Les Courants de Courts Circuits : Calculs, Problématiques et Solutions

La planification des réseaux électriques

Les courants de courts-circuits sont un enjeu critique dans la conception et l’exploitation des réseaux électriques. Leur apparition, souvent due à des défauts imprévus, peut entraîner des conséquences graves, tant sur les équipements que sur la sécurité des personnes. Dans cet article, nous explorerons en détail les caractéristiques des courants de courts-circuits, leurs impacts, les méthodes de calcul et les solutions de protection.

Introduction : Qu’est-ce qu’un courant de court-circuit ?

Un courant de court-circuit est un courant anormalement élevé qui se produit lorsqu’un défaut d’impédance très faible survient entre deux points d’un réseau électrique soumis à une différence de potentiel. Cette situation peut résulter d’un contact direct entre phases ou entre une phase et la terre, par exemple en raison de câbles endommagés ou d’une défaillance des équipements.

Les courants de courts-circuits se distinguent en trois catégories principales :

Courant crête (Icc crête) : représente la valeur maximale atteinte au début du défaut. Cette valeur génère des forces électrodynamiques considérables.
Courant efficace (Icc eff) : correspond à la valeur moyenne qui provoque l’échauffement des conducteurs et des équipements.
Courant minimum (Icc min) : se produit dans les circuits où l’impédance est élevée, notamment dans les longues canalisations ou celles à faible section.

Ces courants représentent une contrainte importante pour les réseaux électriques et nécessitent des outils de protection spécifiques.

Pourquoi maîtriser les courants de courts-circuits ?

Les courts-circuits peuvent provoquer :

Des échauffements importants dans les conducteurs et équipements, pouvant entraîner des incendies ou des défaillances irréversibles.
Des contraintes mécaniques dues aux forces électrodynamiques générées par le courant crête, susceptibles de détériorer les supports ou les connexions.
Des risques pour les personnes exposées à des équipements endommagés ou mal protégés.

Ainsi, il est essentiel de calculer avec précision les courants de courts-circuits pour :

Dimensionner les conducteurs et les dispositifs de protection.
Garantir la sécurité des installations électriques.
Respecter les normes de conception telles que la NF C 15-100 et la CEI 60364.

Les différentes méthodes de calcul des courants de courts-circuits

1. Méthode conventionnelle

Cette méthode permet d’estimer le courant minimum (Icc min), particulièrement utile pour vérifier si les dispositifs de protection pourront détecter et couper un défaut impédant.

2. Méthode des impédances

La méthode des impédances repose sur le calcul de la boucle de défaut, en tenant compte des résistances et réactances de tous les éléments du circuit. Elle est plus précise que la méthode conventionnelle et permet de déterminer :

Icc max pour dimensionner les dispositifs de coupure.
Icc min pour s’assurer de l’efficacité des protections.

3. Méthode rapide

Lorsque certaines données du circuit ne sont pas disponibles, cette méthode approximative est utilisée pour calculer le courant maximum (Icc max). Elle nécessite uniquement la connaissance de la tension d’alimentation, de la puissance du transformateur et de la longueur des conducteurs.

Dispositifs de protection contre les courts-circuits

Pour protéger efficacement les installations contre les effets des courts-circuits, plusieurs dispositifs sont disponibles :

1. Fusibles et disjoncteurs

Ces équipements interrompent le courant dès qu’un défaut est détecté, limitant ainsi les dommages aux conducteurs et équipements.

2. Système DIRIS

Particulièrement adapté aux faibles courants de courts-circuits, ce système garantit une coupure rapide et fiable, même pour les circuits alimentés par des groupes électrogènes.

3. Conducteurs surdimensionnés

L’utilisation de conducteurs avec une section suffisante permet de résister aux échauffements et d’assurer une dissipation thermique efficace.

Conseils pour dimensionner vos installations

Choisissez la bonne section de conducteurs
Utilisez des tableaux de calcul pour déterminer la section minimale en fonction du courant de court-circuit et du temps de coupure des protections.
Respectez les normes
Les standards comme la NF C 15-100 fixent des règles strictes pour garantir la sécurité et la fiabilité des réseaux.
Pensez à la maintenance préventive
Inspectez régulièrement vos installations pour détecter les signes d’usure ou de dégradation des dispositifs de protection.

Conclusion

Les courants de courts-circuits représentent une menace sérieuse pour les réseaux électriques. Cependant, grâce à une compréhension approfondie, des calculs précis et des dispositifs adaptés, il est possible de limiter leurs impacts.

Les ingénieurs électriques doivent maîtriser ces notions pour concevoir des installations fiables et conformes aux normes. Si vous souhaitez approfondir ces concepts ou optimiser vos installations, n’hésitez pas à nous contacter pour des conseils ou des formations.