Court-circuit dans la prise. Causes et conséquences des courts-circuits dans le câblage électrique

Court-circuit(KZ)- il s'agit de l'apparition d'un contact électrique entre différentes phases, une phase et un neutre conducteur de travail ou de protection. Dans un réseau avec un neutre solidement mis à la terre, un court-circuit peut être considéré comme un contact entre un conducteur de phase et la terre.

Les courts-circuits peuvent être causés par:

• détérioration ou endommagement de l'isolation ;
• impact d'objets étrangers conduisant un courant électrique sur des pièces sous tension ;
• dommages mécaniques ou destruction voiture électrique et appareils;
• erreurs des travailleurs lors de l'installation ou de la maintenance des équipements électriques ;
• modes de fonctionnement d'urgence du réseau associés à l'apparition de surtensions ou de surtensions soudaines de courant dans celui-ci.

Avec le temps l'isolant vieillit et perd ses propriétés... Ceci s'applique également aux câbles, aux enroulements des moteurs électriques et aux isolateurs. Les surfaces isolantes sont également soumises à cette propriété : boîtiers de disjoncteurs, fusibles. La détérioration des propriétés des isolants est affectée par l'environnement dans lequel ils fonctionnent : le degré de pollution, la présence d'humidité, de poussière, de gaz corrosifs. Dès qu'une petite zone conductrice apparaît, elle commence à se réchauffer et à croître jusqu'à ce que le courant qui la traverse atteigne une valeur critique. Il va grandir comme une avalanche, chauffer et carboniser la surface sur laquelle il coule. A partir de ce moment, la section avec l'isolation affaiblie devient le point du court-circuit.

Un exemple corps étrangers sur les pièces sous tension sont des arbres qui tombent sur les fils des lignes électriques. Ils créent eux-mêmes un contact entre la terre et les conducteurs de phase, de plus, les fils sont coupés ou fermés ensemble.

Usure des roulements du moteur électrique peut également conduire à un court-circuit. Le rotor, lorsqu'il tourne, s'accroche avec ses enroulements aux pièces internes ou à l'enroulement du stator. L'isolation est endommagée et un court-circuit se produit. Les câbles posés dans le sol sont inévitablement soumis à des déformations mécaniques. Les transports passent au-dessus d'eux, et lorsque les saisons changent, les mouvements du sol les testent pour la force.

Inattention, imprudence, non-respect des règles de sécurité peut également conduire à des courts-circuits. Cela nuit en outre à la santé des travailleurs.

Surtension par eux-mêmes ne sont pas les causes de court-circuit. Ils n'accélèrent leur apparition que dans les zones à faible isolation, où tôt ou tard un court-circuit se produirait encore.

Calcul et mesure des courants de court-circuit

En cas de court-circuit, toutes les alimentations réseau électrique met l'accent sur petite zone... Si les câbles, les fils et les appareils de commutation n'avaient pas leurs propres résistances, le courant de court-circuit atteindrait des valeurs énormes. Mais en fait, il est limité par la résistance totale de la ligne de la source d'alimentation (transformateur au poste, générateurs du système électrique) au point de court-circuit.

Lors de la conception des installations électriques, la valeur de ce courant doit être calculée. Pour cela, les données sur les résistances (active et réactive) de tous les équipements électriques installés sur le chemin de court-circuit sont utilisées. Le courant est considéré pour le point le plus éloigné de la source pour vérifier si la protection va le désactiver.

En fonctionnement ou après installation, le courant de court-circuit est mesuré avec des appareils spéciaux : compteurs de boucle à phase zéro... Ceci est fait afin de s'assurer que les calculs sont corrects ou dans des endroits pour lesquels ce calcul ne peut pas être effectué.

• au lieu d'interrupteurs modulaires avec la caractéristique "C" (rapport de coupure 5-10), utilisez "B" (multiplicité 3-5) ;
• augmenter la section des câbles d'alimentation.

Action d'un court-circuit sur un équipement électrique

Court-circuit - fonctionnement d'urgence pour le réseau électrique. Lorsqu'il se produit, il a deux actions simultanément sur les équipements électriques :

• électrodynamique;
• thermique.

Selon les lois de la physique, lorsque le courant passe dans deux conducteurs situés l'un à côté de l'autre, ils interagissent entre eux. Selon le sens du courant, ils sont attirés ou repoussés. Avec l'augmentation du courant et la diminution de la distance, la force d'interaction augmente.

