Elektrischer Schutzschalter: Größe, Auswahl und Kabelquerschnitte

Introduction : Les Nouveaux Enjeux de la Protection Électrique en 2026

L'essor des installations photovoltaïques résidentielles et commerciales, couplé à l'intégration massive de batteries de stockage (BESS) et d'onduleurs hybrides, transforme radicalement les exigences en matière de protection électrique. Le disjoncteur n'est plus un simple fusible moderne : il devient un élément stratégique de sécurité normalisé selon les standards IEC 60898-1 (domestique) et IEC 60947-2 (industriel), dans un contexte où les courants de court-circuit peuvent atteindre plusieurs kA et où le courant continu (DC) impose des contraintes physiques spécifiques.

Ce guide complet s'adresse aux installateurs, bureaux d'études et particuliers avertis qui souhaitent comprendre en profondeur le dimensionnement, le choix et les limites des disjoncteurs dans les installations AC (courant alternatif) et DC (courant continu), en conformité avec les normes françaises (NF C 15-100) et belges (RGIE). Nous intégrerons également les perspectives technologiques 2026 : disjoncteurs intelligents, AFDD (Arc Fault Detection Device), disjoncteurs à état solide (SSCB) et maintenance prédictive.

Principe fondamental : Un disjoncteur ne protège pas seulement contre la surcharge ; il doit pouvoir couper le courant de court-circuit maximal en tout point de l'installation, tout en garantissant la sélectivité pour maintenir la continuité de service.

1. Qu'est-ce qu'un Disjoncteur ? Fonction et Architecture Interne

1.1 Définition et Rôle

Un disjoncteur (circuit breaker) est un appareil de protection modulaire capable d'interrompre automatiquement un circuit électrique en cas de surintensité (surcharge ou court-circuit). Contrairement au fusible qui se détruit à chaque déclenchement, le disjoncteur est réarmable manuellement et réutilisable.

Le disjoncteur protège deux éléments critiques :

• Les câbles électriques : évite l'échauffement excessif pouvant conduire à un incendie
• Les équipements connectés : limite les contraintes mécaniques et thermiques sur les appareils (onduleurs, moteurs, transformateurs)

⚠️ Attention : Un disjoncteur classique ne protège PAS contre :

• Les fuites de courant vers la terre (contact indirect) → nécessite un disjoncteur différentiel 30 mA
• Les surtensions transitoires (foudre, commutations) → nécessite un parafoudre
• Les sous-tensions prolongées → nécessite un relais de surveillance de tension
• Les arcs série faible courant (connexion desserrée) → nécessite un AFDD

1.2 Architecture Interne : Le Double Mécanisme Thermique + Magnétique

Un disjoncteur magnétothermique combine deux mécanismes de protection complémentaires opérant sur des échelles de temps différentes :

1. Protection Thermique (Bilame) :
Un bilame métallique constitué de deux métaux aux coefficients de dilatation différents (souvent fer-nickel et laiton) se déforme progressivement sous l'effet de la chaleur dégagée par un courant de surcharge (I = 1,1 à 1,5 × I_n). Cette déformation possède une inertie thermique qui imite celle du câble cuivre qu'elle protège.

Selon la norme IEC 60898-1, le disjoncteur ne doit pas déclencher avant 1 heure à 1,13 × I_n, mais doit déclencher en moins d'une heure à 1,45 × I_n. Cette zone de tolérance permet d'absorber les variations normales de charge sans coupure intempestive. Temps de déclenchement : de quelques secondes à plusieurs minutes selon l'intensité.

2. Protection Magnétique (Bobine/Solénoïde) :
Une bobine génère un champ magnétique intense lors d'un court-circuit (I ≥ 3 à 20 × I_n selon la courbe). Le champ actionne un noyau ferromagnétique mobile qui percute instantanément le mécanisme de déclenchement. Temps de déclenchement : < 10 ms (bien avant que l'échauffement adiabatique I²t ne fasse fondre les conducteurs).

1.3 La Thermodynamique de l'Arc Électrique : Pourquoi l'AC et le DC Sont Deux Mondes Différents

Lors de l'ouverture d'un circuit en charge, les contacts du disjoncteur se séparent. La surface de contact diminue, augmentant la densité de courant jusqu'à la fusion localisée du métal. Un plasma conducteur se forme : l'arc électrique, dont la température au cœur atteint 10 000 à 20 000°C. Cet arc maintient le passage du courant à travers l'air ionisé.

Conséquence critique : En DC, les disjoncteurs utilisent des chambres de coupure magnétiques (force de Lorentz) pour étirer l'arc vers des splitter plates (ailettes de fractionnement) qui le découpent en plusieurs arcs de tension cumulée, jusqu'à extinction forcée. L'arc électrique qui se forme est éteint grâce à ces plaques métalliques qui fractionnent, refroidissent et désionisent l'arc.

