IEC 60071-2:1996

NORME CEI
INTERNATIONALE
60071-2
Troisième édition
1996-12
Coordination de l’isolement –
Partie 2:
Guide d’application
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NORME CEI
INTERNATIONALE
60071-2
Troisième édition
1996-12
Coordination de l’isolement –
Partie 2:
Guide d’application
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– 2 – 71-2 © CEI: 1996
SOMMAIRE
Pages
AVANT-PROPOS. 8

Articles
1 Généralités. 10

1.1 Domaine d’application. 10

1.2 Références normatives. 10

1.3 Liste des symboles et définitions . 12

2 Contraintes de tension représentatives en service. 20
2.1 Origine et classification des contraintes de tension. 20
2.2 Caractéristiques des dispositifs de protection contre les surtensions . 22
2.3 Tensions et surtensions représentatives. 26
3 Tension de tenue de coordination . 56
3.1 Caractéristiques de tenue de l’isolation . 56
3.2 Critère de performance . 64
3.3 Procédures de coordination de l'isolement . 66
4 Tension de tenue spécifiée . 82
4.1 Remarques générales . 82
4.2 Correction atmosphérique . 82
4.3 Facteurs de sécurité . 86
5 Tension de tenue normalisée et procédures d’essais. 90
5.1 Remarques générales . 90
5.2 Facteurs de conversion d'essai . 92
5.3 Détermination de la tenue de l'isolement par des essais de type . 94
6 Points particuliers concernant les lignes aériennes. 102
6.1 Remarques générales . 102
6.2 Coordination de l'isolement vis-à-vis des tensions d'exploitation et
des surtensions temporaires . 102
6.3 Coordination de l'isolement vis-à-vis des surtensions à front lent. 104
6.4 Coordination de l'isolement vis-à-vis des surtensions de foudre . 104
7 Points particuliers concernant les postes. 106
7.1 Remarques générales . 106
7.2 Coordination de l'isolement vis-à-vis des surtensions. 110
Tableaux
1 Lignes de fuite recommandées . 70
2 Facteurs de conversion d’essai pour la gamme I, pour convertir les tensions de tenue
spécifiées au choc de manoeuvre en tensions de tenue à fréquence industrielle de
courte durée et en choc de foudre . 92
3 Facteurs de conversion d’essai pour la gamme II, pour convertir les tensions de tenue
spécifiées à fréquence industrielle de courte durée en tension de tenue au choc
de manoeuvre. 94
4 Sélectivité des procédures d’essai B et C de la CEI 60-1 . 98
A.1 Relation entre les tensions normalisées de tenue au choc de foudre et les distances
d’air minimales. 118
A.2 Relation entre les tensions normalisées de tenue au choc de manoeuvre et les
distances d’air phase-terre minimales. 120
A.3 Relation entre les tensions normalisées de tenue au choc de manoeuvre et les
distances d’air phase-phase minimales . 120
C.1 Tension d’amorçage en fonction de la probabilité d’amorçage – Isolation unique
et 100 isolations en parallèle . 134

– 4 – 71-2 © CEI: 1996
F.1 Constante d’amortissement par effet couronne K . 174
co
F.2 Facteur A pour différents types de lignes aériennes . 184

G.1 Facteurs d’intervalles K typiques pour l’amorçage phase-terre au choc de manoeuvre . 194

G.2 Facteur d’intervalle pour des géométries phase-phase typiques . 196

H.1 Résumé des tensions de tenue spécifiées minimales pour l’exemple H.1.1 . 212

H.2 Résumé des tensions de tenue spécifiées minimales pour l’exemple H.1.2 . 216

H.3 Valeurs relatives à la procédure de coordination de l’isolement pour l’exemple H.3 . 248

Figures
1 Plages de valeurs à 2 % des surtensions à front lent en extrémité de ligne dues à
l’enclenchement ou au réenclenchement . 38
2 Rapport entre les valeurs à 2 % des surtensions à front lent entre phases
et phase-terre. 40
3 Schéma du raccordement d’un parafoudre à l’objet protégé . 54
4 Probabilité de décharge disruptive d’une isolation autorégénératrice sur
une échelle linéaire . 72
5 Probabilité de décharge disruptive d’une isolation autorégénératrice sur une échelle
gaussienne. 72
6 Evaluation du facteur de coordination déterministe K . 74
cd
7 Evaluation du risque de défaillance. 76
8 Risque de défaillance de l’isolation externe pour les surtensions à front lent
en fonction du facteur de coordination statistique K . 80
cs
9 Relation entre l’exposant m et la tension de tenue de coordination au choc
de manoeuvre . 86
10 Probabilité P qu’un matériel ait un comportement satisfaisant en essai en fonction de la
différence K entre les tensions de tenue aux chocs réelle et assignée . 98
11 Exemple de disposition schématique de poste utilisé pour la localisation
des contraintes (voir 7.1) . 106
B.1 Facteur de défaut à la terre k en fonction de X /X pour R /X = R = 0. 124
0 1 1 1
B.2 Relation entre R /X et X /X pour des valeurs constantes du facteur de défaut
0 1 0 1
k lorsque R = 0. 124
à la terre
B.3 Relation entre R /X et X /X pour des valeurs constantes du facteur de défaut
0 1 0 1
à la terre k lorsque R = 0,5 X . 126
1 1
B.4 Relation entre R /X et X /X pour des valeurs constantes du facteur de défaut
0 1 0 1
à la terre k lorsque R = X . 126
1 1
B.5 Relation entre R /X et X /X pour des valeurs constantes du facteur de défaut
0 1 0 1
à la terre k lorsque R = 2X . 128
1 1
C.1 Graphique de conversion donnant la réduction de la tension de tenue pour
des intervalles d’air (destinés à assurer l’isolement) en parallèle. 138
D.1 Exemple de courbes de surtensions entre phases à deux variables pour une même
fonction de répartition de probabilité et des tangentes donnant les valeurs 2 %
correspondantes. 150
D.2 Principe de détermination de la surtension représentative entre phases U . 152
pre
D.3 Configuration schématique de l’isolation phase-phase-terre . 152
D.4 Description de la tension d’amorçage 50 % phase-phase-terre en onde de manoeuvre. 154

– 6 – 71-2 © CEI: 1996
D.5 Angle d’inclinaison de la caractéristique de l’isolation entre phases dans la gamme b

en fonction du rapport de la distance entre phases D à la hauteur

au-dessus du sol Ht. 156

E.1 Capacités réparties des enroulements d’un transformateur et circuit équivalent

décrivant les enroulements . 168

E.2 Valeurs du facteur J décrivant l’effet du couplage des enroulements sur la transmission
des surtensions par voie inductive. 170

Annexes
A Distances dans l’air assurant une tension spécifiée de tenue aux chocs dans
une installation . 114
B Détermination des surtensions temporaires dues à des défauts à la terre. 122
C Loi de probabilité de Weibull. 130
D Détermination de la surtension représentative à front lent due à l’enclenchement
ou au réenclenchement d’une ligne. 140
E Surtensions transmises dans les transformateurs . 158
F Surtensions dues à la foudre . 172
G Calcul de la tenue diélectrique des intervalles d’air à partir des données
expérimentales. 186
H Exemples de procédures de coordination de l’isolement. 198
J Bibliographie . 25 0

