L’ElecNews n°2 – Court-circuit dans une ligne alimentée par une ASI fonctionnant en mode batterie

Pour commencer

L’Alimention Sans Interruption (ASI) est utilisée pour alimenter des charges avec un niveau de criticité élevée. Dans la grande majorité des cas, une ASI est constituée d’un ensemble regroupant un redresseur-chargeur, une batterie ainsi qu’un onduleur. Il est le plus souvent complété par un contacteur statique qui permet de pallier une éventuelle défaillance de l’onduleur et d’un by-pass manuel pour les opérations de maintenance.

L'ElecNews n°2 - Court-circuit dans une ligne alimentée par une ASI fonctionnant en mode batterie - Schéma électrique d'une ASI

L’ASI se caractérise par les données d’entrées suivantes nécessaires au dimensionnement des installations électriques :

L'ElecNews n°2 - Court-circuit dans une ligne alimentée par une ASI fonctionnant en mode batterie - Tableau des caractéristiques d'une ASI

Dans cet article, nous allons nous intéresser plus particulièrement à son fonctionnement en mode batterie et à son intensité de court-circuit maximal, s’agissant d’un point clé pour le dimensionnement et le choix des protections en aval de celui-ci.

Entrons dans le vif du sujet

Lorsque l’ASI fonctionne sur batterie, le dépassement d’une certaine valeur de courant de court-circuit entraînera une limitation du courant de l’onduleur pendant un temps spécifié. Le courant de court-circuit en sortie peut ou non entraîner la limitation du courant de l’onduleur. La réponse de l’ASI au court-circuit dépend de l’impédance de la boucle de court-circuit Zcc​ (impédance totale des bornes de sortie de l’ASI au point de défaut).

Du point de vue des caractéristiques de conception de l’ASI, l’impédance limite Zlim​, au-dessus de laquelle le courant circulant vers les points de défaut n’est plus limité par l’onduleur, est calculée comme suit :

Zlim = tension nominale / courant de court-circuit max

Maintenant, reprenons le cas d’usage présenté initialement :

L'ElecNews n°2 - Court-circuit dans une ligne alimentée par une ASI fonctionnant en mode batterie - Schéma unifilaire

Figure 1: Zcc < Zlim

Lorsque l’onduleur d’une ASI fonctionne en mode batterie, il utilise plusieurs techniques pour limiter le courant en cas de court-circuit et ainsi protéger ses composants internes et maintenir la stabilité du système. Voici quelques techniques :

  • Réduction du temps de conduction des IGBT (transistor bipolaire à grille isolée) : Le contrôleur ajuste les signaux des IGBT pour réduire le courant.
  • Contrôle par PWM : L’algorithme ajuste la modulation de largeur d’impulsion pour maintenir le courant limité.
  • Réduction de la tension de sortie : La tension diminue en fonction de la réduction du courant.

Dans les 3 cas susmentionnés, l’onduleur se comporte donc comme une source de courant : Zcc < Zlim

Figure 2: Zcc > Zlim

Dans ce cas de figure, l’onduleur peut gérer le courant de court-circuit sans nécessairement déclencher les dispositifs de protection immédiatement. Le défaut est vu dans ce cas comme une charge. L’onduleur continue à stabiliser la tension de sortie, ce qui nous ramène à un modèle de source de tension, comme on pourrait le retrouver avec une alimentation depuis le contacteur statique ou encore avec un by-pass externe.

Comment intervient elec calc™ dans cette problématique ?

elec calc™ calcule les courants de court-circuit conformément aux recommandations de la norme CEI 60909. Suivant ces recommandations, la méthode des composantes symétriques est utilisée. Cette méthode est la plus précise puisqu’elle conduit à un dimensionnement optimisé par rapport aux autres méthodes simplifiées et plus conservatoires.

De plus, le logiciel est en mesure de simuler parfaitement le comportement des différentes sources, comme mentionné dans l’exemple vu précédemment. Le moteur de calcul en temps réel d’elec calc™ permet également de faire cohabiter des sources de tension et des sources de courant au sein du même projet. Prenons l’exemple d’une source photovoltaïque qui se comportera en source de courant : sa contribution sera prise en compte dans toute l’installation en fonction de l’impédance de la boucle de défaut.

L'ElecNews n°2 - Court-circuit dans une ligne alimentée par une ASI fonctionnant en mode batterie - Interface d'elec calc™

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