IT Systems

Systèmes non mis à la terre tels que reflétés dans les normes

Types de réseau

Les types de réseaux électriques de base sont illustrés dans DIN VDE 0100-100 (VDE 0100-100):2009-06 Dans 131.1 de cette norme, il est fait référence au fait que, avec ces exigences, la sécurité des personnes, du bétail et des biens est assurée contre les dangers et les dommages, à condition que les systèmes électriques soient utilisés de la manière prévue. Les risques encourus incluent l'apparition de courants de choc dangereux et les interruptions de l'alimentation électrique.

Le schéma IT est décrit dans les normes CEI 60364-1:2005-11, 312.2.3 (AC) et 312.2.4.5 (DC). La définition stipule que tous les composants actifs doivent être isolés de la terre ou qu'un point doit être connecté à la terre via une impédance. Les parties conductrices exposées (des équipements électriques) du système électrique sont mises à la terre individuellement, en groupe ou collectivement avec la terre du système (voir également CEI 60364-4-41:2017-03, 411.6). Le système peut également être relié à la terre via une impédance suffisamment élevée. En Allemagne, cela n'est appliqué qu'à des fins de mesure ou fonctionnelles.

La source d'alimentation

Il faut distinguer la source d'alimentation d'un réseau IT "normal" et d'un réseau IT médical. Une déconnexion sous forme d'isolation de base est nécessaire pour la source d'alimentation. En pratique, celui-ci prend généralement la forme d'un transformateur d'isolement. Cette fonction peut également être assurée par une batterie, par un système photovoltaïque (PV) autonome ou par un groupe électrogène mobile.  Dans un réseau IT médical, les courants de fuite lors d'interventions intracardiaques (ex : chirurgie à cœur ouvert) doivent être extrêmement faibles compte tenu du risque potentiel pour le patient. Le transformateur d'isolement requis est décrit dans la norme CEI 61558-2-15:2011-11.

Mise à la terre

En pratique, le réseau IT est souvent appelé "le système d'alimentation électrique non mis à la terre". "Non mis à la terre" dans ce contexte se réfère uniquement à la connexion entre tous les conducteurs actifs et le système de mise à la terre. Conformément à la norme CEI 60364-4-41:2017-03, 411.3.1.1 "Mise à la terre de protection", les parties conductrices exposées doivent être connectées à un conducteur de protection, en fonction du type de mise à la terre. Cela signifie pour le réseau IT conformément au 411.6.2 que les corps doivent être mis à la terre individuellement, en groupe ou collectivement et que les conditions suivantes doivent être remplies :

Dans les systèmes à courant alternatif RA × Id ≤ 50 V

RA est la somme de la résistance en Ω de l'électrode de terre et du conducteur de protection pour les parties conductrices exposées respectives ;

Id; le courant de défaut en A du premier défaut d'impédance négligeable entre un conducteur de ligne et une partie conductrice exposée.

Aucune limitation de tension de contact n'est prise en compte dans les systèmes à courant continu car la valeur de Id peut être considérée comme négligeable.

Le 1er défaut du réseau IT

Le courant de défaut Id  suite à l'apparition d'un premier défaut contre une partie conductrice exposée ou la terre est très faible, et l'arrêt automatique n'est pas nécessaire (IEC 60364-4-41:2017-03, 411.6.1), en supposant que l'exigence de mise à la terre définie dans la section 411.6.2 a été satisfaite. Cela signifie que la résistance du conducteur de protection RA est parallèle à la résistance du corps et que le courant de défaut déjà très faible traverse ce conducteur de protection et que la tension de contact reste nettement inférieur à la valeur maximale autorisée de 50 V dans les systèmes à courant alternatif. Ceci est particulièrement avantageux dans le secteur médical.

La valeur du courant de défaut Id à un premier défaut est déterminée par la tension nominale, la fréquence nominale et le circuit parallèle comprenant la capacité de fuite du système et résistance d'isolement du système électrique à la terre. Le courant de défaut, en cas de premier défaut, circule avec une impédance négligeable entre un conducteur de ligne et une partie conductrice exposée. Avec un bon niveau d'isolation dans un système électrique, Id peut être approximé par la capacité de fuite du système et peut être calculé comme suit : 

Pour un système triphasé

 ICe = U⁄√3 ×3ω × Ce = U ×√3×ω ×Ce</ sous> 

Pour système monophasé

ICe = U × ω × Ce

Dispositifs de protection et de surveillance

CEI 60364-4-41 : 2017-03, 411.6.3 stipule que les dispositifs de surveillance et de protection suivants peuvent être utilisés dans les réseaux IT  :

  • Dispositifs de surveillance de l'isolement (IMD) ;
  • Dispositifs de surveillance du courant résiduel (RCM) ;
  • Systèmes de localisation de défauts d'isolement (IFLS) ;
  • Dispositifs de protection contre les surintensités ;
  • Dispositifs de protection contre les courants de défaut (RCD).