– 8 – 71-2 © CEI: 1996
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE

–––––––––
COORDINATION DE L’ISOLEMENT –
Partie 2: Guide d’application
AVANT-PROPOS
1) La CEI (Commission Electrotechnique Internationale) est une organisation mondiale de normalisation composée
de l’ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a pour objet de
favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les domaines de
l’électricité et de l’électronique. A cet effet, la CEI, entre autres activités, publie des Normes internationales.
Leur élaboration est confiée à des comités d’études, aux travaux desquels tout Comité national intéressé par le
sujet peut participer. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison
avec la CEI, participent également aux travaux. La CEI collabore étroitement avec l’Organisation Internationale
de Normalisation (ISO), selon des condition fixées par accord entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant des questions techniques, représentent, dans la mesure
du possible, un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux intéressés
sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les documents produits se présentent sous la forme de recommandations internationales; ils sont publiés
comme normes, rapports techniques ou guides et agréés comme tels par les Comités nationaux.
4) Dans le but d'encourager l'unification internationale, les Comités nationaux de la CEI s’engagent à appliquer de
façon transparente, dans toute la mesure du possible, les Normes internationales de la CEI dans leurs normes
nationales et régionales. Toute divergence entre la norme de la CEI et la norme nationale ou régionale
correspondante doit être indiquée en termes clairs dans cette dernière.
5) La CEI n'a fixé aucune procédure concernant le marquage comme indication d'approbation et sa responsabilité
n'est pas engagée quand un matériel est déclaré conforme à l'une de ses normes.
6) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente Norme internationale peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.
La Norme internationale CEI 71-2 a été établie par le comité d'études 28 de la CEI:
Coordination de l’isolement.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition parue en 1976, et constitue une
révision technique.
Le texte de cette norme est issu des documents suivants:
FDIS Rapport de vote
28/115/FDIS 28/117/RVD
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de cette norme.
L’annexe A fait partie intégrante de cette norme.
Les annexes B à J sont données uniquement à titre d’information.

– 10 – 71-2 © CEI: 1996
COORDINATION DE L’ISOLEMENT –
Partie 2: Guide d’application
1 Généralités
1.1 Domaine d’application
La présente partie de la CEI 71 constitue un guide d'application et concerne le choix des

niveaux d'isolement des matériels ou des installations pour les réseaux triphasés. Son but est

de donner des recommandations pour la détermination des tensions de tenue assignées pour
les gammes I et II de la CEI 71-1 et de justifier l'association de ces valeurs assignées avec les
valeurs normalisées des tensions les plus élevées pour le matériel.
Cette association ne couvre que les besoins de la coordination de l’isolement. Les exigences
relatives à la sécurité des personnes ne sont pas traitées dans ce guide d’application.
Il traite des réseaux triphasés de tension nominale supérieure à 1 kV. Les valeurs qui en sont
déduites ou qui y sont proposées ne sont généralement applicables qu'à ces seuls réseaux.
Cependant, les principes présentés sont également valables pour les réseaux biphasés ou
monophasés.
Il traite de l'isolement phase-terre, entre phases et longitudinal.
Ce guide d'application n'est pas destiné à détailler les essais de routine qui seront spécifiés
par les comités de produits concernés.
Le contenu de ce guide suit strictement l'organigramme de la procédure de la coordination de
l'isolement présenté à la figure 1 de la CEI 71-1. Les articles 2 à 5 correspondent à chacun des
rectangles de l'organigramme et donnent des informations détaillées sur les principes de la
procédure de coordination de l'isolement qui conduit à déterminer les niveaux de tenue
spécifiés.
Ce guide insiste sur la nécessité de prendre en compte, dès le départ, toutes les origines,
toutes les classes et tous les types de contraintes de tension en service quelle que soit la
gamme de la tension la plus élevée pour le matériel. Ce n'est qu'à la fin de la procédure, au
moment de sélectionner les tensions de tenue normalisées, que l'on applique le principe de
couvrir une contrainte de tension particulière en service par une tension de tenue normalisée.
Aussi le guide fait-il référence, à cette étape finale, aux corrélations établies dans la CEI 71-1
entre les niveaux d'isolement normalisés et la tension la plus élevée pour le matériel.

Les annexes contiennent des exemples et des informations détaillées qui expliquent ou
corroborent les principes décrits dans le texte principal, et les techniques analytiques de base
qui sont utilisées.
1.2 Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence
qui y est faite, constituent des dispositions valables pour la présente partie de la CEI 71.
Au moment de la publication, les éditions indiquées étaient en vigueur. Tout document normatif
est sujet à révision et les parties prenantes aux accords fondés sur la présente partie de la
CEI 71 sont invitées à rechercher la possibilité d’appliquer les éditions les plus récentes des
documents normatifs indiqués ci-après. Les membres de la CEI et de l’ISO possèdent le
registre des Normes internationales en vigueur.

– 12 – 71-2 © CEI: 1996
CEI 56: 1987, Disjoncteurs à courant alternatif à haute tension

CEI 60-1: 1989, Technique des essais à haute tension – Première partie: Définitions et

prescriptions générales relatives aux essais

CEI 71-1: 1993, Coordination de l'isolement – Partie 1: Définitions, principes et règles

CEI 99-1: 1991, Parafoudres – Partie 1: Parafoudres à résistance variable avec éclateurs pour
réseaux à courant alternatif
CEI 99-4: 1991, Parafoudres – Partie 4: Parafoudres à oxyde métallique sans éclateur pour

réseaux à courant alternatif
CEI 99-5: 1996, Parafoudres – Partie 5: Recommandations pour le choix et l’utilisation –
Section 1: Généralités
CEI 505: 1975, Guide pour l'évaluation et l'identification des systèmes d'isolation du matériel
électrique
CEI 507: 1991, Essais sous pollution artificielle des isolateurs pour haute tension destinés aux
réseaux à courant alternatif
CEI 721-2-3: 1987, Classification des conditions d’environnement – Partie 2: Conditions
d’environnement présentes dans la nature. Pression atmosphérique
CEI 815: 1986, Guide pour le choix des isolateurs sous pollution
1.3 Liste des symboles et définitions
Pour les besoins de la présente partie de la CEI 71, les symboles suivants ainsi que leurs
définitions s’appliquent. Après chaque symbole, on trouve l'unité qui est normalement utilisée.
Les quantités sans dimension sont indiquées comme suit: (-).
Certaines quantités sont données en p.u. Une quantité «par unité» est le rapport entre la
valeur réelle d'un paramètre électrique (tension, courant, fréquence, puissance, impédance,
etc.) et une valeur de référence donnée du même paramètre.
A (kV) paramètre caractérisant l'influence de la sévérité de la foudre pour le
matériel dépendant du type de ligne aérienne à laquelle il est raccordé.
a (m) longueur de la liaison reliant le parafoudre à la ligne.
a (m) longueur de la liaison reliant le parafoudre à la terre.
a (m) longueur du conducteur de phase entre le parafoudre et le matériel protégé.
a (m) longueur de la partie active du parafoudre.
B (-) facteur utilisé pour décrire la caractéristique d'amorçage entre phases.
C (nF) capacité des enroulements primaires d'un transformateur par rapport à la terre.
e
C (nF) capacité série des enroulements primaires d'un transformateur.
s
C (nF) capacité phase-terre de l'enroulement secondaire d'un transformateur.
C (nF) capacité entre les enroulements primaire et secondaire d'un transformateur.
C (nF) capacité d'entrée équivalente des bornes des transformateurs triphasés.
1in
C (nF) capacité d'entrée équivalente des bornes des transformateurs triphasés.
2in
C (nF) capacité d'entrée équivalente des bornes des transformateurs triphasés.
3in
c (m/μs) vitesse de la lumière.

– 14 – 71-2 © CEI: 1996
c (p.u.) facteur de couplage des tensions entre câble de garde et conducteur de
f
phase d'une ligne aérienne.
E (kV/m) gradient d'ionisation du sol.
F fonction de répartition des amplitudes des surtensions, où F(U) = 1 – P(U).

Voir annexe C.3.
f fonction décrivant la densité de probabilité des amplitudes des surtensions.

g (-) taux de transmission capacitive des ondes de tension.

