Les dispositifs différentiels résiduels en BT

..................................................................Collection Technique

Cahier technique n° 114

Les dispositifs différentielsrésiduels en BT

R. Calvas

Les Cahiers Techniques constituent une collection d’une centaine de titresédités à l’intention des ingénieurs et techniciens qui recherchent uneinformation plus approfondie, complémentaire à celle des guides, catalogueset notices techniques.

Les Cahiers Techniques apportent des connaissances sur les nouvellestechniques et technologies électrotechniques et électroniques. Ils permettentégalement de mieux comprendre les phénomènes rencontrés dans lesinstallations, les systèmes et les équipements.Chaque Cahier Technique traite en profondeur un thème précis dans lesdomaines des réseaux électriques, protections, contrôle-commande et desautomatismes industriels.

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n° 114Les dispositifs différentielsrésiduels en BT

CT 114 édition février 1998

Roland CALVAS

Ingénieur ENSERG 1964 (Ecole Nationale Supérieure d’Electroniqueet Radioélectricité de Grenoble) et diplômé de l’Institutd’Administration des Entreprises, il est entré chez Merlin Gerin en1966.Lors de son parcours professionnel, il a été responsable commercial,puis responsable marketing de l’activité protection des personnescontre le risque électrique. Il est aujourd’hui en charge de lacommunication technique du groupe Schneider.

Cahier Technique Schneider n° 114 / p.2

Lexique

Conducteurs actifs :Ensemble des conducteurs affectés à latransmission de l’énergie électrique y compris leneutre en alternatif et le compensateur encontinu, excepté le conducteur PEN dont lafonction « conducteur de protection » (PE) estprioritaire sur la fonction « neutre ».

Conducteurs de protection (PE ou PEN) :Conducteurs qui, selon les prescriptions, relientles masses des matériels électriques et certainséléments conducteurs à la prise de terre.

Contact direct :Contact d’une personne avec les parties activesdes matériels électriques (conducteurs et piècesnormalement sous tension).

Contact indirect :Contact d’une personne avec des masses misesaccidentellement sous tension (généralementsuite à un défaut d’isolement).

Courant de défaut Id :Courant résultant d’un défaut d’isolement.

Courant de fuite :Courant qui, en l’absence d’un défautd’isolement, revient à la source par la terre ou leconducteur de protection.

Courant différentiel résiduel :Valeur efficace de la somme vectorielle descourants parcourant tous les conducteurs actifsd’un circuit en un point de l’installationélectrique.

Courant différentiel résiduel defonctionnement : I fValeur du courant différentiel résiduelprovoquant le fonctionnement d’un dispositifdifférentiel.D’après les normes de construction, à 20 °C, etpour un seuil fixé à I∆n, les dispositifsdifférentiels en basse tension doivent respecter :

I I I∆ ∆nf n

2 .< <

En haute tension les relais « homopolaires » ont,à la précision de fonctionnement près, uncourant de fonctionnement égal au seuil affichéen ampères.

Défaut d’isolement :Rupture d’isolement qui provoque un courant dedéfaut à la terre ou un court-circuit via leconducteur de protection.

Dispositif différentiel résiduel (DDR) :Appareil dont la grandeur d’influence est lecourant différentiel résiduel, il est généralementassocié ou intégré à un appareil de coupure.

Electrisation :Application d’une tension entre deux parties ducorps d’un être vivant.

Electrocution :Electrisation qui provoque la mort.

Fibrillation cardiaque :C’est un dysfonctionnement du cœur quicorrespond à la perte de synchronisme del’activité de ses parois (diastole et systole). Lepassage du courant alternatif dans le corps peuten être la cause par l’excitation périodique qu’ilprovoque. La conséquence ultime est l’arrêt dela circulation sanguine.

Isolement :Disposition qui empêche la transmission d’unetension (et le passage d’un courant) entre unélément normalement sous tension et unemasse ou la terre.

Masse :Partie conductrice susceptible d’être touchée etnormalement isolée des parties actives maispouvant être portée à une tension dangereusesuite à un défaut d’isolement.

Régime du neutre :Voir schéma des liaisons à la terre.

