Cabine à court-circuit

Bonjour à tous,

Je me présente, actuellement apprenti dans une entreprise d'électricité, j'ai pour projet la conception et la réalisation d'une cabine à court-circuit.

Nous allons créer des courts-circuits sur la BT d'un transformateur dédié, afin de faire des formations de prévention aux dangers du travail d'ordre electrique sans EPI.

J'ai recherché le courant de court-circuit afin de dimensionner l'installation.

On m'a donné pour méthode de calcul :

S=√3*U*I → Icc=S/(√3*Ucc )

Or un de mes prof n'est pas d'accord avec cela. Il considère que le Ucc n'a rien à faire dedans.
Je sais bien que le Ucc est le pourcentage de tension à appliquer au primaire du transformateur pour avoir Icc2=I2n dans le cas où le secondaire est court-circuité.

J'ai donc poursuivi mon raisonnement en essayant de calculer ceci avec les impédances.

Z= (U20v²/S)*Ucc et Icc=U20v/(√3*Z) , on retrouve exactement le même résultat.

On a aussi la méthode , pour un Ucc=4%Un on sait que I2cc=25*I2n .

Donc maintenant je suis sûr que cette méthode fonctionne mais je ne comprends pas pourquoi.

Bonjour
Pour atteindre votre but, je vais vous aider dans la mesure de mes moyens. Vous chercherez sur Internet, il me semble qu’il y a de bonnes explications avec les conséquences des courts-circuits.
J’espère que vous aller faire vos essais sous tension réduite et qu’ils ne concerne que les courants de court-circuit triphasés symétriques (Ik3). Les essais sous pleine tension risque d’être destructifs et éventuellement risqués.
Votre formule est simplement incomplète en ce qui concerne le calcul de Ik3 en aval d’un transformateur
Ik3=S/(Ux√3xUcc ) Avec :
Ik3 → calcul du courant de court-circuit triphasé symétrique en kA
S → puissance nominale du transformateur en kVA
U → tension nominale en volts
Ucc → tension de court-circuit en %

Note la valeur Ucc intervient bien dans le calcul du courant de court-circuit

Cette formule est applicable lorsque vous considérez que la puissance de court-circuit an amont est  infinie
Lorsque la puissance de court-circuit en amont est  à prendre en considération, il faudra effectivement passer par les impédances.

Pour vous aider, vous trouverez l’extrait de  l’un de mes documents (formulaire que j’ai rédigé) et l’un de mes tableaux pratiques.

Avec ce tableau, vous pourrez vérifier que votre formule Ik3=25xIn se vérifie bien. Attention mes tableaux tiennent compte de la Pcc amont. Vous allez constater des écarts.

Vous nous donnerez périodiquement de vos nouvelles concernant l’avancement de votre projet.

N'oubliez pas dans votre projet de mettre en avant les règles de sécurité à respecter. Voir aussi dans la réglementation les règles relatives aux plate-forme d'essais.

Cordialement.

http://cjoint.com/?CLumfwJsQ07

Très bien, merci .

Quand vous dîtes :

electron libre a écrit:

Les essais sous pleine tension risquent d’être destructifs et éventuellement risqués.

C'est à dire pleine tension ? Nous avons un transformateur 250kVA 17.5kV/410V .
Cela signifie qu'il ne faudrait pas travailler dans ce domaine de tension ?


Comment savoir si on considère la puissance en amont , car nous avons de la HTA en amont ?

Je vais de ce pas regarder vos documents.

En ce qui concerne la sécurité, jai déja rédigé des notes de service indiquant les normes, circulaire et autres à respecter.

Cordialement.

Grek57, bonjour.

