L’étude de sélectivité HTA/BT est une étape essentielle pour garantir la sécurité, la fiabilité et la continuité de service d’une installation électrique. Elle permet de vérifier et d’optimiser la coordination entre les différents dispositifs de protection, depuis le réseau HTA jusqu’aux équipements alimentés en basse tension (BT).
Lorsqu’un défaut électrique survient, l’objectif est de faire déclencher en priorité la protection située au plus près du défaut, afin de limiter la coupure à la partie concernée de l’installation.
Pour les sites industriels, bâtiments tertiaires, infrastructures techniques ou installations comportant des équipements sensibles, une étude de sélectivité HTA/BT permet ainsi de réduire les risques d’interruption de service et d’améliorer la disponibilité de l’installation électrique.
Qu’est-ce qu’une étude de sélectivité HTA/BT ?
La sélectivité électrique consiste à coordonner les différents dispositifs de protection d’une installation afin que chaque protection intervienne de manière appropriée en fonction de la localisation et de l’intensité du défaut.
Dans une installation HTA/BT, plusieurs protections peuvent être installées en cascade : Réseau HTA → protection HTA → transformateur HTA/BT → protection générale BT → tableaux électriques → départs BT → récepteurs.
En cas de court-circuit ou de surcharge, l’étude consiste à vérifier que la protection la plus proche du défaut est capable d’intervenir sans provoquer inutilement le déclenchement des protections situées en amont. Cette coordination permet notamment de limiter l’étendue d’une coupure électrique.
Pourquoi réaliser une étude de sélectivité électrique ?
La réalisation d’une étude de sélectivité HTA/BT répond à plusieurs objectifs techniques et d’exploitation.
Elle permet notamment de :
- améliorer la continuité de l’alimentation électrique ;
- limiter les conséquences d’un court-circuit ;
- éviter les déclenchements intempestifs des protections amont ;
- protéger les câbles, tableaux, transformateurs et équipements ;
- optimiser les réglages des disjoncteurs ;
- identifier les éventuels défauts de coordination entre protections ;
- vérifier la cohérence de l’architecture électrique ;
- réduire les temps d’arrêt en cas de défaut ;
- améliorer la disponibilité des installations sensibles.
Pour une installation industrielle, les conséquences d’une coupure générale peuvent être importantes : arrêt de production, perte de données, interruption de process ou indisponibilité d’équipements critiques.
L’étude de sélectivité constitue donc un véritable outil d’optimisation de la fiabilité électrique.
Objectif de lʼétude
Dans un poste HTA/BT, lʼenjeu est de maintenir la continuité de service des départs non concernés par le défaut :
Défaut sur un départ BT : le disjoncteur de départ doit ouvrir, sans déclencher le disjoncteur général BT ni la protection HTA du transformateur.
Défaut sur le jeu de barres BT ou le transformateur : la protection générale BT ou la protection HTA associée doit agir de manière sélective.
Défaut sur un câble ou départ HTA : le relais du départ concerné doit déclencher avant la protection dʼarrivée ou celle du poste source.
Défaut à la terre : la protection homopolaire doit être sensible au défaut réellement présent, tout en étant temporisée et coordonnée avec les protections aval/amont.
Pour avoir de la sélectivité, il ne suffit pas de « retarder les protections » ou choisir « des réglages plus élevés » en amont. Elle doit préserver simultanément la rapidité d’élimination du défaut, la tenue thermique et électrodynamique des matériels, la sensibilité aux défauts faibles et la continuité d’exploitation.
