Un compteur de classe 0,5S raccordé à un transformateur de courant (TC) de classe 0,5S peut indiquer 2 % de plus ou de moins sur un départ à facteur de puissance 0,5 alors que les deux appareils respectent leurs limites de classe. Un mauvais rapport de TC dans la configuration, ou un TC sur la mauvaise phase, peut doubler la valeur ou la faire disparaître. Ce guide expose les limites normatives du compteur et du TC, leur combinaison, le dimensionnement des TC, la mise en service et la comparaison avec une référence.
Définir d'abord l'usage
Précisez l'usage avant de choisir le compteur. Il détermine le périmètre de mesure, l'incertitude acceptable, l'intervalle de relevé et les approbations nécessaires.
| Usage | Origine de l'exigence |
|---|---|
| Suivi d'exploitation | Résolution des tendances, intervalle de relevé et traitement des données manquantes |
| Mesure et vérification | Plan M&V : référence, périmètre, ajustements et incertitude admissible pour l'économie déclarée |
| Répartition interne des coûts | Bail ou contrat et règles locales de revente d'électricité |
| Facturation ou règlement | Juridiction, type de compteur approuvé, scellement et inspection |
| Service réseau ou de flexibilité | Règles de comptage du marché : durée des intervalles, exactitude de l'horodatage, télémétrie et conservation |
Les économies se calculent à partir de données mesurées. ISO 50015 et l'IPMVP d'Efficiency Valuation Organization utilisent une période de référence, une période de suivi et des ajustements. La précision du compteur borne une entrée de ce calcul.
Ce que signifie une classe de précision
IEC 62053-22:2020 s'applique aux compteurs statiques d'énergie active alimentés par transformateur, des classes 0,1S, 0,2S et 0,5S, et uniquement à leurs essais de type. Pour une charge équilibrée, les limites de la classe 0,5S sont :
| Courant | Facteur de puissance | Limite de classe 0,5S |
|---|---|---|
| De 1 % à 5 % de In | 1 | ±1,0 % |
| De 5 % de In à Imax | 1 | ±0,5 % |
| De 2 % à 10 % de In | 0,5 inductif à 0,8 capacitif | ±1,0 % |
| De 10 % de In à Imax | 0,5 inductif à 0,8 capacitif | ±0,6 % |
In est le courant nominal du compteur, généralement 1 ou 5 A pour un compteur alimenté par TC. Les limites valent aux conditions de référence : température de référence, tension et fréquence nominales, formes d'onde sinusoïdales. Température, harmoniques, déséquilibre de tension et champs magnétiques externes ont chacun leur propre variation permise en supplément.
La classe porte seulement sur l'énergie active. Les valeurs de kW, tension, courant, facteur de puissance et THD d'un compteur multifonction sont hors de sa portée. IEC 61557-12 couvre ces fonctions dans les appareils de mesure et de suivi de puissance ; l'énergie réactive a ses propres classes dans IEC 62053-23 et IEC 62053-24. L'édition 2020 exclut aussi les systèmes de comptage composés de plusieurs appareils physiquement éloignés, ainsi que les compteurs destinés aux transformateurs de mesure de faible puissance lorsqu'ils sont testés sans ces transformateurs.
Les classes S ont des limites dès 1 % de In. Les classes 0,5, 1 et 2 figurent dans IEC 62053-21. Une note d'IEC 62053-22 indique l'association prévue : les compteurs de classe S sont destinés aux TC de classe S, dont la plage commence à 1 % du courant nominal. L'association d'un TC ordinaire à un compteur de classe S relève d'un accord entre fabricant et acheteur.
Résolution et précision
Un registre affichant 12 450,237 kWh n'est pas plus précis qu'un registre affichant 12 450,2 kWh. Conservez assez de chiffres pour le calcul et ne publiez que ceux que la mesure justifie.
Erreur et incertitude
L'erreur est la différence entre la valeur mesurée et la vraie valeur, inconnue en exploitation. L'incertitude est la dispersion des valeurs que les informations disponibles permettent raisonnablement d'attribuer à la grandeur mesurée. Une limite de classe apporte une partie de cette information. Un modèle la transforme en incertitude, comme dans le budget chiffré plus bas.