⚠️ Danger mortel : Un disjoncteur AC appliqué en DC sans certification peut maintenir l'arc indéfiniment, provoquant un incendie. Même à tension réduite, l'absence de passage par zéro en DC empêche l'extinction de l'arc.

1.4 Limitation du Courant et Énergie Passante (I²t)

Les disjoncteurs modernes ne se contentent pas d'ouvrir le circuit ; ils limitent la valeur crête du courant de défaut. Les contacts s'écartent spontanément sous la pression magnétique (forces de répulsion électrodynamique) avant même le déverrouillage du mécanisme, introduisant une tension d'arc qui s'oppose à la montée du courant.

Exemple : Lors d'un court-circuit présumé de 20 kA, un disjoncteur limiteur peut réduire le courant réel à 8 kA crête. Cette caractéristique est cruciale pour la filiation (cascading) et la protection des composants sensibles en aval. Les tableaux de sélectivité fournis par les fabricants (Schneider, ABB, Legrand, Hager) sont basés sur cette énergie spécifique passante (A²s), non sur le courant nominal.

2. Les Paramètres Clés d'un Disjoncteur

2.1 Le Calibre (I_n) : Intensité Nominale

Le calibre ou intensité nominale (I_n) représente le courant maximal que le disjoncteur peut supporter en permanence sans déclencher. Les calibres normalisés sont :

2.2 Le Nombre de Pôles : 1P, 1P+N, 2P, 3P, 4P

Le nombre de pôles correspond au nombre de conducteurs actifs que le disjoncteur peut couper simultanément :

Règle PV : Tous les onduleurs hybrides (AC couplé) nécessitent un disjoncteur bipolaire (2P) en monophasé ou tétrapolaire (4P) en triphasé pour assurer une coupure complète phase + neutre.

2.3 Le Pouvoir de Coupure (PdC ou I_cn/I_cu)

Le pouvoir de coupure (en kA) représente l'intensité de court-circuit maximale que le disjoncteur peut interrompre sans destruction. Il dépend de la puissance du transformateur, de la distance au tableau et de la section des câbles. Cette capacité de coupure est définie par le pouvoir de coupure (PdC) exprimé en kA.

Formule de calcul du courant de court-circuit I_cc :

I_{cc_source} = U / (Z_transfo + Z_{câble_alimentation})
I_{cc_tableau} = I_{cc_source} × [1 / (1 + (ρ × L_câble) / (S_câble × U))]

Exemple : Compteur 12 kVA monophasé (I_cc ≈ 5 kA) + câble cuivre 10 mm² sur 15 m → I_{cc_tableau} ≈ 3,2 kA → choisir PdC 4,5 kA (sécurité × 1,5).

2.4 Les Courbes de Déclenchement : B, C, D (et K, Z, MA)

La courbe de déclenchement définit le seuil de courant instantané (magnétique) à partir duquel le disjoncteur coupe en moins de 10 ms. Elle est déterminée par le rapport I_m / I_n. C'est le réglage du ressort de rappel du noyau magnétique qui définit si un disjoncteur est de type B, C, D ou K.

Recommandation PV : Utiliser exclusivement des courbes C pour les onduleurs monophasés et triphasés. Les courbes B peuvent déclencher intempestivement lors des transitoires de démarrage, et les courbes D ne protègent pas suffisamment les câbles.

Focus : Courbe K vs Courbe D pour Moteurs

Bien que D et K aient des seuils magnétiques similaires (10-14 × I_n), elles ne sont pas identiques. La courbe K, spécifique à la norme IEC 60947-2, possède une protection thermique plus serrée (déclenchement dès 1,05-1,2 × I_n). Elle laisse passer la pointe de démarrage du moteur (magnétique haut) mais protège finement les enroulements contre une surcharge légère (thermique précise). La courbe D, moins précise thermiquement, est moins adaptée aux moteurs industriels coûteux où la durée de vie compte.

Focus : Courbe Z pour l'Électronique de Puissance et BMS

Les semi-conducteurs (thyristors, triacs, MOSFETs des BMS) ont une capacité thermique très faible et claquent plus vite qu'un fusible standard. La courbe Z (seuil 2,4-3,6 × I_n) offre la réaction la plus rapide possible pour un disjoncteur magnétothermique. Elle est particulièrement recommandée pour protéger les systèmes de gestion de batteries (BMS) où les MOSFETs de puissance peuvent fondre en quelques millisecondes en cas de surintensité.

