Guide Complet de la Distribution d'Énergie Industrielle : Solutions Fiables et Bonnes Pratiques

Distribution d'Énergie dans l'Industrie – Tout Ce Qu'il Faut Savoir

Aujourd'hui, nous vous emmenons dans l'environnement industriel en montrant comment l'énergie électrique est distribuée dans les industries. Les tableaux électriques jouent un rôle majeur dans la distribution de l'énergie, abritant divers équipements : barres omnibus (bus bars), disjoncteurs, compteurs, etc.

Ces tableaux sont répartis sur diverses sections d'une industrie pour alimenter les systèmes installés individuellement, connectés par des gaines de câbles. Examinons ce concept en détail.

Structure de la Distribution d'Énergie dans l'Industrie

Dans un système électrique industriel, l'énergie est fournie par des services publics privés ou publics, ou les deux. La tension fournie est de 11kV, 33kV, 66kV ou 132kV. Ces hautes tensions sont abaissées par des transformateurs abaisseurs.

Les tensions de 440 volts ou moins sont appelées systèmes basse tension (BT). Cette tension abaissée est distribuée à divers tableaux et équipements via un appareillage de commutation comprenant interrupteurs, disjoncteurs, fusibles, équipements de protection, tableaux de mesure, etc.

La figure ci-dessous montre un schéma de principe de la distribution d'énergie. Ce modèle est surtout utilisé pour grandes et moyennes industries. Parfois, pas de sous-tableaux BT ; l'énergie va directement des tableaux BT aux TSD selon la zone de distribution et le nombre d'unités à alimenter.Les éléments de ce modèle de distribution incluent : tableau BT, sous-tableau BT, TSD (tableau de sous-distribution), TDP (tableau de distribution de puissance) et TDL (tableau de distribution d'éclairage).

L'alimentation de divers transformateurs arrive au tableau BT, qui agit comme système de commutation principal pour toute la distribution et supporte la charge totale. Nous détaillerons l'intérieur des tableaux BT plus loin. Les départs du tableau BT vont aux sous-tableaux BT placés pour groupes de charges sur une section donnée.

L'arrivée du sous-tableau BT alimente les TSD qui alimentent des groupes de machines (fours électriques, palans, etc.) connectés à divers TDP.

Les TDP sont la connexion réelle de la charge à la source où chaque machine est connectée directement. Une partie de l'énergie du TDP va aux TDL pour l'éclairage (lampadaires, éclairage zones de travail, prises, etc.).

Tous les tableaux sont mis à la terre avec une mise à la terre correcte pour protéger appareils et personnel.

Tableau Basse Tension (BT)

L'appareillage de commutation de chaque côté de distribution est logé dans des structures métalliques fermées appelées tableaux BT (basse tension). Ils distribuent l'énergie aux sous-tableaux BT en la recevant du transformateur. Classés 430V, triphasé, 50Hz, système 3 ou 4 fils.

Unité autoportante au sol, totalement fermée et extensible. Conception incluant toutes dispositions pour sécurité d'exploitation et maintenance.

La connexion interne du tableau BT est montrée ci-dessous.

Disjoncteur à Air (ACB)

Établit ou coupe le circuit manuellement ou à distance en fonctionnement normal, et automatiquement en cas de défaut. Types 3/4 pôles, calibre selon courant de charge (ou pouvoir de coupure), tiroir ou fixe.

Les ACB comportent barres omnibus nécessaires pour connecter bornes avec liaisons neutres boulonnées. Équipés de systèmes à microprocesseur pour protections : surcharge, défaut à la terre, court-circuit. ACB fournit indications et mesures via TC, lampes, ampèremètres, voltmètres.

Barres Omnibus (Bus Bars) et Connexions

Barres en cuivre haute conductivité (parfois aluminium pour réduire coûts). Tableau BT : système de barres principales horizontales et barres auxiliaires verticales dans allées de barres, accès frontal pour raccordement câbles.

Câbles de départ connectés aux barres soit en connexion rigide, soit flexible selon fabricant. Toutes barres isolées/gainées selon normes.

Barres collectent l'alimentation des bornes transformateur et la distribuent aux éléments du tableau : ACB, appareillage batterie condensateurs, autres charges. Barres peuvent être en haut, bas, ou les deux ; généralement haut = transformateur, bas = groupe électrogène diesel (DG).

Coupleur de Barres (Bus Coupler)

Couple une barre omnibus à une autre de source différente (même calibre) sans arc ni interruption. En maintenance d'autres disjoncteurs sur même tableau, le coupleur dévie la source vers l'autre. C'est un appareillage avec ACB et verrouillage.

