ct114 les protections différentielles en basse tension

8/9/2019 ct114 Les protections diffrentielles en basse tension

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Cahier technique n 114

Les protections diffrentielles enbasse tension

J. Schonek

Collection Technique

Building a New Electric World *


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Les Cahiers Techniques constituent une collection dune centaine de titresdits lintention des ingnieurs et techniciens qui recherchent uneinformation plus approfondie, complmentaire celle des guides, catalogueset notices techniques.

Les Cahiers Techniques apportent des connaissances sur les nouvellestechniques et technologies lectrotechniques et lectroniques. Ils permet-tent galement de mieux comprendre les phnomnes rencontrs dans lesinstallations, les systmes et les quipements.Chaque Cahier Technique traite en profondeur un thme prcis dans lesdomaines des rseaux lectriques, protections, contrle-commande et desautomatismes industriels.

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n 114

Les protections diffrentiellesen basse tension

CT 114 dition fvrier 2006

Jacques Schonek

Ingnieur ENSEEIHT et Docteur-Ingnieur de lUniversit deToulouse, il a particip de 1980 1995 la conception des variateursde vitesse de la marque Telemecanique.Il a t ensuite grant de lactivit Filtrage dHarmoniques.Il est rattach actuellement au groupe Architectures et Systmes de Schneider Electric, en tant quexpert en Applications deDistribution Electrique.


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Cahier Technique Schneider Electric n 114 / p.2

Lexique

Conducteurs actifs :Ensemble des conducteurs affects latransmission de lnergie lectrique y compris leneutre en alternatif et le compensateur encontinu, except le conducteur PEN dont lafonction conducteur de protection (PE) estprioritaire sur la fonction neutre .Conducteur de protection (PE ou PEN) :Conducteur qui, selon les prescriptions, relie lesmasses des matriels lectriques et certainslments conducteurs la prise de terre.Contact direct :Contact dune personne avec les parties activesdes matriels lectriques (conducteurs et picesnormalement sous tension).Contact indirect :Contact dune personne avec des masses misesaccidentellement sous tension (gnralementsuite un dfaut disolement).Courant de dfaut I d :Courant rsultant dun dfaut disolement.Courant de fuite la terre :Courant qui scoule des parties actives laterre, en labsence de tout dfaut disolement.Courant de fuite naturel :Courant qui, en labsence de dfaut, scoule la terre travers les isolants.

Courant de fuite intentionnel :Courant qui, en labsence de dfaut, scoule la terre travers des composants dispossintentionnellement (rsistances oucondensateurs).Courant diffrentiel rsiduel :Somme algbrique des valeurs instantanes descourants parcourant les conducteurs actifs duncircuit en un point de linstallation lectrique.Courant diffrentiel rsiduel defonctionnement : I fValeur du courant diffrentiel rsiduelprovoquant le fonctionnement dun dispositifdiffrentiel.Courant diffrentiel de fonctionnementassign : I nValeur du courant diffrentiel de fonctionnement,attribu par le constructeur au dispositif, pourlequel celui-ci doit fonctionner dans desconditions spcifies. Daprs les normes deconstruction, 20 C, les dispositifs diffrentielsen basse tension doivent respecter :I

I I

n

n2

< f 3 I n (aval),

DDR

DDR

Da

Db

Fig. 20 : s lectivit verticale.


20/35Cahier Technique Schneider Electric n 114 / p.18

v Chronom trique, dans le cas o le courant dedfaut franchit brusquement les deux seuils dedclenchement. En effet, il faut tenir compte dutemps de r action, m me minime, de toutmcanisme, auquel il faut parfois ajouter unetemporisation ou un retard volontaire.La double condition de non d clenchement deDa pour un d faut en aval de D b est donc :

I n (D a) > 3 I n (D b) et tr (D a ) > tr (D b) + tc (D b)ou tr (D a) > tf (D b)

avec :- tr = retard au d clenchement = temps de nonfonctionnement,- tc = temps s parant l instant o lordre decoupure a t donn par le relais de mesure decelui de la coupure (temps d arc compris),- tf = temps de fonctionnement, de la d tectiondu d faut linterruption totale du courant de

dfaut ; tf = tr + tc.Les relais lectroniques peuvent pr senter unph nom ne de mmorisation du d faut parleur circuit d tecteur de seuil. Il faut alors tenircompte d un temps de m moire , assimilable

