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