Les documents que je vous ai remis sont édifiants : Si vous faites par exemple un court-circuit franc au secondaire de votre transformateur, vous allez obtenir un courant de court-circuit de 8600A. J'ai peur que ne maitrisiez pas un tel courant avec comme risques :
1- Projection de métal en fusion (à moins de dimensionner les barres pour un tel courant pendant l'élimination du court-circuit → protection primaire. Faire alors les calculs.
2- Cet essais risque d'être destructif avec de violents efforts électrodynamiques internes (rupture des bobines).
3- Efforts important sur les connexions.
4- Mouvement du diélectrique interne.
5- Impact sur le réseau de distribution (demander l'accord à RTE), vous allez créer de sacrés perturbations.
6- il faudra aussi prévoir des appareils de mesures.

Je ne me risquerai pas à faire un tel essai sous pleine tension.

J'ai effectué de nombreux essais en plateforme (Transformateur 90kV/15kV de 40MVA, etc.) Ce genre d'essai ne se jamais sous pleine tension.

Maintenant en ce qui concerne la Pcc amont demander au distributeur.

Dans la réglementation, il doit y avoir un article sur les plateformes d'essai.

Bon courage.

cordialement.

Ah ceci chamboule mon projet.

Je vous explique jusque là comment nous avions résonné.

D'autres ELD disposent de ce type d'installation (Electricité de Starsbourg, l'AFPPENN à Chartres), et ceux là n'ont pas pris de telles mesures. Ils ont juste limité le Ik3 à 4000A, ce qui sera fait aussi chez nous. Nous comptons limiter ce Icc avec des selfs de limitations de Icc.

Par exemple ErDF a une cabine à cc sur camion, les agents font des " tournées" de ville en ville. Pour ce qui est de l'alimentation HTA , ils se raccordent à un Poste électrique de distribution Publique via des cellules mise à disposition pendant les essais.
Mais lors de leurs démonstrations ils n'ont pas parlés de perturbations sur la HTA.

Cordialement.

Grek57,

Inspirez vous de ce font, soit EDF, soit les régies de distribution électrique (Electricité de Strasbourg, Régie des Deux Sèvres, Régie de la Vienne, etc.) mais attention, à part la norme NFC 18-510, ils ne sont pas soumis aux mêmes règlements que les "privés". Il faut peut-être commercer à définir dans quel cadre vous allez effectuer vos essais.

Dans l'hypothèse ou vous pourriez faire des essais en direct vous avez intérêt  à opter pour enregistreurs rapides.

Vous savez, j'ai assisté au démarrage en direct d'un moteur de pompe primaire de 15MW d'une centrale nucléaire au laboratoire EDF de st Denis. Les précautions prises sont énormes et  en particulier avec le voisinage (doublage des transformateurs, etc.) dans le cas contraire vous écroulez le réseau.

Bon courage pour la suite.

@+

Bonjour,
Pour les perturbations HT, 4000 A ça fait un peu moins de 12In, dans les 100 A en 17,5 kV. Je pense que le réseau HTA s'en remettra, à moins d'être en campagne sur ligne aérienne évidemment.
En revanche, attention si le transfo est protégé par fusibles au risque de fusion partielle. Cela dégrade les fusibles et risque de conduire à leur explosion; la cellule risque de ne pas apprécier.
Il serait préférable d'avoir un disjoncteur...pas le même prix!
Cordialement

ErDF fait des démonstrations pédagogiques de sensibilisation sur les risques dus à un court-circuit. Ils ont un camion de démonstration permettant de faire l'expérience d'un court-circuit au niveau d'un compteur électrique BT devant lequel est positionné un mannequin, la tête à 50 cm du compteur mis en CC.

De mémoire, le camion est raccordé au réseau HTA 20kV et contient un transfo HTA/BT de 250 kVA. Une impédance simule la longueur de ligne de quelques centaines de mètre entre le transfo et le compteur BT mis en défaut et permet de limiter le courant de court-circuit à 4000 A au lieu de 9000 A.

Ils utilisent un disjoncteur au secondaire du transformateur dont le déclencheur magnétique est légèrement retardé pour maitriser la durée du CC.

Le résultat est assez spectaculaire et permet de mettre en évidence l'importance de la protection faciale, de la VAT et des EPI pour l'opérateur en intervention.