La sous-clause 411.6.3.1 définit qu'un dispositif de surveillance de l'isolement (IMD) est tenu de signaler un premier défaut entre une partie sous tension et une partie conductrice exposée ou à la terre. Cet appareil doit émettre un signal sonore et/ou visuel qui doit durer aussi longtemps que le défaut d'isolement existe. Il est conseillé de remédier à un premier défaut aussi rapidement que possible dans la pratique. "Aussi vite que pratiquement faisable" dépend des paramètres pratiques relatifs au système. Fondamentalement, le système IT présente un avantage significatif en ce sens qu'un défaut d'isolement ne doit pas être éliminé immédiatement, mais peut être retardé, par exemple jusqu'à l'échéance du prochain intervalle de maintenance du système.

Systèmes de localisation de défauts d'isolement (IFLS)

Avec un système de localisation de défauts d'isolement (IFLS), les sorties et/ou appareils défectueux peuvent être localisés pendant le fonctionnement, c'est-à-dire qu'il n'est pas nécessaire d'arrêter le système. À des fins de dépannage, des impulsions de mesure sont superposées au système informatique qui sont à leur tour captées et évaluées par des transformateurs de courant de mesure. A partir de l'affectation transformateur de courant de mesure/sortie, il est alors aisé d'identifier la sortie défaillante.

Équipement de surveillance du courant résiduel (RCM)

Les dispositifs de surveillance du courant résiduel (RCM) ne peuvent fonctionner qu'avec certaines limitations (voir dispositifs de protection contre les courants de défaut (RCD))

Dispositifs de protection contre les surintensités

Les dispositifs de protection contre les surintensités sont conçus en tenant compte de la norme IEC 60364-4-43:2008. Pour les réseaux IT, il faut notamment tenir compte du fait que:

  • Dans le schéma IT médical, une protection contre les surcharges n'est pas autorisée dans le circuit de sortie (circuit secondaire) du transformateur, c'est-à-dire que seule une protection contre les court-circuits est requise. C'est pourquoi le courant de charge et la température du transformateur doivent être surveillés et que les anomalies doivent être signalées (IEC 60364-7-710:2002, 710.411.6.3.101)
  • Selon la norme IEC 60364-4-43:2008-08, paragraphe 431.1.1, tous les conducteurs actifs doivent être protégés (sur tous les pôles). Voir également la norme IEC 60364-5-55:2011+A1:2012, clause 557 „circuits auxilaires“ paragraphe 557.3.6.1 „Les circuits auxiliaires en courant alternatif ou en courant continu non reliés à la terre doivent être protégés contre les courts-circuits par un dispositif de protection permettant l'interruption de tous les conducteurs de phase“. Cette indication se trouve également dans la norme IEC 60364-4-43:2008-08,paragraphe 431.2.2.
  • Lorsque dans les réseaux IT triphasés avec neutre, une détection de surintensité est requise pour le conducteur neutre, celle-ci doit entraîner la déconnexion de tous les conducteurs actifs(IEC 60364-4-43:2008-08, paragraphe 431.2.2). Cette disposition n'est pas nécessaire si le conducteur neutre est protégé contre les surintensités, par exemple à l'origine de l'installation.
  • Une coupure sur tous les pôles sert aussi à „déconnecter“ le réseau IT sur tous les pôles au sens des 5 règles de sécurité.
  • Il faut mentionner ici la remarque générale issue de la norme IEC 60364-4-43:2008-08, paragraphe 433.3.3, selon laquelle il est possible de renoncer à des dispositifs de protection contre les surcharges si une déconnexion intempestive du circuit présente des dangers. Dans ce cas, il est recommandé de prévoir une alarme de surcharge. 
Dispositifs de protection contre les courants de défaut (RCD)

Selon CEI 60364-4-41:2017-03 paragraphe 411.3.3, une protection supplémentaire doit être fournie dans les systèmes de tension alternative sous la forme de dispositifs de protection contre les courants de défaut (RCD) pour < Prises 32 A destinées à une utilisation par des non-spécialistes et à un usage général. Cependant, cette exigence n'est pas réalisable pour permettre aux différentiels d'atteindre l'action de protection souhaitée dans les systèmes IT. Pour un démarrage, le principe de fonctionnement d'un différentiel après un premier défaut nécessite un courant de défaut Id qui doit être supérieur au courant de défaut nominal IDn d'un différentiel (par exemple > 30 mA). Cependant, dans la pratique, ce n'est pas le cas. Même deux défauts d'isolement indépendants sur les conducteurs sous tension ou sur les équipements connectés ne provoquent pas le déclenchement d'un différentiel car ces deux défauts agissent comme une charge.