Schéma des liaisons à la terre (SLT) :Encore parfois appelé « régime de neutre ».La norme CEI 60364 officialise trois principauxschémas des liaisons à la terre qui définissentles raccordements possibles du neutre de lasource et des masses, à la terre ou au neutre.Les protections électriques sont ensuite définiespour chacun d’eux.

Tension limite de sécurité (U L) :Tension UL en-dessous de laquelle il n’y a pasde risque d’électrocution.


Les dispositifs différentielsrésiduels en BT

Le dispositif différentiel est aujourd’hui reconnu dans le monde entiercomme un moyen efficace pour assurer la protection des personnes contrele risque électrique, en basse tension, résultant d’un contact indirect oudirect.Son choix et son utilisation optimale nécessitent une bonne connaissancedes installations électriques notamment des schémas des liaisons à laterre, des technologies existantes et de leurs possibilités.Tous ces aspects sont abordés dans ce Cahier Technique, complétés denombreuses réponses apportées par les services techniques et demaintenance de Schneider aux interrogations qui leur sont régulièrementadressées.

Sommaire

1 Introduction 1.1 Domaines d’emploi des DDR p. 41.2 Il y a « différentiel » et « différentielle » p. 4

1.3 Les DDR, des appareils de protection utiles p. 5

2 Les effets physiopathologiques 2.1 Les effets en fonction de l’intensité p. 6du courant électrique sur l’Homme 2.2 Les effets en fonction du temps d’exposition p. 6

2.3 Les effets en fonction de la fréquence p. 8

3 Les protections contre les défauts 3.1 Les normes d’installation p.10d’isolement 3.2 Le risque du contact direct p.11

3.3 La protection incendie p.11

3.4 Schéma « TT » p.11

3.5 Schéma « TN » p.12

3.6 Schéma « IT » p.12

4 Principe de fonctionnement et 4.1 Principe de fonctionnement p.14description des DDR 4.2 Capteurs p.14

4.3 Relais de mesure et actionneurs p.17

4.4 Normes de fabrication des produits p.19

4.5 Les différents appareils p. 21

5 Mieux utiliser les DDR 5.1 La CEM : obligations des fabricants et p. 22implications des installateurs

5.2 Un besoin : la sélectivité p. 23

5.3 Eviter les difficultés connues p. 26

5.4 DDR pour réseaux mixtes et à courant continu p. 27

6 Conclusion p. 31

7 Bibliographie p. 32


1 Introduction

Dans les installations électriques, les contactsdirects et indirects sont toujours associés à uncourant de défaut qui ne revient pas à la sourcepar les conducteurs actifs. Ils représentent undanger pour les personnes et pour les biens(cf. Cahiers Techniques n° 172 et 173).

C’est pourquoi les DDR « Dispositifs DifférentielsRésiduels », dont la fonction de base est de

1.1 Domaines d’emploi des DDR

Fig. 1 : une fuite de courant se traduit par un courant différentiel de défaut id.

Fig. 2 : protection différentielle de terre.

Fig. 3 : protection différentielle de courant.

1.2 Il y a « différentiel » et « différentielle »

Il convient de ne pas faire de confusion entre« différentiel » et « différentielle ».

Un « dispositif différentiel résiduel »(DDR), ou « différentiel » en langage courant,est un dispositif de protection associé à uncapteur toroïdal entourant les conducteurs actifs.Sa fonction est la détection d’une différence decourants ou plus précisément d’un courantrésiduel (cf. fig. 1 ).L’existence d’un courant différentiel résiduel estsignificative d’un défaut d’isolement entre unconducteur actif et une masse ou la terre. Cecourant emprunte un chemin anormal,généralement la terre, pour retourner à lasource.Le « différentiel » est généralement associé à unappareil de coupure (interrupteur, disjoncteur,contacteur) pour réaliser la mise hors tensionautomatique du circuit en défaut.

Une « protection différentielle » ou« différentielle » en langage courant, comporteun ou plusieurs dispositifs de mesure dont lafonction est de détecter une différence entre lecourant d’entrée et le courant de sortie d’unepartie d’installation : ligne, câble, transformateur,ou machine (générateur, moteur...).Cette protection est surtout employée enmoyenne et haute tension. On trouve desdifférentielles de terre (de courant homopolaire)

détecter les courants différentiels résiduels, sonttrès utilisés.

