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Dossier - Octobre 2013

Appareillage de puissance : le cœur de l’installation électrique


Jean-Louis Prin, Président de la division (A13) des tableautiers au sein du Gimelec Edito

"Électricité  de puissance :
les fabricants  de tableaux prennent part au débat"

La profession des tableautiers se retrouve au cœur d’une filière dont l’environnement va rapidement évoluer dans le contexte de la transition énergétique et avec des objectifs d’efficacité énergétique. La donne environnementale évolue vite et nous estimons qu’il s’agit là d’une tendance porteuse. Notre savoir-faire et nos connaissances de l’électricité de puissance se trouvent à la croisée de deux enjeux importants : le réseau intelligent, c’est-à-dire le Smart Grid en devenir, et le bâtiment intelligent.
Le marché français compte environ 800 fabricants de tableaux, de toutes tailles et maîtrisant différents niveaux de technicité. Ils sont cependant un certain nombre à déployer des compétences d’études afin d’intégrer et d’anticiper l’innovation technologique, dans le but d’être force de proposition auprès des clients. Et c’est bien là que se dessine l’avenir de notre métier : être en capacité à répondre à des cahiers des charges plus complexes, du fait d’installation à haute valeur ajoutée mariant puissance, automatismes et communication.
Au sein du Gimelec, notre division compte une vingtaine d’acteurs qui agissent et font en sorte de valoriser la profession. Parmi nos actions, et avec l’aide du Gimelec, nous avons mis en œuvre il y a bientôt deux ans, la marque « Resotablo ». Afin de pouvoir se réclamer de cette marque, les tableautiers doivent répondre à une charte dont les exigences concernent la sécurité, la qualité et les services. C’est en avançant dans cette voie que nous pourrons ensemble répondre aux enjeux d’une installation électrique performante, évolutive et garante d’un niveau élevé de continuité de service.
Cette évolution de notre profession est doublement importante. Car certains de nos clients, de plus en plus souvent demandeurs de compétences techniques, s’appuient dorénavant sur nos capacités d’études. Notre profession évolue également dans un nouveau contexte normatif, avec l’entrée en vigueur début 2015 de la norme NF EN 61-439 « Ensemble d’appareillage basse tension », engageant un peu plus encore le fabricant de tableau dans une mission de qualité.
À nous de savoir intégrer pour nos clients les innovations en matière de communication, de qualité du courant, de régulation des charges et de performance énergétique !

Jean-Louis Prin,
Président de la division (A13)
des tableautiers au sein du Gimelec

 


Appareillage de puissance : le cœur de l’installation électrique


Trop souvent dans l’ombre d’un tableau oublié, l’appareillage de puissance va sans aucun doute devenir un des enjeux de l’efficacité énergétique. Entre smart grid et bâtiments intelligents, se joueront à ce niveau les délestages et les enclenchements de charge optimisés. D’où l’importance de préparer et mettre à niveau le parc installé. Tout d’horizon de l’offre….

 

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Si l’appareillage de coupure et de protection autour de 400 A représente le cœur du marché des équipements de puissance, il apparaît que chaque acteur repousse ses limites en matière d’intensité nominale. Objectif : disposer d’une offre complète et cohérente, en phase avec les besoins de continuité de service et communication. En effet, le marché demande en grande partie des disjoncteurs que l’on pose et que l’on oublie aussitôt dans un contexte non critique. Pourtant, les cahiers des charges font toutefois de plus en plus souvent référence à la notion de continuité de service. Cette évolution de la demande correspond aussi à des critères précis d’exploitation, de maintenance et d’évolutivité, comme le résume très bien l’indice de service (IS) lancé il y a déjà plus d’une décennie par les fabricants réunis au sein du Gimelec.