I dfaut

a) tr tc

tr tcb)

apparitiondu dfaut

Slectivit

Ouverture Db

I dfaut

a) tr tc

tr tcb)

apparitiondu dfaut

Non slectivit

Ouverture Db

Fig. 21 : la temporisation d un DDR (a) amont doit tenir compte du temps de retard et du temps de coupure du DDR (b) aval.

un allongement virtuel du temps de passagedu courant, pour qu ils ne d clenchent pas,mme apr s louverture de l appareil aval.Nota :

Une attention particuli re doit tre apport e dansla mise en uvre de la s lectivit lorsqu il fautpanacher des disjoncteurs diff rentiels et desrelais diff rentiels (cf. fig. 22 ci contre). En effet :- le disjoncteur diff rentiel est d fini en temps deretard -tr-,- le relais diff rentiel est d fini en temps defonctionnement propre ou temporis (correspondant au temps qui s coule entrelapparition du d faut et la transmission delordre d ouverture lorgane de coupure),auquel il faut ajouter le temps de r action delorgane de coupure. Il faut alors calculer lestemps tf et tr successifs ( 2 I n, niveau de

courant conventionnel pour le test denon- fonctionnement des DDR temporis s),pour chaque DDR, en remontant de ladistribution terminale vers l origine delinstallation.


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Vigirex RH

tr = 15 ms

tc = 30 ms

tf = 45 ms

Vigicompact

tr = 60 ms

DDR

DDR

Vigirex

tr = 60 ms

tf < 140 ms

Vigicompact

tr = 200 ms

DDR

DDR

Fig. 22 : deux exemples de s lectivit chronom trique, associant un disjoncteur diff rentiel de type Vigicompact et un relais Vigirex (Merlin Gerin). A noter que ces temps sont bien inf rieurs aux temps de d clenchement autoris s de la figure 9.

c Slectivit horizontale Parfois appel e slection des circuits ,prvue par la norme NF C 15-100 535.4.2, ellepermet l conomie en t te d installation d undispositif diff rentiel plac dans une armoirelorsque tous les d parts de cette armoire sontprot gs par des disjoncteurs diff rentiels.Seul le d part en d faut est mis hors tension, lesdispositifs diff rentiels plac s sur les autresdparts (parall les au d part d fectueux) nevoient pas le courant de d faut (cf. fig. 23 ).Les dispositifs diff rentiels peuvent tre alors tridentiques.

Fig. 23 : exemple d une s lectivit horizontale.

DDRDDR



Dans la pratique, la s lectivit horizontale peuttre prise en d faut. Ainsi il a t observ desdclenchements ind sirables appel s dclenchements par sympathie notammenten sch ma IT, sur des r seaux comportant desdparts de grande longueur (capacit s parasitesdes c bles) ou des filtres capacitifs (ordinateur,dispositifs lectroniques ). Le d clenchementpeut survenir sur un d part sain, comme illustr sur la figure 24 .ParafoudresSelon les obligations locales des Distributeursdnergie, les DDR sont raccord s en amont ouen aval des parafoudres. Si le DDR est plac enamont du parafoudre, il se trouve sur le chemindcoulement du courant g nr par la foudre etil y a risque de d clenchement.Un DDR immunit renforc e ou temporis estrecommand . Si le DDR est plac en aval du

parafoudre, l utilisation d un DDR standard estpossible.Courants de fuite perturbateursIl existe plusieurs sortes de courants de fuite,susceptibles de perturber le fonctionnement desDDR :c Courants de fuite la frquence du r seau,c Courants de fuite transitoires,c Courants de fuite Haute Fr quence.Ces courants peuvent tre naturels , circulant travers les capacit s r parties des c bles danslinstallation, ou intentionnels , circulant travers de composants dispos sintentionnellement : filtres capacitifs install s sur

les circuits d alimentation des appareilslectroniques (ordinateurs, variateurs devitesse ).Les filtres ont pour objet de rendre les appareilsconformes aux normes d mission et d immunit ,

rendues obligatoires par les directiveseurop ennes sur la CEM.c Courants de fuite la frquence du rseau(50 ou 60 Hz) (cf. fig. 25 )Ces courants sont g nrs par la sourcedalimentation et circulent travers les capacit snaturelles ou intentionnelles.