La démo :
https://www.youtube.com/watch?v=8QxzNhQuDF0

Petite devinette : quelle est la tête qui était protégée par un casque à visière, saurez-vous la retrouver ?

Bonsoir,

Pour la réponse à la question, la tête "blanche" a été bien protégée par un casque à visière...

L'autre a eu plus que chaud !

Quand je dis que j'ai un métier à aux risques on me sourit parfois au nez....
Mais vous me direz qu'il faut mieux que l'on me sourit au nez, plutôt que d'avoir la tête décalquée par un flash !

Donc le port des EPI est indispensable, l'accident n'arrive pas qu'aux autres !

Grek57, bonsoir.

Voici l' Arrêté du 16 décembre 2011 relatif aux dispositions particulières applicables à
certains laboratoires et plates-formes d'essais.

Bonne lecture.

http://cjoint.com/?CLuw4TnfKBA

Bonjour,

Je vous remercie tous pour vos réponses.

Concernant le Icc ce n'est pas sur la HTA ( 4000A) mais bel et bien sur la BT .
Merci à Ulairi qui a très bien expliqué le fonctionnement !
Nous allons nous inspirer si camion ErDF .

Merci électron libre pour l arrêté du 16 décembre 2011 je vais le consulter.

Cordialement.

Bonjour à tous,

Je viens vous redonner des nouvelles de l'avancée du projet.

J'ai principalement travaillé sur l'aspect technique, j'ai déssiné la totalité du schéma électrique de l'installation comprenant le dispositif lui-même mais aussi toutes les protections. J'ai par exemple trouvé un moyen d'ouvrir le circuit HTA en cas de hausse de pression du tranformateur ( DGPT2 qui commande une bobine MX ), de même en cas de necessité d'arrêt d'urgence ( interrupteur coup de poing et bobine MX sur la cellule arivée HTA), il me reste à finaliser le schéma et à le faire valider par la direction.

Je passe aussi petit à petit à la prévision de commande des pièces ou dispositifs nécessaires ( calcul de budget , recherche de moyens techniques et financiers cohérents pour l'installation).

Si vous avez des questions, n'hésitez pas !

Bonjour,

Vous avez donc à disposition un transformateur à huile puisque vous parlez de DGPT2 ... vous évoquez la hausse de la pression, mais réglementairement dans la cadre de la protection contre les risque d’incendie dus à l'utilisation de diélectrique inflammable, la mise hors tension (coupure HTA) est requise sur une détection gazeuse. Il vous faut donc câbler pour le déclenchement de la bobine, le contact "détection gazeuse".
Vous pouvez aussi, c'est qui est assez courant et pas interdis, de câbler tous les contacts (détection gazeuse, pression, température) en série.

Bonjour,

C'est bien ce que j'ai fait , j'ai mis la détection gaz, pression et la détection seuil de température T2 en série pour ouvrir la HTA. Et le seuil T1 j'ai mis un voyant pour prévenir d'un échauffement.

A raison de 10 démonstrations maximum par jour ( tous les 10 jours), je pense que les seuils de température ne risquent pas d'être atteints, c'est une simple sécurité.

Bonjour,

Actuellement je suis bloqué sur mon projet, je cherche à déterminer la section à utiliser pour mettre sur la BT du transformateur afin de faire les courts-circuits. Je me suis dit qu'il fallait résonner comme si on équipé un poste de distribution publique donc j'ai trouvé du 150² alu ou du 95² cuivre (d'après un document ErDF). Mais je me suis dit : peut etre qu'à force d'utiliser le transformateur en court-circuit le câble va vite se détériorer.

Pour rappel il sera soumis à des intensités de 4000A pendant moins de 1 seconde mais plusieurs fois dans la meme demi-journée et tous les 10 jours.


Est-ce que ces sections semblent correctes pour vous ?

Grek57, bonsoir.

