Comment Dimensionner un TGBT Industriel : Guide Pratique

Le dimensionnement d’un TGBT industriel n’est pas choisir un calibre d’armoire dans un catalogue. C’est une chaîne de décisions techniques qui démarrent au bilan de puissance et finissent au degré de protection de l’enveloppe — chaque maillon conditionne la sécurité, la fiabilité et le coût de l’installation. Sous-dimensionner, c’est s’exposer à la surchauffe, au déclenchement intempestif voire à l’incendie d’origine électrique. Sur-dimensionner, c’est payer 20 à 40 % de plus pour une réserve qui ne sera jamais utilisée.

Cet article propose une méthode pas à pas, dans l’ordre où un bureau d’études ou un tableautier compétent procède. À la fin, vous aurez les bonnes questions à poser et les bons ordres de grandeur en tête — assez pour relire intelligemment un devis ou un dossier de plans.

Chez Panel-Tronix, fabricant de TGBT industriel au Maroc, nous dimensionnons et câblons des tableaux principaux chaque semaine pour l’industrie, le tertiaire et le process. Voici ce que l’expérience nous apprend.

1. Pourquoi le dimensionnement est critique

Un TGBT (Tableau Général Basse Tension) est le point de distribution principal de l’énergie électrique sur un site. Toute la puissance consommée passe par lui : éclairage, prises, moteurs, climatisation, process. Il subit donc trois contraintes simultanées qu’un calcul doit anticiper :

La contrainte thermique : le courant nominal qui le traverse en continu provoque un échauffement des conducteurs, des contacts et de l’air interne. Si la dissipation thermique est mal calculée, la température dépasse les limites des composants — les déclencheurs perdent leur courbe nominale, les jonctions s’oxydent, les isolants vieillissent prématurément.

La contrainte de court-circuit : en cas de défaut franc (phase-terre, phase-phase), le courant peut atteindre plusieurs dizaines de kiloampères pendant quelques millisecondes. Le jeu de barres et les appareillages doivent supporter ces efforts électrodynamiques sans se déformer, ni amorcer un arc électrique.

La contrainte d’évolution : un TGBT est censé durer 20 à 30 ans. Pendant cette durée, le bâtiment évoluera : ajout d’ateliers, augmentation de production, nouveaux postes climatisation. Sans réserve prévue à la conception, chaque évolution oblige à reprendre une partie du tableau — coûteux et risqué.

La norme cadre de référence pour la conception et la vérification des TGBT BT industriels est la CEI 61439-1:2020 (règles générales) complétée par la CEI 61439-2:2020 (ensembles d’appareillage de puissance — PSC-assemblies). Ces deux normes définissent les vérifications de conception (échauffement, court-circuit, isolement, IP) qu’un fabricant doit attester avant de livrer.

2. Étape 1 — Le bilan de puissance

Tout commence ici. Le bilan de puissance détermine le courant d’emploi (Ib) que devra supporter le TGBT et conditionne tout ce qui suit. Une erreur à ce stade se propage en cascade dans tout le dossier.

Lister les récepteurs et leur puissance installée

On recense l’ensemble des départs alimentés par le TGBT, en distinguant :

• les moteurs (avec leur puissance utile en kW)
• les récepteurs résistifs (chauffage, éclairage incandescent)
• l’éclairage (fluorescent, LED — penser aux ballasts et drivers)
• les prises de courant (par zone, avec coefficient de simultanéité)
• les circuits spéciaux (climatisation, ascenseur, informatique)

Appliquer les coefficients d’utilisation et de simultanéité

C’est la partie la plus délicate, et celle où beaucoup de bilans sont trop pessimistes (sur-dimensionnement) ou trop optimistes (sous-dimensionnement).

• Coefficient d’utilisation (Ku) : un moteur de 30 kW ne consomme presque jamais 30 kW. Sa charge réelle est typiquement de 0,7 à 0,9 × puissance nominale. Ku = 0,75 est une valeur usuelle pour les moteurs industriels.
• Coefficient de simultanéité (Ks) : tous les départs ne fonctionnent jamais en même temps. Pour un atelier industriel, on retient typiquement Ks = 0,6 à 0,8 sur les groupes de moteurs ; 0,9 à 1 sur l’éclairage technique ; 0,2 à 0,4 sur les prises bureaux.