H (m) altitude au-dessus du niveau de la mer.

h (-) facteur de tension à fréquence industrielle pour les ondes transmises dans

les transformateurs.
Ht (m) hauteur au-dessus du sol.
I (kA) amplitude du courant de foudre.
I (kA) valeur limite du courant de foudre dans le calcul de la prise de terre des
g
pylônes.
J (-) facteur d'enroulement pour les ondes transmises par induction dans les
transformateurs.
K (-) facteur d'intervalle prenant en compte l'influence de la configuration de
l'intervalle sur la tenue.
K (-) facteur de correction atmosphérique. [3.28 de la CEI 71-1]
a
K (-) facteur de coordination. [3.25 de la CEI 71-1]
c
K (-) facteur de sécurité. [3.29 de la CEI 71-1]
s
K (-) facteur de coordination déterministe.
cd
K (μs/(kVm)) constante d'atténuation par effet couronne.
co
K (-) facteur de coordination statistique.
cs
+
K (-) facteur d'intervalle pour les impulsions à front rapide de polarité positive.
f f
-
K (-) facteur d'intervalle pour les impulsions à front rapide de polarité négative.
f f
k (-) facteur de défaut à la terre. [3.15 de la CEI 71-1]
L (m) distance de séparation entre le parafoudre et le matériel protégé.
L (m) longueur de ligne aérienne correspondant à un taux de coupures égal au
a
taux admissible (lié à R ).
a
L (m) longueur de ligne aérienne pour laquelle le taux de coupures dues à la
t
foudre est égal au taux de retour retenu (lié à R ).
t
L (m) longueur de portée.
sp
M (-) nombre d'isolations en parallèle considérées être simultanément

contraintes par une surtension.
m (-) exposant de la formule du facteur de correction atmosphérique de la tenue
de l'isolation externe.
N (-) nombre d'écarts-types entre U et U pour une isolation autorégénératrice.
50 0
n (-) nombre de lignes aériennes considérées être raccordées au poste pour
l'évaluation de l'amplitude de l'onde incidente.
P (%) probabilité de décharge d'une isolation autorégénératrice.
P (%) probabilité de tenue d'une isolation autorégénératrice.
w
q (-) facteur de réponse des enroulements de transformateur pour la
transmission inductive des ondes.
R (-) risque de défaillance (défaillances par événement).
R (1/a) taux de défaillance admissible d'un appareil. Pour les lignes de transport,
a
ce paramètre est généralement exprimé en (1/a)/100 km.

– 16 – 71-2 © CEI: 1996
R (Ω) valeur à courant fort de la résistance de prise de terre d'un pylône.
hc
R (1/(m.a)) taux de coupures annuel d'une ligne aérienne d'une conception
km
correspondant au premier kilomètre après le poste.

R (Ω) valeur à courant faible de la résistance de prise de terre d'un pylône.
lc
R (1/a) taux de défaut d'écran des lignes aériennes.
p
R (1/a) taux d'amorçage par défaut d'écran des lignes aériennes.
sf
R (1/a) taux de retour de surtension retenu (valeur de référence).
t
+ –
R (kV) rayon d'un cercle dans le plan d'axes U /U décrivant les surtensions à
u
front lent entre phases et phase-terre.

R (Ω) résistance en mode homopolaire.
R (Ω) résistance en mode direct.
R (Ω) résistance en mode inverse.
S (kV/μs) raideur d'une onde de foudre arrivant sur un poste.
S (kV) écart type de la distribution des surtensions phase-terre.
e
S (kV) écart type de la distribution des surtensions entre phases.
p
S (kV/μs) raideur représentative d'une onde de foudre incidente.
rp
s (-) valeur réduite de l'écart type S (S divisée par U ).
e e e e50
s (-) valeur réduite de l'écart type S (S divisée par U ).
p p p p50
T (μs) temps de propagation d'une onde de foudre.
U (kV) amplitude d'une surtension (ou d'une tension).
+
U (kV) composante positive dans un essai d'isolement au choc de manoeuvre
entre phases.
-
U (kV) composante négative dans un essai d'isolement au choc de manoeuvre
entre phases.
U (kV) valeur de troncature de la fonction de probabilité d'amorçage P(U) d'une
isolation autorégénératrice: P(U ≤ U ) = 0.
+
U (kV) composante positive équivalente phase-terre utilisée pour représenter la
surtension entre phases la plus contraignante.
U (kV) surtension temporaire entre la terre et le neutre de l'enroulement primaire
1e
d'un transformateur.
U (kV) surtension temporaire entre la terre et le neutre de l'enroulement
2e
secondaire d'un transformateur.
U (kV) tension assignée de l'enroulement secondaire du transformateur.
2N
U (kV) valeur de la tension d'amorçage 10 % d'une isolation autorégénératrice.
Cette valeur est la tension de tenue statistique de l'isolation définie en
3.23b) de la CEI 71-1.
U (kV) valeur de la tension d'amorçage 16 % d'une isolation autorégénératrice.
U (kV) valeur de la tension d'amorçage 50 % d'une isolation autorégénératrice.
U (kV) valeur de la tension d'amorçage 50 % de M isolations autorégénératrices en
50M
parallèle.
U (kV) valeur de la tension d'amorçage 50 % d'un intervalle pointe-plan.
50RP
+
U (kV) composante positive définissant le centre d'un cercle décrivant les
c
surtensions à front lent entre phases et entre phase et terre.
–
U (kV) composante négative définissant le centre d'un cercle décrivant les
c
surtensions à front lent entre phases et entre phase et terre.

– 18 – 71-2 © CEI: 1996
U (kV) tension de tenue de coordination du matériel. [3.24 de la CEI 71-1]
cw
U (kV) amplitude d'une surtension phase-terre.

e
U (kV) valeur de troncature de la fonction de répartition F(U ) des surtensions
et e
phase-terre: F(U ≥ U ) = 0; voir annexe C.3.
e et
U (kV) valeur de la surtension phase-terre ayant une probabilité de 2 % d'être
e2
dépassée: F(U ≥ U ) = 0,02; voir annexe C.3.
e e2
U (kV) valeur à 50 % de la fonction de répartition F(U ) des surtensions phase-
e50 e
terre; voir annexe C.3.
U (kV) amplitude de l'onde de surtension de foudre incidente.
I
U (kV) tension la plus élevée pour le matériel. [3.10 de la CEI 71-1]
m
U (kV) amplitude d'une surtension entre phases.
p
U (kV) valeur de la surtension entre phases ayant une probabilité de 2 % d'être
p2
dépassée: F(U ≥ U ) = 0,02; voir annexe C.3.
p p2
U (kV) valeur à 50 % de la fonction de répartition F(U ) des surtensions entre
p50 p
phases; voir annexe C.3.
U (kV) tension la plus élevée d’un réseau. [3.9 de la CEI 71-1]
s
U (kV) tension de tenue normalisée.
w
U (kV) niveau de protection en choc de foudre d'un parafoudre. [3.21 de la CEI 71-1]
pl
U (kV) niveau de protection en choc de manoeuvre d'un parafoudre. [3.21 de la
ps
CEI 71-1]
U (kV) valeur de troncature de la fonction de répartition F(U ) des surtensions
pt p
phase-phase: F(U ≥ U ) = 0; voir annexe C.3.
p pt
U (kV) amplitude de la surtension représentative. [3.19 de la CEI 71-1]
rp
U (kV) tension de tenue assignée. [3.27 de la CEI 71-1]
rw
U (kV) surtension appliquée à l'enroulement primaire d'un transformateur
T1
produisant (par transmission) une surtension sur l'enroulement secondaire.
U (kV) surtension sur l'enroulement secondaire d'un transformateur produite (par
T2
transmission) par une surtension appliquée à l'enroulement primaire.
u (p.u.) amplitude d'une surtension (ou d'une tension) par unité, par rapport à U 23.
s
w (-) rapport de transformation d'un transformateur: tension entre phases du
secondaire divisée par la tension entre phases du primaire.
X (m) distance entre le point d'impact de la foudre et le poste.
X (km) distance limite sur une ligne aérienne sur laquelle les événements de
p
foudre sont à prendre en compte.

