Essai du verrouillage sélectif de zone : signaux de retenue et élimination rapide

De quoi il s’agit

Le verrouillage sélectif de zone, souvent abrégé ZSI, est une méthode de coordination dans laquelle les dispositifs de protection d’un réseau communiquent par un signal de faible niveau. Quand un dispositif en aval détecte un défaut dans sa propre zone, il envoie un signal de retenue au dispositif immédiatement en amont, qui garde alors sa temporisation normale et laisse le dispositif en aval éliminer le défaut. Si le dispositif en amont voit le même défaut sans recevoir de retenue, le défaut est forcément dans sa propre zone; il déclenche donc avec une temporisation minimale au lieu d’attendre le temps de coordination habituel. La méthode s’emploie sur des disjoncteurs basse tension à déclencheurs électroniques et sur de l’appareillage commandé par relais, pour la protection contre les courts-circuits et les défauts à la terre. L’essai confirme que chaque dispositif envoie et reçoit correctement le signal, que le câblage entre zones est en bon état et que le système déclenche rapidement ou attend selon la situation.

Pourquoi on le fait

La coordination classique repose sur des temporisations : plus un dispositif est en amont, plus il attend, afin que celui qui est le plus près du défaut l’élimine le premier. Cela donne la sélectivité, mais un défaut proche de la source est éliminé lentement, avec une forte énergie de défaut et, pour les défauts d’arc, une énergie incidente élevée pour quiconque travaille à proximité. Le ZSI conserve la sélectivité tout en raccourcissant le temps d’élimination des défauts proches de la source. Il ne fonctionne que si le verrouillage fonctionne. Un fil rompu, une polarité inversée, un réglage de retenue erroné ou un dispositif qui n’envoie pas son signal laissent le disjoncteur en amont déclencher trop vite, de sorte qu’un défaut en aval coupe une plus grande partie du réseau que nécessaire, ou trop lentement, de sorte que la protection n’apporte pas la réduction d’énergie sur laquelle on comptait dans l’étude d’arc électrique. Comme le ZSI n’est sollicité que lors d’un défaut, les anomalies peuvent passer des années inaperçues.

Le principe

Chaque dispositif du schéma possède une sortie de retenue et une entrée de retenue. Un dispositif qui détecte un défaut au-dessus de son propre seuil envoie aussitôt un signal sur sa sortie. Le dispositif situé au-dessus lit ce signal à son entrée et, tant qu’il est présent, applique sa temporisation programmée de courte durée ou de défaut à la terre. Quand le signal est absent, le dispositif agit avec une temporisation beaucoup plus courte, presque instantanée, car le défaut est alors réputé se trouver dans sa zone. Le signal circule sur une paire de conducteurs de commande à basse tension, ordinairement blindés, chaînés de zone en zone, et dans certains produits une petite boucle de courant supervise le circuit. La logique dépend donc de trois choses : la condition de sortie du dispositif en aval, l’intégrité et la polarité du câblage, et la réponse du dispositif en amont en présence et en l’absence du signal. Un défaut côté ligne du disjoncteur principal, qui se trouve hors de toute zone, n’est par conception pas éliminé par le ZSI et est laissé à la protection en amont.

Comment on le réalise

Le réseau est mis hors tension et les disjoncteurs sont isolés selon le plan de sécurité du propriétaire, les sorties de déclenchement et le câblage de retenue étant repérés sur les schémas. Le technicien consigne l’identification des disjoncteurs et des déclencheurs, les réglages du ZSI et les temporisations des fonctions de courte durée et de défaut à la terre, puis vérifie la continuité des conducteurs de retenue et l’intégrité du blindage entre zones, le câblage étant déconnecté de l’électronique lorsque le fabricant l’indique. L’essai commence à la zone la plus basse : une valise d’essai injecte un signal de défaut dans le dispositif en aval au-dessus de son seuil, et la sortie de retenue est vérifiée aux bornes ou à l’entrée du dispositif supérieur. Le signal de retenue étant présent, on soumet le dispositif en amont à un signal de défaut et l’on observe son temps de déclenchement pour confirmer qu’il garde sa temporisation normale. La retenue est ensuite retirée, en levant le fil ou en inhibant la sortie, et le dispositif en amont est de nouveau essayé pour confirmer qu’il déclenche rapidement. La séquence se répète pour le ZSI de défaut à la terre le cas échéant et pour chaque zone de la chaîne. Enfin, les réglages et le câblage sont rétablis, les cavaliers d’essai sont retirés et une dernière vérification confirme que le chemin du signal est intact avant de remettre les disjoncteurs en service.

Ce qui est consigné

Le relevé décrit le schéma mis à l’essai et la disposition de ses zones, l’état du câblage de retenue, le comportement de chaque dispositif en amont avec et sans retenue ainsi que l’appareillage d’essai employé. L’état à l’arrivée et au départ du câblage et des réglages est consigné séparément, afin qu’un réviseur ultérieur voie ce que le schéma faisait avant et après les travaux et puisse reprendre l’essai de la même façon.

Comment les résultats sont jugés

Les résultats se comparent à la conception du schéma et aux instructions du fabricant. Chaque dispositif en aval doit envoyer son signal de retenue quand il voit un défaut au-dessus du seuil, chaque dispositif en amont doit garder sa temporisation tant que la retenue est présente et déclencher rapidement quand elle est absente, et les temps de déclenchement doivent tomber dans la tolérance du déclencheur pour la temporisation choisie. Le câblage doit être continu, de polarité correcte et, là où c’est spécifié, blindé et mis à la terre en un seul point. Tout dispositif qui n’envoie pas, ignore ou n’honore pas le signal comme prévu constitue une constatation. Les résultats se comparent aux essais antérieurs du même schéma. L’essai de verrouillage est décrit dans ANSI/NETA ATS-2025 pour la réception et dans ANSI/NETA MTS-2023 pour l’entretien, dans les sections sur la protection et le défaut à la terre; reportez-vous à vos exemplaires sous licence des deux, et à la documentation du produit, pour les valeurs et critères applicables à votre équipement.

Variantes

L’essai de réception prouve chaque maillon d’un nouveau schéma et son câblage avant la mise sous tension, et va souvent plus loin que l’essai d’entretien en sollicitant chaque zone et chaque chemin de défaut à la terre. L’essai d’entretien vérifie que le verrouillage fonctionne encore et que personne ne l’a contourné, y compris le cas courant où un fil de retenue a été levé pendant des travaux et jamais remis. Les schémas fondés sur des disjoncteurs de puissance basse tension à déclencheurs électroniques utilisent une paire de retenue dédiée, tandis que les schémas à relais dans l’appareillage moyenne tension peuvent employer des contacts ou une messagerie numérique entre relais et exigent une autre méthode pour simuler le signal. Quand le ZSI sert de méthode de réduction de l’énergie d’arc avec un commutateur de mode d’entretien, le verrouillage et le mode sont tous deux essayés et les résultats sont consignés ensemble. Les disjoncteurs principaux, de couplage et de départ jouent des rôles différents dans la chaîne, et les disjoncteurs de couplage demandent une attention particulière parce que le sens de la retenue peut changer selon la configuration du réseau.