Db

Da

DDR

(A)

(B)

DDR

1

2

3

R seau tendu

Cp

Fig. 24 : en pr sence d un d faut en sc ma IT, Da peut ouvrir la place de Db.

coulement ducourant g n rpar la foudre

Parafoudre

A

DDR

B

DDR

Fig. 25 : dans une installation comportant un parafoudre, selon les obligations locales, le DDR peut tre plac diff remment : en A un DDR immunis ou

de type S , en B un DDR standard.


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Pour un appareil monophas , on mesure descourants de fuite permanents 50 Hz de l ordrede 0,5 1,5 mA. Les courants de fuites additionnent si les appareils sont branch s surune m me phase. Si les appareils sont branch ssur les trois phases, ces courants secompensent lorsqu ils sont quilibrs (la sommealg brique est nulle).Du fait de ces courants de fuite, le nombredappareils pouvant tre raccord s en aval d unDDR doit donc tre limit .On trouvera en annexe 3 une comparaison descourants de fuite suivant le SLT (TT/TN ou IT),qui justifie que le nombre possible d appareilssoit plus faible en IT qu en TT ou TN.Le seuil de fonctionnement d un DDR pouvanttre gal 0,5 I n, il est recommand , pour nepas craindre de d clenchements ind sirables,de limiter le courant de fuite permanent

0,3I

n en sch ma TT ou TN, et 0,17I

n ensch ma IT.Lutilisation de DDR avec un seuil defonctionnement dans une plage r duite (0,7 I n I n) permet d assouplir cette r gle.Les DDR si ou Vigirex de la marqueMerlin Gerin sont dans ce cas.c Courants de fuite transitoiresCes courants se manifestent la mise soustension d un circuit ayant un d squilibrecapacitif ou lors d une surtension de modecommun (cf. fig. 26 ).A titre indicatif, une mesure effectu e la misesous tension d une station de travail comportantun filtre antiparasite a r vl un courant de fuitetransitoire dont les caract ristiques sont lessuivantes :v Amplitude de la premi re cr te : 40 A,v Frquence d oscillation : 11,5 kHz,v Dure d amortissement (66 %) : 5 p riodes.Les DDR ayant un certain temps de non-fonctionnement vitent les d clenchementsindsirables qui pourraient tre caus s par cetype d onde.Par exemple : DDR de type si (I n = 30 mAet 300 mA), Vigirex ainsi que les DDR type S(I n u 300 mA).c Courants de fuite Haute FrquenceLes courants de fuite Haute Fr quence(de quelques kHz quelques MHz) ont pourorigine la technique de d coupage utilis e dansles variateurs de vitesse ou les ballastslectroniques pour clairage fluorescent.Certains conducteurs sont soumis de fortsgradients de tension (de l ordre de 1 kV/ s),

ce qui g nre des pointes de courantimportantes travers les capacit s parasites descircuits.Des courants de fuite de quelques dizaines oucentaines de mA peuvent circuler en modecommun et traverser le capteur de courant duDDR, comme illustr sur la figure 27 , dans lecas d un variateur de vitesse.Contrairement aux courants de fuite 50 Hz -60 Hz dont la somme alg brique est nulle, cescourants HF ne sont pas synchrones sur les troisphases et leur somme constitue un courant defuite non n gligeable.Pour viter les d clenchements ind sirables, lesDDR doivent tre insensibilis s ces courantsHF ( quip s de filtre passe-bas). C est le casdes DDR industriels de la gamme Vigirex et desDDR de type S , A si et B de lamarque Merlin Gerin.