Ce principe est ce qui se passe effet électrodynamique du courant de court-circuit sur pneus, fils, bobinages de machines électriques. Dans les sous-stations et autres installations électriques, où les valeurs des courants de défaut atteignent des dizaines et des centaines de milliers d'ampères, après un court-circuit, l'équipement peut devenir complètement inutilisable en raison de dommages mécaniques. Dans ce cas, le court-circuit lui-même peut se produire quelque part sur le côté.

Impact thermique basé sur l'échauffement des conducteurs lors de leur passage courant électrique... Cela fait parfois monter la température à un point tel que les fils ou les pneus fondent.

Dans des conditions domestiques, l'effet thermique du court-circuit est plus prononcé, le dynamique peut être ignoré en raison des faibles valeurs des courants.

La congestion du réseau

Il s'agit également d'un mode de fonctionnement d'urgence. Tous les équipements électriques sont conçus pour un courant nominal dont l'excès est inacceptable. Sinon, les systèmes de contact des appareils de commutation, les noyaux des câbles et des fils commencent à chauffer. La surchauffe entraîne la fonte ou la carbonisation de l'isolant, ce qui entraîne rapidement un incendie ou un court-circuit.

Les raisons de la surcharge sont:

• connecter une charge à une ligne de groupe qui dépasse celle pour laquelle son câble et son disjoncteur sont conçus. Ceci est dû soit au raccordement d'un puissant consommateur électrique, soit à l'excès de la capacité totale du groupe de consommateurs électriques.
• dysfonctionnements survenant dans l'un des récepteurs électriques. Par exemple, un court-circuit de bobine dans un moteur électrique, une défaillance partielle d'un élément chauffant dans un appareil de chauffage.

L'électrification rapide des bâtiments d'habitation nécessite une analyse plus fine de l'installation électrique (câblage, appareils électriques, équipements de protection et de commutation) en termes de risque d'incendie. Dans cet article, nous examinerons les conditions dans lesquelles un court-circuit peut effectivement provoquer un incendie.

Exigences réglementaires

Conformément au PUE, un réseau électrique d'une tension allant jusqu'à 1 kV dans les bâtiments résidentiels, publics, administratifs et résidentiels doit être protégé des courants de court-circuit et des courants de surcharge.

PUE-7
3.1.10
Les réseaux intérieurs constitués de conducteurs posés à découvert avec une gaine extérieure ou une isolation combustible doivent être protégés contre les surcharges.
De plus, les surcharges du réseau intérieur doivent être protégées :
réseaux d'éclairage dans les bâtiments résidentiels et publics, dans les commerces, bureaux ¬ locaux publics entreprises industrielles, y compris les réseaux pour appareils électroménagers et portables (fers à repasser, bouilloires, cuisinières, réfrigérateurs de chambre, aspirateurs, lave-linge et machines à coudre etc.), ainsi que dans les zones à risque d'incendie.

3.1.11
Dans les réseaux protégés contre les surcharges (voir 3.1.10), les conducteurs doivent être choisis en fonction du courant assigné, tandis qu'il faut s'assurer que, par rapport aux charges de courant admissible à long terme données dans les tableaux du Ch. 1.3, les dispositifs de protection avaient une multiplicité de pas plus de :
80 % pour le courant nominal du fusible ou le courant de réglage du disjoncteur n'ayant que le déclenchement instantané maximal (coupure) - pour les conducteurs avec PVC, caoutchouc et caractéristiques thermiques similaires ; pour conducteurs posés en non explosif locaux industriels entreprises industrielles, autorisées à 100 % ;
100 % pour le courant nominal du déclencheur d'un disjoncteur à caractéristique dépendante du courant inverse non régulé (indépendamment de la présence ou de l'absence de coupure) - pour toutes les marques de conducteurs.

Riz. 1. Schéma d'alimentation type d'un immeuble résidentiel

Schéma d'alimentation

Considérons un schéma typique (Fig. 1), où la source d'alimentation est, en règle générale, un poste autonome avec un tableau 10 (6) / 0,4 / 0,23 kV. A l'entrée du bâtiment VRU-0,4 / 0,23 kV. L'étape suivante est un tableau de distribution de groupe d'étages, et la dernière étape est un appartement. Les appareillages ci-dessus sont reliés entre eux par des conducteurs dont les sections minimales admissibles sont spécifiées dans les exigences du PUE. Les courants nominaux des appareils qui protègent les fils et les câbles des courants de court-circuit et des surcharges sont sélectionnés conformément aux exigences du PUE.

