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Calcul des courants de court-circuit triphasés symétriques

Note du : 15/11/2001 par Mr Patrick ABATI


(d'après l'épreuve d'Avant-projet du BTS Electrotechnique 2000)

I INTRODUCTION

L'installation comprend un réseau à haute tension "HTA", un transformateur "TR", un disjoncteur général
"QP", une canalisation "C", un disjoncteur départ moteur "Q1". Il s'agit de déterminer le pouvoir de coupure
de chacun des disjoncteurs "QP" et "Q1".

A B C
TR
C
HTA

QP Q1

Schéma N°1

Un court-circuit triphasé symétrique en aval de Q1 est limité par l'impédance du réseau en amont du
transformateur ZA, l'impédance du transformateur ZTR et l'impédance de la canalisation ZC.

Le calcul du courant de court-circuit triphasé symétrique ne fait intervenir uniquement que les impédances
directes des éléments du réseau.
C
Au point On obtient, le schéma équivalent suivant :

A B C

XA XTR XC
RA RTR RC

XA XTR XC
RA RTR RC

XA XTR XC
RA RTR RC
V
ZA ZTR ZC

ICC

Schéma N°2

Il s'agit de déterminer les éléments RA, RTR, RC, XA, XTR, XC, de façon à calculer le courant de court-circuit.
Attention : l'impédance totale n'est pas égale à la somme algébrique des impédances, ces grandeurs étant
des grandeurs complexes. Il faut donc additionner séparément les résistances et les réactances jusqu'au
point de court-circuit, puis déterminer l'impédance totale.

Ik3 = Courant de court-circuit au point considéré


m × cmax × V(V )
Ik3(kA) = m= 1,05 Facteur de charge
ΣZ d (mΩ )
avec cmax = 1,05 Facteur de tension
m × cmax × U (V )
Ik3(kA) = U= Tension nominale entre phase
3 × ΣRd2(mΩ ) + ΣX d (mΩ )
ΣRd (mΩ ) Somme des résistances directes
3 ΣX d (mΩ ) Somme des réactances directes
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Note du : 15/11/2001 par Mr Patrick ABATI
(d'après l'épreuve d'Avant-projet du BTS Electrotechnique 2000)

II DONNEES

schéma :
Pn = 400kVA
Pjoules = 4,6kW
20kV/410V
A Dyn11 - ucc = 4% B C

HTA TR
C
Pcc = 250MVA
UHT = 20kV
R/X=0,1 QP Q1
Sph = 3x1x240²
Ame cuivre
l = 25m

Figure N°3
Calcul :

Réseau amont : (valeurs ramenées au secondaire du transformateur)

Impédance directe (mΩ ) Réactance directe (mΩ ) Résistance directe (mΩ )


RQ
a= = 0,1 →
ZQ =
(m × U n )2 XQ
S KQ ZQ RQ = a × X Q
XQ =
(1,05 × 380) 2 a² + 1 RQ = 0,1× 0,6336 = 0,0633
ZQ = = 0,6368 0,6368
250 × 103 XQ = = 0,6336
0,12 + 1
m = 1 → U ≤ 400 V m = 1,05 → 400 < U ≤ 1000
ZQ en mΩ, SKQ en kVA, U en V RQ en mΩ, XQ en mΩ, ZQ en mΩ

Transformateur : (Valeurs calculées en fonction des caractéristiques du transformateur (1))

Impédance directe (mΩ ) Réactance directe (mΩ ) Résistance directe (mΩ )

(m × U n )2 × U −2 Rt = p ×
(m × U n )2
Zt = cc × 10 Xt = Z t2 − Rt2
Pn Pn²
(1,05 × 380)2
X t = 15,952 − 4,152 = 15,37 (1,05 × 380)2
Zt = × 4 × 10− 2 = 15,95 Rt = 4,6 × = 4,577
400 4002

Zt en mΩ, Pn en kVA, U en V Rt, Xt et, Zt en mΩ, I en kA, p = pertes joules en kW à 75°C


m=1,05 Ucc en %, Pn en kVA, p en kW I en kA

Transformateur : (Hypothèses du guide UTE C 15-105)

Impédance directe (mΩ ) Réactance directe (mΩ ) Résistance directe (mΩ )

