fil fin avec un ampère nominal supérieur au courant nominal maximum. Étant donné que les conditions de surintensité augmentent l'amplitude de plusieurs fois le courant nominal, le fusible saute pendant les conditions défectueuses. L'opération est rapide et fiable, cependant, elle est irréversible, ce qui signifie que le fusible devrait être remplacé manuellement pour rétablir le fonctionnement.

Pour un fonctionnement réversible, des disjoncteurs magnéto-thermiques à déclenchement longue durée peuvent être utilisés. Dès que le courant dépasse le seuil nominal, les disjoncteurs isolent la localité. Après une période de temps différé, ils se referment et assurent la continuité des opérations. On suppose que le défaut sera éliminé au moment où ils se referment. Si le défaut n'est pas résolu, ils isoleront à nouveau la localité, en suivant cette procédure un certain nombre de fois avant de s'ouvrir définitivement, nécessitant une réinitialisation manuelle.

Les disjoncteurs et les ferme-portes magnétiques modernes peuvent être complétés par une commande numérique via des relais qui peuvent être commandés via des API , microcontrôleurs, etc. Cela donne naissance au concept d'automatisation des bâtiments, car les dispositifs de contrôle peuvent être exploités grâce à des données précises obtenues à partir de capteurs plutôt qu'à leurs capacités inhérentes. De tels systèmes sont généralement mis en œuvre dans des bâtiments à grande échelle car ils nécessitent des investissements supplémentaires et ont des coûts de fonctionnement supplémentaires.

Protection contre les défauts à la terre

Les défauts à la terre de type arc nécessitent une couche de protection supplémentaire car ils sont difficiles à détecter en raison de leur faible amplitude. Il existe deux types de base de protection contre les défauts à la terre :

• Protection contre les défauts à la terre de l'équipement :destinée à assurer la protection de l'équipement contre les courants de défaut ligne-terre dommageables par déconnexion.
• Disjoncteurs de fuite à la terre :pour la protection du personnel, détectant les défauts inférieurs à 5 mA

La mise à la terre est très importante dans le contexte de la protection du système électrique. Le concept signifie simplement la connexion intentionnelle d'un conducteur porteur de courant à la terre, ce qui limite la tension causée par l'éclairage ou lorsque deux conducteurs entrent en contact et stabilise la tension en permettant aux harmoniques de circuler. NEC recommande la formation de plusieurs points de mise à la terre dans un bâtiment pour assurer la redondance au sein du schéma de protection.

Outre la mise à la terre et la protection contre les surintensités, d'autres équipements peuvent également être intégrés au système, tels qu'un disjoncteur contre les défauts d'arc, une protection mécanique pour les lignes d'alimentation ou des circuits de dérivation pour les circuits d'alimentation de secours dans les hôpitaux.

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