Conditions d'incendie pour le câblage électrique

La question se pose de savoir si un incendie dans le câblage électrique peut se produire lors d'un court-circuit si les exigences ci-dessus et d'autres du PUE sont respectées ? Compte tenu de ce problème, il est nécessaire de faire attention au fait que l'inflammation du câblage électrique se produit lorsque le conducteur atteint une certaine température, en fonction du type d'isolation du câble. Actuellement, il est largement utilisé, dans lequel cette température est : Q = 350 O C.
La variation de la température du conducteur pendant le passage d'un courant de court-circuit est décrite par les formules données dans. Compte tenu de certaines caractéristiques, à savoir le flux à court terme du courant de court-circuit, qui seront discutés ci-dessous, dans les cas considérés pour les conducteurs à conducteurs en cuivre, la formule suivante peut être utilisée :

où Q se termine. et Q tôt. - respectivement, les températures finale et initiale du conducteur porteur de courant du conducteur, С ;
k - exposant :

(1a)

où t est le temps de passage du courant de court-circuit, s ;
S - section du conducteur, mm 2;
- Intégrale de Joule ou impulsion thermique, kA 2 / s.

Dans le cas général, le courant de court-circuit contient des composantes périodiques et apériodiques, c'est-à-dire :

Cependant, comme le montre l'analyse, l'influence de la composante apériodique dans ce cas est faible en raison de sa décroissance rapide (constante de temps de décroissance T 0,003 s). Par intégration sur l'intervalle de temps de l'action des équipements de protection (0 - 0,02 s), on obtient :

où I d est la valeur efficace de la composante périodique du courant de court-circuit.
Alors la formule (1a) prendra la forme :

(4)

D'après les formules ci-dessus, nous voyons que les valeurs limites des courants de court-circuit auxquels le conducteur ne s'enflammera pas dépendent de sa section et du temps de déconnexion du court-circuit.

Riz. 2 (a). Caractéristiques temps-courant des disjoncteurs de type LSN

Riz. 2 (b). Caractéristiques temps-courant des disjoncteurs type C 60a Merlin Gerin

Valeurs limites des courants de court-circuit et valeurs minimales admissibles des courants de court-circuit

En analysant les caractéristiques temps-courant de protection des disjoncteurs (Fig. 2), nous observons deux domaines : la manœuvre de coupure, destinée à couper les courants de court-circuit, et la manœuvre des déclencheurs thermiques, destinée à protéger contre les surcharges. Le temps de coupure est mesuré en centièmes et même en millièmes de seconde, et le temps de protection contre les surcharges est mesuré de quelques secondes à plusieurs minutes. Il est entendu que les courts-circuits doivent être éliminés par la coupure du disjoncteur le plus rapidement possible. Si le court-circuit est déconnecté plus lentement que la protection thermique efficace, les conducteurs adjacents seront inévitablement endommagés par l'arc brûlant, sur lequel, en conséquence, des courts-circuits se produiront également. Dans ce cas, l'apparition d'un incendie est inévitable.
Sur la base des exigences de sensibilité, il est possible de déterminer les valeurs minimales des courants de court-circuit auxquels la coupure des disjoncteurs fonctionnera de manière fiable:

Je kzmin. = je nom · 2 · 5,

où I nom est le courant nominal de la machine ;
2 - facteur de fiabilité ;
5 - multiplicité du courant d'actionnement de coupure.

Pour déterminer les valeurs maximales admissibles des courants de court-circuit, auxquelles un incendie ne s'est pas encore produit dans le câblage, nous utilisons les formules (1) et (2).
Prenons tôt la température initiale du conducteur Q. = 30 O C. Comme dernier, il faut en prendre un auquel l'isolation du câblage électrique ne perd toujours pas ses propriétés et permet un fonctionnement ultérieur. Pour les câbles et fils à isolation plastique, cette température est comprise entre 160 et 250 °C. Prenons la valeur moyenne de Q end. = 200 С :

Un rôle important est joué par le temps de réponse du déclencheur électromagnétique de la machine en cas de court-circuit. GOST R 5034599, ainsi que des documents étrangers similaires, contiennent malheureusement uniquement une exigence selon laquelle le temps de fonctionnement des disjoncteurs dans la zone de coupure initiale (temps de déclenchement instantané) doit être inférieur à 0,1 s. Or, du catalogue des caractéristiques temps-courant des disjoncteurs, il ressort que, en fait, le temps de manoeuvre des interrupteurs est beaucoup plus court. Ainsi, pour les machines automatiques des types LSN et C 60a, ce temps n'excède pas 20 ms, et aux forts taux de courant de court-circuit il est encore inférieur (Fig. 2a et 2b). Avec un temps d'arrêt de 20 ms, le courant de court-circuit maximal admissible pour un conducteur en cuivre d'une section de 1,5 mm 2 sera :

En fixant les valeurs minimales admissibles des sections transversales des conducteurs en cuivre à différents stades du système d'alimentation régulé par le PUE (tableau 7.1.1), on peut également déterminer les valeurs maximales et minimales du courant à autres étapes du système d'alimentation. Les résultats des calculs sont présentés dans le tableau. un.