em63 doss2Boîtiers moulés : une offre très large
Chez Siemens, la gamme de disjoncteurs boîtiers moulés se nomme Sentron 3L. Les cinq tailles de boîtier sont chacune disponibles selon les trois pouvoirs de coupure proposés : 55, 70 ou 100 kA sans modificationde taille de boîtier. Ces appareils embarquent un déclencheur magnétothermique jusqu’à une intensité nominale de 630 A. « De 16 à 1 600 A, tous les modèles sont proposés avec une unité de contrôle électronique réglable, explique Jean-Claude Kalb, chef produits chez Siemens. Cette électronique embarquée permet également d’afficher la consommation d’énergie directement sur le disjoncteur pour les unités de contrôle haut de gamme. » Les unités communiquent avec leur environnement sous Profibus, sous Modbus RTU et s’ouvriront prochainement à Profinet.
En 2010, la gamme de disjoncteurs boîtiers moulés de Hager plafonnait à 630 A. Depuis, le fabricant n’a eu de cesse de monter en puissance pour offrir aujourd’hui une nouvelle gamme H3 s’épanouissant de 125 à 1 600 A ! (jusqu’à 250 A sur rail Din). Tendance forte sur le marché : la demande de disjoncteurs débrochables, en lien avec la notion d’indices de service. À ce titre, la nouvelle gamme H3 de Hager se distingue par son embase câblée, sur laquelle vient s’embrocher le disjoncteur (partie puissance et ses auxiliaires). À l’horizon 2015, l’offre de boîtiers moulés devrait être en capacité de communiquer… Un thème pour l’heure en développement.
em63 doss3Depuis deux ans, la série de disjoncteurs ouverts MTX rend Gewiss visible sur ce marché. La gamme comprend des appareils fixes, débrochables ou débrochables sur chariot pour les plus grosses intensités nominales. Le déclencheur magnétothermique de base peut, en option, céder la place à un déclencheur électronique. Gewiss évolue depuis une décennie dans le monde de la protection et de la coupure. « Si aujourd’hui nous sommes véritablement pertinents jusqu’à 400 A d’intensité nominale, nous faisons tout pour monter en puissance dans les années à venir », précise Philippe Desfeux, responsable produits.
Fabriqués en Allemagne, les disjoncteurs ouverts NZM de Eaton sont disponibles sous 4 tailles jusqu’à 1 600 A, et à terme jusqu’à 2 000 A. De deux offres historiques actuellement proposées en parallèle (Moeller et Cutler Hammer), naîtra en 2015 une nouvelle gamme fusionnée, qui bénéficiera du meilleur de chaque série. Actuellement, NZM existe avec déclencheur magnétothermique pour la version standard, avec déclencheur magnétique fixe (LZM) en version « bas coût », et avec électronique embarquée (mesure de tension, courant, puissance… voire harmoniques) communicante sur Canopen.   
em63 doss4Chez GE Industrial Solutions, la gamme de disjoncteurs boîtiers moulés, se nomme Record Plus. Elle communique sous Modbus à partir de 400 A. « Nous lançons actuellement la gamme de déclencheurs électroniques PremEon S 3 ou 4 pôles, dotés d’une plage de réglage thermique à partir de 0,3 fois la valeur du courant nominal, à destination de nos disjoncteurs Record Plus jusqu’à 630 A. La protection peut aussi être magnétique, instantanée sélective et sur défaut de terre temporisé avec option I2t », explique Frédéric Schekler, directeur des ventes France. Par ailleurs, le calibrateur n’est plus nécessaire car le déclencheur assure lui-même cette fonction. Les prochains déclencheurs d’entrée de gamme qui sortiront sur le marché auront eux aussi une capacité à communiquer, sous Modbus et d’autres protocoles… Pour répondre aux contraintes d’encombrement, GE propose à partir de 160 A des boîtiers rendus compacts grâce au concept de contact à double coupure.