3. Cadre Normatif 2026 : IEC 60898-1 vs IEC 60947-2

3.1 La Grande Distinction : Résidentiel vs Industriel

La confusion entre ces deux normes entraîne des erreurs de dimensionnement graves. Il ne s'agit pas d'une différence bureaucratique, mais de performances techniques fondamentales. Il est vital pour l'ingénieur de savoir quelle norme appliquer, car les performances affichées sur le produit changent selon le référentiel de test.

Implication critique : Un disjoncteur marqué "C16" peut être certifié 10 kA selon IEC 60947-2 mais seulement 6 kA selon IEC 60898. L'utiliser dans une installation industrielle avec un I_cc de 9 kA est valide sous 60947-2, mais dangereux en application résidentielle si le RGIE l'exigeait. Inversement, utiliser un disjoncteur purement résidentiel (3 kA ou 4,5 kA) en environnement industriel est une faute grave, car il n'a pas la robustesse requise contre la pollution, l'humidité et les cycles intensifs.

3.2 Pouvoir de Coupure : I_cu vs I_cs

I_cu (Pouvoir de Coupure Ultime) :
C'est le courant de court-circuit maximal que le disjoncteur peut couper deux fois (cycle O-t-CO) en restant sûr pour l'opérateur, même s'il est détruit électriquement ensuite.

I_cs (Pouvoir de Coupure de Service) :
C'est le courant qu'il peut couper trois fois (O-t-CO-t-CO) et rester parfaitement fonctionnel. Dans une usine ou un data center, on exige que I_cs = 100% I_cu. En résidentiel (60898), I_cs est souvent seulement 75% ou 50% de I_cn.

3.3 Le RGIE Belge 2025-2026 : Évolutions Majeures

Le Règlement Général sur les Installations Électriques belge intègre de nouvelles exigences spécifiques aux systèmes de stockage et à la sécurité incendie :

Lieux Accessibles au Public et Batteries (Livre 1) :
Toute installation de batterie domestique ou tertiaire située dans une zone accessible sans autorisation préalable (hall d'immeuble, commerce) doit répondre à des critères stricts : verrouillage des armoires, protection renforcée contre les chocs mécaniques (IK08 minimum), et signalisation spécifique. Une analyse de risque documentée devient obligatoire pour justifier l'emplacement et les moyens de protection (ventilation, détection incendie dédiée). Le document des influences externes doit explicitement mentionner ces équipements.

Protection des Salles de Bain et Zones Humides :
Le RGIE 2025 affine les volumes de protection (0, 1, 2) dans les salles d'eau. La protection différentielle 30 mA reste le socle, mais les exigences sur l'indice de protection (IP) des appareillages, y compris les coffrets divisionnaires s'ils sont dans ces volumes, sont renforcées (IPX4 min). Cela impacte le choix des petits tableaux divisionnaires pour jacuzzis ou chauffe-eaux instantanés.

Détecteurs d'Arc (AFDD) :
Les disjoncteurs magnétothermiques sont aveugles aux "arcs série" (mauvais contact dans une borne, câble écrasé) qui génèrent de la chaleur sans augmentation significative du courant. À l'horizon 2026, l'installation d'AFDD (Arc Fault Detection Devices) devient quasi obligatoire pour les circuits alimentant des locaux à sommeil (dortoirs, homes), des structures en bois, ou des lieux stockant des biens de valeur. L'AFDD analyse la signature électronique du courant (hautes fréquences > 10 kHz) pour déclencher en cas d'arc (< 300 ms), prévenant l'incendie bien avant le disjoncteur classique.

3.4 Normes DC et Batteries : IEC 62619 et UL 1973

Pour les systèmes de stockage, la norme IEC 62619 impose que le système complet (BMS + Contacteur/Disjoncteur) soit testé pour garantir qu'aucune flamme ou rupture dangereuse ne survienne, même en cas de défaillance d'un composant. La norme américaine UL 1973 va plus loin en exigeant des tests d'emballement thermique (thermal runaway) sur cellules individuelles.

Règle d'or : Ne jamais dimensionner un disjoncteur de batterie en comptant sur le BMS pour couper le courant. Le disjoncteur doit être capable de couper le courant de court-circuit total, même si les MOSFETs du BMS fondent en position fermée (fail-closed).

4. Quand un Disjoncteur Déclenche-t-il ? Les Cas Pratiques

4.1 Déclenchement Thermique (Surcharge)

Le déclenchement thermique intervient lorsque le courant dépasse le calibre nominal I_n pendant une durée suffisante pour chauffer le bilame. Le temps de déclenchement est inversement proportionnel à la surintensité selon une courbe normalisée IEC 60898-1 :

Exemple concret : Un circuit 20 A protégé par un disjoncteur 20 A courbe C alimente 5 radiateurs de 1000 W chacun (I = 5000 W ÷ 230 V = 21,7 A = 1,09 × I_n). Le disjoncteur ne déclenchera pas immédiatement, mais si la température ambiante augmente (armoire électrique mal ventilée), le déclenchement peut survenir après 30-60 minutes.