Fig. 26 : courant de fuite parcourant les capacit s r parties des c bles ou les condensateurs d entr e des quipements (en pointill s).

Fig. 27 : perturbation d un DDR par les courants de fuite Haute Fr quence.

N

Ma

a

N

Equipement avecfiltre capacitif



Variateurs de vitesse

Lassociation des protections diff rentielles etdes variateurs de vitesse de type convertisseurde fr quence requiert beaucoup d attentionpour tenir compte simultan ment de plusieurscontraintes :c courant de fuite la mise sous tension,c courant de fuite permanent 50/60 Hz,c courant de fuite permanent HF,c forme particuli re du courant en cas de d fauten sortie de variateur,c courant composante continue en cas dedfaut sur le bus DC.Lanalyse des ph nom nes et les solutions ces contraintes sont pr sent es en d tail dans leCahier Technique n 204 : Protections BT etvariateurs de vitesse.Voir galement l annexe 2 : Types de

convertisseurs et allure des courants de d faut.Onduleurs

Dans les installations comportant des sourcesde remplacement comme des onduleurs, la miseen uvre des protections doit tenir compte desdiffrentes configurations possibles.En particulier : fonctionnement avec r seau ousur batteries, interrupteur de transfert (by-pass)enclench ou non, Dans l exemple de la figure 29 , linstallation ensch ma TT comporte une Alimentation SansInterruption. En cas d absence de tensionrseau, une mise la terre du neutre en aval de

lASI est n cessaire pour le bon fonctionnementdes DDR (fermeture du contacteur K).Fig. 28 : DDR int grant un filtrage des courants HF (Vigirex RH99M et RH99P - marque Merlin Gerin).

Toutefois, cette mise la terre ne serait pasindispensable pour la protection des personnescar :c Linstallation est alors en sch ma IT et lepremier d faut n est pas dangereux,c La probabilit davoir un deuxi me d fautdisolement pendant la dur e de fonctionnementlimite par l autonomie des batteries de l ASI esttrs r duite.

Version modulaire

Version tableau

Fig. 29 : d s la d tection de l absence du r seau sur l alimentation de l ASI, le contacteur K reconstitue le sch ma TT en aval de l ASI.

3 L

3 L

3LN

Interrupteurde transfert

3 L

3 L

N

3 L

N

3 L

N

Circuit by-pass

N

quipementssecourus

D partsnon secourus

NRelais de d tectiond'absence de tension

Interrupteur de transfert

(Maintenance) K

D faut aliment par l'ASI autonome

D faut aliment par le secteur


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5 Conclusion

A lheure o llectricit , en tant que sourcednergie, prend une part de plus en plusdominante, ceci dans le logement, le tertiaire etlindustrie, il tait utile de rappeler le risquelectrique, de le quantifier et de parfaire laconnaissance des Dispositifs Diff rentielsRsiduels.Ceux-ci ont, comme tous les mat riels, leursforces et leurs limites. Encore perfectibles, cesdispositifs jouent un r le de plus en plusimportant dans la protection des personnes etdes biens.Tous les pays industrialis s utilisentmassivement les DDR, et ceci avec des SLTdiffrents, dans l industrie comme dans lelogement.Globalement, voici ce qu il y a lieu de retenir desnormes et des pratiques d installation.c Pour la protection des personnes contre lesrisques de contact direct, un DDR est nonseulement tr s utile mais souvent une mesurecompl mentaire impos e par les normes, quelque soit le SLT. C est la protection ultime despersonnes.

c Pour la protection des personnes contre lesrisques de contact indirect, un DDR est :v obligatoire en sch ma TT,v ncessaire en sch ma IT s il y a plusieursprises de terre,v prvoir dans le cas de d parts de grandelongueur en sch ma TN et IT.c Les DDR participent aussi la protectioncontre :v les risques d incendie d origine lectrique; ilsconstituent la seule mesure efficace pour limiterle risque incendie ayant pour origine lescourants de cheminement quel que soit lesch ma des liaisons la terre,v les destructions de machines en sch ma TN.Les DDR actuels continuent progresser entermes de fiabilit et d immunit auxph nom nes parasites qui ne correspondent pas un d faut d isolement.Ce document, en faisant mieux conna tre lesprotections diff rentielles, doit contribuer lascurit de tous.



