Solid ground (Bases solides) : Augmenter le courant admissible d'un conducteur parallèle

Par Jack Smith

Pince multimètre Fluke 381
Dès lors qu'ils travaillent avec des hauts niveaux de courant électrique, les électriciens qualifiés doivent utiliser des outils de mesure électrique de haute qualité, comme la pince multimètre Fluke 381

En février, j'ai eu le privilège d'animer une formation web pour le magazine Consulting-Specifying Engineer. Le titre était « Mise à jour sur le Code national de l'électricité (NEC) 2011 ». Les présentateurs de la formation Web étaient Kenneth Lovorn, président, ingénieur en chef de Lovorn Engineering Associates, LLC à Pittsburgh, États-Unis, et Tom Divine, ingénieur senior et chef de projet chez Smith Seckman Reid, Inc. à Houston, États-Unis.

Lors de la formation web, Lovorn et Divine se sont concentrés sur certaines modifications importantes dans la version la plus récente de la norme NEC : l'édition 2011. Ils ont traité les sujets spécifiques suivants :

  • Marquage sur site du courant de défaut disponible
  • Restrictions des conducteurs neutres partagés
  • Emplacements des prises GFCI de terre dans des systèmes dérivés séparés
  • Courant admissible sur les conducteurs parallèles
  • Unité de distribution de l'alimentation des centres de traitement des données
  • Protection contre les défauts de mise à la terre

Dans la rubrique que j'ai rédigée il y a deux mois, j'ai discuté d'une des nouvelles exigences du NEC (National Electrical Code), concernant le marquage du courant de défaut disponible. Les limites de place de cette rubrique m'empêchent de couvrir tous les sujets traités habilement par Lovorn et Divine dans leur formation Web. Ce mois-ci, je vais donc me concentrer sur l'explication de Divine quant à la modification du NEC 2011 au sujet du courant admissible sur les conducteurs parallèles.

Selon Divine, la section 310.4 de la version 2008 de la norme NEC est devenue 310.10 de la version 2011. La norme NEC 2008 indiquait que « les tailles de conducteur de 1/0 AWG et supérieures peuvent fonctionner en parallèle. » En 2011, la norme NEC est presque identique sur ce point. La différence réside dans le fait que la version de 2011 indique « seules les tailles 1/0 AWG et supérieures peuvent fonctionner en parallèle. »

Divine a expliqué que l'autorité compétente pouvait autoriser le fonctionnement en parallèle de conducteurs plus petits, en suivant la norme NEC 2008. En revanche, avec la norme NEC 2011, l'autorité compétente ne peut plus l'autoriser, sauf si elle modifie la norme.

En pratique, ce n'est pas une modification importante. « Selon mon expérience, a déclaré Divine, l'autorité compétente a toujours interdit l'utilisation en parallèle des conducteurs inférieurs à 1/0 AWG, comme si c'était explicitement écrit dans la norme. Ce n'était pas écrit spécifiquement, mais si j'essayais d'utiliser en parallèle des conducteurs #1 AWG, alors l'autorité compétente s'y opposerait. »

Une autorité compétente est une organisation, un bureau, ou un individu responsable de l'approbation des équipements, des matériaux, d'une installation ou d'une procédure. En règle générale, une autorité compétente est l'inspecteur des réseaux électriques local à qui un pouvoir légal a été conféré par une ville, une province ou un état.

Lors de la formation Web, Divine a également parlé des règles pour les conducteurs parallèles qui n'ont pas changé entre la norme NEC 2008 et la NEC 2011. Les conducteurs parallèles doivent être identiques pour garantir que les impédances de chaque conducteur soient aussi proches que possible. Comme les impédances des conducteurs sont très basses, des petites modifications dans la composition, la géométrie ou la terminaison peuvent causer un changement important et disproportionné dans l'impédance totale du conducteur.