4.2 Déclenchement Magnétique (Court-Circuit)

Le déclenchement magnétique est instantané (< 10 ms) dès que le courant atteint le seuil I_m défini par la courbe :

• Courbe B : I_m = 3-5 × I_n → déclenchement entre 60 A et 100 A pour un disjoncteur 20 A
• Courbe C : I_m = 5-10 × I_n → déclenchement entre 100 A et 200 A pour un disjoncteur 20 A
• Courbe D : I_m = 10-20 × I_n → déclenchement entre 200 A et 400 A pour un disjoncteur 20 A

Scénario typique : Contact direct phase-neutre (court-circuit franc) dans une prise électrique → courant de court-circuit I_cc = 3000 A → tous les disjoncteurs (B, C, D) déclenchent instantanément car I_cc >> I_m.

4.3 Le Danger du Court-Circuit "Minimal"

Si I_cc est compris entre 3 × I_n et 5 × I_n (zone grise entre thermique et magnétique pour courbe B), le déclenchement peut prendre plusieurs secondes, avec risque d'échauffement du câble et d'amorçage d'arc persistant. C'est pourquoi la norme NF C 15-100 impose de vérifier la condition :

I_{cc_min} ≥ 5 × I_n (pour courbe C)

Cas critique : Disjoncteur C63 (seuil magnétique 5-10 × I_n, soit 315A à 630A max). Si, à cause d'une longueur de câble excessive (150 m en 10 mm²), le I_cc tombe à 400 A, on est dans la "zone d'incertitude" de la courbe C. Si le disjoncteur est réglé haut, il ne verra pas le court-circuit comme un défaut magnétique. Il réagira en thermique (surcharge), mettant plusieurs secondes, voire dizaines de secondes à couper. Pendant ce temps, le câble subit une contrainte thermique I²t énorme, faisant fondre l'isolant et risquant l'incendie.

Solutions :

• Augmenter la section du câble (pour réduire R et remonter le I_cc)
• Passer en Courbe B (seuil 3-5 × I_n, soit 189A-315A). Avec 400A de défaut, le déclenchement magnétique est garanti

4.4 Cas où le Disjoncteur NE Déclenche PAS

Il est crucial de comprendre que le disjoncteur magnétothermique classique ne détecte ni ne protège contre :

• Fuite de courant vers la terre (contact indirect, défaut d'isolement) → nécessite un disjoncteur différentiel 30 mA (obligatoire NF C 15-100 art. 531.2)
• Surtensions transitoires (coup de foudre direct/indirect, commutations inductives) → nécessite un parafoudre type 1+2 ou 2
• Sous-tensions prolongées (chute de tension réseau < 195 V pendant plusieurs minutes) → nécessite un relais de surveillance de tension
• Arcs série faible courant (connexion desserrée, isolant endommagé) → nécessite un AFDD (Arc Fault Detection Device) selon NF C 15-100 amendement A5 (2021)
• Surconsommation non dangereuse : si vous tirez 28 A sur un circuit protégé par un disjoncteur 32 A pendant des heures, aucun déclenchement ne se produira (normal, dimensionnement correct)

5. Que Protège Réellement un Disjoncteur ?

Un disjoncteur magnétothermique assure une triple protection :

1. Protection des câbles contre l'échauffement excessif :
Le calibre I_n est choisi en fonction de la section du conducteur selon le tableau de correspondance normalisé. Si le courant dépasse 1,45 × I_n, le disjoncteur doit déclencher en moins d'une heure pour éviter que l'isolant PVC ne se dégrade (point de ramollissement : 70°C, point critique : 105°C).

2. Protection des équipements contre les contraintes électrodynamiques :
Lors d'un court-circuit, les forces électromagnétiques entre conducteurs peuvent atteindre plusieurs tonnes par mètre. Le disjoncteur limite la durée de passage du courant de défaut (intégrale de Joule I²t), protégeant ainsi les borniers, contacteurs et transformateurs.

3. Protection de l'installation contre l'incendie d'origine électrique :
30% des incendies domestiques en Europe sont d'origine électrique (source : Electrical Safety First, 2023), majoritairement causés par des surcharges non détectées ou des connexions défectueuses générant des arcs.

