selectivitedifferentiels.doc

7/18/2019 selectivitedifferentiels.doc

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Lycée G. Monnerville Électrotechnique / Construction Électrique SÉRIE N°

FONCION !ROÉGER LES !ERSONNES CONRE LES CON"CSIN#IRECS

(Interrompre Absolument si I Défaut > I Sécurité)

SC$ÉM" #ES LI"ISONS % L" ERRE Co&&ent conciler l' (rotection )i**érentielle et l' continuité )e service

No& )u *ichier + ,-,0,-.)oc ,1/23/,224 32+42+22 5u6ei' 7 !'6e 3




r'v'il )e&'n)é

3 8 !'rtie théorique3.3. 8 Prendre connaissance des documents mis à votredisposition ( documents ressources DR1, DR et DR!)"

3.,. 9 #ne partie des installations électri$ues du %&céeest représentée ci'contre (fiure I)" n désire unesélectivité verticale totale entre *+ et * d-une part etentre * et *A d-autre part (sélectivité verticale àtrois niveau.)" Préciser la sensibilité et la valeur de latemporisation du DDR *"3.4. 8 %e sc/éma unifilaire d-une usine est représentéci'contre (fiure II)" n désire une sélectivité verticaletotale à tous les niveau." Préciser la sensibilité et latemporisation des DDR *A et *"Remar$ue importante 0 la sensibilité ma.i" du DDR de

tte (c-est à dire de *A) doit répondre à la condition 0I

n :" ;L &ini. / R"

, 8 !'rtie (r'tique+e travail est à réaliser sur le banc d-étude des sc/émasde liaison à la terre",.3. 8 Relever la référence e.acte des DDR associésau. dis2oncteurs *! et *1 puis préciser si lasélectivité verticale entre ces deu. DDR est partielle outotale (vous deve3 utiliser les documents tec/ni$ues misà votre disposition pour 2ustifier votre réponse)",.,. 8 4me travail $ue précédemment mais pour lesDDR associés au. dis2oncteurs *!! et *",.4. 9 Préciser pour le relais à tore séparé associé audis2oncteur de tte *1 (5iire. R6 !7A) 0- le nombre de seuils de sensibilité I∆n 8- le nombre de seuils de temporisation 8- le r9le des vo&ants :-roue-- et :-vert-- 8- le r9le des poussoirs :-test-- et :-reset--" documents tec/ni$ues",.. 8 Réaliser la manipulation ; (réime <<)

:-Déclenc/ement par des DDR placés à divers niveau.--( manuel de travau. prati$ues)"Remar$ue importante 0 les rélaes des seuils du relaisseront effectués sous la responsabilité du Professeur"

Fi6ure I

! A

1;= ms

!== mA

instantané

:"

:5

:C

Fi6ure II

Loc'l 4;L+02<

Loc'l ,;L+,0<Loc'l 3;L+,0<

R" = 0 oh&s

:"

:5 :C

:# :E

1A

> = m s

! = = m A

inst"

! = = m A

inst"

No& )u *ichier + ,-,0,-.)oc ,1/23/,224 32+42+22 5u6ei' 7 !'6e ,




#OC;MEN RESSO;RCE + #R3





%a norme ?@ + 1;'1== définit letemps de coupure ma.imal dudispositif de protection despersonnes contre les contactsindirects dans les conditions

nor&'les (;L = 02 <) et dans lesconditions :&ouillées- (;L = ,0 <)"%es conditions :-mouillées-- sont cellesde certains locau. ou emplacementsspécifi$ues définis dans la norme"#% est la tension de contact la plusélevée $ui peut tre maintenueindéfiniment sans daner pour lespersonnes"Ces te&(s sont r'((elés 'u >4.3.0. )u &é&otech"

Dans un réseau en sc/éma <<, laprotection des personnes indirectsest réalisée par des dispositifs àcourant différentiel résiduel (DDR)"%e seuil de sensibilité I∆n de cedispositif doit tre tel $ueI

n ? ;L/R" (RA 0 résistance desprises de terre des massesd-utilisation)"%e c/oi. de la sensibilité dudifférentiel est fonction de la

résistance de la prise de terre @voir&é&otech + > ,2.-.A"%ors$ue toutes les massesd-utilisation sont interconnectées etreliées à une seule et mme prise deterre RA, le minimum obliatoire estde placer un DDR en tte del-installation"#n DDR doit tre installé en tte descircuits dont la masse ou le roupe

de masses est relié à une prise deterre séparée"#n DDR à /aute sensibilité (≤ != mA)doit tre installé impérativement surles départs alimentant des socles deprises de courant assiné ≤ ! A, desdéparts alimentant des salles d-eau.,piscines, c/antiersBDans le cas oC on installe plusieursDDR, il est possible d-améliorer ladisponibilité de l-énerie en réalisant,

soit une sélectivité vertic'le, soitune sélectivité horiBont'le"