Chaîne de mesure complète
Capteurs de courant
IEC 61869-2:2012 fixe les limites des TC de mesure en pourcentage du courant primaire nominal :
| Classe TC | Grandeur | 1 % | 5 % | 20 % | 100 % et 120 % |
|---|---|---|---|---|---|
| 0,5 | Erreur de rapport | Non spécifiée | ±1,5 % | ±0,75 % | ±0,5 % |
| 0,5 | Déphasage | Non spécifié | ±90 min | ±45 min | ±30 min |
| 0,5S | Erreur de rapport | ±1,5 % | ±0,75 % | ±0,5 % | ±0,5 % |
| 0,5S | Déphasage | ±90 min | ±45 min | ±30 min | ±30 min |
| 0,2S | Erreur de rapport | ±0,75 % | ±0,35 % | ±0,2 % | ±0,2 % |
| 0,2S | Déphasage | ±30 min | ±15 min | ±10 min | ±10 min |
Ces limites valent pour une charge secondaire comprise entre 25 % et 100 % de la puissance nominale de sortie du TC. Un TC classique à 1 ou 5 A a donc une plage de charge admissible. L'entrée du compteur et la boucle complète des conducteurs doivent y rester. Utilisez le calculateur de rapport et de charge de TC pour la vérifier. Il s'applique seulement aux TC à sortie en courant, pas aux TC à sortie en tension ni aux bobines de Rogowski ; il ne vérifie ni saturation, ni isolation, ni encombrement.
Déphasage à faible facteur de puissance
Le compteur multiplie tension et courant. Un TC qui déphase le courant d'un angle δ fait passer la puissance mesurée de V × I × cos φ à V × I × cos(φ − δ). Pour un petit δ, l'erreur relative vaut environ δ × tan φ, avec δ en radians. Le signe dépend de l'avance ou du retard du TC et du caractère inductif ou capacitif de la charge.
| Déphasage | FP 0,95 | FP 0,8 | FP 0,5 |
|---|---|---|---|
| 30 min (0,5S entre 20 % et 120 %) | 0,29 % | 0,65 % | 1,51 % |
| 45 min (0,5S à 5 %) | 0,43 % | 0,98 % | 2,27 % |
| 90 min (0,5S à 1 %, 0,5 à 5 %) | 0,86 % | 1,96 % | 4,53 % |
À facteur de puissance unitaire, le déphasage a presque aucun effet. À facteur de puissance 0,5, les 30 minutes permises à un TC 0,5S au courant nominal valent trois fois sa limite de rapport. Les moteurs faiblement chargés, compresseurs déchargés et transformateurs à vide fonctionnent tous à faible facteur de puissance.
Dimensionnement du TC et faibles courants
Dimensionnez le TC sur la charge normale, pas sur le disjoncteur. Par exemple, un TC 1000/5 A de classe 0,5 sur un départ qui appelle normalement 60 A fonctionne à 6 % de son courant nominal. Au point d'essai de 5 %, la classe 0,5 permet ±1,5 % d'erreur de rapport et ±90 minutes de déphasage. À facteur de puissance 0,8, le seul déphasage peut représenter jusqu'à 2,0 %. Lorsque le départ tombe à 20 A la nuit, le TC fonctionne à 2 % du courant nominal, où la classe 0,5 ne fixe aucune limite.
Un TC 150/5 A de classe 0,5S sur le même départ fonctionne à 40 % du courant nominal, dans les limites de ±0,5 % et ±30 minutes. Avant de retenir le TC plus petit, vérifiez que le courant maximal reste dans son courant primaire nominal étendu et que le courant de défaut respecte sa tenue thermique de courte durée.
Règle pratique : maintenez la charge normale entre 20 % et 120 % du calibre du TC, et la charge minimale au-dessus de 5 %, ou de 1 % avec un TC de classe S.
Tension et association des phases
Pour une charge triphasée équilibrée, P = √3 × V × I × FP, où V est la tension efficace entre phases. Le compteur calcule la puissance phase par phase : chaque courant doit donc être associé à la tension de sa propre phase.