Ce que le disjoncteur ne protège PAS :

• Les personnes contre l'électrocution (contact direct ou indirect) → rôle du différentiel 30 mA
• Les équipements contre les surtensions de mode commun (foudre, commutations) → rôle du parafoudre
• Les données et systèmes de communication (perturbations CEM) → rôle des filtres EMI/RFI et onduleurs à isolation galvanique

6. Dimensionnement AC : Calcul du Courant de Court-Circuit et Atténuation

6.1 Courant de Court-Circuit à la Source (Transformateur)

Tout dimensionnement commence par le calcul du courant de court-circuit triphasé symétrique maximal aux bornes secondaires du transformateur. La formule fondamentale est :

I_{sc_transfo} = S_n / (√3 × U_n × U_cc)

Où :
• S_n : Puissance apparente du transformateur (kVA)
• U_n : Tension composée secondaire (400V ou 410V à vide)
• U_cc : Tension de court-circuit en % (typique : 4% pour S_n < 630 kVA, 6% pour S_n ≥ 630 kVA)

6.2 Atténuation par l'Impédance des Câbles (Méthode Point-par-Point)

Dès que l'on s'éloigne du transformateur, le courant de court-circuit diminue car les câbles ajoutent de la résistance (R) et de la réactance (X). Cette atténuation permet d'utiliser des disjoncteurs plus économiques en bout de ligne, mais introduit un nouveau risque : le courant de défaut peut devenir trop faible pour déclencher le magnétique.

Formule de calcul :
I_sc = U_simple / Z_total
Avec Z_total = √((ΣR)² + (ΣX)²)

Paramètres R et X (à utiliser en situation de défaut) :
• Résistivité du Cuivre (ρ) : 0,0225 Ω·mm²/m (valeur à chaud, non à 20°C)
• Réactance (X) : ≈ 0,08 mΩ/m pour câbles BT multiconducteurs

Conclusion : Après 50 m, le I_cc a chuté de 24 kA à 6,6 kA. On peut installer un disjoncteur divisionnaire de 10 kA (moins cher qu'un 25 kA). Cependant, il faut vérifier que ce courant déclenche bien le magnétique de la courbe choisie.

Formule simplifiée (approche pratique) :
I_{cc_tableau} = I_{cc_source} / [1 + (ρ × 2L) / (S × U × √3)]
Avec ρ_cuivre = 0,023 Ω·mm²/m (à 90°C)

Règle pratique : Pour les installations PV résidentielles (distance tableau général ↔ onduleur < 30 m), un PdC de 6 kA suffit dans 95% des cas.

7. Le Tableau de Correspondance Section Câble / Calibre Disjoncteur

Ce tableau consolide les exigences des normes NF C 15-100 (France) et RGIE (Belgique) pour les installations domestiques et tertiaires. Il tient compte de la température ambiante de référence (30°C), du mode de pose (type B : câbles en apparent sous goulotte), et d'un facteur de correction de 1 (pas de groupement).

Points critiques :

• Ces valeurs sont données pour des câbles cuivre en pose apparente (type B selon IEC 60364-5-52). Pour des câbles enterrés ou en combles mal ventilés, appliquer un facteur de correction (0,7 à 0,9)
• La norme impose : I_n ≤ I_z (le disjoncteur ne doit jamais dépasser le courant admissible du câble)
• Pour les installations triphasées, diviser la puissance totale par √3 × U × nombre de phases

8. Tableau de Synthèse : Atténuation du Courant de Court-Circuit (Cuivre)

Ce tableau donne une estimation indicative du I_cc en kA en fonction de la section du câble et de la longueur, partant d'un TGBT à I_cc infini (simplifié). Base : 230/400V, ρ = 0,0225 Ω·mm²/m.

Note : Valeurs indicatives dépendant du I_sc amont réel. Toujours calculer avec logiciel agréé type Caneco, Ecodial, ou les calculateurs Wattuneed.

9. Disjoncteur Classique VS Disjoncteur Différentiel (DDR)

9.1 Différences Fondamentales

9.2 Les Types de Disjoncteurs Différentiels et le PV

Règle PV stricte (RGIE art. 5.3.6.3, NF C 15-100 amendement A5) :

Tout onduleur photovoltaïque connecté au réseau DOIT être protégé par un différentiel de type F (minimum) ou type B (recommandé si onduleur sans transformateur HF). L'utilisation d'un type AC ou A constitue une non-conformité grave exposant à des risques d'électrocution non détectée (courant de fuite DC > 6 mA).

⚠️ ATTENTION : Un différentiel type AC ne détectera PAS une fuite de courant provenant d'un onduleur PV, même si celle-ci est mortelle (> 30 mA DC). Risque d'électrocution fatale non détectée.