Annexe 1 : calcul des tensions de contact en cas de dfaut

On r sume ici le calcul des tensions de contacten cas de d faut d isolement, suivant le type deSLT. Pour informations compl mentaires, se

UdRd

N

A U0

BC

D

PE

I d

Schma TN

Fig. 30 : tension de contact en cas de d faut d isolement en sch ma TN.

reporter au CT n 172 : Les sch mas des liaisons la terre en BT (r gimes de neutre).

Ud =0,8 U

2si R R et Rd = 0o PE ph= I d

UR Rd R

0,8 UR +R

o

AB CD

o

ph PE=

+ +

Pour une alimentation 230/400 V, la tension de contact Ud vaut donc 92 V. Cette tension(sup rieure la tension limite conventionnelle de contact U L ) prsente un danger, ce quiimpose l ouverture du circuit.

En g nral, compte tenu de la valeur du courant de d faut I d, cette ouverture peut trecommand e par les dispositifs de d tection de surintensit .Lorsque les valeurs de r sistance R ph et R PE sont leves ou inconnues, la protection doittre assur e par un DDR.


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Pour une alimentation 230/400 V, la tension de contact est de l ordre de 115 V (si R a=R b).Cette tension (sup rieure la tension limite conventionnelle de contact U L ) prsente undanger, ce qui impose l ouverture du circuit.Pour des r sistances de terre de l ordre de 10 , le courant de d faut est voisin de 11 A.Louverture du circuit ne peut en g nral pas tre command e par les dispositifs de d tectionde surintensit . Lutilisation d un DDR est donc obligatoire.

I dU

R Ro

a

+ bUd

R

R Ra

a b=

+U

o

Fig. 31 : tension de contact en cas de d faut d isolement en sch ma TT.

Mme avec des capacit s de fuite leves de l ordre de 1 F, le courant de fuite I f au premierdfaut est inf rieur 0,1 A. Il en r sulte une tension de contact non dangereuse, de l ordre duvolt. La d connexion n est donc pas n cessaire au premier d faut.Au deuxi me d faut, on est ramen au cas TN.

N

I f

I f I f

Rb

I f

Ud Rb I f

Contr leurpermanentd'isolement(CPI)

Limiteurdesurtension

U0 321N

PE

Cf

I cn I c1 I c2

Cf Cf Cf

Fig. 32 : tension de contact en cas de d faut d isolement en sch ma IT.

Schma IT

Schma TT

Ud

N

PE

Rb Ra

I dU0



Annexe 2 : types de convertisseurs et allure des courants de dfaut

Fig. 33 : courant de d faut correspondant aux diff rents montages semi-conducteurs (suite p. 27).

La norme EN50178 ( quipement lectroniqueutilis dans les installations de puissance)prcise les types de DDR utiliser en

association avec diff rents montages semi-conducteurs. Elle fournit galement l allure descourants de d faut correspondants.

L

1

2

3

4

5

Mont a ge mono- a ltern a nce

I LI L

I dN tPE

L

Mont a ge mono- a ltern a nce dontla ch a rge comporte u ne f.e.m.

I L

I dNPE

L

Mont a ge en pont do ub le-a ltern a nce

I L

I dN

PE

L2L3

L1

Mont a ge triph as mono- a ltern a nce

I L

I dNPE

L

Mont a ge en pont mixte do ub le-a ltern a nce

I L

I dN

PE

I d

t

I d

t

I L

t

I d

t

I L

t

I d

t

I L

t

I d

t

I L

t

Type de mont a ge Co u ra nt princip a l en fonctionnement norm a l Cou ra nt de d fau t


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Les circuits de type 8 et 9 doivent tre prot gspar des DDR de type AC, A ou B.