À 400 V, 100 A et un facteur de puissance de 0,9, chaque phase porte 20,78 kW. Deux erreurs de câblage courantes donnent :
- Un TC inversé : la phase indique −20,78 kW et le total 20,78 kW au lieu de 62,35 kW.
- Les TC L1 et L2 échangés : chacun des deux canaux associe sa tension à un courant décalé de 120°. Leurs facteurs de puissance apparents valent environ −0,83 et −0,07 ; L3 indique 0,90 et le total approche de 0 kW.
Dans les deux cas, chaque canal indique 100 A. Une simple vérification du courant ne révèle aucune des deux fautes. Le calculateur kW, kVA, kvar et facteur de puissance donne les valeurs attendues par phase. Vérifiez aussi l'ordre des phases et la convention de signe de l'import et de l'export.
Installation
Le sens des capteurs, la correspondance des phases, la fermeture des TC ouvrants, la position du conducteur, l'emplacement de la référence de tension et le rapport configuré modifient tous le résultat. Aucune classe de compteur ne corrige un capteur sur la mauvaise phase ou un mauvais rapport logiciel.
Complétude des données et temps
Un relevé perdu ne change pas l'énergie consommée, mais peut modifier sa répartition. Prenons un compteur qui transmet son index cumulatif tous les quarts d'heure. Le relevé de 10 h 15 est perdu ; celui de 10 h vaut 12 400,0 kWh et celui de 10 h 30 vaut 12 450,0 kWh. La demi-heure de 10 h à 10 h 30 a consommé exactement 50,0 kWh, mais on ignore la répartition entre les deux quarts d'heure. Si les relevés de 10 h 15 et de 10 h 45 sont tous deux perdus, on ne peut plus séparer les deux demi-heures : seul leur total est connu.
Signalez les valeurs interpolées pour que personne ne les facture comme des données mesurées. Conservez avec chaque valeur son horodatage source, l'état de l'horloge et la règle de traitement des lacunes. Le ZEM-65 dispose d'une horloge temps réel synchronisée par NTP via la Gateway ; il la maintient jusqu'à 72 heures sans alimentation et conserve jusqu'à 70 000 points en mémoire non volatile.
Combiner les classes de précision
N'additionnez les limites de classe que si chacune borne la même grandeur dans les mêmes conditions. Le budget ci-dessous utilise un compteur 0,5S et un TC 0,5S, avec une charge à 20 % du calibre du TC (et donc un compteur à 20 % de In), un facteur de puissance inductif de 0,5 et la température de référence.
| Contribution | Limite | Source | Incertitude type (limite ÷ √3) |
|---|---|---|---|
| Compteur | ±0,6 % | IEC 62053-22, de 10 % de In à Imax, FP 0,5 | 0,35 % |
| Erreur de rapport du TC | ±0,5 % | IEC 61869-2, à 20 % du courant nominal | 0,29 % |
| Déphasage du TC | ±1,51 % | 30 min = 0,00873 rad, × tan 60° | 0,87 % |
| Somme linéaire | ±2,6 % | Cas le plus défavorable | |
| Racine de la somme des carrés | 0,98 % | ||
| Incertitude élargie, k = 2 | ±2,0 % |
La somme linéaire représente le pire cas et sert de vérification prudente. La racine de la somme des carrés traite chaque limite comme la demi-largeur d'une distribution rectangulaire (JCGM 100:2008, 4.3.7) et suppose les contributions indépendantes. L'erreur de rapport et le déphasage du TC proviennent tous deux de son courant magnétisant : ils sont souvent corrélés et ce résultat peut donc être optimiste.
À facteur de puissance unitaire, la même paire donne une somme linéaire de 1,0 % et ±0,8 % à k = 2. Le terme de déphasage explique la différence. Un certificat d'essai du TC fournit les erreurs mesurées de rapport et de phase à chaque point d'essai, généralement bien inférieures aux limites de classe. Utilisez-les quand ils sont disponibles.