En outre, la norme CEI 60364-4-41 : 2017-03 stipule qu'une protection supplémentaire pour les circuits de prise de courant utilisant des différentiels avec IDn £ 30 mA est également requis pour les réseaux IT si un courant de défaut Id > 15 mA circule en cas de premier défaut. En y regardant de plus près, cependant, il devient évident que cette exigence est techniquement discutable :

  • Outre le fait que les prises sont l'exception plutôt que la norme dans les réseaux IT , comment le courant de défaut Id devrait-il même être déterminé dans la phase de planification? Le courant de défaut Id est principalement déterminé par la longueur du câble et le nombre de charges ainsi que les courants de fuite du système électrique à la terre. Cependant, aucun planificateur ne peut déterminer ces variables même avec la meilleure planification.
  • Les DDR actuellement disponibles sur le marché n'ont pas une valeur de réponse de IDn < 15 mA. De plus, la norme allemande DIN VDE 0100-530 (VDE 0100-530): 2018-06, 538.4 stipule que les dispositifs de courant résiduel discriminants (sélectifs de direction) sont recommandés dans les réseaux IT CA pour éviter les notifications/alarmes indésirables dues aux courants de fuite lorsque des hautes capacitances de fuite sont susceptibles de se produire en aval de l'endroit où le dispositif à courant résiduel est connecté. Le problème ici est que de tels différentiels discriminants ne sont pas non plus disponibles. 
Utilisation des AFDD dans les réseaux IT

L'objectif principal régissant les réseaux IT est qu'ils ne doivent pas s'arrêter de manière inattendue lorsqu'une panne initiale se produit. Il est donc inutile d'utiliser des dispositifs de protection contre les arcs électriques pour les circuits finaux jusqu'à 16 A dans les systèmes IT. C'est également l'objet de la dernière annonce DKE en Allemagne en novembre 2017. Cela inclut les dispositions suivantes :

Autres remarques et exigences relatives à l'installation et au choix de l'appareil
Sélection de contrôleurs d'isolement

Un appareil de contrôle d'isolement est sélectionné sur la base des critères suivants :

  • Tension nominale maximale
  • Type de réseau, c'est-à-dire CA, CC ou CA/CC
  • Circuit principal, circuit de commande ou application spécialisée
  • Capacité de fuite du système
  • Valeurs de réponse
  • Inclusion d'un système de localisation des défauts d'isolement
  • Conditions environnementales spécifiques

Pour simplifier le processus de sélection des dispositifs de surveillance d'isolement pour le planificateur et l'utilisateur, la norme de produit pour les dispositifs de surveillance d'isolement, CEI 61557-8:2014/CORI:2016, inclut des stipulations supplémentaires :

  • Désignation de l'application correspondante
  • Une distinction est faite entre les types d'appareils de contrôle d'isolement en fonction des composants possibles du système informatique :
    • IMD de type CA pour les systèmes informatiques purement CA
    • IMD de type CC pour les systèmes informatiques CC purs
    • IMD de type CA/CC  pour les systèmes IT CA avec redresseurs directement connectés et pour les systèmes IT CC purs et pour les systèmes IT CC avec onduleurs CA directement connectés
  • Une distinction est faite entre les types de dispositifs de surveillance d'isolement pour des applications spécifiques :
    • Médical
    • Photovoltaïque
Exigences relatives aux dispositifs de contrôle d'isolement (IMD)

Des remarques importantes pour la planification de projets de réseaux IT se trouvent dans la sous-clause 538.3 de la norme DIN VDE 0100-530 (VDE 0100-530):2011-061) "Sélection et construction de équipements électriques - Isolement, commutation et commande". Les IMD doivent être conformes à la norme CEI 61557-8 : 2014

