Protection différentielle

Protection différentielle
Rôle des dispositifs différentiels
Les dispositifs différentiels à courant résiduel (DR) ont été conçus
pour assurer une protection des personnes contre les contacts
indirects et une protection complémentaire contre les contacts
directs (haute sensibilité). Les dispositifs de sensibilité au plus égale
à 500 mA protègent également les biens dans les locaux à risques
d’incendie.
Ils sont destinés à détecter les courants de défaut à la terre
survenant en aval de leur point d’installation. Le risque d’élévation
et de maintien des masses à une tension dangereuse doit être
éliminé par coupure automatique de l’alimentation dans un temps
compatible avec la sécurité des personnes.
Principe
relais
déclencheur
bobine
différentielle
Id
Ic
Id
RB
La fonction DR peut être :
- incluse dans un disjoncteur, il s’appellera disjoncteur différentiel
- incluse dans un interrupteur, il prend le nom d’interrupteur
différentiel
- à l’origine de l’ouverture d’un dispositif de coupure distinct dans
le cas d’un relais différentiel.
Sensibilité et classe
Les dispositifs différentiels résiduels sont caractérisés par leur
courant différentiel nominal In et par leur temps de coupure total
suivant la courbe de sécurité et en fonction de la valeur du courant
différentiel.
Par construction, le seuil de fonctionnement If d’un dispositif DR
se situe entre 50 et 100% de In.
Les différentiels sont classés :
● Selon le nombre de pôles,
- bipolaire
- tripolaire
- tétrapolaire
● Selon la forme du signal à détecter,
- type AC
Courant à composante alternative.
Le déclenchement est assuré pour des courants différentiels
résiduels alternatifs sinusoïdaux.
- dispositifs différentiels HI (haute immunité)
Dispositif différentiel bénéficiant d’une immunité renforcée contre les
déclenchements intempestifs liés à des courants haute fréquence
tels que : - les circuits informatiques
- les circuits d’éclairage avec ballasts électroniques ou
filtres antiparasites,
- les courants induits par les coups de foudre, ...
Toutefois ces appareils détectent des défauts de courant de fuite
dans des circuits ayant des dispositifs redressés (diodes, triacs,...).
Les courants de fuite ne sont pas intégralement détectés par les
dispositifs différentiels classiques (type AC).
Fonctionnement -25 à + 40 °C.
● Selon le temps de coupure,
- non temporisé : type pour usage général,
- temporisé : type S pour la sélectivité.
Pour ces 2 types, la norme impose des temps limites de
fonctionnement pour 4 valeurs de courant de défaut :
In ; 2n ; 5n ; 500 A (voir tableau ci-contre).
I1
I2
Principe de la protection différentielle
Un dispositif différentiel comporte un circuit magnétique en forme
de tore sur lequel sont bobinés les conducteurs de puissance.
Un bobinage secondaire alimente un relais.
Lorsqu’un défaut affecte le circuit en aval du dispositif DR, l’équilibre
vectoriel est rompu et le bobinage secondaire est traversé par un
courant Ir, proportionnel au courant de défaut, qui assurera le
fonctionnement du relais.
I1
I2
Id
Ic
:
:
:
:
courant
courant
courant
courant
RA
”d’arrivée” au récepteur
”de sortie” du récepteur
de défaut
corporel si contact avec masse en défaut
RB : prise de terre du neutre
RA : prise de terre des masses
en cas de défaut : I1 = I2 + Id
I1 > I2 déséquilibre dans le tore, induction magnétique dans la
bobine sonde, action du relais déclencheur ➞ déclenchement.
Dispositif antitransitoire
Bien que sans danger pour l’usager, les courants de fuites
transitoires provoquent le déclenchement des dispositifs différentiels.
Ces perturbations sont d’origines diverses :
- décharges atmosphériques (foudre)
- capacité parasite de conducteurs chauffants noyés dans la dalle
- condensateurs d’antiparasitage sur micro-ordinateurs etc...
Les dispositifs antitransitoires permettent de limiter les risques de
déclenchement intempestifs.
Valeurs normalisées du temps de fonctionnement maximal
et du temps de non-réponse.
caractéristiques des
dispositifs différentiels
valeurs normalisées du temps de
fonctionnement de non-réponse pour un
courant résiduel (I) égal à :
type
In
2In
5In
500 A
général n’importe quelle 0,3
valeur
0,15
0,04
0,04
temps de
fonctionnement
maximal
0,2
0,15
0,15
temps de
fonctionnement
maximal
0,06
0,05
0,04
temps de nonréponse minimal
S
In A
25
In A
>0,030 0,5
0,13
D.49
Protection différentielle
Conditions particulières d’utilisation
la sélectivité horizontale
Sélectivité
Cette technique permet de se prémunir de la mise hors tension, suite
à un défaut d’isolement, de la totalité de l’installation équipée d’un
dispositif différentiel en tête pour assurer la continuité de service.