10. Le Défi du Photovoltaïque (PV) : Dimensionnement DC et Règle des 1,56

10.1 Pourquoi Surdimensionner les Disjoncteurs PV ?

Contrairement à une charge classique, un panneau PV est une source de courant limitée. Son courant de court-circuit (I_{sc_PV}) est à peine supérieur à son courant de fonctionnement (I_mpp). Le problème n'est pas de couper un courant énorme, mais de supporter le courant nominal en continu sous des températures élevées.

Les normes (NEC et guides IEC) imposent un surdimensionnement double :

I_disjoncteur ≥ I_{sc_PV} × 1,25 × 1,25 = I_{sc_PV} × 1,56

Premier facteur 1,25 (Irradiance) :
Bien que les panneaux soient testés à 1000 W/m² (STC), des phénomènes de "bord de nuage" (cloud edge effect) ou de réverbération (albedo sur neige, réflexion sur façade blanche) peuvent faire monter l'irradiance à 1250 W/m² temporairement, augmentant le courant produit de 25%.

Deuxième facteur 1,25 (Régime Continu) :
Les disjoncteurs sont testés pour fonctionner à 100% de leur charge pendant un temps limité. En solaire, la production peut durer des heures à plein régime. Pour éviter le déclenchement thermique intempestif dû à l'échauffement du disjoncteur lui-même (surtout dans des coffrets chauds en toiture), on applique ce facteur de déclassement.

10.2 Le Danger Mortel de la Polarité en DC

En DC, l'extinction de l'arc dépend de la direction du courant si le disjoncteur utilise des aimants permanents pour souffler l'arc (force de Lorentz). Si le courant circule dans le sens correct, l'arc est poussé vers la chambre d'extinction et il est coupé. Si le courant circule dans le sens inverse, l'arc est repoussé vers le mécanisme du disjoncteur ou la paroi du boîtier. Il ne s'éteint pas, fait fondre le plastique et provoque un incendie immédiat.

Dans les systèmes PV simples (string → onduleur), le courant ne va que dans un sens. Mais dans les systèmes avec batteries ou les réseaux maillés (plusieurs MPPT, onduleurs multiples), le courant peut s'inverser.

Recommandation 2026 : Utiliser exclusivement des disjoncteurs DC non-polarisés (ou bidirectionnels) pour les applications batteries et les onduleurs hybrides. Pour les strings PV simples, les polarisés sont acceptables mais exigent une vigilance extrême au câblage (marquage +/-, photos avant mise en service).

10.3 Certification DC Obligatoire : IEC 60947-2 Annexe C

Un disjoncteur certifié AC ne peut JAMAIS être utilisé en DC, même à tension réduite. La certification DC exige des tests spécifiques de coupure d'arc selon l'Annexe C de la norme IEC 60947-2. Les marquages à rechercher sur le disjoncteur :

• Symbole DC (ligne droite avec trait en bas)
• Tension DC maximale (ex : 1000V DC, 1500V DC)
• Pouvoir de coupure DC (ex : 6 kA @ 1000V DC)
• Marquage de polarité (+/-) si disjoncteur polarisé

Règle de sélection :

• I_{n_DC} ≥ 1,25 × I_{sc_chaîne} (marge de sécurité normative IEC 62548)
• Tension nominale ≥ 1,2 × V_{oc_max} (à -10°C)
• Courbe de déclenchement : courbe gG (fusible AC) ou courbe spécifique DC (temps long > 2 heures à 1,13 × I_n)

11. Batteries (BESS) : Le Nouveau Risque Industriel

Le dimensionnement des protections pour batteries lithium-ion est sans doute l'aspect le plus complexe et le plus sous-estimé des installations modernes. Une batterie se comporte comme un condensateur géant : elle peut libérer son énergie quasi instantanément. La résistance interne est la seule limite.

11.1 Calcul du Courant de Court-Circuit Batterie (I_{sc_batt})

La résistance interne (R_int) dépend de la chimie et de la capacité :

• Cellule LFP (LiFePO4) 100Ah : R_int ≈ 0,3 - 0,5 mΩ
• Batterie 48V (16S) complète : Résistance totale du pack (cellules + busbars + MOSFETs BMS) ≈ 10 - 20 mΩ

Formule de calcul :
I_{sc_batterie} = V_bat / R_int

Pour une batterie 48V / 200Ah (9,6 kWh) avec R_int = 10 mΩ :
I_{sc_batterie} = 48 V / 0,010 Ω = 4800 A

11.2 L'Interaction BMS vs Disjoncteur : La "Course à la Coupure"

Le BMS (Battery Management System) protège aussi contre les courts-circuits via ses transistors (MOSFETs). Cela crée une "race condition" entre le BMS et le disjoncteur.