Languette. 1. Valeurs limites du courant de court-circuit à différents stades du système d'alimentation

Il convient de souligner encore une fois que les valeurs maximales admissibles du courant de court-circuit dépendent en grande partie de la vitesse du disjoncteur lors du court-circuit.

S'il est nécessaire de déterminer la section transversale minimale admissible d'un câble ou d'un fil à un courant de court-circuit donné et à l'heure de sa déconnexion, vous pouvez utiliser la formule :

Effet de la surcharge des conducteurs

Dans la plupart des cas, une surcharge du réseau électrique dans le secteur résidentiel peut se produire lorsque des appareils électriques de chauffage d'appoint sont utilisés pendant la saison froide, lors d'accidents dans le système de chauffage à eau chaude, etc. Malgré le fait que les réseaux électriques internes des bâtiments résidentiels, publics, administratifs et résidentiels doivent être protégés contre les surcharges, conformément aux exigences du PUE, cependant, les dispositifs de protection permettent une certaine surcharge des conducteurs. Cela est dû au fait que le fonctionnement fiable des fusibles se produit à des courants supérieurs à 1,6 I nom et que les appareils automatiques - 1,45 I nom.
Si, par exemple, la machine est sélectionnée en fonction des exigences du PUE, c'est-à-dire son courant nominal est long courant admissible conducteur, alors ce dernier peut fonctionner longtemps avec une charge de 145% j'ajoute, tandis que sa température peut atteindre :

Q p = Q o + (Q d - Q p) (I pre / I p) 2 = 30 + (65 - 25) 1,45 2 = 147 O C.

Cette valeur est supérieure à la température admissible à long terme pour les câbles à isolation plastique, indiquée non seulement dans le PUE et égale à 65 O С, mais également supérieure à celle indiquée dans GOST R 53769-2010 et égale à 70 O С.
En cas de court-circuit lors d'une surcharge prolongée, la température du conducteur dépassera la valeur maximale admissible de 350 O С et sera pour S = 1,5 mm 2 à I court-circuit = 1550 A (1) :

Fin Q. = 147 e k + 228 (e k - 1) = 394 O C, où k = 0,506.

Sur la base des calculs et de l'analyse ci-dessus, la conclusion suggère qu'afin d'exclure un éventuel excès des températures de câblage admissibles lors de surcharges et de courts-circuits, les courants nominaux de l'équipement de protection doivent être choisis légèrement inférieurs à ceux requis par le PUE, car , par exemple, pour les disjoncteurs : I nom. 80% j'ajoute.
Tournons-nous Attention particulière le fait que les exigences de courant du PUE n'obligent pas à contrôler la résistance thermique des conducteurs jusqu'à 1 kV aux courants de court-circuit. Cependant, en ce qui concerne les locaux résidentiels, publics, administratifs et domestiques, il est difficile d'être d'accord avec cela compte tenu des conséquences graves possibles.

Valeurs réelles des courants de court-circuit dans le circuit d'alimentation des bâtiments

Les courants de court-circuit dans le système d'alimentation avec une tension allant jusqu'à 1 kV sont calculés selon la méthodologie énoncée dans GOST 2824993. Le calcul s'avère plus compliqué que pour les réseaux avec une tension de 6 à 35 kV, ce qui s'explique par un certain nombre de circonstances :

• la nécessité de prendre en compte non seulement les réactifs, mais aussi résistances activeséléments de circuits;
• la nécessité de prendre en compte la résistance des connexions de contact ;
• la nécessité de prendre en compte l'augmentation de la résistance active du conducteur avec une augmentation de la température;
• la nécessité de prendre en compte la résistance à l'arc ;
• le manque de données précises sur les résistances homopolaires de certains éléments du système d'alimentation (câbles avec une gaine non conductrice, transformateurs de puissance avec un schéma de connexion des enroulements Y / Yn, Y / Zn).