Quand quelqu'un sera payé selon le résultat, faites tester ensemble le compteur et les TC par un laboratoire accrédité selon ISO/IEC 17025 pour l'énergie électrique.
Compteurs de facturation et « billing grade »
Les expressions « billing grade » et « revenue grade » n'ont pas de limites définies. La facturation et le règlement dépendent de la juridiction, de l'instrument approuvé, de sa procédure de conformité et de son installation.
Dans l'UE, l'annexe V (MI-003) de la directive 2014/32/UE couvre les compteurs d'énergie électrique active à usage résidentiel, commercial et industriel léger, dans les classes A, B et C. Entre 5 °C et 30 °C sur charge équilibrée, l'erreur maximale tolérée de la classe C vaut 1 % sous le courant de transition Itr et 0,7 % de Itr à Imax. La classe B permet 2 %. À d'autres températures, les limites s'élargissent à 2 % et 1,5 % pour la classe C entre −40 et −25 °C ou entre 55 et 70 °C. La plage de facteur de puissance s'étend au moins de 0,5 inductif à 0,8 capacitif. L'annexe précise qu'un compteur peut être employé avec des transformateurs de mesure externes, mais ne couvre que le compteur.
En Grande-Bretagne, les directives gouvernementales précisent qu'un compteur de gaz ou d'électricité utilisé pour facturer par un fournisseur ou un bailleur doit être d'un modèle approuvé.
Demandez le certificat d'approbation du modèle exact de compteur et les règles d'installation et de scellement du fournisseur ou du gestionnaire de réseau. Un certificat d'étalonnage établi pour une autre configuration, ou une étiquette sur un tableau de bord, ne constitue pas une approbation.
Mettre en service une installation de haute précision
- Définissez le périmètre de mesure : arrivée, départ ou équipement inclus, et toute alimentation parallèle, production, dérivation ou charge auxiliaire non mesurée.
- Consignez la chaîne : modèle, numéro de série et micrologiciel du compteur ; marque et calibre des capteurs ; canal, rapport configuré et révision de la fiche technique.
- Contrôlez le sens et la fermeture des capteurs, leur association aux phases, l'emplacement et les fusibles de la référence de tension, l'ajustement au conducteur et la tenue des bornes selon les instructions d'installation.
- Relisez la configuration effectivement appliquée dans l'appareil : rapport de TC, câblage à trois ou quatre fils, fréquence nominale, convention import/export et intervalle de relevé.
- Comparez chaque phase à la référence à charge normale. Sur une charge importatrice, chaque phase doit afficher une puissance active positive. Si la charge est équilibrée, les trois facteurs de puissance doivent être voisins. Une phase négative ou bien inférieure aux autres révèle une erreur de câblage jusqu'à preuve du contraire.
- Comparez l'énergie cumulée sur un cycle de charge normal du site, par exemple une semaine de travail. Alignez heures de début et de fin, fuseau horaire, périmètre et sens de l'énergie.
- Expliquez l'écart avant de l'attribuer à la précision. Vérifiez d'abord périmètres, pertes des transformateurs, horaires, arrondis, données manquantes et charges non mesurées.
- Conservez relevés, horodatages, instrument de référence et son certificat d'étalonnage, photographies, réglages, exceptions et nom de la personne ayant accepté l'installation.
Choisissez une référence dont l'incertitude propre est au plus le quart de la tolérance que vous vérifiez. Une pince wattmétrique annoncée à ±2 % de précision en puissance active révèle des erreurs de câblage, mais ne confirme pas une chaîne 0,5S. Un compteur de facturation sur le même périmètre est souvent la meilleure référence sur une semaine. Sa propre classe et celle de ses TC déterminent le plus petit écart discernable.
Présentez l'écart avec son signe :
écart (%) = 100 × (énergie du compteur − énergie de référence) ÷ énergie de référence
Par exemple, sur sept jours, la référence enregistre 18 640 kWh et le sous-compteur 18 712 kWh. L'écart vaut 100 × 72 ÷ 18 640 = +0,39 %. Avec une référence de classe 0,2S sur TC 0,2S et une charge le plus souvent supérieure à 20 % du calibre du TC avec un facteur de puissance supérieur à 0,9, ce résultat est cohérent avec une chaîne 0,5S correctement installée. Un écart voisin de −67 % suggère un TC inversé sur une charge équilibrée. Un écart voisin de +100 % suggère un rapport configuré à 200/5 pour un TC 100/5. Cette comparaison ne vaut que pour cet intervalle ; ce n'est pas un étalonnage.
