TGBT industriel : dimensionnement, formes constructives et bilan de puissance
Le dimensionnement d’un TGBT industriel n’est pas une opération de sélection catalogue. C’est une démarche d’ingénierie qui conditionne la fiabilité de l’ensemble de l’installation BT pour sa durée de vie complète. Un TGBT sous-dimensionné en courant nominal ou sous-estimé en tenue de court-circuit, c’est un risque de défaillance en exploitation — avec les conséquences que ça implique sur la continuité de production et la sécurité des personnes.
Voici les étapes et les paramètres qui structurent cette démarche, du bilan de puissance au choix des formes constructives.
Le bilan de puissance : point de départ non négociable
Avant tout choix d’appareillage, le bureau d’études établit le bilan de puissance de l’installation. Il s’agit de recenser l’ensemble des récepteurs alimentés par le TGBT — moteurs, éclairage, CVC, process — et d’en déduire la puissance appelée réelle en tenant compte de deux coefficients clés :
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- Le coefficient de simultanéité (ks) : tous les récepteurs ne fonctionnent pas en même temps. Ce coefficient, compris entre 0,4 et 1, réduit la puissance totale installée à la puissance réellement appelée simultanément.
Ce coefficient a un impact direct sur le calibre de l’arrivée générale du TGBT et sur le dimensionnement des jeux de barres. Un bilan de puissance mal établi — coefficients surestimés ou sous-estimés — produit soit un TGBT surdimensionné et coûteux, soit un TGBT insuffisant pour absorber les pics de charge réels.
Sur un site industriel avec des démarreurs directs ou des variateurs de vitesse en nombre, le courant de démarrage des moteurs doit également être intégré à l’analyse.
Le courant de court-circuit : le paramètre qui définit la structure du tableau
Le deuxième paramètre de dimensionnement structurant est l’Icc — le courant de court-circuit au point de livraison du TGBT. Il dépend de la puissance du transformateur HTA/BT amont et de l’impédance de la liaison entre ce transformateur et le TGBT.
L’Icc conditionne :
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- Le pouvoir de coupure des disjoncteurs de toutes l’installation.
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- Le dimensionnement mécanique des jeux de barres en cuivre — section, fixations, distances entre supports — pour résister aux efforts électrodynamiques lors d’un court-circuit
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- La tenue de court-circuit de l’enveloppe elle-même, vérifiée selon IEC 61439
En pratique, les jeux de barres d’un TGBT industriel sont dimensionnés pour transporter le courant nominal en régime permanent et résister aux efforts de court-circuit en régime transitoire. Les sections courantes vont de quelques centaines d’ampères à plusieurs milliers d’ampères selon la puissance du site. Les barres sont généralement en cuivre, cuivre étamé et aluminium, fixées sur isolateurs / supports avec des distances inter-phases calculées selon les niveaux d’isolement requis par IEC 61439.
Formes constructives et indices de service : le choix selon les contraintes d’exploitation
La structure interne du TGBT — ce qu’on appelle la forme constructive ou l’indice de service — se choisit en fonction des contraintes d’exploitation du site, pas uniquement du budget.
Tableau
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Exploitation (1er chiffre) (réglages, mesures, verrouillage…) |
Maintenance (2ème chiffre) (nettoyage, vérifications, tests, réparations…) |
Evolution (3ème chiffre) (modification, extention de l’installation…) |
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|---|---|---|---|
| Niveau 1 |
IS = 1 • • L’opération entraîne l’arrêt complet du tableau. |
IS = • 1 • L’opération entraîne l’arrêt complet du tableau. |
IS = • • 1 L’opération entraîne l’arrêt complet du tableau. |
| Niveau 2 |
IS = 2 • • L’opération entraîne l’arrêt de la seule unité fonctionnelle concernée. |
IS = • 2 • L’opération entraîne l’arrêt limité à la seule unité fonctionnelle concernée, avec intervention possible sur les raccordements |
IS = • • 2 L’opération entraîne l’arrêt limité à la seule unité fonctionnelle concernée. Des réserves d’unités fonctionnelles, définies en nombre et en taille, sont prévues. |
| Niveau 3 |
IS = 3 • • L’opération entraîne seulement l’arrêt de la puissance de l’unité fonctionnelle concernée. Mais autorise des essais d’automatismes afin de tester l’installation en « grandeur réelle » avant sa remise en route. |
IS = • 3 • L’opération entraîne l’arrêt limité à la seule unité fonctionnelle concernée, sans intervention sur les raccordements. |
IS = • • 3 Adjonction possible de tout type d’unité fonctionnelle (protection ou commande moteur) sans mise hors tension du tableau. Cette intervention se fait dans un emplacement non équipé dans des limites imposées par le constructeur. |
Sur un site de production en fonctionnement continu — agroalimentaire, traitement de l’eau, industrie chimique — un IS 233 ou IS 333 s’impose dès lors que des interventions de maintenance en exploitation sont prévisibles. La possibilité d’intervenir sur une unité fonctionnelle sans mettre hors tension l’ensemble du tableau est souvent le critère décisif dans ces environnements.
À y regarder de plus près, le choix de l’indice de service a des implications sur la volumétrie du tableau, sa profondeur et son implantation dans le local électrique. Un IS 233 nécessite des séparations physiques internes qui augmentent sensiblement les dimensions de l’armoire. À intégrer dès la phase de conception architecturale du local TGBT.
Sélectivité et coordination de protection : ce que le bureau d’études doit vérifier
Un TGBT industriel bien dimensionné n’est pas seulement un tableau qui tient en régime normal. C’est un tableau dont la coordination de protection est vérifiée pour que, en cas de défaut sur un départ, seul le disjoncteur de ce départ déclenche — sans mettre hors tension l’ensemble de l’installation.
Cette sélectivité — totale ou partielle selon les niveaux — se vérifie par une étude de coordination qui analyse la cascade disjoncteur général / disjoncteurs de départs sur la base des courbes de déclenchement constructeur. Sans cette vérification, un court-circuit sur un départ secondaire peut déclencher l’arrivée générale et couper l’ensemble du site.
Sur les installations industrielles à forte contrainte de continuité, la sélectivité doit être totale jusqu’au niveau des tableaux divisionnaires. Cette exigence doit être stipulée explicitement dans le CCTP remis au tableautier — elle conditionne le choix des appareils et leur calibrage.
ARMEL intègre cette vérification de coordination dans son processus de bureau d’études pour chaque TGBT industriel sur-mesure. Les schémas unifilaires livrés incluent les références d’appareillage et les paramètres de réglage des protections.
→ Soumettre votre projet de TGBT industriel à notre bureau d’études — 02 22 66 85 59