Zt =
(m × U n )2 × U −2
cc × 10 X t = 0,95 × Z t Rt = 0,31 × Z t
Pn

Zt =
(1,05 × 380)2
× 4 × 10− 2 = 15,92
X t = 0,95 × 15,92 = 15,12 Rt = 0,31 × 15,95 = 4,935
400

Zt en mΩ, Pn en kVA, U en V Rt, Xt et, Zt en mΩ, I en kA, p = pertes joules en kW à 75°C


m=1,05 Ucc en %, Pn en kVA, p en kW I en kA
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Note du : 15/11/2001 par Mr Patrick ABATI
(d'après l'épreuve d'Avant-projet du BTS Electrotechnique 2000)

Canalisation :

Résistance directe Réactance directe


Observations
et inverse (mΩ ) et inverse (mΩ )
l
Rd = ρ ×
Xd = λ×
l λ = 0,08 mΩ/m → Multiconducteurs ou en trèfle
S ×n
n λ = 0,09 mΩ/m → Monoconducteurs en nappe
1000 × 25
Rd = = 1,929 X d = 0,13 × 25 = 3,25 λ = 0,13 mΩ/m → Monoconducteurs séparés
54 × 240
RdmΩ - Lm - Smm²
ρ0 = 1000/54 (Cuivre) XdmΩ - Lm n = nombre de câbles en //
ρ0 = 1000/34 (Aluminium)

(1) En ce qui concerne les calculs des courants de court-circuit triphasés symétriques nous retiendrons pour
le transformateur les valeurs calculées à partir de ses caractéristiques.

3
Mode pose retenu

1 2 3

3 2 N Pe
1 2 3 N Pe
1 2 3 N Pe

X = 0,08 × l X = 0,09 × l X = 0,13 × l

Il est à noter que le mode de pose N°3 est très peu utilisé (je dirais même à éviter, l’extrait de l’un de mes
documents, vous montre ce qu’il faut éviter de faire), je vous laisse imaginer les inconvénients d’un tel
montage et en particulier l’impédance de la boucle de défaut (Phase/Pe)

Extrait de ma documentation personnelle

19 Canalisations électriques à basse tension

19.1 Influence du mode de pose (Phase/Pe ou Ph/neutre)

Une étude de l’impédance d’une boucle de défaut constituée par un câble S=240²+1x70² menée par l’APAVE
LYONNAISE met en évidence l’importance de la position du conducteur Pe. Le courant de défaut est égal à
800A environ. Voir ci-après les résultats de cette étude.

Pose sur dalle en ciment Pose sur chemin de câbles


140mm

Z ph / pe = 0,42Ω / km Z ph / pe = 0,50Ω / km Z ph / pe = 0,81Ω / km Non mesurée

Z ph / pe = 2 × Z d Z ph / pe ≠ 2 × Z d Z ph / pe ≠ 4 × Z d Z ph / pe > 4 × Z d
Calcul des courants de court-circuit triphasés symétriques
Note du : 15/11/2001 par Mr Patrick ABATI
(d'après l'épreuve d'Avant-projet du BTS Electrotechnique 2000)

Court-circuit en aval de QP

Z1(mΞ ) = ΣR(2mΩ ) + ΣX (2mΩ ) = (0,0633 + 4,577 )2 + (0,633 + 15,12)2 = 16,422mΩ


m × c × U (V ) 1,05 × 1,05 × 380
Ik3(kA) = = = 14,72kA
3 × Z1(mΩ ) 3 × 16,548

Le pouvoir de coupure ultime de QP doit être supérieur à 14,72 kA

Court-circuit en aval de Q1

Z1(mΞ ) = ΣR(2mΩ ) + ΣX (2mΩ ) = (0,0633 + 4,577 + 1,929)2 + (0,633 + 15,12 + 3,25)2 = 20,37 mΩ
m × c × U (V ) 1,05 × 1,05 × 380
Ik3(kA) = = = 11,87 kA
3 × Z1(mΩ ) 3 × 20,209

Le pouvoir de coupure de Q1 doit être supérieur à 11,87 kA

Notes :

1 Schéma N°1
La liaison entre la sortie du transformateur HTA/BTA et le disjoncteur général « QP » est négligée

2 Schéma N°2
Le schéma N°2 correspond mieux au type de court-circuit étudié (Court-circuit triphasé symétrique)

3 Cette formule est celle donnée dans les guides pratiques UTE C 15-105 et UTE C 15-500.

4 Il convient de préciser que les calculs des courants de court-circuit effectués dans cette note ne
concerne que les courants de court-circuit triphasés symétriques maximums. Dans ce cas bien précis, la
méthode des impédances et des composantes symétriques ne font qu’une.