em63 doss5Legrand propose pour sa part les disjoncteurs boîtiers moulés DPX3 dont la version 250 A intègre en option une unité de mesure des paramètres électriques. L’appareil communique sous Modbus. Signal converti via un module externe Modbus/IP. Les autres disjoncteurs de la gamme DPX3 intégreront cette capacité à la mesure au fil de leur renouvellement. Tendance forte : la compacité. « En matière d’optimisation de la place dans les tableaux, nos disjoncteurs boîtiers moulés DPX3 160 et 250 A existent en seulement 2 tailles avec différentiel intégré et 2 tailles sans différentiel. Le gain de place en hauteur est de l’ordre de 15 à 25 % par rapport à la génération précédente », précise Stéphane Grenier, responsable marketing systèmes de distribution tertiaire et industrie chez Legrand.
En cohérence avec les disjoncteurs, les jeux de barres, cuivre comme aluminium, font partie de la solution de répartition optimisée de Legrand, en tant que système complet et cohérent de distribution du courant dans le tableau : jeux de barres optimisés en aluminium cuivré étamé, kits de raccordement, répartiteurs de rangée 250 et 400 A qui évitent l’accès aux parties sous tension lors du montage des appareils ou répartiteur modulaire jusqu’à 125A, …
em63 doss6Présente sur le marché depuis plus de 10 ans, l’offre de disjoncteurs boîtiers moulés Tmax d’ABB couvre une plage de 160 à 800 A. Il y a 2 ans, est apparue en parallèle une nouvelle gamme Tmax XT dotée de capacité de mesure et de comptage d’énergie. Florent Taesch, chef de produits disjoncteurs de puissance, commente : « Pour l’heure, le Tmax XT est disponible pour les calibres 160 A ou 250 A en versions fixe ou débrochable. L’offre va s’étoffer progressivement. » Nouveauté au sujet du Tmax XT : les contacts auxiliaires font l’objet d’une seule référence permettant d’assurer toutes les fonctions. Il suffit de modifier la position d’installation. Les nouvelles commandes motorisées, à action directe et à accumulation d’énergie, nécessitent quant à elles une faible puissance au démarrage comme en régime permanent.
em63 doss7Chez Schneider Electric la gamme Compact se décline en version NSX de 100 à 630 A et en version NS de 800 à 3 200 A. Les disjoncteurs Compact permettent une maintenance évolutive en exploitation, grâce à l’ajout d’accessoires de communication ou de déclenchement. « Nous venons de lancer deux blocs de coupure 100 à 630 A à haut pouvoir de coupure et permettant de travailler sous une tension de 400 V comme de 690 V », annonce Cyrille Payet, gérant d’offre. Il apparaît en effet que des installations électriques existantes, nécessitant une puissance disponible supérieure, peuvent passer d’une tension de 400 V à 690 V sans modification du câblage. Ce moyen d’accroître la capacité énergétique touche aussi le tertiaire, par exemple pour les besoins des ascenseurs.
« L’arrivée des déclencheurs électroniques avancés permet d’affiner la sélectivité et d’améliorer la continuité de service tout en mesurant les caractéristiques de l’énergie. Les capacités de communication locales ou distantes ouvrent par ailleurs au diagnostic, par exemple de l’usure des contacts. » Dans cette perspective, dès 2014, Schneider Electric donnera une dimension IP native (intrinsèque au microprocesseur embarqué) sur tous ses nouveaux produits intelligents.

