Exporter une fourniture PME vers une dépendance à l'aide d'un SWA

Introduction

Des préoccupations sont souvent soulevées lorsqu'il est nécessaire d'alimenter une dépendance où les locaux principaux utilisent une installation de mise à la terre de protection multiple (PME).

En général, BS 7671 permet l'utilisation d'une installation de mise à la terre PME à une telle dépendance. Lorsqu'il n'y a pas de pièces conductrices étrangères, il n'est pas nécessaire de prévoir une liaison de protection principale dans la dépendance. Cependant, lorsqu'il y a des parties conductrices étrangères telles que des services métalliques ou des parties structurelles métalliques, une liaison de protection principale doit être prévue pour ces parties (411.3.1.2).

La norme BS 7671 permet de combiner les fonctions de conducteur de protection de circuit et de conducteur de liaison de protection dans un seul conducteur lorsque les exigences pour les deux utilisations sont satisfaites (542.1.1). Les exigences minimales de dimensionnement lorsque les conditions PME s'appliquent sont nettement plus onéreuses que lorsqu'elles ne s'appliquent pas, car le dimensionnement est basé sur la section transversale (csa) du conducteur neutre de terre de protection (PEN) de l'alimentation entrante (544.1.1 ).

Dans de tels cas, un concepteur peut choisir d'adopter une disposition de mise à la terre du système TT et l'installation d'électrodes de terre comme une option alternative à l'installation de mise à la terre PME pour tout ou partie d'une installation. Cependant, ce n'est pas sans ses propres problèmes.

À l'exception d'un certain nombre d'autres installations spéciales, il n'y a pas de stipulation générale dans la norme BS 7671 qui interdit l'exportation de la mise à la terre PME vers un autre bâtiment.

Les risques liés à une offre PME

Dans un agencement de mise à la terre PME, le conducteur neutre d'alimentation est connecté à la terre à la source et à intervalles réguliers le long de son parcours via plusieurs électrodes de terre. Par conséquent, le chemin de retour de défaut pour les défauts ligne-terre et ligne-neutre passe par le conducteur combiné. Cette méthode fournit un chemin de retour à faible impédance le long du conducteur PEN permettant une déconnexion rapide des dispositifs de protection contre les surintensités en cas de défaut.

En général, la PME fournit une installation de mise à la terre fiable pour les consommateurs et, par conséquent, elle doit être utilisée dans une installation où elle est fournie partout où cela est autorisé et réalisable. Cependant, l'utilisation d'un arrangement PME peut présenter un risque dans certaines circonstances.

Exemple:

Alimentation d'une dépendance par câble armé en fil d'acier

Une dépendance alimentée depuis l'origine dans le bâtiment principal par un câble armé bipolaire en fils d'acier (SWA) de 6 mm2 avec conducteurs en cuivre et isolation thermodurcissable à 90 °C, clipsé directement. Le câble est protégé par un disjoncteur de type B de 32 A. La taille du conducteur a été choisie pour résoudre tout problème potentiel de chute de tension.

Adéquation de l'armure pour servir de conducteur de protection du circuit

Si l'armure du SWA doit être utilisée comme conducteur de protection de circuit (cpc), son csa doit satisfaire aux exigences d'un conducteur de protection en utilisant soit l'équation adiabatique donnée dans le règlement 543.1.3, soit être sélectionné à l'aide du tableau 54.7 de la norme BS 7671.

Par calcul

D'après la figure 3A4 de la norme BS 7671, le courant (I) provoquant la déconnexion en 0,1 à 5 secondes est de 160 A, et le temps de fonctionnement (t) pour ce circuit de distribution est de 5 secondes.

D'après le tableau 54.4, le facteur (k) pour l'armure en acier d'un câble utilisant une isolation thermoplastique à 70 °C[1] est de 51. Ainsi, en utilisant l'équation donnée dans le règlement 543.1.3 :

Par sélection

D'après le tableau 54.2, le facteur (k1) pour les conducteurs de ligne ayant une isolation à 70 °C est de 143.

D'après le tableau 54.4, le facteur (k2) pour l'armure en acier d'un câble utilisant une isolation thermodurcissable à 70 °C est de 51.

En utilisant la formule de la colonne 3 du tableau 54.7 :

D'après le tableau G2 de la norme BS 5467 : 2016 Câbles armés isolés thermodurcissables (de tensions nominales 600/900 V pour les installations fixes), le csa de l'armure pour un câble à deux conducteurs de 6 mm² est de 22 mm².