Sans dévoiler tous les tenants est les aboutissants de votre projet, vous auriez pu nous faire un petit schéma même succinct pour éclairer notre lanterne. Circuit puissance bien entendu, j'ai peur encore de mettre à côté de la plaque. Si l'on s'en tient aux éléments parcellaires que vous nous donnez :

Ik3 max = 4kA → transformateur de 160kVA

Les 150² Alu ou 95² Cu sont très largement surdimensionnés. développez votre méthode de calcul. Les abaques ou autres c'est bien, mais essayez de savoir comment c'est fait. Attention EDF fait intervenir d'autres paramètres qui vous échappent certainement. Exemple : durée de vie, extension possible des réseaux, etc.)

Maintenant si l'on s'en tient à la tenue aux court-circuit, il fait préciser la nature de l'isolation de la canalisation, du dispositif de protection contre les courts-circuits (optez pour un disjoncteur car avec des fusibles HPC, le fournisseur va tomber en rupture de stock), du temps de coupure pour une seconde avec du PRC, la section minimale pourrait du 28mm² cuivre (avec température de début de court-circuit 90°C (je me pénalise volontairement) , température de fin de court-circuit 250°C) on prendra du 35mm² section normalisée la plus proche. Une section de plus (50² Cu) pourrait être une marge de sécurité.

Une observation : Le disjoncteur à l'origine de votre installation va être très sollicité, plusieurs coupures répétitive sur court-circuit, vous allez le chahuter sérieusement et il va perdre ses performances au fil du temps. Optez pour un disjoncteur très performant (Pouvoir de coupure ultime et de service.) Attention aussi aux chambres de coupure (ionisation amorçages internes) et aux mécanismes (casse de pièces ce qui peut arriver sur disjoncteur très sollicité.)

Bon courage pour la suite.

Cordialement.

Bonsoir,

Je me permet de poser une question, car j'ai évidemment vu les vidéos sur le sujet, où l'on voit le mannequin se faire griller, mais justement, pour créer cet arc, comment est réaliser le point de court-circuit ?
Pour ce qui est du disjoncteur, il va falloir en effet prendre une bête de course largement surdimensionné en ce qui concerne le pouvoir de coupure... Mais il risque de mal vieillir à 10 sollicitations par jour....

Bonjour,

Merci électron libre pour les conseils. Ci-joint un schéma unifilaire de l'installation puissance afin de faciliter la compréhension.



Sur ce schéma, le disjoncteur HTA sert aussi à déclencher le court-circuit ( là je vais rebondir sur ce que Sylvain50 m'a demandé ). En effet, nous placerons entre une phase et le neutre un compteur tarif bleu ( traffiqué) qui sera le point de court-circuit ( celui-ci explosera).

Au moment où nous déciderons de fermer le circuit (grâce au DJ) ,nous actionnerons une commande manuelle reliée au moteur du DJ.

Pour le DJ on prend un qui était sur le réseau, il semble dimensionné pour les essais. Apres c'est seulement 15 essais maximum par mois. 5 essais dans un même jour tous les 10 jours.

Grek57, bonsoir.

Merci de votre schéma bloc. Celui-ci permet de mieux fixer les idées de ce que vous voulez faire.

J'ai traduit votre schéma bloc (voir la pièce jointe). Il vous reste à y apporter les corrections qui s'imposent et de compléter avec les résultats de vos calculs.

Bonne continuation.
Je compte sur vous pour nous informer de la suite.

Cordialement.
http://cjoint.com/?DAFuIKB3o1m

Bonjour

Je suis de loin le projet de Greg, et je lui dit bravo.
Il suit les conseils et applique, le schéma était bien utile.
ET Merci à Electron Libre de te guider avec un schéma qui va bien t'aider et être un bon support pour la soutenance de ton projet.

Bon courage

Cordialement

Grek57, bonjour.

Vous trouverez une version enrichie de ma précédente proposition.

Sur ce schéma vous trouverez d'une part des conseils (non exhaustif) et des questions. il vous appartient de faire progresser ce schéma.