Les circuits de type 1, 4 et 5 doivent treprot gs par des DDR de type A ou B.Les circuits de type 2, 3, 6 et 7 doivent treprot gs par des DDR de type B.

Exemples de charges ncessitant le typeA ou B :c Equipements avec redresseurs monophas s diodes (circuit de type 4) :v Equipements avec variateurs de vitessemonophas s (type convertisseurs de fr quence)Exemples : pompes, ventilateurs, climatiseurs,quipements de levage / manutention,ascenseurs, machines d emballage, machinessp ciales (textile, usinage, )

Puissance nominale : 0,37 2,2 kW en230 V/50 Hz (pour les puissances sup rieures :lalimentation est en g nral triphas e)Un d faut d isolement est possible dans le cas

dutilisation d une r sistance de freinageraccord e au circuit tension continue (bus DC).Un d faut d isolement interne est tr s peuprobable.v Alimentations pour circuits courant continuExemples : quipements de soudure, chargeursde batteries, alimentations de syst meslectroniques (automates, r gulateurs, centrauxtlphoniques, ), enroulement d excitation demoteurs courant continu, bobine d lectro-aimant.Puissance maximale : 3 kW (pour les puissancessup rieures, l alimentation est en g nraltriphas e).

7

8

9

Type de montage Courant principal en fonctionnement normal Courant de dfaut

6

N

L1

Montage en pont monophasdouble-alternance entre phases

I L

I dL2

PE

I d

t

I L

t

L

Gradateur contrle de phase

I L

I dNPE

N

L1

Montage en pont triphas(redressement hexaphas)

I L

I dL2

PE

L3

I L

t

I d

t

I L

I L

t

I d

t

I d

t

L

Gradateur train d'ondes

I L

I dNPE

Fig. 33 (suite de la page 26) : courant de d faut correspondant aux diff rents montages semi-conducteurs.



Remarque : La plupart du temps, lesquipements int grent un transformateurdisolement en amont du redresseur. Un d fautdisolement entre le circuit tension continue etla terre ne provoque alors aucun courant dedfaut. Cette disposition permet en particulier defonctionner avec une polarit dune batterierelie la terre par exemple.v Alimentation dcoupageExemples : quipement informatique, Hifi, vid o, c Equipements avec redresseur monophas thyristors (circuit de type 5)v Variateurs de vitesse pour moteur courantcontinuCette technologie est largement supplant e parles convertisseurs de fr quence, mais toujoursprsente.Puissance nominale : < 10 kWv Chargeurs de batteriesCe type de redresseur est utilis pour certainschargeurs de batteries, mais en g nral, untransformateur d isolement est plac en amontdu redresseur. Il n y a donc pas de courantdiffrentiel en cas de d faut en aval duredresseur.

Autres types dquipements avec courantsde dfaut non sinusodaux :c Convertisseur de fr quence avec alimentationmonophas eLtage d entr e est un circuit de type 4. Pour undfaut sur le circuit tension continue, un DDRtype A convient.Lors d un d faut en sortie de variateur, l allure ducourant est repr sent e sur la figure 34 .Cette forme d onde n est pas d crite par lesnormes en vigueur. Des travaux ont t initis la CEI afin de couvrir galement ces casparticuliers. M me si ce courant ne correspondpas lallure donn e dans la d finition des DDRde type A, les DDR de type A de la marqueMerlin Gerin permettent d assurer la protection.c Convertisseur de fr quence avec alimentationtriphas eLtage d entr e est un circuit de type 7, etncessite l utilisation d un DDR de type B.

Lors d un d faut en sortie de variateur, l allure ducourant est repr sent e sur la figure 35 .Un DDR de type B assure parfaitement laprotection.

Fig. 35 : courant de d faut en sortie de convertisseur de fr quence triphas .

-0,5

-0,4

-0,3

-0,2

-0,1

0

0,1

0,20,3

0,4

0,5

0,020,01 0,030 0,04

A

t

(s)

Fig. 34 : courant de d faut en sortie de convertisseur de fr quence monophas .