Télécharger le cahier technique n°158 Calcul des courants de court-circuit

Auteur : Jean-Marie Beaussy


Calcul des courants de court-circuit Ik3max et Ik2max et du courant de défaut Idéfaut par la méthode des impédances
Calcul des chutes de tension triphasées suivant le guide UTE C 15-105 (Juillet 2003)

Réseau HTA UPh/Ph du réseau HTA = U= 20kV Pcc=250MVA Aide au calcul des sections au primaire
Puissance de court-circuit du réseau HTA = 250 MVA 0,6368 Source U=20kV du transformateur (Câbles unipolaires)
Rapport R/X = 0,1 0,6336 Ik3=7,2kA Isolation PRC (Cu) k =143
UPh/Ph de l'installation (en charge) = 380 V 0,0634 Aide au choix de la Nature de l'âme Cu Sections
Schéma des liaisons à la terre = TT 1 protection primaire temps = t=0,2s normalisées
Prise de terre du neutre en schéma TT (en Ohms) = 1 1 Fusibles t=0,2s Sph => 23mm² 25mm²
Prise de terre des masses BTA en schéma TT (en Ohms) = 1 1 Spe => 11mm² 25mm²

Transformateurs HTA/BTA C0 3x1 25² Aide au calcul de la section


Puissance assignée du ou des transformateurs en parallèle = 400 kVA du conducteur Sp0
Ucc du ou des transformateurs en parallèle = 4% 1,0 1 xTransfo D Pu=400kVA Isolation PRC (Cu)
Couplage du ou des transformateurs en parallèle = Dy 1,0 Ucc=4,0% Nature de l'âme Cu
Nombre de transformateurs en parallèle (maxi 4) = 1 SLT : TT y U=380V Nb en // 1
Diélectrique du ou des transformateurs = Huile Sp0 = 1x 50² In=579A Sp0 => 37 mm²
UPh/Ph de l'installation (en charge) = 380 V Résultats TR Section k =176
En schéma TT : La protection contre les CI est prise en compte par les DDR Ik3=14,63kA normalisée 50 mm²
Ib=579A
Ik2=12,67kA
Niveau 1 Protection par = DUG If=,22kA
Longueur de la canalisation "C1" (en m) = m
Section des conducteurs de phase = 185² l=m
Nombre et Section du conducteur Pe = 1 95² 0,0231 C1 2x 185mm²
Cuivre
Nature de l'âme conductrice Ph et Pe = Cuivre 0,0185 2x 185mm²
Nombre de conducteurs en parallèle par phase = 2 23,148 1x 95mm²
Type de canalisation = En trèfle 0,08
∆u pour Ib = et cos ϕ donné = Ib=578,8A 0,85 Du=0,% 0,527 Q1 Résultats TGBT
Ik3=14,63kA
Niveau 1
Ik2=12,67kA
Niveau 2 Protection par = DUG Q1 If=,11kA
Longueur de la canalisation "C2" (en m) = 25 m Du=0,%
Ib=250A
Section des conducteurs de phase = 240²
Nombre et Section du conducteur Pe = 1 95² 0,0231
Nature de l'âme conductrice Ph et Pe = Cuivre 0,0185 l=25m
Nombre de conducteurs en parallèle par phase = 1 23,148 C2 1x 240mm²
Cuivre
Type de canalisation = Séparés 0,13 1x 120 mm²
∆u pour Ib = et cos ϕ donné = Ib=250A 0,85 Du=,43% 0,527 1x 95 mm²
∆u totale triphasée depuis l'origine = Du=,43% Résultats N2
Ik3=11,96kA
Niveau 2
Ik2=10,354kA
Niveau 3 Protection par = DUG Q3 If=,109kA
Longueur de la canalisation "C3" (en m) = 50 m Du=,43%
Section des conducteurs de phase = 35²
Ib=80A
Nombre et Section du conducteur Pe = 1 35² 0,0231
Nature de l'âme conductrice Ph et Pe = Cuivre 0,0185 l=50m
Nombre de conducteurs en parallèle par phase = 1 23,148 C3 1x 35mm²
Type de canalisation = Multipolaire 0,08 1x 35 mm²
∆u pour Ib = et cos ϕ donné = Ib=80A 0,85 Du=1,1% 0,527
∆u totale triphasée depuis l'origine = Du=1,53% Résultats N3
Ik3=5,97kA
Niveau 3
Ik2=5,17kA
Niveau 4 Protection par = DUG Q4 If=0,105kA
Longueur de la canalisation "C4" (en m) = 30 m Du=1,53%
Section des conducteurs de phase = 2,5²
Ib=12A
Nombre et Section du conducteur Pe = 1 2,5² 0,0231
Nature de l'âme conductrice Ph et Pe = Cuivre 0,0185 l=30m
Nombre de conducteurs en parallèle par phase = 1 23,148 C4 1x 3mm²
Type de canalisation = En trèfle 0,08 1x 3 mm²
∆u pour Ib = et cos ϕ donné = Ib=12A 0,85 Du=1,3% 0,527
∆u totale triphasée depuis l'origine = Du=2,83% Résultats N4
Ik3=,94kA
Niveau 4
Ik2=,82kA
R1
Etude réalisée le : 6/7/10 Modifiée le : 06/07/10 If=0,083kA
Affaire : Calcul des courants de court-circuit Récepteur Du=2,83%
Réalisation : Jacques BOURDON (FORMAPELEC) Modifié par : JM BEAUSSY