Cependant, il s'agit d'un sujet de conversation distinct.
Comme indiqué, lorsque des transformateurs d'une capacité de 630 kVA et plus sont installés dans les sous-stations, les courants de court-circuit au niveau du consommateur peuvent dépasser ceux indiqués dans le tableau. 1 valeurs maximales autorisées. Afin de limiter les courants de court-circuit dans le réseau électrique d'un immeuble résidentiel, des transformateurs d'alimentation avec des schémas de connexion d'enroulement Y / Yn peuvent être utilisés. De tels transformateurs ont des résistances homopolaires accrues, qui réduisent les courants de court-circuit monophasés. Dans certains cas, il est nécessaire d'augmenter la section des conducteurs du câblage interne par rapport à ce qui est requis dans les conditions de charge admissible et aux valeurs minimales admissibles spécifiées dans le PUE.

De tout ce qui précède, il s'ensuit que même lorsque les exigences réglementaires en vigueur sont remplies, à la suite d'un court-circuit sur certaines sections du câblage électrique des bâtiments résidentiels, des conditions d'incendie peuvent être créées. Cependant, dans ce cas, il serait erroné de qualifier le KZ lui-même de cause de l'incendie. Les véritables causes d'incendie sont soit des solutions techniques incorrectes, soit une fiabilité et une rapidité insuffisantes des équipements de protection appliqués, soit un dépassement de la durée de vie standard des équipements électriques, etc.

CONCLUSION

1. À la suite de courts-circuits, avec des valeurs importantes du courant de court-circuit et une vitesse insuffisante de l'équipement de protection, il y a vrai danger incendie ou détérioration grave de l'état de l'isolation des câblages électriques internes des bâtiments.
2. Compte tenu du risque particulier d'incendie, il est conseillé d'introduire une obligation réglementaire de contrôle de la résistance thermique des câblages électriques dans les bâtiments d'habitation.
3. Pour éviter de surcharger le câblage interne, les courants nominaux des dispositifs de protection doivent être sélectionnés en dessous des courants admissibles à long terme des conducteurs protégés.
4. Lors du choix des dispositifs de protection, une attention particulière doit être portée aux disjoncteurs fiables avec une vitesse garantie dans la zone de déclenchement instantané de 0,02 s ou moins.

Littérature utilisée dans l'article

1. Règles pour la construction des installations électriques, 6e et 7e éd.
2. Circulaire technique n° Ts0298 (e) du Département de la stratégie de développement et de la politique scientifique et technique du RAO UES de Russie.
3. GOST R 5034599. Disjoncteurs pour la protection contre les surintensités à des fins domestiques et similaires.
4.GOST 2824993. Courants de court-circuit dans les installations électriques. Méthodes de calcul dans les installations électriques courant alternatif tension jusqu'à 1 kV.
5. Fedorovskaya A.I., Fishman V.S. Transformateurs de puissance 10 (6) / 0,4 kV.

COURT-CIRCUIT DANS LE CÂBLAGE ÉLECTRIQUE
Causes possibles d'incendie

Vladimir Fishman, Spécialiste en chef, groupe de sociétés "ElectroshieldTMSamara", succursale "EnergosetproektNNSESH", Nizhny Novgorod

Si auparavant la principale cause des incendies dans les bâtiments résidentiels était considérée comme une « manipulation imprudente du feu », on les appelle de plus en plus souvent la cause de « court-circuit dans le câblage électrique ». L'électrification rapide du secteur résidentiel nécessite une analyse minutieuse de l'installation électrique domestique (câblage, appareils électriques, équipements de protection et de commutation) du point de vue du danger d'incendie.
Vladimir Semenovich Fishman a déjà évoqué les particularités du calcul des processus de court-circuit dans les réseaux basse tension ("News of ElectroTechnics" n° 2 (32) 2005, n° 3 (33) 2005). Il examine aujourd'hui les conditions dans lesquelles un court-circuit peut effectivement provoquer un incendie.

Exigences réglementaires

Selon le PUE, les réseaux électriques de tension jusqu'à 1 kV des bâtiments résidentiels et publics doivent être protégés des courants de court-circuit et des courants de surcharge. Voici quelques extraits du PUE :
3.1.10. « Les réseaux intérieurs constitués de conducteurs posés à découvert avec une gaine extérieure ou une isolation combustibles doivent être protégés contre les surcharges.
De plus, les surcharges du réseau intérieur doivent être protégées :

• réseaux d'éclairage dans les bâtiments résidentiels et publics, dans les locaux commerciaux, les bureaux des entreprises industrielles, y compris les réseaux pour les récepteurs électriques domestiques et portables (fers à repasser, bouilloires, cuisinières, réfrigérateurs de chambre, aspirateurs, machines à laver et à coudre, etc.), ainsi que comme dans les zones à risque d'incendie".