X (km) longueur de la ligne à utiliser dans les calculs simplifiés de surtension de
T
foudre.
X (Ω) réactance en mode homopolaire d'un réseau.
X (Ω) réactance en mode direct d'un réseau.
X (Ω) réactance en mode inverse d'un réseau.
x (-) variable réduite d'une fonction de répartition P(U) d'une isolation
autorégénératrice.
x (-) variable réduite d'une fonction de répartition P(U) de M isolations
M
autorégénératrices en parallèle.
Z (kV) écart-type de la fonction de répartition de la probabilité d'amorçage P(U)
d'une isolation autorégénératrice.
Z (Ω) impédance en mode homopolaire.
– 20 – 71-2 © CEI: 1996
Z (Ω) impédance en mode direct.
Z (Ω) impédance en mode inverse.
Z (Ω) impédance d'onde du câble de garde d'une ligne aérienne.
e
Z (Ω) impédance d'onde d'une ligne aérienne.

l
Z (kV) écart-type de la fonction de répartition de la probabilité d'amorçage P(U) de
M
M isolations autorégénératrices en parallèle.

Z (Ω) impédance d'onde du conducteur de phase d'un poste.
s
z (-) valeur normée par rapport à U de l'écart type Z.
α (-) rapport entre la composante négative d'une onde de manoeuvre et la

somme des deux composantes (positive + négative) d'une surtension entre
phases.
β (kV) paramètre d'échelle d'une fonction cumulative de Weibull.
δ (kV) valeur de troncature d'une fonction cumulative de Weibull.
Φ fonction intégrale de Gauss.
φ (-) angle d'inclinaison de la caractéristique d'un isolement entre phases.
γ (-) paramètre de forme d'une fonction cumulative de Weibull-3.
σ (p.u.) valeur par unité de l'écart type (S ou S ) d'une distribution de surtensions.
e p
ρ (Ωm) résistivité du sol.
τ (μs) constante de temps de queue d'une surtension de foudre due aux
amorçages en retour sur les lignes aériennes.
2 Contraintes de tension représentatives en service
2.1 Origine et classification des contraintes de tension
La CEI 71-1 classe les contraintes de tension en fonction de paramètres appropriés, tels que la
durée de la tension à la fréquence industrielle ou la forme d'une surtension, en fonction de leur
effet sur l'isolation ou sur le dispositif de protection. A l'intérieur de ce classement, les
contraintes de tension peuvent avoir plusieurs origines:
– les tensions permanentes (à la fréquence industrielle): elles trouvent leur origine dans
l'exploitation des réseaux en conditions normales;
– les surtensions temporaires: elles peuvent être dues à des défauts, des manœuvres
telles qu'une perte de charge, des conditions de résonance, des non-linéarités
(ferrorésonances) ou à une combinaison de ces causes;
– les surtensions à front lent: elles peuvent être dues à des défauts, des manœuvres ou

des coups de foudre directs sur les conducteurs de lignes aériennes;
– les surtensions à front rapide: elles peuvent être dues à des manœuvres, des coups de
foudre ou des défauts;
– les surtensions à front très rapide: elles peuvent être dues à des défauts ou des
manœuvres dans des postes sous enveloppe métallique (PSEM);
– les surtensions combinées: elles peuvent être dues à toutes les causes mentionnées ci-
dessus. Elles se produisent entre les phases d'un réseau (surtension entre phases), ou sur
la même phase, entre deux parties séparées d'un réseau (surtension longitudinale).
Toutes les contraintes de tension précédentes, excepté les surtensions combinées, sont
détaillées séparément en 2.3. Les surtensions combinées sont présentées à l'endroit
approprié, dans un ou plusieurs de ces alinéas.

– 22 – 71-2 © CEI: 1996
Pour chaque type de contrainte de tension, la transmission à travers les transformateurs doit

être prise en compte (voir annexe E).

En règle générale, toutes les classes de surtension peuvent se rencontrer dans les deux

gammes de tension I et II. Cependant, l'expérience a montré que certains types de tension ont

plus d'importance dans une gamme de tension donnée; ce point sera exposé dans ce guide.

Dans tous les cas, il faut noter que ce sont les études détaillées, basées sur des modèles

adéquats pour représenter le réseau et les caractéristiques des dispositifs de limitation des

surtensions, qui permettent d'obtenir la connaissance des contraintes la meilleure (valeurs de

crête et formes).
2.2 Caractéristiques des dispositifs de protection contre les surtensions

2.2.1 Remarques générales
On considère deux catégories de dispositifs de protection normalisés:
– les parafoudres à résistance non linéaire avec éclateurs en série;
– les parafoudres à oxyde métallique sans éclateur.
En outre, les éclateurs sont considérés comme un autre dispositif de limitation des
surtensions, bien qu'aucune norme CEI ne leur soit consacrée. Au cas où d'autres types de
dispositifs de protection seraient utilisés, les paramètres de protection doivent être indiqués
par le fabricant ou déterminés au moyen d'essais. Le choix entre plusieurs types de dispositifs,
fournissant des degrés de protection différents, dépend de divers facteurs: importance du
matériel à protéger, conséquences d'une interruption de service, etc. Les caractéristiques de
ces dispositifs seront envisagées ci-après du point de vue de la coordination de l'isolement et
leurs effets seront étudiés dans les articles traitant des différentes classes de surtension.
Les dispositifs de protection doivent être conçus et installés de façon à limiter l'amplitude des
surtensions sur le matériel qu'ils protègent, en vérifiant que pendant son fonctionnement, la
tension aux bornes de l'ensemble dispositif de protection-conducteurs de connexion ne
dépasse pas une valeur admissible. Point essentiel, la tension produite entre les bornes d'un
parafoudre à tout moment avant ou pendant son fonctionnement doit être prise en compte
dans la détermination des caractéristiques de protection.
2.2.2 Parafoudres à résistance non linéaire avec éclateurs en série
La CEI 99-1 indique les caractéristiques relatives aux parafoudres comprenant une résistance
non linéaire en carbure de silicium avec éclateurs en série. Cependant, lorsque le parafoudre
est constitué d'une résistance non linéaire à oxyde métallique avec éclateurs en série, les
caractéristiques peuvent s'écarter de celles indiquées dans la CEI 99-1. Le choix des
parafoudres est traité dans la CEI 99-5.

2.2.2.1 Caractéristiques de protection relatives aux surtensions à front rapide
Les caractéristiques de la protection fournie par un parafoudre sont décrites au moyen des
tensions suivantes (voir tableau 8 de la CEI 99-1):
– la tension d'amorçage pour un choc de foudre plein normalisé;
– la tension résiduelle au courant de décharge nominal retenu;
– la tension d'amorçage sur le front d'onde.

– 24 – 71-2 © CEI: 1996
Le niveau de protection contre les chocs de foudre correspond à la plus élevée des valeurs

suivantes:
– la tension maximale d'amorçage au choc 1,2/50 μs;

– la tension résiduelle maximale au courant de décharge nominal retenu.

Cette évaluation du niveau de protection constitue une approximation globalement acceptable.

La CEI 99-1 contient de plus amples informations sur la protection sur front d'onde par un
parafoudre.
NOTE – Il était de tradition d'inclure la tension d'amorçage au choc sur front d'onde divisée par 1,15 dans la

détermination du niveau de protection contre les chocs de foudre. Comme ce facteur de 1,15 ne se justifie

techniquement que pour les isolations huile-papier ou par bain d'huile comme les transformateurs, son
application à d'autres types de matériels pourrait se traduire par une réduction de la marge dans la conception