Ces coefficients sont indicatifs : la donnée fiable, c’est la mesure sur un site existant comparable, ou le retour d’expérience du process.

Convertir en courant d’emploi

Le courant d’emploi (Ib) en triphasé 400 V se calcule par :$$I_b = \frac{P \times K_u \times K_s}{\sqrt{3} \times U \times \cos\varphi}$$

avec P en watts, U = 400 V, cos φ typiquement entre 0,85 et 0,95 selon les charges.

Le courant assigné du TGBT (Inom) doit être au moins égal à Ib, avec une marge de 10 à 20 % de réserve, soit typiquement Inom = 1,15 à 1,25 × Ib.

Exemple concret : un atelier avec 5 moteurs (15+22+30+45+15 kW), bureaux 20 kW, éclairage 15 kW. Avec Ku=0,75 et Ks=0,7, on arrive à une puissance de calcul de l’ordre de 110 kW, soit environ 165 A à 400 V tri. Un TGBT calibré 250 A donne 50 % de marge — confortable pour 20 ans d’évolution.

3. Étape 2 — Le calibre du jeu de barres

Le jeu de barres principal est l’épine dorsale du tableau. Il distribue le courant entre les différents départs et doit supporter deux contraintes : le courant permanent et la tenue au court-circuit.

Courant permanent (Ith)

Le calibre du jeu de barres en cuivre se choisit dans les abaques fabricants en fonction du courant nominal et de la température ambiante interne au tableau. Ordres de grandeur classiques (jeu de barres cuivre, température ambiante 35°C) :

Tenue au court-circuit (Icw et Ipk)

Deux paramètres complémentaires :

• Icw : courant assigné de courte durée admissible (typiquement 1 seconde). Pour un TGBT industriel, on cible 25, 50 ou 65 kA / 1 s selon la puissance du transformateur amont.
• Ipk : courant assigné de crête admissible (valeur instantanée). Lié à Icw par un facteur n (1,5 à 2,2 selon le ratio X/R du réseau amont).

La valeur d’Icc présumée au point de raccordement du TGBT se calcule à partir de la puissance du transformateur amont et de son ucc (tension de court-circuit). Pour un transformateur 630 kVA, 20 kV / 400 V, ucc = 4 % : Icc ≈ 22,7 kA. Le jeu de barres doit alors être au moins coté Icw ≥ 25 kA.

Une erreur fréquente : retenir un Icc générique (par exemple “50 kA partout”). C’est coûteux. Le bon réflexe est de demander au gestionnaire du réseau ou au BE la puissance et l’impédance du transformateur amont, et de calculer.

4. Étape 3 — Calibres et pouvoir de coupure des disjoncteurs

Chaque départ et le disjoncteur général (DG) doivent être dimensionnés sur deux critères : le calibre nominal (In) et le pouvoir de coupure (Icu / Ics).

Calibre nominal

Le calibre du disjoncteur d’un départ se choisit immédiatement au-dessus du courant d’emploi de ce départ, dans la gamme normalisée (16, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 400, 630, 800, 1000, 1250, 1600 A…). On retient typiquement :

$$I_n \geq I_b$$

et idéalement avec une marge de 20-30 % pour les départs susceptibles d’évoluer.

Pouvoir de coupure (Icu / Ics)

C’est le critère le plus souvent mal compris par les acheteurs non spécialistes :

• Icu : pouvoir de coupure ultime — le courant maximal que le disjoncteur peut couper une fois. Après, il peut être hors d’usage.
• Ics : pouvoir de coupure de service — le courant qu’il peut couper plusieurs fois en restant opérationnel. Pour un usage industriel sérieux, on exige Ics ≥ 75 % d’Icu.

Tout disjoncteur d’un tableau doit avoir un Icu ≥ Icc présumée au point où il est installé. Sous peine de destruction violente en cas de court-circuit — risque incendie majeur.

Exemples de gammes industrielles

• Compact NSX (Schneider), Tmax T (ABB), NZM (Eaton) : disjoncteurs boîtiers moulés (MCCB) typiques 100-1600 A, Icu 36 à 100 kA selon version.
• Masterpact MTZ (Schneider), Emax 2 (ABB), IZMX (Eaton) : disjoncteurs ouverts débrochables (ACB) pour disjoncteur général de gros TGBT (1600 à 6300 A), Icu 65 à 150 kA.

