La catégorie de mesure (CAT) : Pourquoi est-elle importante ?
Travailler avec l'électricité tous les jours, c'est vivre avec le danger. Les équipements de sécurité, tels que vêtements, gants, bottes, etc., sont essentiels pour protéger les électriciens contre des accidents potentiels. Il existe cependant un autre moyen, moins visible, de renforcer la sécurité : la conception des équipements de test utilisés pour entretenir le réseau électrique.
La norme 61010 de la Commission électrotechnique internationale (CEI) couvre les règles de sécurité relatives aux appareils électriques de mesurage, de régulation et de laboratoire. Elle inclut les règles relatives aux tests et à la mesure des circuits, ainsi qu'aux appareils.
Un élément clé de la norme est de conserver la protection contre les chocs électriques en condition normale et en condition de premier défaut (courts-circuits, circuits ouverts, défauts de terre, surcharges, etc.). L'endroit où l'équipement sera utilisé est essentiel pour déterminer le niveau de protection requis. Ce document présente les catégories de mesure (CAT) et leur rôle crucial dans la conception des équipements et le choix des utilisateurs.
Contexte
Les surtensions transitoires sur les lignes électriques peuvent endommager l'équipement connecté et entraîner des pannes pouvant présenter des risques pour la sécurité des utilisateurs. Les surtensions transitoires importantes, telles que celles causées par la foudre, sont rares contrairement aux surtensions transitoires modérées (1,5 à 2 fois la tension nominale, et parfois jusqu'à 4 fois), qui se produisent régulièrement du fait de la commutation de charge sur le réseau de distribution. Si la puissance nominale de l'équipement utilisé par l'opérateur n'est pas appropriée, il risque de se blesser ou de se tuer.
Les deux mots clés de la sécurité électrique sont « fuite » et « isolement ». La ligne de fuite est la distance la plus courte, le long de la surface d'un isolant, entre deux parties conductrices. La distance d’isolement est la distance la plus courte dans l'air entre deux parties conductrices. Les pièces conductrices ayant des tensions très différentes doivent se trouver à une distance de sécurité les unes des autres, sous peine de provoquer un arc électrique. Les défaillances liées à la formation d'arcs provoquent des dommages au circuit, une surchauffe ou des incendies. Plus important encore, elles font courir un risque de choc électrique à l'utilisateur, en particulier avec les équipements portables.
La distance de sécurité dépend de l'endroit où l'équipement est utilisé dans le réseau d'alimentation.
Catégorie de mesure (CAT)
La catégorie de mesure permet de classer les bornes des équipements de test et de mesure en fonction du type de circuit d'alimentation auquel elles seront connectées. Les catégories de mesure prennent en compte les surtensions transitoires, les niveaux de courant de court-circuit, l'emplacement de l'installation où le test ou la mesure doit être effectué, ainsi que certaines formes de limitation d'énergie ou de protection contre les transitoires pouvant être incluses dans l'installation du bâtiment.
La catégorie CAT définit le niveau de transitoire (pic ou choc) que l'équipement est capable de supporter. Les transitoires varient en taille et en durée en fonction de la source. Un transitoire peut avoir une amplitude de plusieurs kV, mais sa durée est courte, avec des intervalles généralement de 50 µs (microsecondes). Il est surtout dangereux lorsqu'il dépasse la tension sinusoïdale. Il est alors susceptible d'initier un arc qui se poursuivra jusqu'à la fin du cycle.
Les catégories de mesure sont définies dans la norme CEI 61010-2.
Catégorie de mesure II: Applicable aux circuits de test et de mesure connectés directement aux points d'utilisation (prises de courant et autres points similaires, sauf éclairage installé) du réseau basse tension.
Catégorie de mesure III: Applicable aux circuits de test et de mesure connectés à la section de distribution entre la Catégorie de mesure II et la Catégorie de mesure IV du réseau basse tension du bâtiment.
