Chapitre 07 · Sujet 5 sur 6
Sélectivité et filiation
Coordonner les protections en série pour que seule la protection la plus proche du défaut coupe (sélectivité), et comprendre comment une protection amont peut renforcer le pouvoir de coupure d'une protection aval (filiation).
Niveau 1
L'essentiel
- Plusieurs protections sont en série entre le TGBT et un appareil : départ du TGBT, arrivée ou départ du TD, disjoncteur du circuit.
- Sélectivité : en cas de défaut, seule la protection juste en amont du défaut coupe. Le reste du bâtiment reste alimenté.
- La sélectivité est totale si elle fonctionne pour tous les courants de défaut possibles, partielle si elle ne fonctionne que jusqu'à une certaine valeur.
- Filiation : une protection amont qui limite le courant aide une protection aval à couper un court-circuit plus fort que son propre pouvoir de coupure. Elle n'est admise que sur la base des tableaux du fabricant.
- Ces choix se décident à l'étude : changer un disjoncteur « par un équivalent » peut casser la sélectivité ou la filiation.
Comprendre
Pourquoi la sélectivité ?
Un court-circuit dans une prise du 3e étage ne doit pas couper le départ du TGBT qui alimente tout l'étage, et encore moins le disjoncteur général. Sinon, un simple appareil défectueux arrête les ordinateurs, l'éclairage et parfois les installations critiques.
Comment l'obtenir ?
- En surcharge : le disjoncteur amont a un calibre nettement plus élevé que l'aval ; sa partie thermique réagit plus lentement.
- En court-circuit : il faut que le courant de défaut fasse déclencher le disjoncteur aval mais pas le magnétique de l'amont. Plus l'amont a un seuil magnétique élevé, plus la sélectivité va loin.
Exemple simple : en amont un C63 (magnétique entre 315 et 630 A), en aval un C16. Un défaut de 250 A sur le circuit 16 A fait déclencher le C16 ; le C63 ne bouge pas. Un défaut de 1 000 A peut faire déclencher les deux.
La filiation en deux phrases
Dans un TD proche du TGBT, l'Icc peut dépasser le pouvoir de coupure des petits disjoncteurs modulaires. Si le fabricant certifie qu'un disjoncteur amont donné limite suffisamment le courant, on peut utiliser ces modulaires : c'est la filiation, toujours justifiée par une table du fabricant (courant de court-circuit).
Sur le terrain
Dans une école à Jette, chaque fois qu'un élève branche un appareil défectueux dans une classe, tout le couloir est plongé dans le noir. Le TD du couloir est protégé en amont par un C20, et les circuits de classe par des C16 : les seuils magnétiques se recouvrent (C20 : 100 à 200 A ; C16 : 80 à 160 A). Après étude, le départ est remplacé par une protection de calibre et de courbe adaptés, choisie à l'aide des tables de sélectivité du fabricant, et le câble est vérifié pour ce nouveau calibre (Ib ≤ In ≤ Iz).
Erreurs fréquentes
- Mettre en amont et en aval des disjoncteurs de calibres trop proches.
- Remplacer un disjoncteur par un modèle d'une autre marque sans vérifier la sélectivité ou la filiation annoncée.
- Croire qu'un calibre amont plus élevé suffit toujours pour être sélectif en court-circuit.
- Oublier la sélectivité des différentiels, qui se traite séparément (les différentiels).
Niveau supérieur
L'essentiel
- Sélectivité ampèremétrique : par les seuils de courant ; limitée par le seuil magnétique bas de l'amont.
- Sélectivité chronométrique : l'amont est temporisé (court retard) ; il doit tenir le court-circuit pendant ce temps (Icw).
- Sélectivité énergétique : exploite la limitation du courant et l'énergie nécessaire au déclenchement ; elle ne se démontre que par les tables du fabricant.
- La filiation améliore le pouvoir de coupure apparent de l'aval, mais peut réduire la sélectivité : les deux s'arbitrent ensemble.
- La sélectivité se vérifie de l'Icc minimal à l'Icc maximal au point d'installation de l'appareil aval.
Approfondir
Zone de surcharge
Les courbes temps-courant des deux appareils ne doivent pas se croiser dans la zone de surcharge. Pour des disjoncteurs, il faut un rapport suffisant entre les réglages thermiques (Ir amont / Ir aval), donné par le fabricant. Pour des fusibles gG de même fabrication, on cite souvent un rapport de calibres d'environ 1,6 ; confirmez-le dans les tables du fabricant.