de l'isolation. Cette possibilité a donc été omise pour la détermination du niveau de protection au choc de
foudre.
2.2.2.2 Caractéristiques de la protection relatives aux surtensions à front lent
La protection fournie par un parafoudre est caractérisée par les tensions d'amorçage
correspondant aux formes des chocs de manœuvre définies en 8.3.5 de la CEI 99-1.
Le niveau de protection d'un parafoudre contre les chocs de manœuvre correspond à la
tension d'amorçage maximale pour ces formes de choc.
Si le parafoudre comprend des éclateurs, c'est le niveau de tension aux bornes de l'ensemble
du parafoudre, lorsque celui-ci écoule des chocs de manœuvre, qui sera demandé au
fabricant, car cette valeur peut être supérieure à celle de la tension d'amorçage.
2.2.3 Parafoudres à oxyde métallique sans éclateurs
La définition de ces parafoudres et leurs caractéristiques sont données par la CEI 99-4.
2.2.3.1 Caractéristiques de la protection relatives aux surtensions à front rapide
La protection d'un parafoudre à oxyde métallique est caractérisée par les tensions suivantes:
– la tension résiduelle au courant de décharge nominal retenu;
– la tension résiduelle au choc de courant à front raide.
Pour les besoins de la coordination de l'isolement, on admet que le niveau de protection pour
les chocs de foudre correspond à la tension résiduelle maximale au courant de décharge
nominal retenu.
Caractéristiques de la protection relatives aux surtensions à front lent
2.2.3.2
Le niveau de protection est caractérisé par la tension résiduelle aux courants de choc de
manœuvre spécifiés.
Pour les besoins de la coordination de l'isolement, on admet que le niveau de protection contre
les chocs de manœuvre est égal à la tension résiduelle maximale aux courants de choc de
manœuvre spécifiés.
L'évaluation des niveaux de protection donne une valeur approximative globalement
acceptable. Pour une définition plus précise des performances de protection des parafoudres à
oxyde métallique, il convient de se reporter à la CEI 99-4.

– 26 – 71-2 © CEI: 1996
2.2.4 Eclateurs
L'éclateur est un dispositif de protection contre les chocs qui consiste en un intervalle d'air

entre les bornes du matériel protégé. Bien que les éclateurs ne soient généralement pas

utilisés sur les réseaux dont la tension U est supérieure ou égale à 123 kV, ils se sont révélés
m
en pratique satisfaisants sur des réseaux de tension d'exploitation allant jusqu'à 420 kV dans
certains pays où l'activité orageuse est modérée. Le réglage des électrodes des éclateurs
résulte souvent d'un compromis entre les impératifs de la protection et les conséquences de

leur amorçage.
La protection contre les surtensions est caractérisée par la caractéristique tension-temps de

l'éclateur pour les différentes formes de tension, la dispersion de la tension d'amorçage et sa

dépendance vis-à-vis de la polarité. Etant donné qu'il n'existe aucune norme, ces

caractéristiques doivent être demandées au fabricant ou établies par l'exploitant sur la base de
ses propres spécifications.
NOTE – Le front raide de tension à la coupure et ses conséquences éventuelles sur l'isolation des
enroulements devront être pris en compte en tant que caractéristiques de surtension.
2.3 Tensions et surtensions représentatives
2.3.1 Tensions permanentes (à la fréquence industrielle)
En conditions d'exploitation normales, on peut s'attendre à ce que la tension à la fréquence
industrielle varie dans le temps et soit différente d'un point à l'autre du réseau. Cependant,
pour les besoins de la conception et de la coordination de l'isolement, la tension permanente à
fréquence industrielle représentative doit être considérée comme constante et égale à la
tension la plus élevée du réseau. En pratique, jusqu'à 72,5 kV, la tension la plus élevée du
réseau U peut être nettement inférieure à la tension la plus élevée pour le matériel U , alors
s m
que pour des niveaux de tension supérieurs ces tensions tendent à être égales.
2.3.2 Surtensions temporaires
Les surtensions temporaires se caractérisent par leur amplitude, leur forme et leur durée. Tous
ces paramètres dépendent de l'origine des surtensions et leurs amplitudes et leurs formes
peuvent varier pendant la durée même de la surtension.
Pour les besoins de la coordination de l'isolement, on admet que la forme de la surtension
temporaire représentative est celle de la tension normalisée de courte durée à fréquence
industrielle. Son amplitude peut être définie par une valeur (le maximum présumé), un
ensemble de valeurs de crête ou une distribution statistique complète de valeurs de crête.
L'amplitude retenue pour la surtension temporaire représentative doit prendre en compte
– l'amplitude et la durée de la surtension réelle en service;
– la caractéristique
...

NORME
CEI
INTERNATIONALE
IEC
71-2
INTERNATIONAL
Troisième édition
STANDARD
Third edition
1996-12
Coordination de l’isolement –
Partie 2:
Guide d’application
Insulation co-ordination –
Part 2:
Application guide
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 71-2: 1996
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tamment revu par la CEI afin qu'il reflète l'état actuel de constant review by the IEC, thus ensuring that the content

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la publication sont disponibles auprès du Bureau Central de publication is available from the IEC Central Office.

la CEI.
Les renseignements relatifs à ces révisions, à l'établis- Information on the revision work, the issue of revised
sement des éditions révisées et aux amendements peuvent editions and amendments may be obtained from IEC

être obtenus auprès des Comités nationaux de la CEI et National Committees and from the following IEC

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• Bulletin de la CEI • IEC Bulletin
• Annuaire de la CEI • IEC Yearbook
Publié annuellement Published yearly
• Catalogue des publications de la CEI • Catalogue of IEC publications
Publié annuellement et mis à jour régulièrement Published yearly with regular updates
Terminologie Terminology
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reportera à la CEI 50: Vocabulaire Electrotechnique Inter- International Electrotechnical Vocabulary (IEV), which is
national (VEI), qui se présente sous forme de chapitres issued in the form of separate chapters each dealing
séparés traitant chacun d'un sujet défini. Des détails with a specific field. Full details of the IEV will be
complets sur le VEI peuvent être obtenus sur demande. supplied on request. See also the IEC Multilingual
Voir également le dictionnaire multilingue de la CEI. Dictionary.
Les termes et définitions figurant dans la présente publi- The terms and definitions contained in the present publi-
cation ont été soit tirés du VEI, soit spécifiquement cation have either been taken from the IEV or have been
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Symboles graphiques et littéraux Graphical and letter symbols
Pour les symboles graphiques, les symboles littéraux et les For graphical symbols, and letter symbols and signs
signes d'usage général approuvés par la CEI, le lecteur approved by the IEC for general use, readers are referred to
consultera: publications:
– la CEI 27: Symboles littéraux à utiliser en – IEC 27: Letter symbols to be used in electrical
électro-technique; technology;
– la CEI 417: Symboles graphiques utilisables – IEC 417: Graphical symbols for use on
sur le matériel. Index, relevé et compilation des equipment. Index, survey and compilation of the
feuilles individuelles; single sheets;
– la CEI 617: Symboles graphiques pour schémas; – IEC 617: Graphical symbols for diagrams;
et pour les appareils électromédicaux, and for medical electrical equipment,

– la CEI 878: Symboles graphiques pour – IEC 878: Graphical symbols for electromedical
équipements électriques en pratique médicale. equipment in medical practice.
Les symboles et signes contenus dans la présente publi- The symbols and signs contained in the present publication
cation ont été soit tirés de la CEI 27, de la CEI 417, de la have either been taken from IEC 27, IEC 417, IEC 617
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même comité d'études technical committee
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présente publication. publication.

