Interprétation de la norme GB/T 25122.1-2010 « Exigences générales relatives aux équipements électriques des appareils de levage »

La norme GB/T 25122.1-2010 est la norme de base relative aux exigences générales applicables aux équipements électriques des engins de levage ; elle s'applique à la conception, à la fabrication et au contrôle des systèmes électriques de tous types de grues. Les systèmes électriques, qui constituent le cœur du système de propulsion et de commande des grues, jouent un rôle essentiel pour la sécurité de fonctionnement de ces équipements. Le présent article propose une interprétation détaillée des exigences fondamentales de la norme concernant les systèmes d'alimentation électrique, les dispositifs de protection et la mise à la terre.

Définition de la norme et champ d'application

La norme GB/T 25122.1-2010 constitue la partie générale de la série de normes relatives aux équipements électriques des grues ; elle s'applique aux équipements et systèmes électriques des grues dont la tension nominale ne dépasse pas 1 000 V (courant alternatif) ou 1 500 V (courant continu). La norme couvre l’ensemble des installations électriques, depuis le point d’entrée de l’alimentation jusqu’aux terminaux des différents équipements consommateurs, y compris les exigences relatives à la conception, à la fabrication, à l’installation et au contrôle des circuits principaux, des circuits de commande, des circuits de protection et des circuits auxiliaires. En tant que norme transposée de la norme CEI 60204-32 (Sécurité électrique des machines — Partie relative aux grues), cette norme constitue, conjointement avec la norme GB/T 5226.1 (Exigences générales relatives à la sécurité électrique des machines), le fondement réglementaire technique de la conception des systèmes électriques des grues. Entrée en vigueur en 2011, cette norme constitue l’une des références les plus importantes en Chine pour la conception des systèmes électriques des ponts roulants, la supervision de leur fabrication et les contrôles de sécurité.

Exigences relatives au système d'alimentation électrique et au circuit principal

La norme impose des exigences strictes concernant le système d'alimentation électrique des grues :

Alimentation électrique——La grue doit être alimentée par une source d’alimentation indépendante ou par une ligne d’alimentation dédiée provenant du réseau de distribution du site. Le point d’entrée de l’alimentation doit être équipé d’un sectionneur doté d’un point de coupure visible, capable de couper tous les conducteurs sous tension de la grue (y compris le conducteur neutre N). Le courant nominal du sectionneur ne doit pas être inférieur à 1,25 fois le courant nominal de la grue, et son pouvoir de coupure nominal en court-circuit doit être adapté au niveau de courant de court-circuit prévu sur le lieu d’installation. Le sectionneur d’alimentation doit pouvoir être verrouillé en position ouverte (à l’aide d’un cadenas).

Alimentation par rail conducteur——En cas d’alimentation par rail conducteur (rail conducteur de sécurité ou rail conducteur nu), celui-ci doit être posé sur toute la longueur du chemin de roulement de la grue ; la section du rail conducteur doit être choisie en fonction de 1,5 fois le courant nominal de la grue et la chute de tension doit être vérifiée (la chute de tension en charge maximale ne doit pas dépasser 5% de la tension nominale). Les rails conducteurs nus doivent être équipés d’un capot de protection sur toute leur longueur ou de panneaux d’avertissement, et leur hauteur d’installation par rapport au sol ne doit pas être inférieure à 3,5 m. Les collecteurs doivent être équipés d’un dispositif de pression à ressort garantissant une pression de contact entre le rail conducteur et le collecteur d’au moins 20 N.

Alimentation par enrouleur de câble——En cas d’alimentation par enrouleur de câble, le câble doit présenter une durée de vie suffisante en termes de flexion (≥ 2 millions de cycles de flexion) ; une fois entièrement déroulé, il doit rester au moins trois spires de câble sur l’enrouleur. L'enrouleur de câble doit être équipé d'un dispositif de contrôle de tension constante (à ressort ou à moteur couple), afin de garantir une tension uniforme lors de l'enroulement et du déroulement du câble.

Choix du moteur et du variateur

Le choix du moteur destiné à une grue doit être effectué en fonction de la classe de service de la grue, des caractéristiques de la charge et des conditions environnementales :

Moteur du mécanisme de levage——Il convient d’utiliser un moteur asynchrone à rotor bobiné spécialement conçu pour le levage ou un moteur à vitesse variable par variateur de fréquence. Les moteurs à rotor bobiné doivent être équipés d’une résistance ou d’un variateur de résistance sensible à la fréquence pour permettre la régulation de la vitesse, tandis que les moteurs à vitesse variable doivent être équipés d’un variateur de fréquence dédié pour assurer une régulation en douceur de la vitesse. La puissance nominale du moteur de levage doit être calculée en fonction de la charge nominale, de la vitesse de levage nominale et du rendement du mécanisme, avec un coefficient de marge de puissance compris entre 1,1 et 1,3. Le niveau d'isolation du moteur ne doit pas être inférieur à la classe F (155 °C), et l'indice de protection du boîtier ne doit pas être inférieur à IP54 (en intérieur) ou IP55 (en extérieur).

Moteur du mécanisme d'entraînement——Les moteurs entraînant les chariots de grande et de petite taille doivent être des moteurs asynchrones à cage de lapin ou des moteurs à variateur de fréquence spécialement conçus pour la levage. Le freinage des moteurs doit être assuré par un frein à disque à courant continu ou un frein électromagnétique à courant alternatif. Le couple de démarrage des moteurs de traction doit être au moins égal à 1,8 fois le couple nominal, et le couple maximal au moins égal à 2,5 fois le couple nominal.