L’outil de dimensionnement EcoStruxure Power Design – Ecodial de Schneider Electric et l’équivalent ABB DOCweb permettent de simuler une installation complète et vérifient automatiquement la cohérence calibres / pouvoirs de coupure / chutes de tension / sélectivité.

5. Étape 4 — Coordination et sélectivité

Un défaut sur un départ ne doit faire déclencher que le disjoncteur de ce départ — pas le disjoncteur général. Sinon, c’est tout le site qui s’arrête pour un court-circuit sur une simple prise.

Sélectivité totale, partielle ou nulle

• Sélectivité totale : pour tout courant de défaut, seul le disjoncteur aval déclenche. Exigée dans les sites industriels critiques (process continu, hôpital, data center).
• Sélectivité partielle : la sélectivité est garantie jusqu’à un certain niveau de courant de défaut (par exemple 6 kA). Au-delà, les deux disjoncteurs déclenchent. Acceptable pour les départs où la coupure générale est moins critique.
• Sélectivité nulle : les disjoncteurs déclenchent simultanément. À éviter sauf cas marginaux.

Comment l’obtenir

La sélectivité se vérifie en croisant les courbes de déclenchement des disjoncteurs amont et aval :

• Sélectivité chronométrique : on retarde volontairement le déclenchement magnétique du disjoncteur amont (par exemple 100 ms de retard sur le DG, instantané sur les départs).
• Sélectivité ampèremétrique : le seuil magnétique du DG amont est nettement supérieur au pouvoir de coupure de l’aval.
• Sélectivité énergétique (par filiation) : technique de coordination où le disjoncteur amont “aide” l’aval à couper un courant supérieur à son Icu propre. Documentée dans les tables de coordination publiées par chaque fabricant.

Les tables de coordination Schneider, ABB et Eaton donnent les valeurs garanties pour chaque combinaison amont-aval de leur gamme. Mélanger des marques sur la même chaîne de sélectivité est techniquement possible mais retire la garantie constructeur — c’est un point que les BE consciencieux refusent souvent.

6. Étape 5 — Enveloppe : IP, IK et forme de séparation

L’enveloppe (armoire métallique) protège l’installation et les personnes. Trois caractéristiques se choisissent en fonction de l’environnement.

Indice de protection IP

Premier chiffre = protection contre les corps solides (0-6) ; second chiffre = protection contre l’eau (0-8). Valeurs typiques pour TGBT industriel :

• IP 2X : local technique propre, accès limité
• IP 3X à IP 4X : atelier industriel standard, poussière modérée
• IP 54 : environnement poussiéreux et avec projections d’eau (agroalimentaire, station de pompage)
• IP 55 / 65 : exposition extérieure ou environnement très agressif

Indice de protection mécanique IK

Échelle 00 à 10 selon la résistance aux chocs (en joules). Pour un TGBT industriel accessible au personnel : IK 08 minimum (équivalent choc 5 joules — un coup de chariot élévateur léger). Pour les zones très exposées : IK 10.

Forme de séparation (CEI 61439-2)

Définit le degré de séparation interne entre les différentes fonctions du tableau. Quatre formes principales (1, 2, 3, 4) avec sous-variantes (a/b), de la moins séparée à la plus séparée :

• Forme 1 : pas de séparation interne. Acceptable pour petits tableaux divisionnaires.
• Forme 2 : séparation entre jeu de barres et appareillage. Standard d’entrée pour un TGBT industriel.
• Forme 3 : séparation entre jeu de barres et appareillage, et entre les départs eux-mêmes.
• Forme 4 : séparation totale (jeu de barres, appareillage, départs, bornes). Exigée pour les sites avec maintenance sous tension ou les TGBT critiques.

Le choix de la forme conditionne le volume (et donc le coût) de l’armoire de 20 à 40 %. C’est une décision projet à valider tôt.

7. Étape 6 — Réserve d’évolution et vérification thermique

Prévoir la réserve

Deux types de réserve à intégrer dès la conception :

• Réserve de puissance : le jeu de barres et le DG amont doivent permettre +20 à +30 % de courant supplémentaire sans modification structurelle. C’est la marge calculée à l’étape 1.
• Réserve d’emplacements : prévoir 15 à 25 % d’emplacements vides pour ajouter de futurs départs. Ces emplacements doivent être déjà raccordés au jeu de barres (peignes ou perçages prêts), pas seulement vides.

