Chapitre 06 · Sujet 1 sur 4
Architecture : TGBT, tableaux divisionnaires, circuits
Comment l'énergie est répartie du tableau général basse tension jusqu'aux circuits terminaux, et pourquoi cette organisation conditionne la sécurité, la sélectivité et l'évolution du bâtiment.
Niveau 1
L'essentiel
- La distribution tertiaire est organisée en niveaux : TGBT, puis tableaux divisionnaires, puis circuits terminaux.
- Chaque niveau protège le niveau suivant : un départ du TGBT protège le câble qui alimente un tableau divisionnaire.
- Un défaut doit couper le plus près possible de l'endroit où il se produit, pour ne pas plonger tout le bâtiment dans le noir.
- On regroupe les circuits par zone (étage, aile) et par usage (éclairage, prises, chauffage-ventilation, informatique).
- Le schéma unifilaire décrit cette architecture : c'est la carte de l'installation.
Comprendre
Les trois niveaux
Dans une maison, un seul tableau suffit souvent. Dans un immeuble de bureaux, une école ou un commerce, les distances et les puissances sont trop grandes. On organise donc la distribution comme un arbre :
- le TGBT (tableau général basse tension) se trouve près du compteur ou du transformateur. Il reçoit toute l'énergie du bâtiment ;
- les tableaux divisionnaires (TD) sont placés au plus près des utilisateurs : un par étage, par aile ou par local technique ;
- les circuits terminaux partent des TD vers les luminaires, les prises, les machines.
Pourquoi plusieurs tableaux ?
Si tous les circuits partaient du TGBT, il faudrait tirer des centaines de câbles longs. La chute de tension serait importante et le coût énorme. Avec des TD proches des utilisateurs, on tire un seul gros câble jusqu'à l'étage, puis des circuits courts.
Penser par usage
On sépare en général les départs par usage : éclairage, prises de bureau, prises informatiques, ventilation, ascenseur, installations de sécurité. Ainsi, une panne de la ventilation ne coupe pas l'éclairage. Les installations de sécurité (éclairage de sécurité, détection incendie) ont leurs propres circuits, repérés clairement : le RGIE interdit de faire passer d'autres conducteurs dans les canalisations des circuits de sécurité.
Le schéma unifilaire
Le schéma unifilaire représente chaque tableau, chaque départ, chaque protection et chaque câble. Il indique le calibre des protections et la section des câbles. Sans unifilaire à jour, un dépannage devient une enquête. Voir le dossier électrique.
Sur le terrain
Un immeuble de bureaux de trois étages à Ixelles est raccordé en 3N 400 V. Le TGBT se trouve au sous-sol, à côté du compteur. Il alimente un TD par étage, un TD « techniques » pour la ventilation en toiture et un tableau séparé pour l'ascenseur. Chaque TD d'étage alimente l'éclairage du plateau, les prises des postes de travail et les prises de la kitchenette. Quand un collègue fait déclencher le circuit de la bouilloire, seul ce circuit est coupé : le reste de l'étage continue à travailler.
Erreurs fréquentes
- Ajouter un circuit « en repiquage » sur un circuit existant sans vérifier sa protection et sa section.
- Alimenter des circuits de deux étages différents depuis le même TD sans le noter sur l'unifilaire.
- Mélanger éclairage et prises sur le même circuit dans un bureau : une prise défectueuse coupe alors la lumière.
- Oublier de prévoir de la place libre dans les tableaux pour les extensions futures.
Niveau supérieur
L'essentiel
- L'architecture se choisit selon la puissance, les distances, la continuité de service exigée et l'évolutivité.
- Trois grandes familles : radiale (en étoile), arborescente (à plusieurs niveaux) et distribution par canalisation préfabriquée.
- Chaque niveau de l'arbre est un point où l'on applique Ib ≤ In ≤ Iz, la vérification de chute de tension et la sélectivité.
- La structure en arbre fait apparaître des facteurs de simultanéité à chaque niveau : le TGBT ne voit pas la somme des puissances installées.
- Le réseau d'alimentation (3 × 230 V ou 3N 400 V) change le courant de ligne des charges triphasées d'un facteur √3 environ à puissance égale.