NORME
CEI
INTERNATIONALE
IEC
71-2
INTERNATIONAL
Troisième édition
STANDARD
Third edition
1996-12
Coordination de l’isolement –
Partie 2:
Guide d’application
Insulation co-ordination –
Part 2:
Application guide
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– 2 – 71-2 © CEI: 1996
SOMMAIRE
Pages
AVANT-PROPOS. 8

Articles
1 Généralités. 10

1.1 Domaine d’application. 10

1.2 Références normatives. 10

1.3 Liste des symboles et définitions . 12

2 Contraintes de tension représentatives en service. 20
2.1 Origine et classification des contraintes de tension. 20
2.2 Caractéristiques des dispositifs de protection contre les surtensions . 22
2.3 Tensions et surtensions représentatives. 26
3 Tension de tenue de coordination . 56
3.1 Caractéristiques de tenue de l’isolation . 56
3.2 Critère de performance . 64
3.3 Procédures de coordination de l'isolement . 66
4 Tension de tenue spécifiée . 82
4.1 Remarques générales . 82
4.2 Correction atmosphérique . 82
4.3 Facteurs de sécurité . 86
5 Tension de tenue normalisée et procédures d’essais. 90
5.1 Remarques générales . 90
5.2 Facteurs de conversion d'essai . 92
5.3 Détermination de la tenue de l'isolement par des essais de type . 94
6 Points particuliers concernant les lignes aériennes. 102
6.1 Remarques générales . 102
6.2 Coordination de l'isolement vis-à-vis des tensions d'exploitation et
des surtensions temporaires . 102
6.3 Coordination de l'isolement vis-à-vis des surtensions à front lent. 104
6.4 Coordination de l'isolement vis-à-vis des surtensions de foudre . 104
7 Points particuliers concernant les postes. 106
7.1 Remarques générales . 106
7.2 Coordination de l'isolement vis-à-vis des surtensions. 110
Tableaux
1 Lignes de fuite recommandées . 70
2 Facteurs de conversion d’essai pour la gamme I, pour convertir les tensions de tenue
spécifiées au choc de manoeuvre en tensions de tenue à fréquence industrielle de
courte durée et en choc de foudre . 92
3 Facteurs de conversion d’essai pour la gamme II, pour convertir les tensions de tenue
spécifiées à fréquence industrielle de courte durée en tension de tenue au choc
de manoeuvre. 94
4 Sélectivité des procédures d’essai B et C de la CEI 60-1 . 98
A.1 Relation entre les tensions normalisées de tenue au choc de foudre et les distances
d’air minimales. 118
A.2 Relation entre les tensions normalisées de tenue au choc de manoeuvre et les
distances d’air phase-terre minimales. 120
A.3 Relation entre les tensions normalisées de tenue au choc de manoeuvre et les
distances d’air phase-phase minimales . 120
C.1 Tension d’amorçage en fonction de la probabilité d’amorçage – Isolation unique
et 100 isolations en parallèle . 134

71-2 © IEC: 1996 – 3 –
CONTENTS
Page
FOREWORD . 9

Clause
1 General. 11

1.1 Scope . 11

1.2 Normative references .11

1.3 List of symbols and definitions . 13

2 Representative voltage stresses in service. 21

2.1 Origin and classification of voltage stresses . 21
2.2 Characteristics of overvoltage protective devices. 23
2.3 Representative voltages and overvoltages. 27
3 Co-ordination withstand voltage . 57
3.1 Insulation strength characteristics . 57
3.2 Performance criterion. 65
3.3 Insulation co-ordination procedures. 67
4 Required withstand voltage . 83
4.1 General remarks . 83
4.2 Atmospheric correction . 83
4.3 Safety factors . 87
5 Standard withstand voltage and testing procedures . 91
5.1 General remarks . 91
5.2 Test conversion factors. 93
5.3 Determination of insulation withstand by type tests . 95
6 Special considerations for overhead lines. 103
6.1 General remarks . 103
6.2 Insulation co-ordination for operating voltages and temporary overvoltages . 103
6.3 Insulation co-ordination for slow-front overvoltages . 105
6.4 Insulation co-ordination for lightning overvoltages. 105
7 Special considerations for substations . 107
7.1 General remarks . 107
7.2 Insulation co-ordination for overvoltages . 111
Tables
1 Recommended creepage distances . 71
2 Test conversion factors for range I, to convert required switching impulses withstand
voltages to short-duration power-frequency and lightning impulse withstand voltages . 93
3 Test conversion factors for range II to convert required short-duration power-frequency
withstand voltages to switching impulse withstand voltages. 95
4 Selectivity of test procedures B and C of IEC 60-1 . 99
A.1 Correlation between standard lightning impulse withstand voltages and minimum air
clearances . 119
A.2 Correlation between standard switching impulse withstand voltages and
minimum phase-to-earth air clearances . 121
A.3 Correlation between standard switching impulse withstand voltages and
minimum phase-to-phase air clearances. 121
C.1 Breakdown voltage versus cumulative flashover probability – Single insulation
and 100 parallel insulations . 135

– 4 – 71-2 © CEI: 1996
F.1 Constante d’amortissement par effet couronne K . 174
co
F.2 Facteur A pour différents types de lignes aériennes . 184

G.1 Facteurs d’intervalles K typiques pour l’amorçage phase-terre au choc de manoeuvre . 194

G.2 Facteur d’intervalle pour des géométries phase-phase typiques . 196

H.1 Résumé des tensions de tenue spécifiées minimales pour l’exemple H.1.1 . 212

H.2 Résumé des tensions de tenue spécifiées minimales pour l’exemple H.1.2 . 216

H.3 Valeurs relatives à la procédure de coordination de l’isolement pour l’exemple H.3 . 248

Figures
1 Plages de valeurs à 2 % des surtensions à front lent en extrémité de ligne dues à
l’enclenchement ou au réenclenchement . 38
2 Rapport entre les valeurs à 2 % des surtensions à front lent entre phases
et phase-terre. 40
3 Schéma du raccordement d’un parafoudre à l’objet protégé . 54
4 Probabilité de décharge disruptive d’une isolation autorégénératrice sur
une échelle linéaire . 72
5 Probabilité de décharge disruptive d’une isolation autorégénératrice sur une échelle
gaussienne. 72
6 Evaluation du facteur de coordination déterministe K . 74
cd
7 Evaluation du risque de défaillance. 76
8 Risque de défaillance de l’isolation externe pour les surtensions à front lent
en fonction du facteur de coordination statistique K . 80
cs
9 Relation entre l’exposant m et la tension de tenue de coordination au choc
de manoeuvre . 86
10 Probabilité P qu’un matériel ait un comportement satisfaisant en essai en fonction de la
différence K entre les tensions de tenue aux chocs réelle et assignée . 98
11 Exemple de disposition schématique de poste utilisé pour la localisation
des contraintes (voir 7.1) . 106
B.1 Facteur de défaut à la terre k en fonction de X /X pour R /X = R = 0. 124
0 1 1 1
B.2 Relation entre R /X et X /X pour des valeurs constantes du facteur de défaut
0 1 0 1
à la terre k lorsque R = 0. 124
B.3 Relation entre R /X et X /X pour des valeurs constantes du facteur de défaut
0 1 0 1
à la terre k lorsque R = 0,5 X . 126
1 1
B.4 Relation entre R /X et X /X pour des valeurs constantes du facteur de défaut
0 1 0 1
à la terre k lorsque R = X . 126
1 1
B.5 Relation entre R /X et X /X pour des valeurs constantes du facteur de défaut
0 1 0 1
à la terre k lorsque R = 2X . 128
1 1
C.1 Graphique de conversion donnant la réduction de la tension de tenue pour
des intervalles d’air (destinés à assurer l’isolement) en parallèle. 138
D.1 Exemple de courbes de surtensions entre phases à deux variables pour une même
fonction de répartition de probabilité et des tangentes donnant les valeurs 2 %
correspondantes. 150
D.2 Principe de détermination de la surtension représentative entre phases U . 152
pre
D.3 Configuration schématique de l’isolation phase-phase-terre . 152
D.4 Description de la tension d’amorçage 50 % phase-phase-terre en onde de manoeuvre. 154

71-2 © IEC: 1996 – 5 –
F.1 Corona damping constant K . 175
co
F.2 Factor A for various overhead lines. 185

G.1 Typical gap factors K for switching impulse breakdown phase-to-earth. 195

G.2 Gap factors for typical phase-to-phase geometries. 197

H.1 Summary of minimum required withstand voltages obtained for example H.1.1. 213

H.2 Summary of required withstand voltages obtained for example H.1.2 . 217

H.3 Values related to the insulation co-ordination procedure for example H.3 . 249