Révisé le : 06/07/2010
CALCUL des INTENSITES de COURT-CIRCUIT en AVAL d'un TRANSFORMATEUR
en FONCTION de la PUISSANCE de COURT-CIRCUIT AMONT

Pcc maxi = 250 MVA


Puissance de court-circuit du réseau HTA
Intensités TRANSFORMATEURS HTA/BTA Pcc mini = 250 MVA

nominales NORMALISES Impédance directe (Zd) du réseau ramenée à Zd maxi = 0,637 (mΩ)

des 419 Volts à vide Zd mini = 0,637 (mΩ)

transformateurs Rd maxi = 0,063 (mΩ) Xd maxi = 0,634 (mΩ)


Nature du diélectrique : huile R/X = 0,1
normalisés Rd mini = 0,063 (mΩ) Xd mini = 0,634 (mΩ)

Coefficients m = 1,05 c maxi= 1,05 c mini = 0,95 Tension entre phases = 380 Volts En charge

Tension nominale TRANSFORMATEURS


assignée entre
INTENSITE de COURT-CIRCUIT (Ik3max, Ik1max) et de
phases Uph/ph Impédances, Résistances et Réactances DEFAUT (If) en kA immédiatement en AVAL du
Pertes joule en kW

Directe R et X en TRANSFORMATEUR
Secondaire

Homopolaire (composantes symétriques)


primaire

fonction de Pjoules
Yy, Dy et Yz Yy Dy Yz Couplage Yy Dy Yz

20 15 0,380 Zd Rd Xd Ro Xo Ro Xo Ro Xo Pn Ucc Ik1 If Ik3 Ik1 If Ik3 Ik1 If Ik3


(kV) (kV) (kV) (mΩ) (mΩ) (mΩ) (mΩ) (mΩ) (mΩ) (mΩ) (mΩ) (mΩ) (kVA) (%) (kA) (kA) (kA) (kA) (kA) (kA) (kA) (kA) (kA)

0,72 0,96 38 0,7 254,7 178,3 181,9 1783 1819 178,3 181,9 35,66 36,38 25 4 0,24 0,21 0,95 0,95 0,86 0,95 1,29 1,17 0,95

1,44 1,92 76 1,35 127,4 85,97 93,97 859,7 939,7 85,97 93,97 17,19 18,79 50 4 0,47 0,43 1,89 1,89 1,71 1,89 2,58 2,33 1,89

1,82 2,42 96 1,5 101,1 60,17 81,22 601,7 812,2 60,17 81,22 12,03 16,24 63 4 0,60 0,54 2,38 2,38 2,16 2,38 3,25 2,94 2,38

2,31 3,08 122 1,99 79,6 49,5 62,34 495 623,4 49,5 62,34 9,90 12,47 80 4 0,76 0,69 3,02 3,03 2,74 3,02 4,12 3,73 3,02

2,89 3,85 152 2,15 63,68 34,23 53,7 342,3 537 34,23 53,7 6,85 10,74 100 4 0,95 0,86 3,76 3,78 3,42 3,76 5,14 4,65 3,76