Définition des valeurs de réponse

La valeur de réponse doit être définie de manière appropriée pour le système concerné. Conformément au paragraphe 538.1.3 de la norme allemande, une valeur de 100 Ω/V et, pour le pré-avertissement, une valeur de 300 Ohm/V sont recommandées. Dans l'édition précédente de la norme, une valeur guide de 50 Ω/V est recommandée. Les deux paramètres sont corrects en principe et sont influencés par le nombre de consommateurs et par la qualité de l'installation (par exemple, l'humidité, la poussière, etc.). En pratique, la valeur affichée sur l'écran de l'IMD est utilisée pour fixer une valeur d'alarme inférieure à cette valeur affichée, et qui représente donc la valeur minimale souhaitée, laissant une latitude suffisante pour les travaux d'entretien et de maintenance. Tenez également compte du fait que toutes les sorties importantes du système sont également en service.
Cependant, un autre avantage est que tout changement significatif de la résistance d'isolement par l'activation ou la désactivation d'une charge ou d'un composant du système est affiché par l'IMD, ce qui permet d'identifier les faiblesses potentielles.  

Surveillance des charges hors ligne

Conformément à la norme VDE 0100-530 (VDE 0100-530):2011-06, paragraphe 538.3, un dispositif de contrôle d'isolement dans les réseaux TN, TT et IT peut être utilisé pour surveiller les circuits désactivés. Cela peut, par exemple, inclure des treuils motorisés, des élévateurs et des entraînements de vannes à tiroir. Cela nécessite que les circuits électriques surveillés soient isolés de tous les pôles du système.

Réponse correcte à un second défaut d'isolement

Conformément à la norme CEI 60364-4-41:2017-03, paragraphe 411.6.4, après l'apparition d'un premier défaut, les conditions d'une déconnexion automatique suite à un deuxième défaut survenant sur un conducteur sous tension différent doivent être satisfaites. Concrètement, cela signifie qu'un niveau défini d'impédance de boucle doit être atteint. Pour les réseaux IT sans conducteur neutre, l'impédance de boucle est définie comme :

ZS ≤ U/(2 × Ia )

Où :

U = Tension AC nominale entre les conducteurs de ligne
Ia = Courant (en A) qui provoque le déclenchement d'un dispositif de protection dans un délai défini aux paragraphes 411.3.2.2 / 411.3.2.3.< /p>

Si pour des raisons de disponibilité, si le système n'est pas destiné à s'arrêter lorsqu'un défaut initial se produit, assurez-vous que le courant de défaut dominant Id est < 0,4 IΔn lors de l'utilisation de différentiels. Pour un RCD de 30 mA, cela signifie que Id est < 12 mA.

En outre, il convient de préciser que les défauts symétriques sur différents conducteurs sous tension ne doivent jamais provoquer un courant de défaut provoquant l'arrêt d'un système.

Un DDR peut être utilisé pour chaque consommable si et seulement si les conditions d'arrêt pour la protection contre les surintensités ne peuvent pas être satisfaites, car par exemple :

  • il n'est pas possible de définir précisément l'impédance de boucle (longueurs de câbles difficiles à estimer, matériaux métalliques proches des lignes)
  • le courant de défaut est si faible que le temps de déconnexion maximal autorisé lors de l'utilisation de dispositifs de protection contre les surintensités ne peut pas être atteint
  • la résistance de boucle est trop élevée pour assurer un arrêt automatique
  • et une liaison équipotentielle supplémentaire n'est pas possible
Conducteur N dans les systèmes IT triphasés

CEI 60364-4-43:2008-08 paragraphe 431.2.2 inclut un commentaire à l'effet qu'il est conseillé de ne pas acheminer un conducteur N dans les systèmes IT. Ceci doit être pris en compte chaque fois que des charges monophasées sont également connectées à un réseau IT triphasé/N. Si un défaut d'isolement se produit dans L1, la tension des conducteurs L2/L3 à la terre est augmentée jusqu'à la tension entre phases, par exemple 400 V. Cela pourrait endommager les condensateurs d'antiparasitage qui sont commutés à la terre. Assurez-vous que le décalage de tension n'affecte que la tension à la terre. Aucun décalage de tension entre les conducteurs actifs ne se produit. Les équipements monophasés doivent être configurés de manière appropriée, c'est-à-dire qu'ils doivent être adaptés au fonctionnement dans des systèmes /N triphasés. En pratique, deux réseaux IT distincts sont fréquemment mis en place, un pour les charges monophasées et un pour les charges triphasées.

À ce stade, un commentaire sur le commentaire généralement applicable de la sous-clause 433.3.3 de la CEI 60364-4-43:2008-08, selon lequel les dispositifs de protection contre les surcharges peuvent être omis si une déconnexion inattendue du circuit constitue une source de risque. Dans de tels cas, une alarme de surcharge doit être envisagée. 