Figures
1 Range of 2 % slow-front overvoltages at the receiving end due to line energization
and re-energization. 39
2 Ratio between the 2 % values of slow-front overvoltages phase-to-phase and
phase-to-earth. 41
3 Diagram for surge arrester connection to the protected object. 55
4 Distributive discharge probability of self-restoring insulation described
on a linear scale . 73
5 Disruptive discharge probability of self-restoring insulation described
on a Gaussian scale . 73
6 Evaluation of deterministic co-ordination factor K . 75
cd
7 Evaluation of the risk of failure. 77
8 Risk of failure of external insulation for slow-front overvoltages as a function of
the statistical co-ordination factor K . 81
cs
9 Dependence of exponent m on the co-ordination switching impulse withstand voltage . 87
10 Probability P of an equipment to pass the test dependent on the difference K
between the actual and the rated impulse withstand voltage. 99
11 Example of a schematic substation layout used for the overvoltage stress location
(see 7.1) . 107
B.1 Earth-fault factor k on a base of X /X for R /X = R = 0 . 125
0 1 1 1
B.2 Relationship between R /X and X /X for constant values of earth-fault factor k
0 1 0 1
where R = 0 . 125
B.3 Relationship between R /X et X /X for constant values of earth-fault factor k
0 1 0 1
where R = 0,5 X . 127
1 1
B.4 Relationship between R /X et X /X for constant values of earth-fault factor k
0 1 0 1
where R = X . 127
1 1
B.5 Relationship between R /X et X /X for constant values of earth-fault factor k
0 1 0 1
where R = 2X . 129
1 1
C.1 Conversion chart for the reduction of the withstand voltage due to placing insulation
configurations in parallel. 139
D.1 Example for bivariate phase-to-phase overvoltage curves with constant probability
density and tangents giving the relevant 2 % values. 151
D.2 Principle of the determination of the representative phase-to-phase overvoltage U . 153
pre
D.3 Schematic phase-phase-earth insulation configuration . 153
D.4 Description of the 50 % switching impulse flashover voltage of a phase-phase-earth
insulation. 155

– 6 – 71-2 © CEI: 1996
D.5 Angle d’inclinaison de la caractéristique de l’isolation entre phases dans la gamme b

en fonction du rapport de la distance entre phases D à la hauteur

au-dessus du sol Ht. 156

E.1 Capacités réparties des enroulements d’un transformateur et circuit équivalent

décrivant les enroulements . 168

E.2 Valeurs du facteur J décrivant l’effet du couplage des enroulements sur la transmission
des surtensions par voie inductive. 170

Annexes
A Distances dans l’air assurant une tension spécifiée de tenue aux chocs dans
une installation . 114
B Détermination des surtensions temporaires dues à des défauts à la terre. 122
C Loi de probabilité de Weibull. 130
D Détermination de la surtension représentative à front lent due à l’enclenchement
ou au réenclenchement d’une ligne. 140
E Surtensions transmises dans les transformateurs . 158
F Surtensions dues à la foudre . 172
G Calcul de la tenue diélectrique des intervalles d’air à partir des données
expérimentales. 186
H Exemples de procédures de coordination de l’isolement. 198
J Bibliographie . 250

71-2 © IEC: 1996 – 7 –
D.5 Inclination angle of the phase-to-phase insulation characteristic in range b dependent

on the ratio of the phase-phase clearance D to the height Ht above earth. 157

E.1 Distributed capacitances of the windings of a transformer and the equivalent circuit
describing the windings . 169

E.2 Values of factor J describing the effect of the winding connections on the inductive

surge transference . 171

Annexes
A Clearances in air to assure a specified impulse withstand voltage installation. 115

B Determination of temporary overvoltages due to earth faults . 123

C Weibull probability distributions. 131
D Determination of the representative slow-front overvoltage due to line energization
and re-energization. 141
E Transferred overvoltages in transformers. 159
F Lightning overvoltages. 173
G Calculation of air gap breakdown strength from experimental data . 187
H Examples of insulation co-ordination procedure . 199
J Bibliography . 251

– 8 – 71-2 © CEI: 1996
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE

–––––––––
COORDINATION DE L’ISOLEMENT –
Partie 2: Guide d’application
AVANT-PROPOS
1) La CEI (Commission Electrotechnique Internationale) est une organisation mondiale de normalisation composée
de l’ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a pour objet de
favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les domaines de
l’électricité et de l’électronique. A cet effet, la CEI, entre autres activités, publie des Normes internationales.
Leur élaboration est confiée à des comités d’études, aux travaux desquels tout Comité national intéressé par le
sujet peut participer. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison
avec la CEI, participent également aux travaux. La CEI collabore étroitement avec l’Organisation Internationale
de Normalisation (ISO), selon des condition fixées par accord entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant des questions techniques, représentent, dans la mesure
du possible, un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux intéressés
sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les documents produits se présentent sous la forme de recommandations internationales; ils sont publiés
comme normes, rapports techniques ou guides et agréés comme tels par les Comités nationaux.
4) Dans le but d'encourager l'unification internationale, les Comités nationaux de la CEI s’engagent à appliquer de
façon transparente, dans toute la mesure du possible, les Normes internationales de la CEI dans leurs normes
nationales et régionales. Toute divergence entre la norme de la CEI et la norme nationale ou régionale
correspondante doit être indiquée en termes clairs dans cette dernière.
5) La CEI n'a fixé aucune procédure concernant le marquage comme indication d'approbation et sa responsabilité
n'est pas engagée quand un matériel est déclaré conforme à l'une de ses normes.
6) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente Norme internationale peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.
La Norme internationale CEI 71-2 a été établie par le comité d'études 28 de la CEI:
Coordination de l’isolement.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition parue en 1976, et constitue une
révision technique.
Le texte de cette norme est issu des documents suivants:
FDIS Rapport de vote
28/115/FDIS 28/117/RVD
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de cette norme.
L’annexe A fait partie intégrante de cette norme.
Les annexes B à J sont données uniquement à titre d’information.

71-2 © IEC: 1996 – 9 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION

––––––––––
INSULATION CO-ORDINATION –
Part 2: Application guide
FOREWORD
1) The IEC (International Electrotechnical Commission) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object to the IEC is to promote
international cooperation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other activities, the IEC publishes International Standards. Their preparation is
entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt with may
participate in this preparatory work. International, governmental and non-governmental organizations liaising
with the IEC also participate in this preparation. The IEC collaborates closely with the International Organization
for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by agreement between the two
organizations.
2) The formal decisions or agreements of the IEC on technical matters express, as nearly as possible an
international consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation
from all interested National Committees.
3) The documents produced have the form of recommendations for international use and are published in the form
of standards, technical reports or guides and they are accepted by the National Committees in that sense.
4) In order to promote international unification, IEC National Committees undertake to apply IEC International
Standards transparently to the maximum extent possible in their national and regional standards. Any
divergence between the IEC Standard and the corresponding national or regional standard shall be clearly
indicated in the latter.
5) The IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any
equipment declared to be in conformity with one of its standards.
6) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the subject
of patent rights. The IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard IEC 71-2, has been prepared by IEC technical committee 28: Insulation
co-ordination.
This third edition cancels and replaces the second edition published in 1976 and constitutes a
technical revision.
The text of this standard is based on the following documents:
FDIS Report on voting
28/115/FDIS 28/117/RVD
Full information on the voting for the approval of this standard can be found in the report on
voting indicated in the above table.
Annex A forms an integral part of this standard.
Annexes B to J are for information only.