Approfondir
Les architectures types
| Architecture | Principe | Atouts | Limites |
|---|---|---|---|
| Radiale (étoile) | Chaque TD a son câble depuis le TGBT | Indépendance des départs, sélectivité simple | Beaucoup de câbles longs, TGBT encombré |
| Arborescente | TGBT → TD principal → TD secondaires | Câbles plus courts, adaptée aux grands bâtiments | Plus de niveaux de sélectivité à coordonner |
| Canalisation préfabriquée | Une colonne en barres avec boîtes de dérivation | Rapide à poser, modulable (plateaux, ateliers) | Coût initial, emprise en gaine technique |
Dans un immeuble de bureaux, une solution courante combine une colonne montante (câbles ou canalisation préfabriquée) dans la gaine technique et un TD par étage.
Ce que l'architecture conditionne
- Le dimensionnement : chaque câble entre deux tableaux est protégé par le départ amont. On y applique Ib ≤ In ≤ Iz.
- La chute de tension : elle s'additionne le long de l'arbre. Il faut donc répartir le budget de chute de tension entre la colonne et les circuits terminaux (la chute de tension).
- Le courant de court-circuit : il est maximal au TGBT et diminue à chaque niveau. Le pouvoir de coupure des appareils peut donc décroître vers l'aval.
- La sélectivité : plus il y a de niveaux, plus la coordination des protections demande d'attention (sélectivité et filiation).
- Le repérage des tableaux : en installation non domestique, chaque tableau porte son numéro d'identification, sa tension d'alimentation, son schéma de mise à la terre, le courant de court-circuit présumé maximal à son niveau et, le cas échéant, l'utilisation de la filiation (RGIE, Livre 1, 3.1.3.3 b).
- La continuité de service : les charges critiques (salle serveurs, installations de sécurité) peuvent être alimentées par un départ dédié, éventuellement secouru par onduleur ou groupe.
Simultanéité par niveau
Au niveau d'un TD, tous les circuits ne sont pas chargés au maximum en même temps. On applique un facteur de simultanéité (ks) entre départs. Au TGBT, on en applique un autre entre TD. Ces facteurs viennent du bilan de puissance ; ils doivent rester prudents et justifiés.
3 × 230 V ou 3N 400 V
À puissance apparente égale, le courant de ligne vaut I = S / (√3 × U). En 3 × 230 V, U = 230 V entre phases ; en 3N 400 V, U = 400 V. Le courant est donc environ 1,74 fois plus élevé en 3 × 230 V, ce qui pèse sur les sections et la chute de tension.
Exemple chiffré
Immeuble de bureaux : trois TD d'étage de 25 kVA chacun et un TD « techniques » de 40 kVA (puissances après simultanéité interne à chaque TD). Calcul des courants de ligne avec le calculateur triphasé.
| Départ | S | I en 3N 400 V | I en 3 × 230 V |
|---|---|---|---|
| TD étage (×3) | 25 kVA | 25 000 / (√3 × 400) = 36,1 A | 25 000 / (√3 × 230) = 62,8 A |
| TD techniques | 40 kVA | 57,7 A | 100,4 A |
| Somme brute | 115 kVA | 166,0 A | 288,7 A |
| TGBT avec ks = 0,8 entre TD | 92 kVA | 132,8 A | 230,9 A |
Lecture : en 3 × 230 V, le câble d'alimentation du TGBT doit transporter environ 231 A au lieu d'environ 133 A. Chaque départ est ensuite vérifié avec le calculateur Ib ≤ In ≤ Iz. Le facteur 0,8 est une hypothèse d'exemple ; dans un vrai projet, il se justifie par l'usage du bâtiment.
Erreurs fréquentes
- Additionner les puissances installées de tous les circuits pour dimensionner le TGBT, sans simultanéité : câble et transformateur surdimensionnés.
- À l'inverse, appliquer des facteurs de simultanéité trop optimistes sur des charges qui fonctionnent réellement ensemble (climatisation en été, chauffage électrique en hiver).
- Oublier que la chute de tension de la colonne s'ajoute à celle des circuits terminaux.
- Placer un appareil de pouvoir de coupure insuffisant dans un TD proche du TGBT, où le courant de court-circuit reste élevé.