Sélectivité vertic'le%e courant de défaut différentiel n-est pas limité, comme pour un courantde court'circuit, par l-impédance du réseau, mais par la résistance ducircuit de retour (prises de terre de la source et des utilisations) ou,dans le cas oC toutes les masses sont interconnectées par une liaison

é$uipotentielle principale, par l-impédance de boucle de défaut"+eci étant, le courant de défaut différentiel sera d-autant plus élevé $uele défaut sera franc" Pour réaliser la sélectivité tot'le entre ledifférentiel amont (A) et le différentiel aval () (non déclenc/ement de Apour défaut en aval de ), la sélectivité doit tre '&(re&étrique etchrono&étrique 0 en courant ('&(re&étrique), la sensibilité de l-appareil amont doittre au moins le double de celle de l-appareil aval" en temps (chrono&étrique), le retard t1, apporté au fonctionnement del-appareil amont doit tre supérieur au temps totale de coupure t del-appareil aval"

Si seule la premire condition est remplie, la sélectivité n-est $ue('rtielle 0 dans certain cas, le différentiel amont pourra déclenc/er enmme temps $ue le différentiel aval"

retardt1 > t

DDRsélectif"

5 temps totalde coupure t

I n∆

I n1∆I n1∆

I n∆ I n∆

Sélectivité horiBont'lePrévue par la norme ?@ + 1;'1== (E ;!'!'), elle permet l-économie d-undis2oncteur différentiel en tte de l-installation lors$ue les diversdis2oncteurs sont dans le mme tableau"Fn cas de défaut, seul le départ en défaut est mis /ors tension, lesautres dispositifs différentiels ne vo&ant pas de courant de défaut" ce sc/éma n-est admis $ue si les mo&ens appropriés sont mis en Guvrepour se prémunir contre les défauts à la masse dans la partied-installation compris entre le dis2oncteur énéral et les dispositifsdifférentiels" ces mo&ens appropriés peuvent résulter de l-emploi de matériel de laclasse II, ou l-application de la mesure de protection :-par isolationsupplémentaire-- contre les contacts indirects"

DR DR

No& )u *ichier + ,-,0,-.)oc ,1/23/,224 32+42+22 5u6ei' 7 !'6e




EDe&(les )e sélectivité vertic'le

Sélectivité vertic'le ('rtielle

!== mA

1 A ;== mA

mauvais

;== mA

!== mA !== mA

mauvais

1 A o u;== mA

!= mA != mA

bon

(A)

()

Sélectivité vertic'le tot'le

Soit un différentiel !== mA temporisé ou sélectif en amont, et un appareil != mA instantané en aval (fiures deauc/e et du centre) 0

en cas de défaut inférieur à 1; mA en aval de 0 A et ne déclenc/ent pas 8 en cas de défaut en aval de compris entre 1; et != mA 0 peut déclenc/er, A ne déclenc/e pas 8 en cas de défaut en aval de compris entre != et !== mA 0 seul déclenc/e"%a sélectivité est tot'le"

!== mAtempor isé = ms

!= mAinstantané

bon

!== mA

!= mAinstantané

bon

S!== mAinstantané

;== mAtemporisé ;= ms

mauvais

@"A

@5A





Solutions Merlin Gérin + 'ssoci'tions )e (rotections )i**érentielles '&ont et 'v'l 'ssur'nt

une sélectivité tot'leSélectivité tot'le sélectionne3 dans le tableau ci'dessous la line correspondant au seuil de protection rec/erc/é pour ledifférentiel aval" sur cette line fiurent un ou plusieurs sines "A la verticale de ces sines fiurent le ou les différentiels amonts, sélectifs ou temporisés, $ui assurent unesélectivité totale"

" 8 '&ont +déclenc/ementsélectif S

déclenc/ement temporisé= ms

déclenc/ement temporisé1;= ms

;==H!== mA !== mA 1 A ! A !== mA 1 A ! A5 8 'v'l +déclenc/ementinstantanné1= mA

!= mA

1== mA

!== mA

;== mA

1 A

déclenc/ementsélectif outemporisé = ms!== mA

1 A





EDe&(le @sché&' ci9)essousADans une école oC c/a$ue salle comporte plusieurs prises de courant, la protection différentielle avec sélectivitéverticale totale sera assurée par l-association 0 en amont, d-un dis2oncteur 5iicompact ?S 1==?, !== mA, temporisé à = ms 8 en aval, de dis2oncteurs différentiels instantanés DP? 5ii, != mA, au départ de c/a$ue circuit"