Scénario Idéal :
Le BMS détecte le court-circuit en 10 µs et ouvre les MOSFETs. Le courant est coupé avant de monter trop haut. Le disjoncteur ne bouge pas.

Scénario Catastrophe (Fail Closed) :
Le courant monte si vite (faible inductance) qu'il traverse la "zone de saturation" des MOSFETs. Ceux-ci surchauffent et fondent en position fermée (court-circuit interne au composant) en quelques millisecondes. Le BMS est détruit et ne protège plus rien.

Le Rôle du Disjoncteur :
Il est la protection ultime. Il doit être dimensionné pour supporter le I_sc total sans l'aide du BMS. Il ne faut jamais dimensionner le disjoncteur en se disant "le BMS coupera avant".

11.3 Nombre de Batteries en Parallèle et Impact sur I_sc

Conclusion : Le courant de court-circuit augmente proportionnellement au nombre de batteries en parallèle. À partir de 4 modules, les disjoncteurs modulaires standards ne suffisent plus. Il faut passer à des technologies industrielles (MCCB) ou des fusibles spécialisés.

⚠️ Attention : Un disjoncteur DC seul NE suffit PAS pour protéger une batterie lithium. Le BMS et les fusibles HRC sont des protections complémentaires obligatoires.

12. Sélectivité et Filiation : Optimiser l'Installation

12.1 La Filiation (Cascading)

C'est l'art d'utiliser un disjoncteur amont "costaud" pour protéger un disjoncteur aval "faible". Si le disjoncteur A (TGBT) est un limiteur de courant performant, il ne laissera passer que 10 kA crête lors d'un défaut présumé de 25 kA. On peut donc installer en aval un disjoncteur B calibré pour 10 kA, même si le calcul théorique donne 25 kA à cet endroit.

Cette technique permet des économies massives (30-40% sur le coût du tableau). Attention : Elle engage la responsabilité du concepteur et ne fonctionne qu'avec des appareils du même fabricant, validés par des tables d'essais en laboratoire (fournies par Schneider, ABB, Legrand, Hager).

12.2 La Sélectivité (Discrimination)

L'objectif : s'assurer que SEUL le disjoncteur le plus proche du défaut déclenche. Trois méthodes existent :

Sélectivité Ampèremétrique :
Le disjoncteur amont a un seuil magnétique plus élevé que l'aval. Fonctionne jusqu'à un certain I_sc, puis perd la sélectivité.

Sélectivité Chronométrique :
Le disjoncteur amont a une temporisation (0,1 à 0,3 s). L'aval coupe instantanément. Fonctionne pour tous I_sc, mais introduit un retard dangereux pour le personnel en cas de défaut amont.

Sélectivité Énergétique (Moderne) :
Les disjoncteurs électroniques (ex: Compact NSX de Schneider, Tmax de ABB) analysent l'énergie de l'arc. Si l'amont "sent" que l'énergie est faible (court-circuit loin en aval), il ne déclenche pas, sachant que l'aval va s'en charger. Cela permet une sélectivité totale même avec des I_sc très élevés, impossible avec les anciennes méthodes.

Recommandation PV : Pour une installation avec onduleur 8 kVA (disjoncteur 40 A) sur arrivée générale 63 A, vérifier que I_s ≥ I_{cc_tableau} (typiquement I_s ≈ 6 kA pour cette combinaison).

12.3 Sélectivité Totale vs Partielle

Sélectivité Totale :
Le disjoncteur aval déclenche TOUJOURS avant le disjoncteur amont, quelle que soit l'intensité du défaut. Condition :

I_{n_aval} ≤ 0,4 × I_{n_amont} (règle empirique Schneider Electric)

Exemple : Disjoncteur général 63 A + dparts 16 A → 16 A ≤ 0,4 × 63 A → sélectivité totale assurée

Sélectivité Partielle :
La sélectivité est assurée jusqu'à un courant de court-circuit limite I_s, au-delà duquel les deux disjoncteurs déclenchent. Les fabricants publient des tables de sélectivité (Schneider Acti9, ABB S200, Hager MJ) indiquant la valeur de I_s pour chaque combinaison amont/aval.

13. Perspectives Technologiques 2026 : Le Futur de la Coupure

13.1 Disjoncteurs à État Solide (SSCB)

La révolution attendue pour 2026-2030 est la disparition des contacts mécaniques au profit des semi-conducteurs (Carbure de Silicium - SiC ou GaN).

