Calcul du Courant de Court-Circuit d’un Transformateur – Tension de Court-Circuit et Niveaux de Défaut

Le courant de court-circuit détermine le pouvoir de coupure requis pour l'appareillage en aval, le contreventement mécanique nécessaire dans les systèmes de jeux de barres, et le calibre de tenue de chaque composant entre le transformateur et le défaut. Il est déterminé presque entièrement par un seul paramètre de la plaque signalétique : la tension de court-circuit.

La Formule

Pour un défaut aux bornes du transformateur, en supposant une source amont infinie :

Le courant de pleine charge est obtenu à partir de la puissance assignée et de la tension — voir Calcul du Courant de Pleine Charge d'un Transformateur pour la méthode et les tableaux de référence.

La relation est inverse : diviser l'impédance par deux double le courant de défaut. Un transformateur avec une impédance de 4 % délivre 25 fois son courant assigné dans un défaut aux bornes ; à 6 % d'impédance, ce chiffre descend à environ 16,7 fois.

Exemple résolu

Un transformateur de 630 kVA, secondaire 400 V, tension de court-circuit de 4 % :

Le même appareil construit avec une impédance de 6 % produirait environ 15,2 kA — une différence qui peut modifier le calibre de l'appareillage requis et donc le coût de toute l'installation BT.

Valeurs d'Impédance Standard

La tension de court-circuit n'est pas arbitraire. Les normes IEC 60076-5 et EN 50588-1 établissent des valeurs standard pour les transformateurs de distribution :

Tableau du Courant de Court-Circuit — Secondaire 400 V

L'Hypothèse du Réseau Infini

La formule ci-dessus suppose que le réseau amont est une source infinie — c'est-à-dire que l'alimentation HT elle-même ne contribue aucune impédance. En pratique, le réseau a un niveau de défaut fini, et le courant de court-circuit réel aux bornes du transformateur est légèrement inférieur à celui calculé.

Lorsque le niveau de défaut amont est connu, le résultat combiné est :

Pour la plupart des installations de distribution, la contribution du réseau est suffisamment importante pour que son omission n'introduise qu'une erreur de quelques pourcents — et cette erreur est du côté conservateur, puisque la valeur calculée est supérieure à la réalité. Pour les installations proches d'une source de production ou d'un poste puissant, le calcul complet doit être effectué.

Courant de Crête Asymétrique

Les valeurs ci-dessus sont des courants efficaces symétriques. Pendant le premier cycle suivant l'apparition du défaut, le courant contient une composante continue qui augmente considérablement la crête instantanée. La norme IEC 60909 définit un facteur de crête qui dépend du rapport X/R du circuit :

• Pour les transformateurs de distribution typiques, le facteur de crête se situe entre 1,8 et 2,2
• Un défaut symétrique de 22,7 kA peut donc atteindre une crête instantanée d'environ 50 kA
• Le contreventement mécanique des jeux de barres et le pouvoir de fermeture de l'appareillage doivent être dimensionnés par rapport à cette crête, et non à la valeur efficace

Implications Pratiques

• Choix de l'appareillage — le pouvoir de coupure des disjoncteurs BT doit dépasser le courant de défaut calculé à leur point d'installation. L'impédance des câbles réduit le niveau de défaut avec la distance par rapport au transformateur.
• L'impédance comme choix de conception — une impédance plus élevée limite le courant de défaut et réduit le coût de l'appareillage, mais augmente la régulation de tension et la consommation de puissance réactive. Ce compromis doit être évalué dès la phase de conception.
• Fonctionnement en parallèle — deux transformateurs fonctionnant en parallèle doublent approximativement le courant de défaut disponible au jeu de barres commun. L'appareillage doit être dimensionné pour la valeur combinée.
• Durée de tenue — la norme IEC 60076-5 exige que les transformateurs supportent un court-circuit aux bornes pendant 2 secondes sans dommage. Il s'agit d'une exigence thermique et mécanique vérifiée par calcul de conception ou essai de type.