-0,3

-0,2

-0,1

0

0,1

0,2

0,3

0,010

A

t

(s)

0,02

En l absence de risque de d faut sur le bus DC,un DDR de type A pourrait convenir, m me si cecourant ne correspond pas lallure donn edans la d finition des DDR de type A.


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Annexe 3 : courants de fuite pour diffrents SLT

Diffrence de courant homopolaire entreschmas TT/TN et IT

Consid rons le sch ma simplifi dun appareilaliment entre phase et neutre, en sch ma TN.Les capacit s C sont raccord es entre lesconducteurs actifs et la terre pour assurerlimmunit de l appareil aux perturbations durseau.

N CCPE

i1V1

a

N C

CPE

i1

i2

V1

V2

a

a

Fig. 36 : appareil raccord en sch ma TN.

Fig. 37 : appareil raccord en sch ma IT.

Le courant mesur par le DDR est gal :i1 = V1.C. Dans le cas d un sch ma IT, en supposant unpremier d faut sur la phase 2, le sch masimplifi est le suivant :

Le courant mesur par le DDR est gal :iT = i1 - i2avec i 1 = (V1 - V2).C.

i2 = V2.C.

Par ailleurs, nous avons :V1 = V.sin t

V2 = V.sin ( t -23

)

Calculons i T :

iT = i1 - i2 = (V1 - 2V2).C.

i V.C. sin t -2sin t -23T

=

i V.C. sin t -2 sin t.cos23

-sin23

.cos tT =

i V.C. .2 sin t +3

2.cos tT =

Cette expression s crit aussi :iT = V.C. .2.a.(cos .sin t + sin .cos t)iT = V.C. .2.a.sin( t + )

avec par identification :a.cos = 1

a.sin =3

2

do : a 2 cos sin 1 34

2 2 +( )= +

On obtient : a =7

2

i V.C. . 7sin( t )T = +

En module, le courant de fuite est 7 2,6 foisplus lev au premier d faut en IT qu en TN.



Il y a donc un risque de d clenchementindsirable au premier d faut en IT, ce quiconduit rduire le nombre d appareilsraccord s par DDR par rapport au nombreautoris en TN. (Voir tableau r capitulatif ci-dessous).

Limitation du nombre dappareils raccordspar DDR :Alimentations de postes informatiques :

Nb. max de charges TT TN-S ITpar DDR 30mA siPoste bureautique * 6 4 2Station de travail ** 3 2 1

* : comprend une unit centrale, un cran et uneimprimante laser.

** : comprend une unit centrale avec extensions, uncran de grandes dimensions, et une imprimante laser.

Nb. max de ballasts TT TN-S ITpar DDR si

300 mA 300 220 10030 mA 30 22 10

Pour des configurations r duites, le nombre depostes peut tre augment .Alimentation de lampes ballasts lectroniques :


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Annexe 4 : seuil des DDR en fonction de la tension rseau

Aux USA, certains circuits de prises de courant,sur lesquels le PE n est pas distribu , sontprot gs par un GFCI : Ground fault circuitinterrupter , qui est un dispositif diff rentiel.Ceci est impos par l article 210-8 du NEC,680-10, 511-10. Si la protection diff rentielle estutilise, elle est int gre dans les prises, lasensibilit retenue est de 5 mA.La (ou les) raison(s) du choix de cette sensibilit de 5 mA ( 1 mA) n est pas d crite de mani reexplicite dans un document, n anmoinsplusieurs facteurs convergents expliquent cechoix.Il faut tout d abord remarquer que la distributionbasse tension sous 120 V en sch ma TN-Slimite sensiblement les risques. En effet en casde d faut d isolement franc dans un appareil, sila rsistance des conducteurs de phase (section,longueur) est quivalente la rsistance desconducteurs de retour (PE ou conduitmtallique), la tension de contact sur la massedes appareils d fectueux sera gale environ lamoiti de la tension phase soit 60 V.Cette tension de 60 V est proche de la tensionde 50 V reconnue comme non dangereuse(tension limite conventionnelle de contact).En cons quence le normalisateur aux USA aconsid r qu en raison des caract ristiques de ladistribution BT en Am rique du Nord, laprotection compl mentaire contre les contactsdirects n est pas aussi n cessaire que sur lesrseaux triphas s 230/400 V pour lesquels latension de contact sur la masse d un appareil endfaut est double. Ceci explique pourquoi, auxUSA, la protection contre les contacts directs nes est pas impos e au niveau des tableaux mais