Je me suis interrogé en ce qui concerne cette installation : mobile ou pas ? Dans le cas ou celle-ci est  "mobile" :

La cellule HTA pourrait être équipée d'un relais homopolaire.
Le disjoncteur BT sera impérativement équipé d'un DDR mieux DDR HS 30mA (voir le schéma)
Le cabine d'essais étant susceptible de se déplacer retenir l'option que la puissance de court-circuit sur le réseau HTA peut atteindre 500MVA (valeur max sur réseau français). La prise en compte de cette valeur fait évoluer la valeur du courant de court-circuit.

Je pense aussi qu'avec votre boite à feu, vous voulez mettre en évidence les effets d'un courant de court-circuit, dans cas il s'agit comme je l'ai représenté sur le schéma un point faible (fusion d'un conducteur de cuivre de faible section.) Vous devez si tel est  le cas déterminer la section de ce conducteur pour provoquer sa fusion en 1s en appliquant la formule I²t=k²S². vous devez retrouver dans vos cours soit la démonstration, soit son application.

Je pensez aussi que votre self à pour principal objet réduire la valeur du courant de court-circuit, vous pourrez peut être la déterminer en considérant comme une simple impédance dont l'objectif est de diminuer le courant de court-circuit à 4kA (Le quel monophasé , ou triphasé ?)

Voila ma réflexion de la nuit qui vient de s'écouler.

Cordialement.

http://cjoint.com/?DBbnPnCiZTP

Edit du 01/02/2014 à 15h44
La pièce jointe ci-dessous remplace celle située ci-dessus. Motif mauvaise position de C1 sur le schéma (circuit en rouge)

http://cjoint.com/?DBbpVtYnNe0

Bonjour à tous,

En premier lieu, je vous remercie electron libre pour les conseils et les schémas que vous m'avez donnés, ceci est d'une grande aide pour moi.

Merci aussi à herve.
Je vous souhaite bon courage et bonne lecture pour la suite.
Ensuite, pour le schéma de l'installation, j'en ai bien un mais qui a un caractère " relativement" confidentiel. Le mien ressemble à peu près au votre electron libre, appart le fait que le mien n'a pas été fait avec un logiciel adapté. Quel logiciel utilisez-vous ?

Pour le poste électrique, non il ne sera pas mobile, nous venons même de trouver la place adéquate.
Par contre la caisse à feu le sera, c'est-à-dire que nous allons poser un coffret de raccordement à un endroit fixe et à chaque essai, nous raccorderons la caisse à feu.

Pour l'étude "thermodynamique " pour la fonte d'un fil de cuivre je l'ai déjà appliquée, pour une section de 1mm² une longueur de 100mm, un courant de 4000A. Le fil fond en 0.2s.
Ce calcul avait été vérifié il y a quelques temps par un de mes profs. (J'ai aussi les données pour d'autres durées et courants.)

Pour répondre à vos questions sur le schéma, le court-circuit risque de se faire entre phase et neutre. Donc la valeur de 4kA est bien entre le courant de court-circuit monophasé.

Pour la section des câbles BT, je vous explique comment j'ai procédé :
J'ai contacté un de nos fournisseurs de câble, et il m'a fournit pour un câble monophasé une table de détermination de la section en fonction du courant nominal (même si on ne travail pas vraiment à In). J’ai donc pour section désormais du 240² alu , ce choix est justifié car comme notre entreprise est distributeur d’énergie, dans certains cas dans du souterrain, la section est du 240² ( même si celle-là est surdimensionnée).
Pour la self de choc, je n’ai pas encore déterminé l’inductance de celle-ci car je viens de déterminer la « perte de courant »  occasionné par la section du câble BT. Ci-joint la table de détermination, qu’en pensez-vous ?

https://i.servimg.com/u/f58/14/28/71/55/perte_10.jpg

Je crois aussi que je viens de remarquer que je me suis trompé au  niveau du calcul du courant court-circuit. Pour Ik3 max = 8.7kA ceci correspond à un courant de court-circuit triphasé alors que je veux du monophasé, dans ce cas je trouve Ik3 max (monophasé) = 5.576 kA. Et en me reportant à la table de « perte de courant » je trouve pour un Icc amont de 5kA, pour une section de 240² alu et une distance de 50m,on a un Icc de 4kA. Dans ce cas plus besoin de self ?
Je vous remercie de m’aider vous êtes d’une grande aide.