Batterie de Condensateurs

Tableau séparé avec barres, disjoncteurs à boîtier moulé (MCCB), réactances accordées, unités condensateurs, contacteurs, équipements de mesure, câbles. Aussi appelé tableau de correction automatique du facteur de puissance (APFC). Connecté au tableau BT via ACB et appareillage par câbles.

Condensateurs et réactances type intérieur, refroidissement air. Batteries connectées au réseau pour améliorer le facteur de puissance. Condensateurs commutés automatiquement (dispositifs programmables) ou manuellement (interrupteurs) selon puissance réactive à compenser.

Mesure et Indication

Voltmètres, ampèremètres, cos φ-mètres sur tableau BT indiquent divers paramètres, protégés par disjoncteurs miniatures (MCB). Sur tous tableaux BT, voyants indicateurs (majoritairement LED) par phase pour indiquer présence tension ou défaut. Boutons marche/arrêt sur panneau mesure pour commandes : mise sous tension et arrêt d'urgence.

Sous-Tableaux BT

Similaires aux tableaux BT, mais calibre inférieur et placés dans une section particulière (assemblage, expédition) au lieu d'être près du transformateur. Agissent comme principaux pour divers TSD, distribuant l'énergie reçue des tableaux BT.

Câblage interne identique : barres, connexions batterie condensateurs, ACB, panneaux mesure (coupleurs pas toujours inclus).Ces tableaux incluent aussi chambre de barres services et chambre barres groupe électrogène (DG) pour basculer certaines charges (TSD) sur alimentation DG si puissance réseau insuffisante. Souvent chambre DG absente des sous-tableaux, placée au tableau BT. Sous-tableaux BT incluent aussi batteries condensateurs ou unité APFC pour améliorer facteur de puissance.

Tableaux de Sous-Distribution (TSD)

Disponibles en designs standardisés et personnalisés. TSD : barres (cuivre/aluminium) recevant l'énergie des sous-tableaux BT ou tableau BT principal, la distribuant aux machines lourdes (fours, groupes froids, pompes, fours, etc.) et TDP.

Réception (arrivée) par ACB ou MCCB, distribution par MCCB sortants ou SDFU (Sectionneurs-Fusibles). SDFU : interrupteurs en série avec fusibles (fusibles HRC haute capacité) avec structure mécanique pour manœuvre manuelle. Utilisés pour commutation de charge, isolation, protection court-circuit.

Certains TSD incluent batteries condensateurs, surtout ceux alimentant charges inductives lourdes pour améliorer le facteur de puissance. TSD utilisent barres pour connexions internes (SDFU, autres dispositifs) via chambre de barres, et sorties par câbles haute capacité via chambre câbles.

Chaque compartiment de commutation a étiquettes d'identification permanentes, voyants et équipements de mesure (si nécessaire). La figure ci-dessous montre le schéma de principe d'un TSD.

Tableaux de Distribution de Puissance (TDP)

Conçus pour distribuer l'énergie à diverses machines et équipements, aussi dans grands bâtiments. TDP avec protections court-circuit et surcharge. Équipés de relais de protection déclenchant différents disjoncteurs (haute capacité) contre divers défauts.TDP : enceintes métalliques avec divers MCB montés sur fixation métallique connectant équipements de puissance (moteurs) et distribuant vers TDL.

TDP reçoivent l'énergie de divers TSD et alimentent les charges adjacentes. Placés près de l'application : commutation convoyeurs, machinerie ascenseurs/palans, ensembles commande pompes, etc.

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Montage mural ou au sol selon exigences client et puissance. En plus de l'arrivée TSD, certains TDP alimentés par onduleur (UPS) comme source auxiliaire pour continuité de service pendant pannes.

Tableaux de Distribution d'Éclairage (TDL)

Derniers tableaux de commutation (câblage & installation électrique) dans zones de faible charge : éclairage, climatiseurs, petits moteurs, tableaux pour appareils portables (souffleuses, etc.). Observables aussi dans maisons et bureaux pour opérations de commutation légères.

Cliquez ici pour voir le schéma de câblage d'un tableau de distribution d'éclairage

TDL : divers MCB, chacun agissant comme interrupteur pour charges individuelles (parfois plusieurs lumières sur un MCB). MCB protègent contre surcharge et court-circuit. MCB fixés sur supports métalliques. Alimentés par TDP, distribuent vers charges d'éclairage. Majoritairement tableaux muraux.À lire aussi : Différentes méthodes de câblage électrique