Données nécessaires
Une étude exploitable nécessite au minimum les éléments suivants :
| Domaine | Données à recueillir |
| Schéma réseau | Schéma unifilaire HTA/BT à jour, modes d’exploitation, couplages, sources en parallèle, inverseurs, groupes électrogènes, photovoltaïque et batteries éventuels |
| Réseau amont | Tension HTA, puissance ou courant de court-circuit min./max., régime de neutre HTA, caractéristiques du poste source |
| Transformateur | Puissance nominale, tension de court-circuit, pertes cuivre, courant d’enclenchement, impédance homopolaire si nécessaire |
| Liaisons | Nature, longueur, section et pose des câbles HTA/BT |
| Appareillage | Cellules HTA, disjoncteurs, fusibles, TC/TT, relais numériques, disjoncteurs BT |
| Charges | Puissances, moteurs, démarrages, variateurs, charges sensibles, UPS, sources de secours et niveaux de continuité requis |
| Protections | Fonctions ANSI utilisées : 50/51, 50N/51N, 49, 46, 27/59, 67/67N, 87T, etc., avec leurs courbes et plages de réglage |
Un poste HTA/BT comprend typiquement la cellule HTA, le transformateur HTA/BT et le tableau BT de répartition. L’étude doit couvrir la chaîne complète.
Méthode de réalisation
1. Modéliser tous les régimes d’exploitation
Il faut établir les cas les plus contraignants :
Réseau normal, réseau avec une arrivée indisponible, couplage ouvert ou fermé.
Transformateurs en parallèle ou séparés.
Fonctionnement avec groupe électrogène, onduleur, photovoltaïque ou stockage.
Réseau HTA radial, en boucle ouverte, voire boucle fermée.
États de charge minimum et maximum.
Cette étape est essentielle, car le courant de court-circuit maximal sert à vérifier le pouvoir de coupure et la tenue des équipements, tandis que le courant minimal conditionne la sensibilité effective des protections.
2. Calculer les courants de défaut
Les calculs sont menés aux nœuds utiles : arrivée HTA, jeu de barres, primaire et secondaire transformateur, TGBT et extrémités de départs critiques.
À analyser selon le projet :
- Court-circuit triphasé, biphasé, monophasé à la terre, selon les régimes de neutre HTA et BT.
- Défauts à l’extrémité des câbles, souvent déterminants pour la sensibilité.
- Contribution des moteurs, groupes et convertisseurs, lorsque significative.
Pour les réseaux industriels, le calcul est généralement structuré selon la méthode IEC 60909 ; la démarche consiste à intégrer les impédances du réseau, des transformateurs et des câbles pour obtenir les courants de défaut à chaque point significatif.
4. Coordonner HTA et BT
La coordination entre protection HTA et protection générale BT est un point central de l’étude.
Pour un transformateur protégé côté HTA par relais ou fusibles, il faut vérifier que :
- Les protections BT éliminent les défauts BT situés en aval dans leur domaine prévu.
- La protection HTA assure le secours en cas de défaillance ou de défaut majeur BT.
- La protection HTA protège le transformateur contre les défauts internes, surcharges dangereuses et courts-circuits non éliminés.
- Les courbes HTA et BT sont comparées sur une même base de tension/courant, généralement en ramenant les courants d’un côté du transformateur.
- L’appel de courant d’enclenchement du transformateur ne provoque pas de déclenchement intempestif.
Les modes de sélectivité utilisables sont principalement ampèremétrique, chronométrique, énergétique et logique.
5. Régler les protections HTA
L’étude produit des réglages argumentés, par exemple :
| Fonction ANSI | Rôle usuel | Vérification principale |
| 50 / 51 | Surintensité phase instantanée et temporisée | Défauts polyphasés, coordination aval/amont |
| 50N / 51N | Surintensité homopolaire | Défauts à la terre, régime de neutre, sélectivité terre |
| 49 | Image thermique | Protection transformateur, câble ou moteur contre surcharge |
| 46 | Déséquilibre / composante inverse | Protection moteurs et défauts dissymétriques |
| 27 / 59 | Sous-tension / surtension | Délestage, qualité réseau, découplage |
| 67 / 67N | Surintensité directionnelle | Réseaux avec plusieurs sources, boucles ou production locale |
| 87T | Différentielle transformateur | Défauts internes du transformateur, fonctionnement rapide et sélectif |
Dans une architecture radiale simple, les fonctions 50/51 et 50N/51N sont souvent prédominantes. En revanche, lorsque le réseau comporte des arrivées en parallèle, une boucle HTA fermée, des sources de production décentralisée ou plusieurs sources d’alimentation, le recours à des protections directionnelles et, selon l’architecture, différentielles, devient souvent plus pertinent afin d’assurer une sélectivité fiable et une localisation précise des défauts
Les protections directionnelles sont particulièrement adaptées aux réseaux où l’analyse du sens de circulation du courant ou de la puissance permet d’identifier la branche en défaut et d’isoler sélectivement la zone concernée.
