TGBT, sélectivité et courants de court-circuit
Maîtriser les principes de sélectivité des protections électriques et calculer les courants de court-circuit à chaque niveau du TGBT.
À retenir
- La sélectivité totale entre TGBT et départs onduleurs évite qu'un défaut local ne coupe toute la salle.
- Le courant de court-circuit diminue avec la distance à la source du fait de l'impédance des câbles.
- Chaque disjoncteur doit avoir un pouvoir de coupure supérieur ou égal à l'Icc présumé à son point d'installation.
- Toute modification de topologie électrique impose de refaire l'étude de sélectivité et de court-circuit.
Rôle central du TGBT
Le tableau général basse tension (TGBT) reçoit l'énergie en sortie des transformateurs et/ou des groupes électrogènes et la répartit vers les onduleurs, les TD (tableaux divisionnaires) et les équipements auxiliaires (froid, éclairage, sécurité). C'est le point où se joue la fiabilité de toute la chaîne aval.
Principe de sélectivité
La sélectivité consiste à faire déclencher uniquement la protection la plus proche du défaut, en amont, sans couper les autres circuits sains. Trois types de sélectivité existent :
| Type | Principe | Limite |
|---|---|---|
| Ampèremétrique | Différence de seuil de courant entre protections amont/aval | Difficile au-delà de niveaux de court-circuit rapprochés |
| Chronométrique | Temporisation croissante vers l'amont | Retarde l'élimination du défaut, contrainte thermique accrue |
| Logique (ZSI, Zone Selective Interlocking) | Communication entre disjoncteurs pour n'ouvrir que le plus proche du défaut | Nécessite des disjoncteurs communicants compatibles |
Point clé
dans un data center à forte disponibilité, viser une sélectivité totale (100 % de la plage de court-circuit) entre le disjoncteur général TGBT et les départs onduleurs, car un déclenchement intempestif du disjoncteur amont couperait l'ensemble de la salle.
Calcul du courant de court-circuit à chaque niveau
Le courant de court-circuit décroît à mesure que l'on s'éloigne de la source, du fait de l'impédance cumulée des câbles :
Icc(aval) = U / (racine(3) x Ztotal)
avec Ztotal = Ztransfo + Zcables + Zdisjoncteurs
Un calcul typique en sortie TGBT (proche transformateur) peut donner 30-40 kA, alors qu'en bout de ligne sur un TD après 50 mètres de câble, il peut chuter à 8-12 kA. Chaque disjoncteur doit avoir un pouvoir de coupure (Icu) supérieur ou égal au courant de court-circuit présumé à son point d'installation.
Attention
installer un disjoncteur au pouvoir de coupure insuffisant en un point du réseau, même si la protection amont finirait par éliminer le défaut, expose le matériel et le personnel à un risque d'explosion (arc flash) lors d'un défaut franc ; le calcul de court-circuit doit être refait à chaque modification de topologie.
Procédure de vérification d'une étude de sélectivité
- Recueillir les courbes de déclenchement (temps/courant) de chaque protection depuis le poste de livraison jusqu'au départ terminal.
- Superposer les courbes sur un même diagramme log-log et vérifier l'absence de croisement sur toute la plage de courant possible.
- Vérifier le pouvoir de coupure de chaque disjoncteur par rapport à l'Icc calculé à son point d'installation, avec une marge de sécurité.
- Documenter l'étude et la rejouer après toute modification (ajout de transformateur, allongement de câble, ajout de charge).
Sur le terrain
un audit de sélectivité révèle fréquemment des zones de recouvrement de courbes entre le disjoncteur général et un départ TD, notamment après un remplacement partiel d'équipement sans recalcul global — ce qui expose à des coupures générales pour un défaut localisé.
Astuce
exigez une étude de sélectivité et de court-circuit complète, réalisée avec un logiciel dédié (type ETAP, SKM ou équivalent du fabricant), livrée avec le dossier de commissioning électrique, et non une simple note de calcul manuelle approximative.