3.1.11. « Dans les réseaux protégés contre les surcharges (voir 3.1.10), les conducteurs doivent être choisis en fonction du courant assigné, tandis que la condition doit être assurée que par rapport aux charges de courant admissibles à long terme données dans les tableaux du ch. 1.3, les dispositifs de protection avaient une multiplicité de pas plus de :

• 80 % pour le courant nominal du fusible ou le courant de réglage du disjoncteur n'ayant que le déclenchement instantané maximal (coupure) - pour les conducteurs avec PVC, caoutchouc et caractéristiques thermiques similaires ; pour les conducteurs posés dans les locaux de production non explosifs des entreprises industrielles, 100% est autorisé;
• 100 % pour le courant nominal du déclencheur d'un disjoncteur à caractéristique dépendante du courant inverse non régulé (quelle que soit la présence ou l'absence de coupure) - pour toutes les marques de conducteurs.

SCHÉMA D'ALIMENTATION ÉLECTRIQUE

Considérez un schéma d'alimentation électrique typique pour un bâtiment résidentiel (Fig. 1). L'alimentation est, en règle générale, un poste autonome avec son propre tableau 10 (6) / 0,4 / 0,23 kV. À l'entrée du bâtiment, il y a un dispositif de distribution d'entrée - ВРУ0,4 / 0,23 kV. L'étape suivante est un tableau de distribution de groupe d'étages (MSB), la dernière étape est un tableau de distribution d'appartement (MCB). Les appareillages mentionnés sont interconnectés par des conducteurs dont les sections minimales admissibles sont spécifiées dans le PUE. Les courants nominaux des appareils qui protègent les câbles et les fils contre les courants de court-circuit et les surcharges sont sélectionnés conformément au PUE.

CONDITIONS D'INCENDIE DU CÂBLAGE ÉLECTRIQUE

La question se pose de savoir si le câblage électrique peut s'enflammer en cas de court-circuit (SC) lorsque les exigences ci-dessus et d'autres du PUE sont remplies ? On pense que l'inflammation du câblage électrique se produit lorsque le conducteur atteint une certaine température, en fonction du type d'isolation du câble. Ainsi, pour les câbles à isolation en polychlorure de vinyle, largement utilisés à l'heure actuelle, cette température est : Q = 350 O C.
La variation de la température du conducteur lorsque le courant de court-circuit circule est décrite par les formules données dans. Compte tenu de certaines caractéristiques, en particulier de la courte durée du courant de court-circuit (qui sera discutée ci-dessous), dans les cas considérés pour les conducteurs à conducteurs en cuivre, la formule suivante peut être utilisée :

où Q se termine. et Q tôt. - respectivement, les températures finale et initiale du conducteur porteur de courant du conducteur, С ;
k - exposant :

(1a)

où t est le temps de circulation du courant de court-circuit, s ;
S - section du conducteur, mm 2;
- Intégrale de Joule ou impulsion thermique, kA 2 / s.

Dans le cas général, le courant de court-circuit contient des composantes périodiques et apériodiques, c'est-à-dire :

Cependant, comme le montre l'analyse, l'influence de la composante apériodique dans ce cas est faible en raison de sa décroissance rapide (constante de temps de décroissance T 0,003 s). Par intégration sur l'intervalle de temps de l'action des équipements de protection (0 - 0,02 s), on obtient :

où I d est la valeur efficace de la composante périodique du courant de court-circuit.
Alors la formule (1a) prendra la forme :

(4)

Il ressort des formules ci-dessus que les valeurs limites des courants de court-circuit, auxquelles le conducteur ne s'enflammera pas, dépendent de sa section et du temps de déconnexion du court-circuit.

VALEURS LIMITES DES COURANTS COURANTS

Courants de court-circuit minimaux admissibles

En analysant les caractéristiques temps-courant de protection des disjoncteurs (Fig. 2), nous voyons deux zones: la zone de fonctionnement de la coupure, conçue pour couper les courants de court-circuit, et la zone de fonctionnement des déclencheurs thermiques , conçu pour protéger contre les surcharges.
Le temps d'action de coupure est mesuré en centièmes et millièmes de seconde, et le temps d'action de protection contre les surcharges est de quelques secondes à plusieurs minutes. Il est évident que le court-circuit doit être débranché le plus rapidement possible, c'est-à-dire coupure du disjoncteur. Si le court-circuit est désactivé par une protection thermique à action lente, les conducteurs adjacents seront inévitablement endommagés par l'arc brûlant, sur lequel, en conséquence, des courts-circuits se produiront également. Dans ce cas, un incendie est inévitable.
Sur la base des exigences de sensibilité, il est possible de déterminer les valeurs minimales des courants de court-circuit auxquels la coupure des disjoncteurs fonctionnera de manière fiable:

Je kzmin. = je nom · 2 · 5,

où I nom est le courant nominal de la machine ;
2 - facteur de fiabilité ;
5 - multiplicité du courant d'actionnement de coupure.