Disjoncteurs ouverts : ils affinent leur sélectivité
De 630 à 6 300 A d’intensité nominale, les disjoncteurs ouverts Sentron 3WL de Siemens embarquent tous une unité de contrôle électronique capable de communiquer sous profibus, Modbus RTU et bientôt sous Profinet. En complément, le bus CubicleBus permet de réaliser des interconnexions entre modules électroniques. Un de ces modules assure la sélectivité ampèremétrique des disjoncteurs. « CubicleBus a l’avantage d’améliorer la sélectivité lorsqu’elle est critique. Nous travaillons actuellement à l’adaptation du bus sur la gamme de disjoncteurs boîtiers moulés », souligne Jean-Claude Kalb.
Siemens dispose aussi d’un module de codage ayant la faculté de limiter l’intensité d’un disjoncteur en attente d’une charge plus importante à terme. Il s’agit par exemple de brider à 2 000 A un disjoncteur de 4 000 A. D’où une plus grande souplesse lors du dimensionnement initial de l’installation.
Siemens met actuellement en place une stratégie de traçabilité de ses appareils via QR code. Ainsi, chaque disjoncteur (boîtier moulé ou ouvert) pourra être « flashé » par l’utilisateur ou le technicien de maintenance, pour avoir directement accès aux documentations techniques.
En 2012, Hager s’est lancé sur le marché du disjoncteur ouvert avec une nouvelle gamme H3 comprenant 3 tailles de 630 à 2 500 A. « En tant que fabricant, il est préférable de proposer l’ensemble de l’offre pour des questions d’association et de sélectivité entre appareils », souligne Philippe Bloch, chef produits tertiaire France. Les disjoncteurs ouverts Hager intègrent de série une technologie à double coupure. Il s’agit par ailleurs d’équipements communicants sous Jbus / Modbus et capables de mesurer courant, tension ou puissance.  
Fabriqués aux États-Unis et assemblés aux Pays-Bas les disjoncteurs ouverts IZMX sont à présent conçus en totalité par Eaton. « À la commande, nos commerciaux disposent d’un configurateur qui permet de créer l’appareils répondant spécifiquement au client en fonction du TGBT », précise Stéphane Egros, directeur marketing. En effet, les modules électroniques de commande, les cartes de communication, la disposition des broches ou encore le choix des bobines, sont entièrement configurables. En complément, Eaton propose deux stratégies de protection contre les risques d’arcs électriques et de continuité de service. La stratégie passive consiste à recouvrir les barres d’isolants. La solution active prend forme avec le système de détection d’arc électrique Arcon. À l’aide d’une fibre optique, l’arc est détecté très rapidement avant qu’il ne s’amplifie. Un calculateur rapide envoie ensuite un ordre à un système de coupure sur une barre préselectionnée, et donne l’ordre de libérer un gaz neutre dans l’enceinte de l’armoire. Reste ensuite à changer en quelques minutes le module de barre cassé. L’accident est ainsi évité, de même que l’ensemble des conséquences (risques relatifs aux personnes, incendie, pertes d’exploitation sur une longue durée).
Les disjoncteurs ouverts Intelliguard G de GE Industrial Solutions se présentent sous 3 formats sur une plage de 400 à 6 400 A. Lancée fin 2010 en France, cette gamme bénéficie de composants électromécaniques et de contacts entièrement revus. « Elle offre des fonctions de mesure, de protection et de surveillance de paramètres sur la base d’accessoires communs à toute la plage d’intensités nominales », souligne Yorick Arlan, chef de produit composants industriels France et Afrique du Nord. L’inter-verrouillage sélectif par zone assure une sélectivité via communication point à point entre disjoncteurs. Au premier semestre 2014, un disjoncteur simplifié Intelliguard L (400 à 6 400 A) sera introduit sur le marché. Son atout ? Des performances électriques identiques avec moins de fonctionnalités annexes. De quoi en faire un produit dédié aux marchés à prix serrés. Autre lancement prévu : Intelliguard T. Il s’agit là d’un disjoncteur doté d’un boîtier plus compact jusqu’à 1 600 A afin de réduire l’encombrement. « Il résulte de travaux menés au niveau des contacts et de la dissipation de chaleur. »
Chez Legrand, l’offre de disjoncteurs ouverts monte en puissance. Depuis 2012, elle atteint 6 300 A, contre 4 000 A jusqu’alors. Legrand enrichit son offre sans oublier les armoires spécialement conçues pour recevoir les disjoncteurs DMX³ 6300. Les armoires XL³ 6300 répondent aux besoins de puissance élevée notamment pour les gros bâtiments tertiaires.
En complément de son offre DMX³ (630 à 4 000 A), Legrand a étoffé sa gamme avec 8 nouvelles références de disjoncteurs ouverts DMX³ 6300 A. Disponibles en version fixe ou débrochable, ils assurent un pouvoir de coupure de 100 kA et sont équipés d’une unité de protection. Ces unités à écran LCD ou tactile permettent les mesures courantes de l’installation ainsi que les opérations de mesure à distance en Modbus / RS 485 par le biais d’une interface de communication.