Sans cette double réserve, toute évolution sur 20 ans imposera des reprises lourdes (changement de jeu de barres ou ajout d’une armoire annexe), ce qui coûte typiquement 3 à 5 fois plus cher que la réserve initiale.

Vérification de l’échauffement (CEI 61439-1)

C’est la vérification de conception la plus souvent oubliée par les tableautiers de second rang. La norme impose que la température interne du tableau ne dépasse pas certaines limites (typiquement 70°C pour les jeux de barres en cuivre étamé, plus bas pour les déclencheurs électroniques).

Deux méthodes officielles :

• Vérification par calcul (annexe N de la CEI 61439-1) : modèle de calcul thermique, valable jusqu’à 1 600 A.
• Vérification par essai (essai d’échauffement réel en laboratoire) : obligatoire au-delà ou en cas de configuration non standard.

En pratique, la ventilation naturelle (grilles haute et basse + déflecteurs) suffit jusqu’à 1 000-1 600 A. Au-delà, on prévoit ventilation forcée (extracteurs avec thermostat) et on dimensionne le local technique pour évacuer la chaleur dissipée. Un TGBT 2 500 A peut dissiper 3 à 5 kW de chaleur en fonctionnement nominal — ce qui chauffe sensiblement le local.

8. Les 5 erreurs de dimensionnement à éviter

À force de relire des cahiers des charges et des dossiers techniques, on retrouve les mêmes erreurs :

1. Bilan de puissance fait sur les puissances installées sans Ku/Ks réalistes → TGBT sur-dimensionné de 50 à 100 %, coûteux pour rien.
2. Pouvoir de coupure générique “50 kA partout” sans calcul de l’Icc présumée → soit du sur-dimensionnement coûteux, soit un sous-dimensionnement dangereux selon la puissance du transformateur amont.
3. Sélectivité non vérifiée ou vérifiée uniquement entre deux niveaux successifs sans regarder la chaîne complète → coupures générales en cas de défaut local.
4. Aucune réserve d’emplacements prévue → à la première évolution, on ajoute une armoire annexe mal intégrée qui devient le point faible du tableau.
5. Forme de séparation choisie au dernier moment → l’armoire commandée est trop petite pour intégrer la forme demandée, on doit refaire le devis ou descendre en forme.

Ces erreurs ne sont pas des subtilités techniques pour spécialistes. Elles ont toutes un coût direct (devis surévalué, reprise, panne) et un coût caché (durée de vie réduite, indisponibilité, risque assurance). Un dossier de conception bien fait coûte 1 % du prix d’un TGBT — il en représente facilement 10 % d’économies sur la durée de vie.

9. Conclusion

Dimensionner un TGBT industriel n’est ni un exercice théorique réservé aux bureaux d’études, ni une formalité que peut traiter n’importe quel tableautier. C’est une chaîne de décisions techniques où chaque maillon — bilan de puissance, calibre jeu de barres, pouvoir de coupure, sélectivité, IP/forme, réserve, vérification thermique — conditionne la sécurité et la durée de vie de l’installation.

Pour résumer la méthode :

• Étape 1 : bilan de puissance honnête avec Ku/Ks réalistes (mesurés ou retours d’expérience), pas la somme des plaques signalétiques.
• Étape 2 : jeu de barres dimensionné sur le courant permanent et sur la tenue au court-circuit présumé (Icw calculée depuis le transformateur amont).
• Étape 3 : calibres et Icu/Ics des disjoncteurs choisis dans une chaîne cohérente et issue des tables fabricants.
• Étape 4 : sélectivité vérifiée par superposition des courbes ou par les tables de coordination (sélectivité totale ou partielle assumée selon les enjeux).
• Étape 5 : enveloppe IP/IK adaptée à l’environnement, forme de séparation choisie selon les exigences de maintenance.
• Étape 6 : 20-30 % de réserve en courant et 15-25 % d’emplacements vides câblés, vérification de l’échauffement par calcul ou essai.

Un TGBT bien dimensionné dure 25-30 ans sans incident. Un TGBT mal dimensionné devient un point faible que l’exploitant subit chaque évolution, chaque incident, chaque visite d’assurance.

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