Le processus se déroule globalement en deux grandes phases : modélisation complète du réseau HTA dans un logiciel d’étude puis étude de sélectivité/protection à partir des scénarios de défaut et des réglages des relais et fusibles.
À Dorilus, nous utilisions autrefois, Caneco HT et Caneco BT en association avec Caneco TCC. Depuis quelques années nous avons rajoutés le logiciel ETAP comme logiciel de conception et simulation d’installations électrique.
Cadre et objectifs
Pour une installation HTA industrielle ou tertiaire, la démarche vise à :
• Garantir la sécurité des personnes et la tenue thermique/dynamique des matériels.
• Assurer la continuité de service par une sélectivité maximale (déclenchement du seul tronçon en défaut).
• Vérifier la conformité aux normes (NF C13-200, NF C13-200, NF C15-100, IEC 60 909, IEC 60 502, VDE,…).
Processus de modélisation HTA
- Collecte et validation des données
- Schémas unifilaires HTA existants, plans de câblage, liste des cellules, départs, postes
- Caractéristiques des sources (poste de livraison, transformateurs, éventuels groupes, cogénération),
- Type de câbles et d’équipements moteurs, batteries de condensateurs HTA.
- Système de liaison à la terre
Choix du modèle et structuration du réseau
- Définition des zones de protection
- Modélisation de chaque élément : lignes, transformateurs, charges, générateurs, dispositifs de protection
- Intégration des différents scénarios d’exploitation : réseau normal, secours, couplages, découplages, démarrages moteurs.
Études de base sur le modèle
- Bilan de puissance (Load flow) : niveaux de tension, charges lignes/transformateurs, puissance réactive, harmoniques
- Calcul des courants de défaut selon IEC 60909 :
- Défauts triphasés, biphasés, monophasés à la terre, maxima et minima.
- Points de calcul : chaque barre HTA, côté HT des transfos, départs sensibles (moteurs, postes éloignés).
- Vérification préliminaire du dimensionnement (pouvoir de coupure, contraintes thermiques, THD, risques de résonance s’il y a des batteries de condensateurs).
Étude de sélectivité HTA
Une fois le réseau fiabilisé et les courants de défaut calculés, on mène l’étude de sélectivité/protection :Inventaire des protections et philosophies de déclenchement
- Relais sur disjoncteurs HTA (51, 51N, 50, 50N, 67, 67N, etc.), fusibles, protections transfos, protections moteur, relais de terre.
- Architecture des plans de protection : qui protège quoi, quelles redondances, quelles liaisons de télé-protection éventuelles.
Détermination des contraintes de réglage
- Pour chaque tronçon : courant de charge, courant de démarrage moteur, courant de défaut max/min aux différents types de défaut.
- Exigences du GRD côté poste de livraison (courant de défaut à la terre max, temps d’élimination, coordination avec protections du réseau public).
- Limites des matériels (tenue thermique pour la durée de défaut, pouvoir de coupure).
Analyse des courbes de déclenchement
Tracé des courbes temps–courant de chaque protection amont/aval sur un même graphe pour les défauts phase/terre.Analyse de la sélectivité chronométrique (décalage en temps) et sélectivité en intensité (seuils) pour chaque scénario de défaut.Vérification qu’un défaut donné est éliminé par au moins deux protections différentes (primaire + secours) en cas de défaillance de la première.Optimisation des réglages
o Ajustement des seuils et temporisations (courbes I>, I>>, terre, directionnelles) pour obtenir la meilleure sélectivité possible tout en respectant les contraintes de sécurité et de continuité en prenant en compte les cas particuliers :
- Départs moteurs (limiter les déclenchements intempestifs au démarrage).
- Départs alimentant transfos BT avec forte composante de courant d’appel.
- Boucles ou réseaux maillés nécessitant des protections directionnelles ou télé-protection.
o Simulation de défauts en différents points du réseau (monophasé terre, triphasé, biphasé) dans l’outil : vérification des relais qui déclenchent, des temps, des séquences de déclenchement.
o Comparaison avec les exigences internes (process, data center, hôpitaux, etc.) et normes de disponibilité (par ex. EN 50600 pour data center).
Livrables de l’étude
o Plan de protection HTA complété : schémas, tableaux de réglages pour chaque relais (I>, I>>, I0>, I0>>, temporisations, courbes).
o Fiches de réglage par cellule HTA, intégrables dans les dossiers d’exécution
o Rapport de synthèse : hypothèses, modèle, scénarios étudiés, points de vigilance, recommandations d’évolutions (remplacement relais analogiques par numériques, adaptation régime de neutre, renforcement équipements).