Choix du contrôleur——La tension et l'intensité nominales des équipements de commande (contacteurs, relais, variateurs de fréquence et automates programmables, etc.) doivent être choisies à un niveau supérieur ou égal à 120% des valeurs nominales du moteur. La catégorie d'utilisation des contacteurs doit être AC-4 (démarrages, arrêts et inversions fréquents) ou AC-3 (démarrages et arrêts peu fréquents). Les variateurs de fréquence sont adaptés au mode de fonctionnement S1 ; leur capacité doit être choisie entre 1,2 et 1,5 fois le courant nominal du moteur.

Dispositifs de protection et circuits de sécurité

La norme définit un système complet de protection électrique :

Protection contre les surintensités—— Chaque branche du transformateur, du moteur et du variateur doit être équipée d'un dispositif de protection contre les surintensités. La protection contre les surintensités du circuit principal est assurée par un disjoncteur ou un fusible, dont la valeur de réglage ne doit pas être inférieure à 1,5 fois le courant de charge maximal de cette branche, sans toutefois être inférieure à la valeur de crête du courant de démarrage du moteur. La valeur de réglage de la protection contre les surintensités du circuit de commande ne doit pas dépasser 2 fois le courant nominal du transformateur de commande.

Protection contre les chutes de tension et les sous-tensions——La grue doit être équipée d'une protection contre les coupures de tension (qui coupe automatiquement l'alimentation principale en cas de coupure de courant ou lorsque la tension chute en dessous de 70% de la tension nominale). Une fois la protection contre les coupures de courant déclenchée, même si l'alimentation est rétablie, la grue ne doit pas redémarrer automatiquement ; elle doit être redémarrée manuellement par l'opérateur. Il s'agit d'une mesure de sécurité essentielle visant à empêcher tout dysfonctionnement dû à un rétablissement intempestif de l'alimentation après une coupure momentanée.

Protection contre les surcharges——Les moteurs de levage et de translation doivent être équipés d'une protection contre les surcharges (relais thermique ou disjoncteur électronique). Le courant de déclenchement de la protection contre les surcharges doit être réglé entre 1,05 et 1,2 fois le courant nominal du moteur. Les grues équipées de plusieurs moteurs doivent disposer d'un dispositif de protection contre les surcharges indépendant pour chaque moteur.

Protection du zéro——Tous les contrôleurs de commande reviennent à la position zéro en cas de coupure de courant ; lorsque l'alimentation est rétablie, aucun mécanisme ne doit se mettre en marche de lui-même. Ceci est rendu possible grâce à la connexion en série des contacts de position zéro de chaque contrôleur dans le circuit de la bobine du contacteur principal.

Mise à la terre et liaison équipotentielle

La norme souligne que la mise à la terre et la liaison équipotentielle constituent des mesures essentielles pour la sécurité électrique :

Toutes les parties conductrices apparentes de la grue (boîtier du moteur, boîtier de l'armoire de commande, structure métallique de la cabine de conduite, rails, etc.) doivent être reliées de manière fiable à la prise de terre par un conducteur de protection (fil PE). La résistance de mise à la terre de la grue ne doit pas dépasser 4 Ω (dans un système TT) ou être inférieure à 10 Ω (dans un système TN avec mise à la terre redondante). La section du conducteur de protection ne doit pas être inférieure à 50 % de la section du conducteur de phase (lorsque la section du conducteur de phase est ≤ 16 mm², la section du conducteur PE doit être identique à celle du conducteur de phase).

Des conducteurs d'équipotentialité doivent être installés sur toute la longueur du rail conducteur, et chaque jonction entre deux sections de rail conducteur doit être reliée de manière fiable à l'aide d'un cavalier. Les jonctions de rails doivent également être reliées par des cavaliers afin d'assurer la continuité électrique sur toute la longueur du rail. Le coffret de raccordement à l'équipotentialité général du pont roulant doit être installé à proximité du point d'entrée de l'alimentation électrique ; tous les conducteurs de protection doivent converger vers les bornes de raccordement à l'équipotentialité. Le conducteur de mise à la terre doit être un fil isolé bicolore jaune-vert, d'une section minimale de 2,5 mm².

Protection contre les fuites électriques——Dans un système TN, le circuit principal de la grue doit être équipé d’un disjoncteur différentiel (RCD) dont le courant résiduel nominal de déclenchement ne dépasse pas 300 mA et dont le temps de déclenchement ne dépasse pas 0,3 s. Dans un système TT, chaque circuit dérivé doit être équipé d’un disjoncteur différentiel de 30 mA. Les systèmes électriques des grues conçus par Krud Heavy Industry sont tous soumis, avant leur sortie d’usine, à des tests de résistance d’isolement et de résistance de mise à la terre à l’aide d’un mégohmmètre de 500 V ; ils ne peuvent quitter l’usine qu’après avoir satisfait à ces tests.

Tableau de correspondance des exigences générales relatives aux équipements électriques des appareils de levage

Le tableau comparatif ci-dessous présente les paramètres clés des exigences générales relatives aux équipements électriques des appareils de levage, à titre de référence pour les responsables de la sélection et les utilisateurs.

Foire aux questions