Sommaire

Les réseaux IT sont toujours les plus utiles lorsqu'ils protègent contre la déconnexion de l'alimentation électrique en cas de premier défaut. La base fondamentale pour un fonctionnement sans défaut et sûr consiste à configurer le système conformément aux normes et à choisir correctement les dispositifs de protection et de surveillance.

Lectures complémentaires recommandées :

Hofheinz, Wolfgang - Technique de protection avec contrôle d'isolement, VDE-Verlag GmbH, Berlin

Normes auxquelles il est fait référence dans cet article

DIN VDE 0100-100 VDE 0100-100:2009-06

CEI 60364-1:2005-11
Installations électriques basse tension
Partie 1 : Principes fondamentaux, bilan des caractéristiques générales, définitions

CEI 60364-4-41:2017-03
Installations électriques basse tension
Partie 4-41 : Mesures de protection - Protection contre les chocs électriques

CEI 60364-4-42:2010/AMD1 2014
Installations électriques basse tension
Partie 4-42 : Mesures de protection - Protection contre les effets thermiques

CEI 60364-4-43 :2008-08
Installations électriques basse tension
Partie 4-43 : Mesures de protection - Protection contre les surintensités

CEI 60364-7-710:2002-11 
Installations électriques des bâtiments 
Partie 7-710 : Exigences pour les installations ou emplacements spéciaux - Emplacements médicaux

DIN EN 61557-8:2014-12 
Sécurité électrique dans les systèmes de distribution basse tension jusqu'à 1 000 V c.a. et 1 500 V c.c. – Equipement pour tester, mesurer ou contrôler les mesures de protection 
Partie 8 : Dispositifs de contrôle d'isolement pour les réseaux IT

CEI 61557-9 : 2014-12 
Sécurité électrique dans les systèmes de distribution basse tension jusqu'à 1 000 V c.a. et 1 500 V c.c. – Equipement pour tester, mesurer ou contrôler les mesures de protection 
Partie 9 : Equipement pour la localisation des défauts d'isolement dans les systèmes IT

DIN VDE 0100-530 (VDE 0100-530):2018-06 
Errichten von Niederspannungsanlagen 
Teil 530 : Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel – Schalt- und Steuergeräte

Les normes peuvent être obtenues auprès de VDE-Verlag [éditeurs] ou de Beuth.

Téléchargements

NomTypeTailleLangueHorodatageD-/B-Numéro
Product Overview ISOMETER®/ISOSCAN® Aperçus des produits 5.3 Mo EN2024/02/1616.02.2024
2020 Guidelines (US) Informations techniques 1.9 Mo EN2020/06/1515.06.2020
Overview Brochure Aperçus des produits 10.3 Mo EN2023/10/0202.10.2023
Why the IT System is Often the Best Choice for Power Supply Systems of All Types Article technique 3.0 Mo EN2019/07/1111.07.2019
High Availability for Reliable Operation in Waste Water Treatment Facilities Article technique 601.8 Ko EN2019/05/1313.05.2019
IT System Ensures Electrical Safety at the Munich Airport Article technique 284.0 Ko EN2019/05/1313.05.2019
The Stone Age Meets Modern Network Protection Technology Article technique 338.5 Ko EN2019/05/1313.05.2019
The Largest Photovoltaic System in Latin America Article technique 447.8 Ko EN2019/05/1313.05.2019

Produits

Surveillance de l'isolement

ISOMETER® iso685…
ISOMETER® iso685…

Contrôleur permanent d'isolement pour applications complexes

Système de localisation de défaut d’isolement

ISOSCAN® EDS440
ISOSCAN® EDS440

Localisateur de défaut d'isolement destiné à la localisation de défauts d'isolement dans des circuits principaux

ISOSCAN® EDS30…
ISOSCAN® EDS30…

Dispositifs de localisation de défauts d'isolement portables pour réseaux non mis à la terre et mis à la terre (réseaux IT et TN)

Surveillance de l'isolement

ISOMETER® iso685…
ISOMETER® iso685…

Contrôleur permanent d'isolement pour applications complexes

Détails

Système de localisation de défaut d’isolement

ISOSCAN® EDS440
ISOSCAN® EDS440

Localisateur de défaut d'isolement destiné à la localisation de défauts d'isolement dans des circuits principaux

Détails
ISOSCAN® EDS30…
ISOSCAN® EDS30…

Dispositifs de localisation de défauts d'isolement portables pour réseaux non mis à la terre et mis à la terre (réseaux IT et TN)

Détails