Un courant de défaut est un flux de courant élevé non intentionnel et non contrôlé à travers un système électrique. Les courants de défaut sont causés par des courts-circuits à très faible impédance. Il peut s’agir de courts-circuits à la terre ou entre phases. Le flux de courant élevé qui en résulte peut entraîner une surchauffe de l’équipement et des conducteurs, des forces excessives et parfois même des arcs, des souffles et des explosions graves. Les causes des défauts comprennent des éléments tels que la foudre, les animaux, la saleté et les débris, les outils tombés, la corrosion et l’erreur humaine.

Les calculs du courant de défaut sont basés sur la loi d’Ohm dans laquelle le courant (I) est égal à la tension (V) divisée par la résistance (R). La formule est I = V/R. Lorsqu’il y a un court-circuit, la résistance devient très petite, et cela signifie que le courant devient très grand.

Si la résistance était nulle, alors le courant de défaut calculé irait à l’infini. Cependant, même le fil de cuivre a une certaine résistance ; ce n’est pas un conducteur parfait. La détermination du courant de défaut implique de connaître la résistance totale de la source d’alimentation à l’emplacement du défaut.

Les calculs du courant de défaut sont requis

La connaissance du courant de défaut disponible est importante lors de la sélection des dispositifs de protection, mais elle est également requise par le code. Le Code national de l’électricité (NEC) 110.24(A) stipule:

« L’équipement de service dans les unités autres que les logements doit être marqué de façon lisible sur le terrain avec le courant de défaut maximal disponible. Le ou les marquages sur le terrain doivent inclure la date à laquelle le calcul du courant de défaut a été effectué et être d’une durabilité suffisante pour résister à l’environnement concerné. »

Cela signifie qu’il doit y avoir des étiquettes installées sur le terrain sur l’équipement électrique, comme l’équipement de branchement, qui donne le courant de défaut de court-circuit disponible. Cela permet de comparer facilement le courant nominal de court-circuit (SCCR) de l’équipement avec le courant de défaut maximal disponible.

Chaque fois qu’il y a un changement d’équipement, le calcul du courant de défaut doit être refait. Ceci est spécifié dans le NEC 110.24(B):

« Lorsque des modifications de l’installation électrique se produisent qui affectent le courant de défaut maximal disponible au service, le courant de défaut maximal disponible doit être vérifié ou recalculé si nécessaire pour s’assurer que les valeurs nominales de l’équipement de service sont suffisantes pour le courant de défaut maximal disponible aux bornes de ligne de l’équipement. Le ou les marquages sur le terrain requis dans le paragraphe 110.24(A) doivent être ajustés pour refléter le nouveau niveau de courant de défaut maximal disponible. »

Types de défauts

Dans un système électrique, il y a plusieurs types de défauts possibles :

• Un court-circuit qui a pour résultat que le courant contourne la charge normale.
• Un « défaut de terre » dans lequel le courant circule dans la terre.
• Dans les systèmes triphasés, il peut y avoir un court-circuit entre une ou plusieurs phases. Ce type de défaut crée généralement les courants de défaut les plus élevés.

Le quatrième type de défaut, un défaut en circuit ouvert, ne génère pas de courant de court-circuit. Un défaut ouvert résulte d’une interruption involontaire du courant.

Les systèmes de protection doivent empêcher les dommages aux équipements et protéger les personnes dans toutes les situations ci-dessus. Cela signifie que des calculs de courant de défaut doivent être effectués afin que les dispositifs de protection appropriés puissent être sélectionnés.

Défauts boulonnés contre défauts d’arc

Un défaut électrique peut être soit un défaut boulonné, soit un défaut d’arc.

Dans un défaut boulonné, il y a une connexion solide. Cela permet au courant de défaut de circuler dans un conducteur. Ce type de défaut peut se produire lorsqu’un installateur connecte une source d’alimentation à la terre au lieu du point où elle devrait être connectée. Lorsque le courant est mis, il y a immédiatement un défaut boulonné qui déclenche le dispositif de protection. Comme le flux de courant a été contenu, les dommages sont généralement limités. Cependant, un défaut boulonné crée les courants de défaut les plus élevés.