Catégorie de mesure IV: Applicable aux circuits de test et de mesure connectés entre la source de l'alimentation basse tension du bâtiment et le premier sectionneur accessible capable d'assurer toutes les coupures de phase et de neutre. Les courants de court-circuit à potentiel élevé, généralement supérieurs à 50 kA, présents dans ces circuits peuvent créer un arc électrique à haute énergie dangereux en cas de court-circuit accidentel pendant les mesures.
Chaque catégorie est également associée à une tension nominale correspondant à la tension de sécurité maximale phase à terre, normalement 50 V, 100 V, 150 V, 300 V, 600 V ou 1 000 V. Une catégorie CAT sans tension nominale associée est inutile.
Le graphique suivant illustre les catégories CAT requises en fonction de la zone de travail:
Dans un environnement CAT IV, le courant de court-circuit disponible peut dépasser 1 000 ampères. À l'intérieur d'un équipement qui teste le circuit, cela peut générer des centaines de kilowatts de chaleur dans un petit espace pendant quelques millisecondes. L'expansion rapide de l'air peut entraîner la désintégration ou l'explosion de l'appareil, et provoquer un incendie, des brûlures ou la projection de débris volants dangereux.
Un équipement de catégorie CAT IV nécessite une ligne de fuite et une distance d'isolement supérieures à celles d'un appareil de catégorie CAT III. Les équipements qui ne sont pas connectés à des circuits sous tension doivent avoir une catégorie de mesure en rapport avec leur tension d'entrée. La catégorie standard est la CAT II 300 V. Les appareils doivent également respecter la ligne de fuite et la distance d'isolement pour les tensions de test des circuits secondaires (tension de sortie) dérivées du circuit secteur.
Utilisation de la classification CAT
La classification CAT porte sur deux paramètres : l'un indique le niveau de mesure, et l'autre spécifie la tension de service nominale. Une désignation « CAT IV 600 V » signifie que l'unité peut fonctionner en toute sécurité dans n'importe quel environnement électrique jusqu'à la catégorie CAT IV incluse, sur un câble ou un appareil avec une tension nominale jusqu'à 600 volts. La catégorie CAT requise est déterminée par l'environnement de test et la tension nominale la plus élevée de l'appareil à tester.
Il convient de se méfier des produits qui portent la mention CAT sans préciser le niveau de tension. Il s'agit d'informations incomplètes dont l'absence de précision pourrait s'avérer coûteuse en matière de sécurité. De même, réfléchissez-y à deux fois avant d'utiliser un équipement dont la fiche technique indique simplement « classé CAT ». Ce terme ne veut rien dire dans le monde réel des tests électriques. Les fournisseurs d'équipements réputés définiront clairement une catégorie et une tension nominale.
Conclusion
Il est essentiel de connaître la catégorie CAT d'un équipement de test pour garantir votre sécurité. Le lieu où vous travaillez influence la catégorie CAT requise pour les appareils de test que vous utilisez. Plus la catégorie CAT est élevée, plus la ligne de fuite et la distance d'isolement à l'intérieur de l'appareil sont importantes, ce qui peut avoir une influence sur la conception de l'équipement.
Les points clés ci-dessous doivent être pris en compte lors de l'évaluation des équipements de test :
- La catégorie CAT requise doit être déterminée en se basant sur l'environnement et l'appareil de test ayant les propriétés les plus défavorables.
- Même les équipements qui testent des appareils « hors tension » doivent avoir une catégorie CAT (tension de sortie dérivée de la tension d'entrée).
- Une catégorie CAT doit comporter deux parties : un niveau de mesure et un niveau de tension. Faites attention si aucune tension n'est associée à la catégorie CAT.
- Ne vous fiez pas au terme général « classé CAT » si c'est la seule référence disponible.
Un équipement ayant une classe CAT appropriée ou supérieure à celle requise pour l'environnement de test sera l'équipement le plus sûr à utiliser.