Courants de court-circuit maximum admissibles

Pour déterminer les valeurs maximales admissibles des courants de court-circuit, auxquelles l'allumage du câblage électrique ne s'est pas encore produit, nous utilisons les formules (1) et (2).
Prenons tôt la température initiale du conducteur Q. = 30 O C. Comme dernier, il faut en prendre un auquel l'isolation du câblage électrique ne perd toujours pas ses propriétés et permet un fonctionnement ultérieur. Pour les câbles et fils à isolation plastique, cette température est comprise entre 160 et 250 °C. Prenons la valeur moyenne de Q end. = 200 С :

Un rôle important est joué par le temps de réponse du déclencheur électromagnétique de la machine en cas de court-circuit. GOST R 5034599, ainsi que des documents étrangers similaires, ne contiennent malheureusement qu'une exigence selon laquelle le temps de fonctionnement des disjoncteurs dans la zone de coupure initiale ("temps de déclenchement instantané") doit être inférieur à 0,1 s.
Or, du catalogue des caractéristiques temps-courant des disjoncteurs, il ressort que, en fait, le temps de manoeuvre des interrupteurs est beaucoup plus court. Ainsi, pour les machines automatiques des types LSN et C 60a, ce temps n'excède pas 20 ms, et aux grands rapports de courant de court-circuit il est encore moins (Fig. 2a et 2b). Avec un temps d'arrêt de 20 ms, le courant de court-circuit maximal admissible pour un conducteur en cuivre d'une section de 1,5 mm 2 sera :

En fixant les valeurs minimales admissibles des sections transversales des conducteurs en cuivre à différents stades du système d'alimentation régulé par le PUE (tableau 7.1.1), on peut également déterminer les valeurs maximales et minimales du courant à autres étapes du système d'alimentation. Les résultats des calculs sont présentés dans le tableau. un.
Il convient de souligner encore une fois que les valeurs maximales admissibles du courant de court-circuit dépendent en grande partie de la vitesse du disjoncteur lors du court-circuit.

S'il est nécessaire de résoudre un autre problème - pour déterminer la section transversale minimale admissible d'un câble ou d'un fil à un courant de court-circuit donné et son temps de déconnexion, vous pouvez utiliser la formule:

EFFETS DE LA SURCHARGE DES CONDUCTEURS

Une surcharge du réseau électrique au quotidien peut survenir, notamment, lors de l'utilisation d'appareils électriques de chauffage d'appoint en saison froide, en cas d'accident dans le système de chauffage de l'eau, etc.
Malgré le fait que, selon le PUE, les réseaux électriques internes des immeubles d'habitation et de bureaux doivent être protégés contre les surcharges, les dispositifs de protection permettent toujours une certaine surcharge des conducteurs. Cela est dû au fait que le fonctionnement fiable des fusibles se produit à des courants supérieurs à 1,6 I nom et que les appareils automatiques - 1,45 I nom.
Par conséquent, si, par exemple, la machine est sélectionnée conformément aux exigences du PUE, c'est-à-dire son courant nominal est égal au courant admissible à long terme du conducteur, alors ce dernier peut fonctionner longtemps avec une charge de 145% je rajoute. De plus, sa température peut atteindre :

Q p = Q o + (Q d - Q p) (I pre / I p) 2 = 30 + (65 - 25) 1,45 2 = 147 O C.

Cette valeur est supérieure à la température admissible à long terme pour les câbles à isolation plastique spécifiée dans le PUE et égale à 65 O C.
En cas de court-circuit lors d'une surcharge prolongée, la température du conducteur dépassera la valeur maximale admissible de 350 O С et sera pour S = 1,5 mm 2 à I court-circuit = 1550 A (1) :

Fin Q. = 147 e k + 228 (e k - 1) = 394 O C, où k = 0,506.

