Lignes de distribution basse tension et exigences de distribution d'énergie pour les chantiers de construction

Les lignes de distribution basse tension désignent les circuits qui, par l'intermédiaire d'un transformateur de distribution, réduisent la haute tension de 10 kV au niveau de 380/220 V, c'est-à-dire les lignes basse tension reliant le poste de transformation aux équipements terminaux.

Les lignes de distribution basse tension doivent être prises en compte lors de la phase de conception des configurations électriques des postes. Dans les usines, pour les ateliers ayant une demande énergétique relativement élevée, des postes de transformation dédiés sont souvent installés, où les transformateurs alimentent directement diverses charges électriques. Pour les ateliers à faible charge, l'alimentation provient directement du transformateur principal de distribution.

La conception de l'agencement des lignes de distribution basse tension s'appuie sur la catégorie, l'importance, la répartition et les caractéristiques des charges. Généralement, deux types de méthodes de distribution existent : radiale et en dérivation (ou arborescente).

Les circuits radiaux offrent une grande fiabilité mais impliquent des coûts d'investissement plus élevés. Par conséquent, la distribution en dérivation est plus couramment utilisée dans les systèmes modernes basse tension en raison de sa plus grande flexibilité : lorsque les processus de production changent, des modifications majeures du circuit de distribution ne sont pas nécessaires. Ainsi, la méthode en dérivation présente un coût inférieur et une adaptabilité plus élevée. Toutefois, en termes de fiabilité d'alimentation, elle est inférieure à la méthode radiale.

1. Types de lignes de distribution basse tension

Il existe deux méthodes d'installation pour les lignes de distribution basse tension : la pose de câbles et l'érection de lignes aériennes.

Les câbles sont enterrés sous terre, ce qui les rend peu sensibles aux conditions naturelles telles que le vent ou la glace. De plus, comme aucun fil n'est visible en surface, ils améliorent l'esthétique urbaine et l'environnement des bâtiments. Cependant, l'installation de câbles implique des coûts d'investissement plus élevés et une maintenance et une réparation plus difficiles. Les lignes aériennes présentent quant à elles des avantages et inconvénients inverses. Par conséquent, sauf exigences particulières, les lignes aériennes sont généralement utilisées pour la distribution basse tension.

Les lignes aériennes basse tension utilisent généralement des poteaux en bois ou en béton, avec des isolateurs (bouteilles en porcelaine) fixant les conducteurs sur des traverses montées sur les poteaux. La distance entre deux poteaux est d’environ 30 à 40 mètres dans les cours d’usine et peut atteindre 40 à 50 mètres en terrain découvert. L’écartement entre les conducteurs est généralement de 40 à 60 centimètres. Les tracés des lignes doivent être aussi courts et directs que possible, tout en permettant une installation et une maintenance faciles.

1.1 Distribution électrique sur chantier

Les conditions de charge électrique sur les chantiers diffèrent de celles des installations industrielles classiques. L’ampleur et la nature des charges varient selon l’avancement du projet : par exemple, les premières phases de construction utilisent principalement des engins de transport et de remorquage, tandis que les phases ultérieures peuvent impliquer des machines à souder, etc. Par conséquent, la demande totale en puissance du chantier doit être déterminée en fonction de la charge maximale calculée de la phase de pointe de construction.

L’alimentation électrique sur chantier est temporaire. Tous les équipements électriques doivent permettre une installation et un démontage rapides. Les postes de transformation sur site sont de préférence de type extérieur sur poteau. Les lignes aériennes en dérivation sont couramment utilisées pour le câblage. Lors de l’installation des lignes, il convient de veiller à ne pas gêner la circulation et à faciliter leur montage et démontage. Pour les travaux souterrains ou la construction de tunnels où l’espace est limité, la hauteur des lignes aériennes ne peut pas toujours respecter les exigences normales de hauteur au sol.

Dans ces cas, les circuits d’éclairage doivent utiliser une tension de sécurité très basse (SELV) inférieure à 36 V, tandis que les lignes d’alimentation 380/220 V destinées aux charges moteur doivent utiliser des câbles souples triphasés à quatre conducteurs, dotés d’une bonne isolation et d’une résistance à l’humidité. Les câbles doivent être posés selon l’avancement des travaux et déconnectés puis retirés lorsqu’ils ne sont plus utilisés afin d’assurer la sécurité.

1.2 Distance minimale entre les conducteurs et le sol

Les lignes de distribution ne doivent pas traverser les toits constitués de matériaux combustibles, ni idéalement les bâtiments dotés de toits coupe-feu ; si cela est inévitable, une coordination avec les autorités compétentes est requise. L’écartement vertical entre les conducteurs et les bâtiments, à la flèche maximale, doit être d’au moins 3 mètres pour les lignes de 1 à 10 kV, et d’au moins 2,5 mètres pour les lignes inférieures à 1 kV.

Lorsque les lignes de distribution croisent des lignes de télécommunication (basse tension), les lignes électriques doivent être installées au-dessus des lignes de télécommunication. L’écartement vertical à la flèche maximale doit être d’au moins 2 mètres pour les lignes de 1 à 10 kV, et d’au moins 1 mètre pour les lignes inférieures à 1 kV.