« Chaque conducteur individuel de l'assemblage en parallèle conduit le courant dans une relation inverse à son impédance individuelle, ajoute Divine. Lorsqu'un circuit d'alimentation fournit un courant proche du courant admissible total de l'assemblage, une petite variation d'impédance entre les conducteurs parallèles peut laisser trop de courant circuler sur les conducteurs de plus petite impédance, ce qui les fera surcharger et surchauffer. »

Divine explique que les conducteurs parallèles doivent avoir les mêmes longueurs, matériaux, zones transversales et isolations. Ils doivent avoir la même méthode de terminaison et se trouver sur le même passage de câbles ou sur un ensemble de câbles identique.

« Selon la norme, la règle de similarité ne s'applique que pour chaque ensemble de conducteurs individuellement, déclare Divine. Par exemple, il est possible d'avoir un conducteur de phase A en aluminium alors que les conducteurs de phase B et de phase C sont en cuivre. Néanmoins, il est nécessaire que tous les conducteurs de phase A soient en aluminium et que tous les conducteurs de phase B et C soient en cuivre. C'est une situation inhabituelle qui ne se produit généralement pas lors de nouvelles conceptions. »

Pourquoi utiliser des conducteurs parallèles

L'une des principales raisons pour l'utilisation de conducteurs parallèles est leur capacité à fournir un courant admissible plus important qu'avec un seul conducteur. « Dans une conception de bâtiment typique, les conducteurs les plus importants mesurent généralement 500 kcmil ou 600 kcmil, précise Divine. Et beaucoup d'électriciens en charge d'installations s'opposent aux 600 kcmil. Si le courant admissible nécessaire est supérieur à 400 A, utiliser des conducteurs parallèles est la seule solution raisonnable. En pratique, la limite de 1/0 AWG minimum pour les conducteurs en parallèle n'a pas un impact si important sur la conception électrique des installations.

Une autre raison d'utiliser des conducteurs parallèles est de réduire les chutes de tension, tout particulièrement pour les démarrages de moteur et autres charges à faible facteur de puissance. Si on utilise des conducteurs uniques avec des charges à faible facteur de puissance, la résistance AC (ou la réactance inductive) domine la chute de tension. L'inductance seule n'est pas beaucoup modifiée par la taille du conducteur. « C'est différent pour la résistance AC, qui change considérablement avec la taille du conducteur, indique Divine. L'inductance varie très peu avec la zone transversale du conducteur. En revanche, la résistance AC varie de manière inverse à la zone transversale du conducteur. »

En d'autres termes, augmenter la taille du conducteur n'aide pas à réduire les chutes de tension causées par l'inductance. Par contre, il y aura une chute de tension due à la réactance inductive du conducteur lorsque le facteur de puissance est faible. « J'ai découvert que c'était particulièrement utile en travaillant avec des pompes d'incendie, qui peuvent se trouver assez loin des tableaux électriques, déclare Divine. La section 695.7 [de la norme NEC] limite les chutes de tension dans des conditions initiales pour les pompes d'incendie à 15 %. »

Situations permettant l'utilisation de conducteurs parallèles plus petits

Il existe quelques exceptions permettant d'utiliser des conducteurs inférieurs à 1/0 AWG en parallèle. Tout d'abord, des conducteurs #2 AWG et #1 AWG peuvent être utilisés dans des installations existantes sous la supervision d'un ingénieur. « Cette exception peut être importante pour gérer les courants harmoniques sur les neutres », ajoute Divine.

Pour les alimentations de commande, selon Divine, le circuit doit fonctionner à 360 Hz ou plus afin de pouvoir installer des conducteurs plus petits en parallèle.

« Il existe une exception pour les circuits d'ascenseur dans la section 620.12(A)(1) qui permet aux câbles de commande et d'éclairage des ascenseurs d'utiliser des conducteurs plus petits que 1/0 AWG en parallèle afin de gérer les chutes de tension dans les longs câbles nécessaires pour les ascenseurs qui se déplacent sur une grande distance », souligne Divine.

Comme Divine le mentionnait, la première utilité des conducteurs parallèle est de fournir un courant admissible plus élevé que celui fourni par un conducteur unique. Dès qu'ils travaillent avec de hauts niveaux de courant électrique, les électriciens qualifiés doivent utiliser des outils de mesure électrique de haute qualité comme les pinces multimètres Fluke 365, Fluke 376, et Fluke 381 .

En attendant, continuez de vous reposer sur des « Bases solides ».