Sur la base de ce qui précède, la conclusion suggère qu'afin d'exclure l'excès possible des températures de câblage admissibles lors de surcharges et de courts-circuits, les courants nominaux de l'équipement de protection doivent être choisis légèrement inférieurs à ceux requis par le PUE, car, pour exemple, pour les disjoncteurs : I nom. 80% j'ajoute.
Veuillez noter que le PUE actuel ne nécessite pas de vérifier la résistance thermique des conducteurs jusqu'à 1 kV aux courants de court-circuit. Cependant, en ce qui concerne les locaux d'habitation et administratifs, il est difficile d'être d'accord avec cela compte tenu des conséquences désastreuses possibles.

VALEURS RÉELLES DES COURANTS DE COURANT DANS LE SCHÉMA D'ALIMENTATION ÉLECTRIQUE DES BÂTIMENTS

Les courants de court-circuit dans le système d'alimentation avec une tension allant jusqu'à 1 kV sont calculés selon la méthodologie énoncée dans GOST 2824993. Le calcul s'avère plus compliqué que pour les réseaux avec une tension de 6 à 35 kV, ce qui s'explique par un certain nombre de circonstances :

• la nécessité de prendre en compte non seulement les résistances réactives, mais également actives des éléments de circuit ;
• la nécessité de prendre en compte la résistance des connexions de contact ;
• la nécessité de prendre en compte l'augmentation de la résistance active du conducteur avec une augmentation de la température;
• la nécessité de prendre en compte la résistance à l'arc ;
• le manque de données précises sur les résistances homopolaires de certains éléments du système d'alimentation (câbles avec une gaine non conductrice, transformateurs de puissance avec un schéma de connexion des enroulements Y / Yn, Y / Zn).

Cependant, il s'agit d'un sujet de conversation distinct.
Comme le montrent les calculs, lors de l'installation de transformateurs d'une capacité de 630 kVA et plus dans les sous-stations, les courants de court-circuit au niveau du consommateur peuvent dépasser ceux indiqués dans le tableau. 1 valeurs maximales autorisées. Afin de limiter les courants de court-circuit dans le réseau électrique d'un immeuble résidentiel, des transformateurs d'alimentation avec des schémas de connexion d'enroulement Y / Yn peuvent être utilisés. De tels transformateurs ont des résistances homopolaires accrues, qui réduisent les courants de court-circuit monophasés. Dans certains cas, il est nécessaire d'augmenter la section des conducteurs du câblage interne par rapport à ce qui est requis dans les conditions de charge admissible et aux valeurs minimales admissibles spécifiées dans le PUE.
De tout ce qui précède, il s'ensuit que même si les exigences réglementaires en vigueur sont respectées, à la suite d'un court-circuit dans certaines sections du câblage électrique des bâtiments résidentiels, des conditions d'incendie peuvent être créées. Cependant, dans ce cas, il serait erroné de qualifier le KZ lui-même de cause de l'incendie. Les véritables causes d'incendie sont soit des solutions techniques incorrectes, soit une fiabilité et une rapidité insuffisantes des équipements de protection appliqués, soit un dépassement de la durée de vie standard des équipements électriques, etc.

Languette. 1. Valeurs limites du courant de court-circuit à différents stades du système d'alimentation

CONCLUSION

1. En raison de courts-circuits, avec des valeurs importantes du courant de court-circuit et une vitesse insuffisante de l'équipement de protection, il existe un risque réel d'incendie ou de détérioration grave de l'état d'isolation du câblage électrique interne des bâtiments.
2. Compte tenu du risque particulier d'incendie, il est conseillé d'introduire une obligation réglementaire de contrôle de la résistance thermique des câblages électriques dans les bâtiments d'habitation.
3. Pour éviter de surcharger le câblage interne, les courants nominaux des dispositifs de protection doivent être sélectionnés en dessous des courants admissibles à long terme des conducteurs protégés.
4. Lors du choix des dispositifs de protection, une attention particulière doit être portée aux disjoncteurs fiables avec une vitesse garantie dans la zone de déclenchement instantané de 0,02 s ou moins.

LITTÉRATURE

1. Règles pour l'aménagement des installations électriques, 6e et 7e éd.
2. Circulaire technique n° Ts0298 (e) du Département de la stratégie de développement et de la politique scientifique et technique du RAO UES de Russie.
3. GOST R 5034599. Disjoncteurs pour la protection contre les surintensités à usage domestique et similaire.
4.GOST 2824993. Courants de court-circuit dans les installations électriques. Méthodes de calcul dans les installations électriques de courant alternatif avec une tension jusqu'à 1 kV.
5. Fedorovskaya A.I., Fishman V.S. Transformateurs de puissance 10 (6) / 0,4 kV. Domaines d'application de divers schémas de connexion d'enroulement // News of ElectroTechnics. - 2006. - N° 5.