3,61 4,81 190 2,77 50,94 28,22 42,41 282,2 424,1 28,22 42,41 5,64 8,482 125 4 1,18 1,07 4,70 4,71 4,26 4,70 6,41 5,80 4,70

4,62 6,16 243 2,35 39,8 14,61 37,02 146,1 370,2 14,61 37,02 2,92 7,404 160 4 1,52 1,37 5,99 6,02 5,44 5,99 8,17 7,39 5,99

5,77 7,70 304 2,85 31,84 11,34 29,75 113,4 297,5 11,34 29,75 2,27 5,95 200 4 1,89 1,71 7,45 7,50 6,79 7,45 10,18 9,21 7,45

7,22 9,62 380 3,25 25,47 8,278 24,09 82,78 240,9 8,278 24,09 1,66 4,818 250 4 2,36 2,14 9,27 9,34 8,45 9,27 12,67 11,46 9,27

9,09 12,12 479 3,9 20,22 6,257 19,22 62,57 192,2 6,257 19,22 1,25 3,845 315 4 2,98 2,69 11,61 11,72 10,61 11,61 15,87 14,36 11,61

11,55 15,40 608 4,6 15,92 4,577 15,25 45,77 152,5 4,577 15,25 0,92 3,05 400 4 3,77 3,41 14,62 14,81 13,40 14,62 20,00 18,10 14,62

14,43 19,25 760 5,5 12,74 3,502 12,25 35,02 122,5 3,502 12,25 0,70 2,449 500 4 4,71 4,26 18,10 18,39 16,64 18,10 24,79 22,43 18,10

18,19 24,25 957 6,5 10,11 2,607 9,766 26,07 97,66 2,607 9,766 0,52 1,953 630 4 5,92 5,36 22,53 22,98 20,79 22,53 30,88 27,94 22,53

23,09 30,79 1 215 10,7 11,94 2,662 11,64 26,62 116,4 2,662 11,64 0,53 2,328 800 6 5,02 4,54 19,24 19,57 17,70 19,24 26,36 23,85 19,24

28,87 38,49 1 519 13 9,552 2,07 9,325 20,7 93,25 2,07 9,325 0,41 1,865 1000 6 6,26 5,67 23,75 24,25 21,94 23,75 32,57 29,47 23,75

36,08 48,11 1 899 16 7,642 1,63 7,466 16,3 74,66 1,63 7,466 0,33 1,493 1250 6 7,81 7,06 29,23 30,00 27,14 29,23 40,14 36,32 29,23

46,19 61,58 2 431 20 5,97 1,244 5,839 12,44 58,39 1,244 5,839 0,25 1,168 1600 6 9,95 9,01 36,63 37,84 34,24 36,63 50,39 45,59 36,63

57,7 76,98 3 039 25,5 4,776 1,015 4,667 10,15 46,67 1,015 4,667 0,20 0,933 2000 6 12,39 11,21 44,72 46,53 42,10 44,72 61,63 55,76 44,72

72,17 96,23 3 798 32 3,821 0,815 3,733 8,151 37,33 0,815 3,733 0,16 0,747 2500 6 15,40 13,93 54,31 57,01 51,58 54,31 75,02 67,88 54,31

90,9 121,24 4 786 33 3,538 0,529 3,498 5,295 34,98 0,529 3,498 0,11 0,7 3150 7 16,60 15,01 57,95 61,05 55,24 57,95 80,13 72,50 57,95

115,47 154 6 077 45,9 3,184 0,457 3,151 4,567 31,51 0,457 3,151 0,091 0,63 4000 8 18,38 16,63 63,31 67,04 60,65 63,31 87,67 79,32 63,31

Puissance de court-circuit Tension nominale N° du tableau


LaRochelle
CALCUL des courants de court-circuit et de défaut en aval
réseau HTA en charge (Volts)
des transformateurs normalisés par la méthode des
Maxi 250 MVA TR 101-7
composantes symétriqes (Ik3 max, Ik1 max et I défaut) Un = 380 V
Mini 250 MVA

Les caractéristiques des transformateurs sont issus du document :Distribution électrique basse tension et HTA - 2009

Rédigé le : 15/12/2003
Doc : JM BEAUSSY Ik1 If et Ik3 Transfos version 10b Révisé le : 06/07/2010

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