2. Tableaux électriques sur chantier

Les tableaux électriques sur chantier peuvent être classés en tableau principal, tableaux secondaires fixes et tableaux secondaires mobiles.

2.2 Tableau principal

Si un transformateur indépendant est utilisé, le transformateur ainsi que le tableau principal suivant sont installés par l’organisme fournisseur d’énergie. Le tableau principal contient un disjoncteur basse tension principal, des compteurs d’énergie active et réactive, un voltmètre, un ampèremètre, un commutateur de tension et des lampes témoins. Tous les circuits dérivés du chantier sont raccordés à des tableaux secondaires situés en aval de ce tableau principal.

Si un transformateur sur poteau est utilisé, le tableau principal et les tableaux secondaires sont montés sur le poteau, avec le fond de l’enceinte situé à au moins 1,3 mètre au-dessus du sol. Pour les transformateurs plus importants installés sur des plates-formes au sol, des armoires de commutation fermées peuvent être utilisées. Les tableaux secondaires utilisent généralement des disjoncteurs basse tension de série DZ. 

Le disjoncteur principal est choisi en fonction du courant nominal du transformateur, tandis que les circuits secondaires utilisent des disjoncteurs de capacité inférieure dimensionnés selon le courant nominal maximum de chaque circuit. Pour les circuits à faible intensité, des dispositifs différentiels résiduels (DDR) doivent être utilisés (capacité maximale du DDR : 200 A). Le nombre de disjoncteurs de circuits secondaires doit dépasser le nombre de branches conçu d'un ou deux pour servir de circuits de rechange. Les instruments de mesure tels que les ampèremètres et les voltmètres ne sont pas installés dans les tableaux de distribution sur les chantiers de construction.

Si un transformateur existant (non dédié au site) est utilisé, les fonctions de distribution principale et secondaire sont intégrées dans un seul boîtier, avec l'ajout de compteurs d'énergie active et réactive. À partir du tableau de distribution principal, le système adopte la configuration triphasée cinq fils TN-S, et le boîtier métallique du tableau de distribution doit être connecté au conducteur de terre de protection (PE).

2.3 Tableau de distribution secondaire fixe

Sur les chantiers de construction, le câblage est généralement effectué par enterrage direct, et le système d'alimentation utilise généralement une configuration radiale. Chaque tableau de distribution secondaire fixe sert de point final de son circuit secondaire et est donc généralement placé près du matériel électrique qu'il alimente.

Le boîtier du tableau de distribution secondaire fixe est fabriqué en tôle d'acier mince, avec un sommet imperméable à la pluie. Le fond de la boîte est installé à une hauteur supérieure à 0,6 mètre au-dessus du sol, soutenu par des pieds en acier angle. La boîte a des portes de chaque côté. À l'intérieur, un panneau isolant sert de base de montage pour les composants électriques. La boîte est équipée d'un interrupteur principal de 200 à 250 A - un DDR quadripolaire - dimensionné selon le courant nominal maximum de tout l'équipement connecté.

En tenant compte de la polyvalence, la conception doit pouvoir accueillir des équipements courants sur les chantiers tels que des grues à tour ou des machines à souder. Derrière l'interrupteur principal, plusieurs interrupteurs secondaires (également des DDR quadripolaires) sont installés, avec des capacités combinées selon les puissances nominales typiques des appareils - par exemple, un DDR principal de 200 A avec quatre branches : deux à 60 A et deux à 40 A. Sous chaque DDR secondaire, des porte-fusibles en porcelaine sont installés pour fournir un point de déconnexion visible et servir de terminaisons d'équipement. Les bornes supérieures des fusibles sont connectées aux bornes inférieures des DDR, tandis que les bornes inférieures restent ouvertes pour les connexions d'équipement. Si nécessaire, des interrupteurs monophasés sont également installés à l'intérieur de la boîte pour alimenter les appareils monophasés.

En tant que point final d'un circuit secondaire, chaque tableau de distribution secondaire fixe doit avoir une mise à la terre répétée pour améliorer la fiabilité de la connexion de la terre de protection.

Après l'entrée des conducteurs dans la boîte, le conducteur neutre (zéro de travail) est connecté à un bloc de bornes. Les conducteurs de phase sont directement connectés aux bornes supérieures du DDR. Le conducteur de terre de protection (PE) est fixé sur la vis de mise à la terre sur le boîtier et connecté à un électrode de mise à la terre répétée. Tous les conducteurs PE en aval de ce tableau de distribution sont connectés à cette même vis.

2.4 Tableau de distribution secondaire mobile

Le tableau de distribution secondaire mobile a la même configuration interne que le type fixe. Il est connecté via un câble en caoutchouc souple à un tableau de distribution secondaire fixe et déplacé aussi près que possible de l'équipement qu'il dessert - par exemple, d'un étage inférieur à un niveau de construction supérieur. La boîte utilise également des DDR, mais avec des capacités inférieures à celles des boîtes fixes. Des interrupteurs monophasés et des prises sont ajoutés pour fournir de l'électricité monophasée aux appareils monophasés. Le boîtier métallique doit être connecté au conducteur de terre de protection.