Précision de l'ensemble avec le ZEM EpiSensor
Un compteur classique alimenté par transformateur est soumis seul aux essais de type ; ses TC sont spécifiés et testés séparément selon IEC 61869-2. L'installateur doit ensuite assurer l'association, le réglage du rapport et la vérification de la charge secondaire.
Le moniteur d'électricité ZEM est livré avec ses capteurs de courant. EpiSensor étalonne chaque ZEM avec ces capteurs avant expédition : la classe 0,5S selon IEC 62053-22 s'applique donc à la mesure complète, compteur et capteurs ensemble. Le ZEM-65 se commande avec un TC ouvrant de 120 A ou des bobines de Rogowski calibrées pour 300 A, 1 000 A ou 3 000 A. Aucun de ces capteurs n'est un TC classique à 1 ou 5 A : il n'y a donc ni charge secondaire à calculer ni rapport de TC à régler sur site.
Les contrôles sur site restent nécessaires. Utilisez le sélecteur de transformateur de courant pour relever les courants minimal et maximal intéressants, les dimensions du conducteur et le dégagement de pose. Vérifiez la précision sur toute cette plage ; la correspondance EpiSensor facultative de l'outil est une comparaison de catalogue, pas une approbation de précision ou d'installation. Posez chaque capteur dans le sens indiqué sur la bonne phase, puis effectuez les contrôles de phase ci-dessus. La classe 0,5S n'est pas une approbation légale. Si une loi ou un contrat exige un compteur de facturation approuvé, confirmez cette approbation auprès d'EpiSensor avant l'installation.
Questions fréquentes
Que signifie la classe 0,5S d’un compteur électrique ?
La classe 0,5S d’IEC 62053-22 concerne les compteurs statiques d’énergie active alimentés par transformateur. Sur charge équilibrée, l’essai de type limite l’erreur à ±1,0 % de 1 % à 5 % du courant nominal (In), puis à ±0,5 % de 5 % de In au courant maximal à facteur de puissance unitaire. À facteur 0,5 inductif, la limite est ±1,0 % de 2 % à 10 % de In puis ±0,6 % au-dessus. Ces limites portent sur l’énergie active aux conditions de référence et sur le compteur sans ses TC.
Un compteur 0,5S peut-il automatiquement servir à la facturation ?
Non. La facturation exige un modèle approuvé dans la juridiction. Dans l’UE, il doit être conforme à la directive sur les instruments de mesure (directive 2014/32/UE, annexe V), dont la classe C est la plus proche de 0,5S. En Grande-Bretagne, un compteur utilisé pour facturer par un fournisseur ou un bailleur doit être d’un modèle approuvé. Les règles d’installation, de scellement et d’inspection du fournisseur ou du gestionnaire s’ajoutent.
Peut-on simplement additionner les classes de précision du compteur et du TC ?
La somme linéaire de la limite du compteur, de l’erreur de rapport et du déphasage du TC donne une borne prudente. Pour un compteur 0,5S avec un TC 0,5S à 20 % du courant nominal et facteur de puissance 0,5, elle vaut environ 2,6 %. Si l’on modélise les mêmes limites par des distributions rectangulaires et les combine par racine de la somme des carrés, on obtient environ ±2,0 % à k = 2. Le déphasage domine à faible facteur de puissance et devient presque nul au facteur unitaire.
Comment contrôler une installation de comptage électrique ?
Comparez chaque phase à un instrument de référence à charge normale : courant, tension, signe de la puissance active et facteur de puissance. Comparez ensuite l’énergie cumulée sur un cycle normal du site, par exemple une semaine ouvrable, aux mêmes heures de début et de fin. Consignez relevés, réglages, instrument de référence et certificat d’étalonnage.