La sélectivité permet de ne couper que la partie d’installation
concernée par le défaut.
disjoncteur
amont 160 A
HN 274
disjoncteur ou
interrupteur
différentiel aval
on distingue :
1 - la sélection des circuits (sélectivité horizontale)
Pour assurer la sélectivité horizontale d’une installation,
trois principes sont à appliquer :
- suppression de la fonction différentielle sur l’appareil de tête
- chaque départ est protégé par un dispositif DR de sensibilité adaptée
au risque considéré
- la partie d’installation comprise entre le disjoncteur de tête et les bornes
aval des dispositifs différentiels doit être réalisée en classe II ()
2 - la sélectivité verticale
Pour assurer la sélectivité verticale totale entre deux dispositifs
différentiels, deux conditions sont nécessaires :
- la caractéristique de non fonctionnement temps/courant du dispositif
placé en amont doit se trouver au-dessus de la caractéristique de
fonctionnement temps/courant du dispositif placé en aval
➞ le dispositif DR amont est du type sélectif ou temporisé en
respectant les conditions citées ci-dessus,
- le rapport entre les valeurs des courants différentiels des dispositifs :
➞ le courant différentiel-résiduel de fonctionnement assigné (I∆n)
du dispositif placé en amont doit être supérieur à celui du dispositif
placé en aval.
sans bloc
différentiel
la sélectivité verticale
avec bloc différentiel
HB 261
In1 = 1 A
temporisé à 1 s
disjoncteur
amont 160 A
HN 274
disjoncteur
différentiel aval
instantané
In2 = 300 mA
disjoncteur
différentiel aval
instantané
In : 30 mA
Présentation
indicateur de position
des contacts
bouton test largement
dimensionné
manette ergonomique
verrouillable
t
Tes
indication de
déclenchement
sur défaut différentiel
accès au mécanisme
d’accouplement
de l’auxiliaire
Indicateurs de position des contacts
Le voyant mécanique en face avant indique la position physique
des contacts de l’interrupteur différentiel :
- contacts fermés en position rouge
- contacts ouverts en position verte
La position verte garantit la fonction de sectionnement
OFF
vert
ON
rouge
Visualisation du défaut différentiel
La visualisation de l’état de déclenchement sur défaut différentiel
est signalée par un indicateur de couleur jaune,
suite à : - un défaut différentiel sur l’installation
- une action sur le bouton test
- une coupure à l’aide d’un déclencheur (MZ 203 à MZ 206).
Lors d’un déclenchement manuel, l’indicateur est de couleur grise.
OFF
Test
t
Tes
t
Tes
Tes
gris
D.50
t
jaune
Protection différentielle
Protection d’accompagnement (association inter. diff./protection amont)
Afin de palier aux risques de détérioration de l’interrupteur
différentiel, par des courts-circuits susceptibles de se produire en
aval de celui-ci, on lui associe en amont des dispositifs de protection
contre les courts-circuits.
Le tableau ci-dessous indique :
- la tenue au court-circuit de l’interrupteur différentiel seul
- les calibres des dispositifs de protection amont qui assurent une
bonne coordination avec les interrupteurs différentiels
- la tenue au court-circuit de l’association ID avec fusibles ou disjoncteurs.
Les inter. diff. sont totalement protégés en aval des disjoncteurs de
branchement tarif bleu.
Coordination interrupteur différentiel / protection amont
appareils en aval
dispositif de protection amont
fusibles
interrupteurs
différentiels*
Im
10,3x38
14x51
22x58
22x58
25 A
40 A
63 A
100 A
gG
gG
gG
ID seul (A) gG
ID bipol.
25
40
63
80
A
A
A
A
NE/NF NG
NK
NR
NM
h 125h/n
0,5 à 63A 0,5 à 63A 6 à 63A 80/100A 25 A
≤ 63 A
≤ 125 A
B/C
D
C
C
C
-
-
-
10
10
10
-
7
7
7
-
10
10
10
-
10
10
10
-
10
10
10
10
6
-
6
6
6
-
6
6
6
6
10
10
10
-
7
7
7
-
10
10
10
-
10
10
10
-
10
10
10
10
10
6
-
6
6
6
-
6
6
6
6
6
tension réseau 230 V (valeurs en kA)
1500
1500
1500
1500
A
A
A
A
ID tétrap.
25 A
40 A
63 A
80 A
100 A
disjoncteurs
100
-
40
40
-
16
16
16
-
16
16
16
18
tension réseau 230 V (valeurs en kA)
1500
1500
1500
1500
1500
A
A
A
A
A
100
-
40
40
-
16
16
16
-
6
6
6
8
8
*sauf appareils tarif bleu, CD 722F, CD 742F, CD 764F, CF 422F, CF 442F, CF 464F, CD 728F, CD 748F, CD 768F
Exemple de coordination
Dans deux armoires différentes
IK armoire = 22 kA
h 400n
400 A
h 125h
63 A
- protection amont :
● disjoncteur h 400n avec In = 400 A et un pouvoir de coupure de
45 kA (supérieur à 22 kA),
● disjoncteur h 125h avec In = 63 A et un pouvoir de coupure de
25 kA (supérieur à 22 kA).
- l’interrupteur différentiel 63 A est coordonné avec le h 125h jusqu’à
6 kA (voir tableau ci-dessus).
La tenue en court-circuit coordonné > 5 kA.
IK coffret = 5 kA
63 A
protection divisionnaire
D.51