Par conséquent, le blindage est adapté à une utilisation en tant que cpc, que ce soit par calcul ou par sélection.

Adéquation de l'armure pour servir de principal conducteur de liaison de protection lorsqu'il n'y a pas de pièces conductrices étrangères présentes

Si la dépendance ne contient pas de pièces conductrices étrangères, il n'est pas nécessaire de fournir une liaison de protection principale (voir Fig 1).

Adéquation de l'armure pour servir de conducteur de liaison de protection principal en présence de pièces conductrices étrangères

Si la dépendance contient des parties conductrices étrangères telles que des services métalliques (voir Fig 2) ou des parties structurelles métalliques, une liaison de protection principale doit être prévue pour ces parties (411.3.1.2).

Le dimensionnement de ce conducteur de liaison de protection doit être basé sur le conducteur PEN de l'alimentation, en utilisant le tableau 54.8 de BS 7671 (544.1.1).

Pour les besoins de cet exemple, le conducteur PEN entrant a un cuivre csa équivalent à 35 mm².

D'après le tableau 54.8 de la norme BS 7671, pour un conducteur PEN de 35 mm², le cuivre équivalent CSA du conducteur de protection principal ne doit pas être inférieur à 10 mm².

D'après BS EN 13602 : 2013, la résistivité (p) pour le cuivre est de 17,24 mΩ/m.

D'après BS EN 10257-1 : 2011, la résistivité (p) pour l'acier 138 mΩ/m.

Le csa de l'armure en fil d'acier est calculé à l'aide de :

Comme indiqué précédemment, d'après le tableau G2 de la norme BS 5467 : 2016, le csa de l'armure pour un câble à deux conducteurs de 6 mm² est de 22 mm².

Ainsi, on constate que l'armure de ce câble n'est pas suffisante pour jouer le rôle de conducteur principal de protection.

En se référant à nouveau au tableau G2, pour que l'armure soit adéquate, un câble à deux conducteurs ayant des conducteurs circulaires de 50 mm² et une armure csa de 86 mm² serait nécessaire. Il s'agit d'une proposition irréaliste pour l'application.

Solutions possibles lorsque l'armure est d'un CSA insuffisant pour être utilisée comme conducteur de liaison de protection principal

Les trois solutions les plus probables dans cet exemple incluent :

i) installer un câble SWA à trois conducteurs de 10 mm² et utiliser l'un des conducteurs comme conducteur de protection ;

ii) installer un conducteur de protection séparé ayant un csa de 10 mm² le long du SWA ; ou

iii) choisir de ne pas utiliser l'installation de mise à la terre PME à la dépendance et d'installer des électrodes pour fournir une disposition de mise à la terre du système TT.

Les deux premières options deviennent de moins en moins attractives au fur et à mesure que la distance entre les locaux principaux et la dépendance augmente. L'aspect pratique de l'utilisation de cette dernière option dépend des conditions du sol dans la localité et des risques associés à l'enfoncement des électrodes.

Résumé

Le système de mise à la terre PME est l'installation de mise à la terre la plus couramment utilisée au Royaume-Uni et présente l'avantage de fournir un chemin de boucle de terre à faible résistance pour le courant de défaut, mais à l'inverse, il pourrait faire monter la tension de contact sur la métallurgie connectée à un niveau dangereux en cas de rupture. dans le conducteur d'alimentation PEN.

Lorsque la partie principale du local dispose d'un SLT PME, celui-ci peut également être utilisé pour l'installation dans une dépendance dans la plupart des cas. En général, il peut n'y avoir aucune pièce conductrice étrangère et donc aucune obligation d'effectuer une liaison de protection.

Typiquement, le circuit de distribution vers une dépendance est fourni via un câble armé en fil d'acier. Lorsque l'armure doit être utilisée en tant que cpc combiné et conducteur de liaison de protection principal, elle doit répondre aux exigences de (544.1.1) et (543.1.1) de BS 7671.

En guise d'approximation, un conducteur en acier devrait avoir un csa huit fois supérieur à celui d'un conducteur en cuivre pour fournir une équivalence.

[1] Le calcul est basé sur la température de fonctionnement normale des conducteurs isolés thermodurcissables ne dépassant pas 70 °C et est donc basé sur la capacité de transport de courant du câble isolé en PVC thermoplastique équivalent. Ceci afin d'assurer la compatibilité entre les éléments d'équipement et les conducteurs auxquels ils sont connectés - Voir le paragraphe 2 du règlement 512.1.5.