Analyse des courbes de déclenchement
La comparaison des courbes temps-courant des protections constitue un élément central d’une étude de sélectivité.
Les courbes des différents disjoncteurs et dispositifs de protection sont superposées afin d’identifier leur comportement respectif.
Cette analyse permet notamment d’étudier :
- la zone de surcharge ;
- la zone de court-circuit temporisé ;
- la zone de déclenchement instantané ;
- les protections contre les défauts à la terre, lorsque celles-ci sont présentes.
L’objectif est de déterminer les réglages permettant d’obtenir une coordination satisfaisante entre les différents appareils.
Livrables attendus
Une étude doit fournir des résultats utilisables en mise en service et maintenance :
- Hypothèses, caractéristiques réseau et régimes d’exploitation étudiés.
- Schéma unifilaire annoté avec repères des protections et sens de sélectivité si nécessaire.
- Tableaux des courants de court-circuit min./max. à chaque nœud.
- Vérification des pouvoirs de coupure, tenues thermiques et dynamiques.
- Courbes temps-courant HTA et BT superposées
- Carnet de réglages détaillé : seuil, temporisation, type de courbe, prise TC, fonction ANSI et justification.
- Matrice de sélectivité entre toutes les protections en série.
- Liste des non-conformités, limites de sélectivité et recommandations : changement de calibre, réglage, relais, TC, disjoncteur, logique de sélectivité ou architecture réseau.
Les outils de courbes temps-courant, tels que Caneco TCC ou les modules de coordination de logiciels comme ETAP, permettent de visualiser le comportement en régime normal, au démarrage et en court-circuit, puis d’éditer un carnet de réglages et un rapport de synthèse.
Exemple de chaîne sélective
Pour un poste HTA 20 kV / 400 V – transformateur 1 000 kVA alimentant un TGBT et des tableaux divisionnaires :
1. Un défaut sur un circuit terminal BT doit être éliminé par le disjoncteur protégeant terminal.
2. Si celui-ci ne déclenche pas, le disjoncteur de départ du tableau divisionnaire agit en secours.
3. Si ce second niveau échoue, le disjoncteur général BT agit.
4. La protection HTA du transformateur ne doit intervenir quʼen secours pour les défauts BT non éliminés, ou rapidement pour un défaut interne transformateur ou une anomalie relevant directement de sa zone de protection.
Les bénéfices d’une étude de sélectivité HTA/BT avec Dorilus
Faire réaliser une étude de sélectivité permet d’obtenir une vision globale de la coordination des protections électriques.
Pour l’exploitant, les principaux bénéfices sont :
Plus de sécurité
Les protections sont analysées en fonction des caractéristiques réelles de l’installation.
Plus de continuité de service
Les déclenchements sont limités autant que possible à la partie de l’installation concernée par le défaut.
Plus de fiabilité
Les réglages et la coordination entre les différents appareils sont vérifiés.
Une meilleure maîtrise des risques
Les incompatibilités ou limitations de sélectivité peuvent être identifiées avant qu’un défaut ne survienne.
Dorilus, votre partenaire pour les études électriques HTA/BT
La conception et l’exploitation d’une installation électrique nécessitent une approche globale intégrant les contraintes de sécurité, de disponibilité et de performance.
Avec une étude de sélectivité HTA/BT, Dorilus vous accompagne dans l’analyse de la coordination des protections de votre installation électrique.
Que ce soit dans le cadre d’une construction neuve, d’une extension, d’une rénovation ou d’une modification d’installation, l’objectif est de vous apporter une analyse technique adaptée à votre réseau et à vos contraintes d’exploitation.
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