Sélectivité ampèremétrique
La sélectivité est assurée tant que le courant de défaut reste inférieur au seuil magnétique bas de l'amont (en tenant compte des tolérances) :
limite de sélectivité ≈ Im amont (bas de plage)
Elle est totale si l'Icc maximal au point d'installation de l'aval est inférieur à cette limite. C'est souvent le cas pour des circuits terminaux éloignés (Icc faible), rarement près du TGBT.
Sélectivité chronométrique
On retarde le déclenchement de l'amont (temporisation court retard réglable) : l'aval a le temps de couper. Conditions :
- l'appareil amont doit supporter thermiquement et électrodynamiquement le courant pendant la temporisation (courant de courte durée admissible Icw) ;
- l'installation (barres, câbles) doit aussi le supporter ;
- l'écart de temporisation entre deux niveaux doit couvrir le temps de coupure de l'aval.
On l'utilise surtout entre disjoncteurs de puissance (TGBT → TD principaux). Elle allonge la durée du défaut : contrainte thermique et énergie d'arc plus élevées.
Sélectivité énergétique
Un disjoncteur aval limiteur coupe très vite et laisse passer une énergie (I² × t) trop faible pour faire déclencher l'amont, même si le courant crête dépasse son seuil magnétique. Ce comportement dépend de la conception des appareils : seules les tables de sélectivité du fabricant permettent d'affirmer une limite de sélectivité (par exemple « sélectivité totale » ou « sélectivité jusqu'à x kA »). Certaines gammes proposent aussi une sélectivité logique (les déclencheurs communiquent entre eux).
Filiation
Principe : l'appareil amont, limiteur, réduit le courant de court-circuit présumé à une valeur que l'aval peut couper. Règles :
- uniquement les associations testées et publiées par le fabricant : le RGIE exige de demander les tableaux de filiation établis selon les normes produits des disjoncteurs (Livre 1, 4.4.1.3) ;
- l'amont doit avoir un pouvoir de coupure au moins égal à l'Icc présumé à son point d'installation ;
- la filiation peut s'étendre sur plusieurs niveaux si la table le prévoit ;
- elle se documente dans la note de calcul et sur l'unifilaire, pour qu'un remplacement ultérieur respecte l'association ; en non domestique, le repérage du tableau doit mentionner l'utilisation de la filiation (3.1.3.3 b).
Quand la sélectivité est exigée
Le RGIE exige explicitement la sélectivité pour les circuits de sécurité (5.5.7) et pour les circuits critiques (5.6.2.4) : un défaut dans un autre circuit ne peut pas affecter leur fonctionnement. Ailleurs, elle relève de la qualité de service demandée par le maître d'ouvrage.
Exemple chiffré
TD d'étage de caractéristiques voisines de celui des sujets précédents, mais alimenté cette fois par un départ amont C63 (seuil magnétique 5 à 10 × In, soit 315 à 630 A), avec un câble dimensionné pour ce calibre. Circuits aval : C16. Icc max au TD : 2 kA ; Icc min en bout des circuits : 260 A (ordres de grandeur obtenus selon le courant de court-circuit, calculateur).
- Surcharge : 63 / 16 ≈ 3,9. Les zones thermiques sont nettement séparées (à confirmer sur les courbes).
- Court-circuit, ampèremétrique : sélectivité garantie jusqu'à environ 315 A. Les défauts en bout de ligne (≈ 260 A) sont sélectifs. Un défaut près du TD (jusqu'à 2 kA) ne l'est pas par ce seul critère : sélectivité partielle, limite ≈ 315 A.
- Énergétique : la table du fabricant pour cette association peut indiquer une limite plus élevée. Si elle annonce une limite supérieure à 2 kA, la sélectivité est totale. Sinon, on choisit un amont de calibre ou de type différent (par exemple un disjoncteur à déclencheur réglable) et on revérifie.
- Pouvoir de coupure : les C16 doivent avoir un pouvoir de coupure ≥ 2 kA, ou bénéficier d'une filiation avec le C63 confirmée par la table.
Comparaison : avec un D63 en amont (630 à 1 260 A), la limite ampèremétrique passerait à environ 630 A ; mais il faudrait vérifier que le D63 coupe encore l'Icc minimal du câble qu'il protège.
Erreurs fréquentes
- Annoncer une « sélectivité totale » sans table du fabricant, en se basant sur le seul rapport de calibres.
- Temporiser un disjoncteur amont sans vérifier son Icw ni la tenue des barres et câbles.
- Appliquer la filiation entre appareils de fabricants différents sans table de filiation, ou sans la signaler sur le repérage du tableau.
- Oublier qu'une filiation « consomme » souvent de la sélectivité : l'amont peut déclencher en même temps que l'aval.
- Analyser uniquement l'Icc maximal ou uniquement l'Icc minimal, au lieu de toute la plage.