Un défaut d’arc résulte lorsqu’il n’y a pas de connexion solide, mais que les conducteurs se rapprochent suffisamment pour que le courant saute à travers l’espace créant un arc. L’arc initial ionise l’air en créant un plasma qui permet au flux de courant d’augmenter rapidement et d’être soutenu, ce qui entraîne un éclair d’arc ou une explosion d’arc. Lorsqu’un éclair d’arc est possible, alors des calculs de courant de défaut doivent être effectués pour déterminer les limites de protection sûres et l’EPI requis, ainsi que pour fournir les informations nécessaires aux étiquettes d’éclair d’arc qui doivent être installées en plus des étiquettes de courant de défaut requises par le NEC 110.24.

Défauts triphasés

La norme CEI 60909 « Courants de court-circuit dans les systèmes triphasés » donne la méthode de calcul acceptée pour les courants de défaut triphasés.

Un défaut dans un système triphasé peut être symétrique (équilibré) ou dissymétrique (déséquilibré). Dans un défaut symétrique, les trois phases sont également affectées. Cependant, cela se produit rarement. La plupart des défauts triphasés sont dissymétriques, ce qui rend plus difficile le calcul du courant de défaut.

Sources de contenu

Avant de pouvoir effectuer un calcul de courant de défaut, il faut identifier toutes les sources possibles de courant. Cela peut inclure certaines sources de courant qui n’ont peut-être pas été prises en compte. Il existe quatre sources possibles de courant de défaut de court-circuit :

• Générateurs électriques sur site : Ceux-ci sont proches et le courant de défaut n’est limité que par l’impédance du générateur lui-même et du circuit électrique.
• Moteurs synchrones : un moteur synchrone est un moteur à courant alternatif dans lequel la vitesse du moteur est proportionnelle à la fréquence du courant électrique. Lorsque l’alimentation électrique fait défaut, comme cela se produira en cas de court-circuit, l’inertie de la charge mécanique sur le moteur continuera à faire tourner le moteur. Le moteur agira alors comme un générateur fournissant du courant, et cela contribuera au courant total circulant vers le défaut.
• Moteurs à induction : ce type de moteur deviendra également un générateur s’il y a un défaut de court-circuit quelque part ailleurs dans le système. Cependant, le courant de défaut généré par un moteur à induction ne durera que quelques cycles. Le courant sera approximativement égal au courant de démarrage à rotor bloqué du moteur.
• Système de service public d’électricité : la plupart du courant de défaut provient généralement du service public d’électricité. Le niveau du courant de court-circuit dépendra :
• de la tension nominale secondaire du transformateur et de son impédance
• de l’impédance des générateurs
• de l’impédance du circuit allant du transformateur au court-circuit.

Pour simplifier le calcul du courant de défaut, on suppose que tous les générateurs électriques du système sont en phase et qu’ils fonctionnent à la tension nominale du système.

Condition triphasée boulonnée

Une étude de court-circuit est effectuée afin de pouvoir calculer le courant de défaut. Cela implique normalement d’examiner le pire scénario, qui est la condition de défaut triphasé boulonné. Sur la base de cette situation, d’autres conditions de défaut peuvent être approximées.

La contribution au courant de défaut des moteurs du système est importante. Dans de nombreux cas, les moteurs peuvent contribuer à quatre à six fois leur courant normal de pleine charge. Même si le courant est de très courte durée, il est essentiel qu’il soit inclus dans le calcul du courant de défaut.

Lorsqu’une étude d’éclair d’arc est effectuée, le calcul du courant de défaut devrait toujours être pour le courant de court-circuit triphasé boulonné le plus élevé.

Étiquetage du courant de défaut

Une fois que le courant de défaut a été calculé, des étiquettes faites donnant le courant de défaut de court-circuit disponible, devraient être appliquées sur l’équipement. Si une étiquette de flash d’arc est nécessaire, elle doit également être imprimée et appliquée à l’endroit approprié. Chaque étiquette nécessite des informations personnalisées qui proviennent du calcul du courant de défaut.

Passez à l’étape suivante !

Maintenant que vous avez une compréhension de base des variables dans les calculs de l’éclair d’arc, téléchargez notre guide gratuit sur l’énergie d’éclair d’arc pour obtenir des conseils détaillés sur la façon de mettre en œuvre un système de sécurité dans votre installation. Téléchargez votre exemplaire gratuit dès aujourd’hui !