Avantages :

• Vitesse : < 10 microsecondes (contre 10 000 µs pour le mécanique)
• Sécurité : L'énergie de l'arc devient négligeable. Plus de risque d'arc flash pour le personnel
• Usure : Infinie. On peut faire des milliers de coupures en charge sans maintenance
• Intelligence : Le disjoncteur devient un analyseur de réseau (harmoniques, cos φ) et peut limiter le courant de manière douce (soft fuse) sans couper brutalement

Contraintes actuelles : Coût encore élevé (× 3-5 le magnétothermique), dissipation thermique en conduction (résistance R_DSon des MOSFETs), pertes par conduction (0,1-0,3 W), température de jonction max 175°C (nécessite refroidissement actif au-delà de 100 A), et certification normative en cours.

13.2 AFDD (Arc Fault Detection Device)

L'amendement A5 de la NF C 15-100 (2021) introduit l'obligation d'AFDD dans certains locaux à risque (logements collectifs, ERP). Ces dispositifs détectent les arcs série (haute impédance, non détectés par les disjoncteurs classiques) grâce à une analyse spectrale du courant (détection de frquences > 10 kHz).

Principe : Un arc série (connexion desserrée, isolant carbonisé) génère un courant de quelques ampères seulement (< I_n), mais avec des harmoniques haute fréquence caractéristiques. L'AFDD coupe en < 300 ms, prévenant l'incendie électrique bien avant le disjoncteur classique.

13.3 Smart Breakers et Maintenance Prédictive

Les disjoncteurs connectés (IoT) deviennent la norme dans le tertiaire. Ils permettent de surveiller l'usure des contacts (via l'intégrale I²t accumulée) et de prédire la fin de vie de l'appareil avant la panne. En 2026, cette "santé du disjoncteur" sera une donnée remontée nativement dans les GTC (Gestion Technique Centralisée).

Les disjoncteurs connects (protocoles Modbus RTU, KNX, MQTT) intègrent des capteurs de température, courant RMS, THD, puissance active/réactive. Ils transmettent les données vers des plateformes cloud (Schneider EcoStruxure, ABB Ability) pour :

• Détection précoce de défauts (échauffement anormal, déséquilibre de phases)
• Optimisation énergétique (identification des charges fantômes)
• Conformité réglementaire automatisée (traçabilité des déclenchements selon ISO 50001)

Les modules comme Shelly Pro 3EM ou les solutions Schneider EcoStruxure permettent déjà ce monitoring en temps réel avec alertes préventives.

14. Comment Choisir son Disjoncteur : Méthode en 6 Étapes

1. Déterminer le courant nominal de l'équipement :
I = P / (U × cos φ × √3) pour le triphasé
I = P / U pour le monophasé

2. Choisir la section de câble selon la longueur et le mode de pose (tableau section 7)

3. Sélectionner le calibre I_n ≤ I_z (courant admissible du câble)

4. Vérifier le nombre de pôles (1P+N minimum, 2P recommandé pour PV monophasé, 4P obligatoire pour triphasé)

5. Calculer le courant de court-circuit I_{cc_min} et choisir le PdC ≥ 1,5 × I_{cc_max}

6. Sélectionner la courbe : courbe C pour 95% des applications, courbe B pour lignes longues, courbe D pour moteurs

15. Checklist Pratique de Dimensionnement

Avant de valider le choix d'un disjoncteur, vérifiez systématiquement ces 12 points :

1. Courant nominal de la charge (I_n) : Calculé, pas estimé
2. Facteur de simultanéité : Toutes les charges fonctionnent-elles en même temps ?
3. Courant de court-circuit (I_cc) au point d'installation : Calculé par méthode des impédances
4. Pouvoir de coupure (I_cu ou I_cn) : Supérieur à I_cc
5. Norme applicable : IEC 60898-1 (résidentiel) ou IEC 60947-2 (industriel) ?
6. Courbe de déclenchement : B/C/D/K/Z selon la charge
7. Vérification I_cc minimal : Le défaut franc en bout de ligne déclenche-t-il le magnétique ?
8. Certification AC ou DC : Pour PV/batterie, exiger IEC 60947-2 Annexe C
9. Polarité (si DC polarisé) : Marquage +/- respecté
10. Température ambiante : Déclassement si > 40°C (coffret toiture PV)
11. Sélectivité : Coordination avec les disjoncteurs amont vérifiée (tables fabricant)
12. Filiation : Si utilisée, validation par certificat fabricant

FAQ : Questions Fréquentes sur les Disjoncteurs

Puis-je remplacer un disjoncteur 16 A par un 20 A si ça disjoncte souvent ?

NON, c'est dangereux et illégal. Si le disjoncteur déclenche régulièrement, c'est que le circuit est en surcharge. Augmenter le calibre sans changer la section de câble expose à un échauffement excessif et un risque d'incendie. Solution :