– 10 – 71-2 © CEI: 1996
COORDINATION DE L’ISOLEMENT –
Partie 2: Guide d’application
1 Généralités
1.1 Domaine d’application
La présente partie de la CEI 71 constitue un guide d'application et concerne le choix des

niveaux d'isolement des matériels ou des installations pour les réseaux triphasés. Son but est

de donner des recommandations pour la détermination des tensions de tenue assignées pour
les gammes I et II de la CEI 71-1 et de justifier l'association de ces valeurs assignées avec les
valeurs normalisées des tensions les plus élevées pour le matériel.
Cette association ne couvre que les besoins de la coordination de l’isolement. Les exigences
relatives à la sécurité des personnes ne sont pas traitées dans ce guide d’application.
Il traite des réseaux triphasés de tension nominale supérieure à 1 kV. Les valeurs qui en sont
déduites ou qui y sont proposées ne sont généralement applicables qu'à ces seuls réseaux.
Cependant, les principes présentés sont également valables pour les réseaux biphasés ou
monophasés.
Il traite de l'isolement phase-terre, entre phases et longitudinal.
Ce guide d'application n'est pas destiné à détailler les essais de routine qui seront spécifiés
par les comités de produits concernés.
Le contenu de ce guide suit strictement l'organigramme de la procédure de la coordination de
l'isolement présenté à la figure 1 de la CEI 71-1. Les articles 2 à 5 correspondent à chacun des
rectangles de l'organigramme et donnent des informations détaillées sur les principes de la
procédure de coordination de l'isolement qui conduit à déterminer les niveaux de tenue
spécifiés.
Ce guide insiste sur la nécessité de prendre en compte, dès le départ, toutes les origines,
toutes les classes et tous les types de contraintes de tension en service quelle que soit la
gamme de la tension la plus élevée pour le matériel. Ce n'est qu'à la fin de la procédure, au
moment de sélectionner les tensions de tenue normalisées, que l'on applique le principe de
couvrir une contrainte de tension particulière en service par une tension de tenue normalisée.
Aussi le guide fait-il référence, à cette étape finale, aux corrélations établies dans la CEI 71-1
entre les niveaux d'isolement normalisés et la tension la plus élevée pour le matériel.

Les annexes contiennent des exemples et des informations détaillées qui expliquent ou
corroborent les principes décrits dans le texte principal, et les techniques analytiques de base
qui sont utilisées.
1.2 Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence
qui y est faite, constituent des dispositions valables pour la présente partie de la CEI 71.
Au moment de la publication, les éditions indiquées étaient en vigueur. Tout document normatif
est sujet à révision et les parties prenantes aux accords fondés sur la présente partie de la
CEI 71 sont invitées à rechercher la possibilité d’appliquer les éditions les plus récentes des
documents normatifs indiqués ci-après. Les membres de la CEI et de l’ISO possèdent le
registre des Normes internationales en vigueur.

71-2 © IEC: 1996 – 11 –
INSULATION CO-ORDINATION –
Part 2: Application guide
1 General
1.1 Scope
This part of IEC 71 constitutes an application guide and deals with the selection of insulation

levels of equipment or installations for three-phase electrical systems. Its aim is to give

guidance for the determination of the rated withstand voltages for ranges I and II of IEC 71-1
and to justify the association of these rated values with the standardized highest voltages for
equipment.
This association is for insulation co-ordination purposes only. The requirements for human
safety are not covered by this application guide.
It covers three-phase systems with nominal voltages above 1 kV. The values derived or
proposed herein are generally applicable only to such systems. However, the concepts
presented are also valid for two-phase or single-phase systems.
It covers phase-to-earth, phase-to-phase and longitudinal insulation.
This application guide is not intended to deal with routine tests. These are to be specified by
the relevant product committees.
The content of this guide strictly follows the flow chart of the insulation co-ordination process
presented in figure 1 of IEC 71-1. Clauses 2 to 5 correspond to the squares in this flow chart
and give detailed information on the concepts governing the insulation co-ordination process
which leads to the establishment of the required withstand levels.
The guide emphasizes the necessity of considering, at the very beginning, all origins, all
classes and all types of voltage stresses in service irrespective of the range of highest voltage
for equipment. Only at the end of the process, when the selection of the standard withstand
voltages takes place, does the principle of covering a particular service voltage stress by a
standard withstand voltage apply. Also, at this final step, the guide refers to the correlation
made in IEC 71-1 between the standard insulation levels and the highest voltage for
equipment.
The annexes contain examples and detailed information which explain or support the concepts

described in the main text, and the basic analytical techniques used.
1.2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text,
constitute provisions of this part of IEC 71. At the time of publication, the editions indicated
were valid. All normative documents are subject to revision, and parties to agreements based
on this part of IEC 71 are encouraged to investigate the possibility of applying the most recent
editions of the normative documents indicated below. Members of IEC and ISO maintain
registers of currently valid International Standards.

– 12 – 71-2 © CEI: 1996
CEI 56: 1987, Disjoncteurs à courant alternatif à haute tension

CEI 60-1: 1989, Technique des essais à haute tension – Première partie: Définitions et

prescriptions générales relatives aux essais

CEI 71-1: 1993, Coordination de l'isolement – Partie 1: Définitions, principes et règles

CEI 99-1: 1991, Parafoudres – Partie 1: Parafoudres à résistance variable avec éclateurs pour
réseaux à courant alternatif
CEI 99-4: 1991, Parafoudres – Partie 4: Parafoudres à oxyde métallique sans éclateur pour

réseaux à courant alternatif
CEI 99-5: 1996, Parafoudres – Partie 5: Recommandations pour le choix et l’utilisation –
Section 1: Généralités
CEI 505: 1975, Guide pour l'évaluation et l'identification des systèmes d'isolation du matériel
électrique
CEI 507: 1991, Essais sous pollution artificielle des isolateurs pour haute tension destinés aux
réseaux à courant alternatif
CEI 721-2-3: 1987, Classification des conditions d’environnement – Partie 2: Conditions
d’environnement présentes dans la nature. Pression atmosphérique
CEI 815: 1986, Guide pour le choix des isolateurs sous pollution
1.3 Liste des symboles et définitions
Pour les besoins de la présente partie de la CEI 71, les symboles suivants ainsi que leurs
définitions s’appliquent. Après chaque symbole, on trouve l'unité qui est normalement utilisée.
Les quantités sans dimension sont indiquées comme suit: (-).
Certaines quantités sont données en p.u. Une quantité «par unité» est le rapport entre la
valeur réelle d'un paramètre électrique (tension, courant, fréquence, puissance, impédance,
etc.) et une valeur de référence donnée du même paramètre.
A (kV) paramètre caractérisant l'influence de la sévérité de la foudre pour le
matériel dépendant du type de ligne aérienne à laquelle il est raccordé.
a (m) longueur de la liaison reliant le parafoudre à la ligne.
a (m) longueur de la liaison reliant le parafoudre à la terre.
a (m) longueur du conducteur de phase entre le parafoudre et le matériel protégé.
a (m) longueur de la partie active du parafoudre.
B (-) facteur utilisé pour décrire la caractéristique d'amorçage entre phases.
C (nF) capacité des enroulements primaires d'un transformateur par rapport à la terre.
e
C (nF) capacité série des enroulements primaires d'un transformateur.
s
C (nF) capacité phase-terre de l'enroulement secondaire d'un transformateur.
C (nF) capacité entre les enroulements primaire et secondaire d'un transformateur.
C (nF) capacité d'entrée équivalente des bornes des transformateurs triphasés.
1in
C (nF) capacité d'entrée équivalente des bornes des transformateurs triphasés.
2in
C (nF) capacité d'entrée équivalente des bornes des transformateurs triphasés.
3in
c (m/μs) vitesse de la lumière.

71-2 © IEC: 1996 – 13 –
IEC 56: 1987, High-voltage alternating-current circuit-breakers

IEC 60-1: 1989, High-voltage test techniques – Part 1: General definitions and test requirements

IEC 71-1: 1993, Insulation co-ordination – Part 1: Definitions, principles and rules

IEC 99-1: 1991, Surge arresters – Part 1: Non-linear resistor type gapped surge arresters for

a.c. systems
IEC 99-4: 1991, Surge arresters – Part 4: Metal-oxide surge arresters without gaps for a.c.
systems
IEC 99-5: 1996, Surge arresters – Part 5: Selection and application recommendations –

Section 1: General
IEC 505: 1975, Guide for the evaluation and identification of insulation systems of electrical
equipment
IEC 507: 1991, Artificial pollution test on high-voltage insulators to be used on a.c. systems
IEC 721-2-3: 1987, Classification of environmental conditions – Part 2: Environmental
conditions appearing in nature – Air pressure
IEC 815: 1986, Guide for the selection of insulators in respect of polluted conditions
1.3 List of symbols and definitions
For the purpose of this part of IEC 71, the following
...