Pourquoi il n'existe pas de tableau de section unique
Cherchez un tableau de sections de câbles et vous trouverez des tableaux associant une section à une valeur de courant. Ces tableaux ne valent que pour un mode de pose, une température ambiante, un type d'isolant et une configuration de groupement. Changez l'un de ces paramètres et la réponse change. C'est pourquoi ce site ne publie jamais de capacités de transport en ampères : la capacité d'une section donnée dépend de la façon dont le câble est posé, et elle doit provenir de l'IEC 60364-5-52, de la BS 7671 ou du NEC selon le cas, appliqués par l'ingénieur du projet.
Ce qu'un acheteur peut faire, c'est comprendre la méthode. Le choix de la section retient le plus grand de trois résultats, parfois quatre : la section nécessaire pour transporter le courant de charge sans échauffement excessif, la section nécessaire pour maintenir la chute de tension dans la limite, la section nécessaire pour supporter un court-circuit jusqu'à ce que le dispositif de protection l'élimine et, dans de nombreuses règles d'installation, la section nécessaire pour garder l'impédance de boucle de défaut assez faible pour la coupure automatique. La vérification qui exige le plus gros conducteur fixe la section.
Vérification 1 : capacité de transport
La première vérification consiste à savoir si le conducteur peut transporter en permanence le courant d'emploi sans que son isolant dépasse sa température maximale. Cette limite dépend de l'isolant : le XLPE est prévu pour 90 degrés C en régime permanent et le PVC pour 70 degrés C, ce qui explique qu'un câble XLPE de même section puisse généralement transporter davantage qu'un câble PVC. L'article XLPE ou PVC traite de cette différence.
Le mode de pose compte autant que l'isolant. L'IEC 60364-5-52 définit des modes de pose de référence, comme les câbles sous conduit dans une paroi isolée, fixés directement, sur chemin de câbles perforé, à l'air libre ou enterrés, et donne une capacité différente pour chacun. Des facteurs de correction ajustent ensuite pour :
- La température ambiante : un local technique chaud ou une toiture au soleil réduit la capacité.
- Le groupement : plusieurs circuits chargés dans le même chemin de câbles, fourreau ou tranchée s'échauffent mutuellement.
- Les conditions de sol : pour les câbles enterrés, la résistivité thermique du sol et la profondeur de pose.
- L'isolation thermique : des câbles noyés dans l'isolant du bâtiment perdent une grande partie de leur capacité.
- Les harmoniques : dans les câbles à quatre conducteurs, les courants harmoniques dans le neutre peuvent imposer une section supérieure.
Vérification 2 : chute de tension
Tout conducteur a une résistance ; le courant qui le traverse perd donc de la tension en chemin. Sur les parcours courts, c'est peu. Sur les parcours longs, comme les départs traversant un site, les circuits de pompes dans un champ ou les chaînes DC et la collecte AC d'une centrale solaire, la chute de tension est souvent la vérification qui fixe la section, et le conducteur finit plus gros que ne l'exigerait la seule vérification de courant. La limite provient des règles d'installation ou de la spécification du projet, et elle s'exprime généralement en pourcentage de la tension nominale pour le circuit ou pour l'installation entière.
Les données sont la longueur du tracé, le courant d'emploi, la résistance du conducteur selon l'IEC 60228 ou la fiche technique et, pour les gros câbles en alternatif, la réactance. L'article sur la chute de tension détaille le calcul avec des valeurs de résistance, sans aucune capacité de transport.
Vérification 3 : tenue au court-circuit
Lors d'un défaut, un courant très élevé circule jusqu'à l'ouverture du dispositif de protection. Pendant ces millisecondes ou secondes, le conducteur s'échauffe rapidement, et il ne doit pas dépasser la température limite de court-circuit de son isolant : 250 degrés C pour le XLPE. Cette vérification, souvent appelée vérification adiabatique, compare l'énergie laissée passer par le dispositif à celle que le conducteur peut absorber ; sur les circuits proches d'un gros transformateur, elle peut faire augmenter la section, en particulier pour les conducteurs de terre et les écrans.
Pour les câbles moyenne tension, la même idée s'applique à l'écran métallique, qui doit écouler le courant de défaut à la terre pendant la durée spécifiée. C'est pourquoi les demandes MT doivent indiquer le niveau et la durée du défaut à la terre, et pas seulement le courant de phase ; la page câbles d'énergie MT présente la construction à écran en ruban de cuivre que fournissent les usines partenaires.
Les données que les acheteurs doivent réunir
Le bureau ne dimensionne pas les câbles et ne remplace pas l'ingénieur du projet. Mais une demande de prix qui contient déjà les données de dimensionnement permet aux usines partenaires de confirmer la construction, et à un ingénieur de revoir rapidement les sections. Réunissez les données du tableau ci-dessous.
| Donnée | Vérification concernée | Fournie généralement par |
|---|---|---|
| Courant d'emploi et dispositif de protection | Capacité de transport, court-circuit | Concepteur électricien |
| Mode de pose et tracé | Capacité de transport | Concepteur ou installateur |
| Température ambiante ou du sol | Capacité de transport | Données du site |
| Nombre de circuits groupés | Capacité de transport | Plans d'implantation |
| Longueur du tracé | Chute de tension, boucle de défaut | Plans d'implantation |
| Limite de chute de tension | Chute de tension | Règles d'installation ou spécification du projet |
| Courant de défaut présumé et temps d'élimination | Court-circuit | Distributeur ou étude de réseau |
| Type d'isolant et métal du conducteur | Toutes les vérifications | Spécification |
La méthode en grandes lignes
- Choisir la construction : cuivre ou aluminium, XLPE ou PVC, nombre d'âmes, armure si enterré.
- Trouver la capacité de base : dans les tableaux applicables pour le mode de pose.
- Appliquer les facteurs de correction : température, groupement, sol et isolation thermique, puis retenir la plus petite section dont la capacité corrigée couvre le courant d'emploi.
- Vérifier la chute de tension : à partir de la résistance et de la longueur ; augmenter la section si la limite est dépassée.
- Vérifier le court-circuit et le défaut à la terre : augmenter encore si nécessaire.
- Consigner le raisonnement : la vérification déterminante pour chaque circuit, afin de pouvoir juger plus tard une substitution.
Trois erreurs reviennent dans les bordereaux examinés par le bureau. Des sections reprises d'un tableau pour câbles à l'air libre sont utilisées pour des câbles sous conduit ou enterrés en groupe. Une section vérifiée pour le courant n'est jamais vérifiée pour la chute de tension sur un long parcours. Et une conception cuivre est basculée en aluminium, ou vers une autre norme, sans refaire aucune vérification. Chacune produit un câble sous-dimensionné qui peut passer tous les essais en usine, car l'usine essaie le conducteur par rapport à sa section nominale, et non par rapport au circuit.
La section finale devient alors partie intégrante de la désignation sur le bon de commande, vérifiée à l'arrivée par l'essai de résistance du conducteur. Changer de métal modifie chaque étape : l'article cuivre ou aluminium explique pourquoi l'aluminium finit normalement plus gros. Pour la méthode complète, lisez le guide de dimensionnement des câbles, et une fois les sections confirmées, envoyez-les avec vos longueurs de tracé via le formulaire de devis.