P+ P+ P+ P+ P+ P+

DP? 5ii!= mA

5iicompact ?S 1==?!== mAtemporisé = ms

M'tériel Merlin Gérin en amont 0 5ii ?+ 1==, 5ii ?+ 1;, 5iicompact ou 5iire." en aval 0 Déclic 5ii, DP? 5ii, DP? ? 5ii, 5ii +=, 5ii ?+ 1==, 5ii ?+ 1;, interrupteur différentiel,5iicompact ou 5iire."#OC;MEN RESSO;RCE + #R,

#is(ositi* cour'nt )i**érentiel rési)uel@en 'ré6é H )is(ositi* )i**érentiel A

3. # É FINIION @Nor&e NF C 309322A

#n dispositif à courant différentiel résiduel est un appareil mécani$ue ou association d-appareils destiné àprovo$uer l-ouverture des contacts $uand le courant différentiel atteint, dans des conditions spécifiées, une valeurdonnée"

Co&&ent'ires.%es dispositifs différentiels peuvent tre des interrupteurs différentiels ou des dis2oncteurs

différentiels"#n dispositif différentiel peut tre une combinaison de divers éléments séparés conus pourdétecter et mesurer le courant différentiel et pour établir ou interrompre le courant"

+ourant différentiel résiduel (Définition ?orme ?@ + 1;'1==)" Somme alébri$ue des valeurs instantanées descourants parcourant tous les conducteurs actifs d-un circuit en un point de l-installation électri$ue"

,. !RINCI!E #E FONCIONNEMEN #ES #IS!OSIIFS " CO;R"N #IFF É RENIELR É SI#;EL @##RA





Il s-ait d-un transformateur de courant t&pe tore $ui enserre les trois conducteurs de p/ase et le neutre (fiureci'dessous)"

Dans le cas d-un circuit sain (pas de défaut à la terre) é$uilibré ou désé$uilibré, la somme vectorielle des courantsprimaires est nulle ( I I I I N 1 2 3 0 + + + = ) 8 il n-& a donc pas de courant secondaire"

%ors d-un défaut terre la relation sur les courants devient 0 I I I I I N d 1 2 3 + + + =

Il apparaJt un courant secondaire proportionnel au courant de défaut Id" %e secondaire alimente un dispositif àseuil de courant $ui donnera l-ordre de déclenc/ement à l-appareil de coupure"

I1

I2

I3IN Id

123 N

Détection

Ordre

4. !RINCI!E #E FONCIONNEMEN #J;N #IS7ONCE;R #IFF É RENIEL

Fn l-absence de défaut (rupture d-isolant)nous aurons 0

I3 = I,Fn présence d-un défaut d-isolement (voir fiure ci'dessous), nous aurons 0

I3 K I, 'vec I3 9 I, = I*%e circuit de détection du dispositif différentiel va enreistrer cet écart entre le courant K entr'nt L et lecourant K sort'nt L et donner un ordre d-ouverture au. contacts" %a partie d-installation sera automati$uement

mise /ors tension"

No& )u *ichier + ,-,0,-.)oc ,1/23/,224 32+42+22 5u6ei' 7 !'6e -




Enveloppeconductrice

Ruptured'isolant

Prise deTerre

Détectiondifférentielle

I1

I2

If

N Ph

. SR;C;RE INERNE #J;N #IS7ONCE;R #IFFÉRENIEL MONO!$"SÉ





3. +ontacts de puissance,. Accroc/ae mécani$ue4. Mlément de réarmement

. <ore manéti$ue0. obinaes principau.. obine de détection1. Relais sensible de détection. Détection t/ermi$ue et manéti$ue-. outon de test et résistance de test.

PhN

2

3

1 1

8

4

!

"

#

0. !O;R EN S"<OIR !L;S

#n dispositif différentiel 0

• fonctionne de faon certaine pour tout courant de défaut d-intensité supérieure à I∆n 8

• ne fonctionne pas pour tout courant de défaut d-intensité inférieure à I∆nH"

Son fonctionnement entre I∆nH et I∆n est possible"

zone de nonfonctionnement

zone defonctionnement

possible

zone defonctionnement

certain

∆I n /2 ∆I n

. ";RES #EFINIIONS





• <emps de non'déclenc/ement (tN#) 0#n courant de défaut I∆n maintenu pendant un temps N ou O t?D ne provo$ue pas le fonctionnement du DR"+e temps peut tre constant ou varier en sens inverse de l-intensité du courant de défaut"

• <emps de fonctionnement total (tF) 0

+-est la somme du temps de fonctionnement du DR et du temps de coupure de l-orane associé (; ms dans le casd-un dis2oncteur)"

• +ourant différentiel résiduel assiné (I∆n) 0Autrefois appelé K calibre L, c-est la valeur nominale de la somme vectorielle des courants $ui provo$ue aveccertitude le fonctionnement de l-appareil"

