TEMPERATURE MAXIMALE TOLEREE PAR LES ISOLANTS La
Transcription
TEMPERATURE MAXIMALE TOLEREE PAR LES ISOLANTS La
TEMPERATURE MAXIMALE TOLEREE PAR LES ISOLANTS La température maximale sur l’âme des conducteurs est liée à la nature de l’isolation (Isolant en contact direct avec l’âme des conducteurs) a) b) 1 En régime permanent (régime dit isotherme t = ∞ ) En régime de court-circuit (Régime adiabatique t ≤ 5s) Régime permanent (Régime isotherme) Les valeurs des courants admissibles sont déterminées de telle manière que l’échauffement des conducteurs produit par l’effet Joule ne portent pas les isolations à une température supérieure à celle considérée comme n’apportant aucun vieillissement appréciable à ces isolations. Autrement dit, cette température est celle que peuvent supporter indéfiniment les isolations sans compromettre leurs qualités. Les valeurs de ces températures sont en pratique les suivantes : 60 0C pour le caoutchouc à 60°C, 85 0C pour le caoutchouc à 85°C, 70 0C pour le polychlorure de vinyle (PCV) 90 0C le polyéthylène réticulé (PRC) et l’éthylène propylène (EPR), 150 0C pour le caoutchouc silicone. • • • • • En partant d’une température ambiante de 30°C, théoriquement, il est possible de déterminer par calcul les valeurs de courants admissibles en tenant compte des caractéristiques thermiques des différents éléments constituants des conducteurs et des câbles électriques. Mais de tels calculs sont longs et compliqués. Pour ceux qui seraient intéressé par des tels calculs, je les invite à consulter la norme CEI 287. En pratique, l’expérience a montré que la valeur du courant admissible peut s’exprimer par la formule empirique suivante : I z = k × S α (1) • • • S étant la section des conducteurs en mm², k étant un coefficient dont la valeur dépend du type de canalisation, du nombre des conducteurs et de leur nature. Voir tableaux A5 et A6 du guide UTE C 15-500 (édition de juillet 2003) α Un exposant dont la valeur était fixée jusqu’à présent à 0,60 (norme NFC 15-100 de 1977 couverture grenat) cette valeur de 0,60 a été jugée un peu faible et pénalisait les fortes sections ; C’est pourquoi il a été admis de porter la valeur de cet exposant à 0,625 et depuis la norme de 1981, cette valeur a été individualisée. Voir à ce sujet les tableaux A5 et A6 du guide pratique UTE C 15-500 (édition de juillet 2003) Le coefficient k peut être considéré comme le produit de plusieurs coefficients, • • • un coefficient f1 qui dépend du type de canalisation et du mode de pose (câble multiconducteur, conducteurs isolés sous conduit, pose dans des goulottes, des caniveaux...) un deuxième coefficient f2 lorsque la température ambiante est supérieure à 30°C (inférieur à 1) ou lorsque la température ambiante se maintient toujours à une valeur inférieure à 30°C (supérieur à 1) Un troisième coefficient f3 de réduction en fonction du nombre de conducteurs lorsque ce nombre est supérieur à 4 (groupement de câbles). Jean-Marie BEAUSSY Page 1 F:\Mes Documents FReeCOm\Forum Résélec\Température isolants.doc 15/11/2008 TEMPERATURE MAXIMALE TOLEREE PAR LES ISOLANTS • • Un quatrième coefficient f4 de réduction en fonction de la pose symétrique ou non. …/… k = k × f1 × f 2 × f3 × f 4 × ... × f n (2) Les valeurs de k indiquées sont valables pour des conducteurs en cuivre. Pour des conducteurs en aluminium, un coefficient de réduction égal à 0,78 doit être appliqué. Les valeurs correspondant aux câbles enterrés n’ont qu’un caractère indicatif ; en effet, les conditions de dissipation de la chaleur dans la terre ne sont pas semblables à celles dans l’air libre : en particulier l’exposant α de la relation (1) entre le courant admissible et la section des conducteurs est inférieure à 0,60, de l’ordre de 0,56. Voir le tableau A6 du guide pratique UTE C 15-500 (page 35 de l’édition de juillet 2003) 2 Régime de court-circuit (Régime adiabatique) Nous sommes ici dans un cas particulier du fonctionnement de la canalisation. Il s’agit dans un régime dit adiabatique. Le phénomène est tellement rapide que l’on considère qu’il n’y a pas de dissipation de chaleur dans le milieu ambiant. Toute l’énergie reste concentrée dans le conducteur. Au début du court-circuit, le conducteur est considéré à une température initiale ( θi = à la température en régime permanent. Voir chapitre précédent). A la fin du court-circuit (temps nécessaire pour que la protection élimine le défaut généralement inférieur à 5s) le conducteur ne doit pas être porté à une température finale θ f définie ci- ( ) dessous. C’est la condition « sine qua non » pour assurer la pérennité de la canalisation. En fait, il s’agit de s’assurer que l’isolant de la canalisation ne va pas se détruire. La contrainte thermique maximale (CT max) ne doit pas être dépassée. Pour ce faire, il est nécessaire de vérifier l’équation suivante est toujours quelque soit le type défaut concerné (triphasé, monophasé, double défaut, etc.) : I 2 × t = k 2 × S 2 (3) En ce qui concerne la valeur du coefficient « k » Deux cas sont à considérer 2.1 Les conducteurs sont inclus dans la canalisation Nature de l’isolant PVC à 70°C S ≤ 300mm² PVC à 70°C S > 300mm² PRC ou EPR à 90°C Caoutchouc à 60°C Caoutchouc à 85°C θi / θ f 70/160 70/140 90/250 60/200 85/220 Jean-Marie BEAUSSY Page 2 F:\Mes Documents FReeCOm\Forum Résélec\Température isolants.doc k = Densité de courant (δ A/mm²) Cuivre t = 1s Aluminium t = 1s norme calculé norme calculé 115 114,83 76 76.08 103 102,65 68 68,03 143 142,87 94 94,55 141 140,73 92 93,22 134 133,97 89 88,69 15/11/2008 TEMPERATURE MAXIMALE TOLEREE PAR LES ISOLANTS 2.2 Les conducteurs sont séparés de la canalisation Nature de l’isolant PVC à 70°C S ≤ 300mm² PVC à 70°C S > 300mm² PRC ou EPR à 90°C Caoutchouc à 60°C Caoutchouc à 85°C Nus absence de risque BE2 ou BE3 Nus avec risque BE2 ou BE3 θi / θ f 30/160 30/140 30/250 30/200 30/220 30/200 30/150 k = Densité de courant (δ A/mm²) Cuivre t = 1s Aluminium t = 1s norme calculé norme calculé 143 142,68 95 94,6 133 133,07 88 88,26 176 175,56 116 116,3 159 158,98 105 105,37 166 166,04 110 110,02 159 158,98 105 105,37 138 138,02 91 91,53 Je ne voudrais pas être trop long sur ce sujet, j’ attends si nécessaire vos questions. Jean-Marie BEAUSSY Page 3 F:\Mes Documents FReeCOm\Forum Résélec\Température isolants.doc 15/11/2008