 

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ABB présentera en avant-première lors du salon Interclima+elec la famille de disjoncteurs ouverts Emax2. Dans un premier temps, Emax2 prendre place en parallèle de l’offre Emax. Les premiers produits seront disponibles début 2014. « Emax2 est marqué par l’innovation au niveau de l’électronique embarquée, explique Florent Taesch. Il dispose de fonctions de mesure et de comptage poussées et gère les paramètres de fonctions de gestion de l’énergie. Par exemple, pour le délestage de charges ». L’idée n’est autre que d’intégrer les fonctionnalités de gestion dans le disjoncteur avec la possibilité de définir des scénarios relatifs aux charges prioritaires et non prioritaires. Emax2 permet également d’éviter les dépassements de consommation sur une période, à l’aide de scénario prédictifs. Protocoles de communication disponibles : Modbus, Profibus, Profinet, CEI 61850. Au juste, combien de manœuvres peut endurer un disjoncteur ouvert ? « À titre d’exemple pour l’Emax E1 1 600 A, Le nombre de manœuvres en fonctionnement normal à vide est de 25 000 et en charge de 10 000. En revanche, il est impossible d’indiquer le nombre de manœuvres sur défaut car cela dépend de l’intensité et de la durée du défaut électrique. Il est fortement conseillé d’inspecter les pôles d’un disjoncteur ouvert lorsqu’il a déclenché sur défaut. »
De 800 à 6 300 A, Schneider Electric couvre l’offre de disjoncteurs ouverts sous 3 tailles normalisées. Plus précisément, Masterpact NT (800 à 1 600 A) correspond à une taille relativement compacte avec un pas polaire unique 70 mm pour une performance de coupure de 42 à 150 kA. Tandis que Masterpact NW occupe 2 tailles (800 à 4 000 A et 4 000 à 6 300 A). Quatre types d’unités de contrôle Micrologic enrichies de fonctions mesure, de gestion d’énergie et d’analyse de réseaux sont alloués aux différentes déclinaisons Masterpact.

Quelle maintenance mettre en œuvre ?
Si les boîtiers moulés ne demandent aucun entretien, du fait de leur construction, les disjoncteurs ouverts, nécessitent en revanche une révision périodique. Chez Schneider Electric, les disjoncteurs boîtiers moulés version Compact NS (800 à 3 200 A) sont toutefois ouverts à la maintenance préventive. Sur les appareils ouverts, Siemens préconise, par exemple, une visite tous les 2 ans, voire tous les ans en ambiance corrosive ou sous atmosphère polluée. Hager préconise également une révision tous les 2 ans sur site : vérifications mécanique visuelle et test de déclenchement hors charge). Si besoin, une chambre de coupure peut être remplacée sur site. Chez GE Industrial Solutions, une équipe de 12 personnes intervient sur les disjoncteurs installés en France, dont les appareils de l’ancienne gamme Unelec. ABB développe actuellement son activité de services à la fois autour des disjoncteurs ouverts et des interrupteurs sectionneurs de forte puissance (ferroviaire). L’ensemble concerne 5 techniciens ABB et des partenaires locaux sur zones géographiques spécifiques.

 

Michel Laurent

 

Entreprises mentionnées

ABB
EATON
GE INDUSTRIAL SOLUTIONS
GEWISS
HAGER
LEGRAND
SCHNEIDER ELECTRIC
SIEMENS

 

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