5aleurs normalisées 0' utilisation industrielle 0 !, ;, 1= et = A 8' mo&enne sensibilité 0 1==, !==, ;== mA 8' /aute sensibilité 0 , 1= (1), != mA"

1. <ERIFIC"ION #; FONCIONNEMEN #ES #IS!OSIIFS #E !ROECION "CO;R"N #IFFERENIEL RESI#;EL

%a norme ?@ + 1;'1== (anne.e à la partie )indi$ue trois mét/odes de vérification" Seule lamét/ode 1 est présentée ici"

4ét/ode 1

%a fiure ci'contre montre le principe d-unemét/ode dans la$uelle une résistance variableest connectée entre un conducteur actif enaval et les masses" %e courant est mesuré enréduisant la valeur de la résistance variable Rp"

%e courant I∆ pour le$uel le dispositiffonctionne ne doit pas tre supérieur aucourant différentiel résiduel assiné I∆n"

?ote" ' %a mét/ode 1 peut tre utilisée pourles sc/émas <?'S, << et I<"

D

!

"

#

p

$1

$2$3

N

No& )u *ichier + ,-,0,-.)oc ,1/23/,224 32+42+22 5u6ei' 7 !'6e 3,




#OC;MEN RESSO;RCE + #R4

#é*inition

Loc'l ou e&(l'ce&ent )e tr'v'il &ouillé (décret n 77'1=;) 0 local ou emplacement oC l-eau ruisselle sur les murs

ou sur le sol et oC les matériels électri$ues sont soumis à des pro2ections d-eau"%ocal ou emplacement de travail mouillé (circulaire du février 1Q7Q) 0 sur un emplacement mouillé, les conditionsd/umidité sont telles $ue lon peut considérer comme trs amoindrie la résistance de la peau des mains etHou despieds"Sont à considérer comme tels les emplacements e.térieurs non couverts"

er&es rel'ti*s l' (rotection contre les chocs électriques @nor&e NF C 309322A

Isol'tionsIsol'tion Fnsemble des isolants entrant dans la construction d-un matériel pourisoler les parties actives"Désine aussi l-action d-isoler"

Isol'tion (rinci('le Isolation des parties actives dont la défaillance pourrait provo$uer unris$ue de c/oc électri$ue"

Isol'tion su((lé&ent'ire Isolation indépendante prévue en plus de l-isolation principale en vued-assurer la protection contre les c/ocs électri$ues en cas de défaillancede l-isolation principale"

#oule isol'tion Isolation comportant à la fois une isolation principale et une isolationsupplémentaire"

Isol'tion ren*orcée Isolation des parties actives assurant un deré de protection contre lesc/ocs électri$ues non inférieur à celui procuré par une double isolation"

Cl'ssi*ic'tion )es &'tériels en ce qui concerne l'(rotection contre les chocs électriques

M'tériel )e l' cl'sse II 4atériel dans le$uel la protection contre les c/ocs électri$ues ne reposepas uni$uement sur l-isolation principale, mais $ui comporte des mesuressupplémentaires de sécurité, telles $ue la double isolation ou l-isolationrenforcée" +es mesures ne comportent pas de mo&en de mise à la terre de

protection et ne dépendent pas des conditions d-installation"





CORRECION





3 8 !'rtie théorique

3.,. 8 5oir fiure I ci'contre"

3.4. 8 5oir fiure II ci'contre"I∆n *A ≤ #% mini" H RAI∆n *A ≤ ; H ;I∆n *A ≤ ; AI∆n *A c/oisi O ! A

, 8 !'rtie (r'tique

,.3 8DDR de *! 0 référence O ;= (!= mA, instantané)DDR de *1 0 référence O ;=! (!== mA, instantané)Sélectivité partielle

,.,. 8DDR de *!! 0 référence O ; (!== mA, instantané)DDR de * 0 référence O ; (!== mA, instantané)Aucune sélectivité

,.4. 8nombre de seuils de sensibilité O !nombre de seuils de temporisation O 75o&ant :-roue-- 0 sinalisation défaut5o&ant :-vert-- 0 présence tensionPoussoir :-test-- 0 essai lobal du vo&ant de sinalisationdéfaut et contact inverseur de sortiePoussoir --reset-- 0 réarmement aprs disparition du

défaut différentiel

Fi6ure I

! A1;= ms

!== mAinstantané

1 A= ms

:"

:5

:C

Fi6ure II

Loc'l 4;L+02<

Loc'l ,;L+,0<

Loc'l 3;L+,0<

R" = 0 oh&s

:"

:5 :C

:# :E

1A

> = m s

! = = m A

inst"

! = = m A

inst"

! A

1;= ms

1A

> = m s


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