Défis

• Absence de méthodes de calcul fiables pour l’énergie incidente Arc Flash en courant continu (DC)
Difficulté à obtenir des résultats précis sans tomber dans des hypothèses excessivement conservatrices ou, à l’inverse, sous-estimées.

• Manque de méthodes d’analyse prenant en compte la forte variabilité du courant de court-circuit des batteries
La nature dynamique et non linéaire des batteries complique l’évaluation des scénarios de défaut.

• Intégration des propriétés spécifiques des différents types de batteries dans la modélisation
Prise en compte des caractéristiques propres aux technologies lithium-ion, plomb-acide, nickel, batteries à flux, etc., afin d’assurer une analyse représentative.

• Modélisation des différentes configurations de conducteurs et d’assemblage des cellules
Intégration des architectures en série, en parallèle et des systèmes de jeux de barres (busbars) dans les simulations.

Logiciel ETAP

Le logiciel ETAP intègre des modules avancés dédiés à l’analyse des systèmes en courant continu :

• DC Load Flow
Calcul des tensions aux jeux de barres, des flux de puissance et des courants dans un système DC.
Comparaison des valeurs calculées avec les limites de tension, les capacités admissibles des câbles et les capacités des sources.

• DC Short Circuit
Analyse des conditions de défaut dans les systèmes DC et évaluation des calibres des dispositifs de protection.
Détermination des courants de court-circuit et vérification de leur conformité aux caractéristiques des protections.

• DC Arc Flash
Calcul de l’énergie incidente pour différentes applications en courant continu, notamment la modélisation des systèmes BESS et des champs photovoltaïques.

• ETAP Digital Twin
Représentation numérique active du réseau électrique permettant la modélisation, la simulation et l’analyse en temps réel.
Optimisation du système selon différents scénarios d’exploitation, mises à jour de données et horizons temporels.

• Modélisation numérique détaillée du système réel de stockage par batteries
Intégration des conducteurs, jeux de barres (busbars) et implantations physiques dans le modèle.

• Simulation de différentes configurations de batteries et d’architectures de conducteurs
Analyse des arrangements en série, en parallèle et des variantes de conception.

• Évaluation simplifiée de multiples scénarios
Comparaison rapide des options grâce au remplacement d’équipements directement dans le modèle.

• Analyse DC court-circuit, Arc Flash et durée d’arc pilotée par le modèle
Réalisation des études depuis un environnement unique, garantissant cohérence et traçabilité des données.

• Analyse spécialisée conforme aux normes applicables
Prise en compte des exigences réglementaires, notamment via l’analyse Transient DC Arc Flash d’ETAP pour les systèmes BESS conforme à la norme IEC 61660.

• Sécurisation de l’exploitation des systèmes de stockage par batteries (BESS)
Garantie d’un fonctionnement sûr et performant grâce à une modélisation précise des conditions de défaut.

• Amélioration de la précision des estimations d’énergie incidente conformes aux normes
Calculs plus fiables et mieux alignés avec les exigences réglementaires, réduisant les approximations excessives.

• Gestion proactive des risques
Identification anticipée des scénarios critiques afin de renforcer la sécurité des équipes et des installations.

• Optimisation de la conception
Affinage des architectures et des choix d’équipements pour améliorer la performance tout en maîtrisant les coûts.

Expert Insight

Le principal défi réside dans l’absence de méthodes réellement précises. Pendant de nombreuses années, les ingénieurs se sont appuyés sur la méthode dite Max Power, susceptible de produire des résultats excessivement conservateurs — ou, à l’inverse, insuffisamment prudents.

Dans le cadre de cette simulation réalisée avec le logiciel ETAP, un banc de batteries lithium-ion a été modélisé en situation de défaut, et le courant d’arc DC a été analysé en fonction du temps. Les résultats démontrent que la constante de montée en courant des batteries lithium-ion est significativement plus courte que celle d’autres technologies, telles que les batteries plomb-acide — un facteur déterminant pour une estimation précise de l’énergie incidente.

— Albert Marroquin, Chief Innovation Officer chez ETAP