Cordialement,

Bonjour.

1- Je n’utilise pas précisément un logiciel de dessin relatif aux schémas électriques. Je travaille avec « Visio » qui est un logiciel de dessin (On peut tout faire avec celui-ci) entièrement compatible avec Windows et je suis l’auteur des modules dont vous avez sous les yeux une infime partie. J’assemble et modifie au gré des sujets.
2- Si la « caisse à feu » est mobile, il serait souhaitable que celle-ci soit alimentée à partir d’un câble souple de la série U1000SC12N par exemple. Attention tout de même aux efforts électrodynamiques, je vous suggère de fixer les câbles avant tout essais.
3- En ce qui concerne les sections des canalisations électriques, je fais plusieurs propositions, il ne reste plus qu’à optimiser.
La méthode que vous a donné votre fournisseur de câble est l’une des méthodes reconnue par le guide UTE C 15-105 (Guide UTE de juillet 2003) Je vous propose pour déterminer les sections des canalisations la méthode dite des impédances. Cette méthode est préférentielle par rapport à la méthode précédente (toutes les caractéristiques des éléments de l’installation sont connues) Vous pourrez alors comparer les résultats par chacune des méthodes.
J’ai utilisé ici le logiciel MY ECODIAL L 3.4 (Ancienne version) les calculs restent inchangés avec les nouvelles versions, j’ai retenu celle-ci car très pédagogique.

Bonne continuation.

http://cjoint.com/?DBekhExwCpD

Edité le 04/02/2014 à 11h13
Puisqu'il s'agit de l'étude d'un court-circuit  monophasé, il est impératif que le transformateur qui alimente la boîte à feu soit d'un couplage Dy ou Yz. Dans le cas d'un couplage YY dans les mêmes conditions que précédemment, il faut diviser le courant de court-circuit soit divisé par "4" L'impédance homopolaire "Zo" est élevée de l'ordre de 4Zd.
Si c'est le cas refaire tous les calculs. Les calculs précédents sont faux.

Voir l'impact du couplage des transformateurs sur l'un mes documents en pièce jointe.

Cordialement.

Bonjour,

Merci d'avoir répondu.

Je vais essayer de télécharger "visio". Je vais voir ce que cela donne sur l'ordinateur du bureau.

En ce qui concerne le câble BT, je vais en prendre compte.

Je vais aussi voir pour télécharger MY ECODIAL L afin de pouvoir justifier mes calculs pour mon rapport de stage.

Pour le tranformateur c'est bien un couplage Dy.Ce que je ne comprends pas c'est que dans votre fichier joint, sur la première feuille, pour un 250kVA en couplage Dy, Ik1=Ik3 ?
Alors que moi j'ai Ik1=0.63* Ik3 , dans les deux méthodes de calcul.

Cordialement,

Grek57, bonjour.

Je ne suis pas certain que vous puissiez télécharger le logiciel "Visio" sur internet car celui-ci est payant. Ecodial 3 peut-être sur le site Schneider (il faut être abonné)

En ce qui concerne la valeur de l'impédance homopolaire des transformateurs en fonction de leurs couplages, cette valeur est  donnée  dans les guides UTE C 15-105 et UTE C 15-500. Si vous n'avez pas ces guides voici un résumé. Ces documents sont payants sur le site de l'UTE. Vous pouvez peut être en trouver des extraits sur le net



Votre formule est  erronée (Alors que moi j'ai Ik1=0.63* Ik3 , dans les deux méthodes de calcul.) Maintenant cela dépendant ou  vous vous situez dans l'installation vous pouvez toujours faire une comparaison, mais elle vous mène à rien, cela va dépendre de nombreux paramètres. Ce n'est certainement pas une règle absolue (A éviter)

Cordialement.