au niveau des prises de certains circuitsseulement.En cas de contact direct avec un conducteur, parexemple dans le cas d une rallongeendommag e, la tension de contact aux USA estde 120 V. L impdance du corps humain 120 Vest plus leve qu 230 V et se situe auxenvirons de 2200 (valeur m diane). Lecourant qui s coulerait dans le corps de lapersonne serait en cons quence aux environsde 120 V/2200 = 54,5 mA.Un DDR de sensibilit 30 mA d clencherait en300 ms pour un courant de 54,5 mA (< 2 I n)selon les tables de d clenchement des normesCEI. Ce temps est relativement long et lapersonne serait fortement secou e par uncourant qui circulerait aussi longtemps dans soncorps.Pour un r seau 120 V entre phase et neutre, lechoix d un DDR 5 mA semble donc plusappropri car le temps de d clenchement pourle m me courant de 54,5 mA (> 5 I n) est de40 ms seulement. Le d clenchement est alorsaussi rapide que pour un DDR 30 mA utilis surun r seau 230 V.La sensibilit de 5 mA utilis e aux USA pour laprotection contre les contacts directs au niveau

des prises de courant semble donc appropri epour le r seau TN-S biphas 240 V entrephases utilis aux USA.Pour un r seau triphas 230 V entre phase etneutre, la sensibilit 30 mA est plus adapt epour assurer la protection contre les contactsdirects au niveau des tableaux lectriques ouventuellement des prises de courant.



Annexe 5 : Bibliographie

Documents de rfrence :c CEI 60364 : Installations lectriques desbtiments .c CEI 60479-1 : Effets du courant sur l hommeet les animaux domestiques Partie 1 : Aspectsgnraux .c CEI 60479-2 : Effets du courant passant parle corps humain Partie 2 : Aspectsparticuliers c CEI 60755 : Rgles g nrales pour lesdispositifs de protection courant diff rentielrsiduel .c CEI 60947-2 : Appareillage basse tension Partie 2 : Disjoncteurs .c CEI 61008 : Interrupteurs automatiques courant diff rentiel r siduel pour usagesdomestiques et analogues sans dispositif deprotection contre les surintensit s incorpor (ID) .c CEI 61009 : Interrupteurs automatiques courant diff rentiel r siduel avec protectioncontre les surintensit s incorpor e pourinstallations domestiques et analogues (DD) .c CEI 61200-413 : Guide pour les installationslectriques Partie 413 : Protection cotre lescontacts indirects Coupure automatique delalimentation .c EN 50178 : quipement lectronique utilis dans les installations de puissance.

Cahiers Techniques Schneider-Electricc Protection des personnes et alimentationsstatiques sans coupure.Cahier Technique n 129 - J-N. FIORINA

c Evolution des disjoncteurs BT avec la normeIEC 60947-2.Cahier Technique n 150 - E. BLANCc Les sch mas de liaisons la terre en BT(rgimes de neutre).Cahier Technique n 172B. LACROIX et R. CALVASc Les sch mas de liaisons la terre dans lemonde et leurs volutions.Cahier Technique n 173B. LACROIX et R. CALVASc Perturbations des syst mes lectroniques etsch mas de liaisons la terre.Cahier Technique n 177 - R. CALVASc Le sch ma IT ( neutre isol ) des liaisons laterre en BT.Cahier Technique n 178F. JULLIEN et I. HERITIERc Coexistence courants forts - courants faibles.Cahier Technique n 187R. CALVAS et J. DELABALLEc Protection BT et variateurs de vitesse(convertisseurs de fr quence).Cahier Technique n 204J. SCHONEK et Y. NEBON

Autres publicationsc Guide de l installation lectrique.Schneider-Electric CITEF


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