De plus, les DDR surveillent l’isolement descâbles et des récepteurs électriques. D’où leuremploi fréquent pour signaler une baissed’isolement, ou réduire les effets destructeursd’un courant de défaut conséquent.

pour la protection contre les défauts d’isolement(cf. fig. 2 ) et des différentielles de courant pourla protection contre les défauts entre phases(cf. fig. 3 ).

G

courantaller

source

récepteur

InId I1

I2I3

id = ia - ir

i3

in

récepteur

sourcecourantretour

courantde défaut

i2

i1


Fig. 4 : graphique montrant l’évolution des décès, par électrocution, dus à l’utilisation des outils portatifs dans lesentreprises japonaises. La décroissance commence dès 1970, année suivant celle au cours de laquelle une loi futpromulguée qui rendit obligatoire l’emploi des DDR à haute sensibilité.

Le premier facteur d’influence dans le choix etl’emploi des DDR pour une installation est leschéma des liaisons à la terre -SLT- prévu.c Dans le SLT TT (neutre à la terre), laprotection des personnes contre les contactsindirects repose sur l’emploi des DDR.c En SLT IT et TN les DDR moyenne et bassesensibilité (MS et BS) sont utilisés :v pour limiter les risques d’incendie,v pour éviter les effets destructeurs d’un fortcourant de défaut,v pour la protection des personnes contre lescontacts indirects (départ de grande longueur).c Avec tous les SLT, les DDR haute sensibilité(HS) sont une protection complémentaire contreles contacts directs. Ils sont obligatoires endistribution terminale dans beaucoup de pays.

Leur intérêt se trouve confirmé en cette fin desiècle par la baisse constatée du nombre depersonnes électrocutées. Le résultat d’uneenquête CEI d’août 1982 faite au Japondémontrait déjà l’efficacité de ces dispositifs(cf. fig.4 ).

1.3 Les DDR, des appareils de protection utiles

« Le disjoncteur différentiel est généralementreconnu (dans le monde industrialisé tout entier)comme étant le meilleur et le plus fiable desdispositifs de protection qui aient été développésen guise de mesure de protection contre lescontacts indirects dans le domaine de la bassetension ».Ces paroles ont été prononcées par leprofesseur C.F. DALZIEL (Berkeley-USA), l’undes pionniers de l’étude des effets du courantélectrique sur l’homme, au cinquième colloqueinternational de l’AISS (Lucerne 1978).

promulgation de la loi rendant obligatoire les DDR-HS40

30

20

10

66 67 69 7068 71 72 73 74 75 76 78 79 8077

Nombre annuel de décès par électrocution

années


2 Les effets physiopathologiques ducourant électrique sur l’Homme

Les effets physiopathologiques du courantélectrique sur l’Homme (tétanisation, brûluresexternes et internes, fibrillation ventriculaire etarrêt cardiaque) dépendent de différentsfacteurs : des caractéristiques physiologiques del’être humain concerné, de l’environnement(humide ou sec par exemple) et aussi descaractéristiques du courant traversant le corps.

La protection des personne étant la fonctionprincipale des DDR, il est alors évident que pourune parfaite mise en œuvre de ces appareils il

Effets (pour t < 10 s) Intensité du courant (mA)continu 50/60 Hz 10 kHz

Léger picotement, seuil de perception 3,5 0,5 8

Choc pénible mais contrôle musculaire non perdu 41 6 37

Seuil de non lâcher 51 10 50

Forte gêne respiratoire 60 15 61

Seuil de paralysie respiratoire 30

Fig. 5 : effets des faibles courants électriques sur les êtres humains.

faut connaître les seuils de sensibilité des êtreshumains, et les risques encourus.

Le Comité Electrotechnique International (CEI) aétudié le problème dans le but d’unifier, auniveau mondial, différents points de vue reflétantvoire défendant souvent des pratiques,habitudes et normes nationales. De nombreuxsavants ont apporté leur concours à cetteentreprise et ont contribué à clarifier le sujet(Dalziell, Kisslev, Osypka, Bielgelmeier, Lee,Koeppen, Tolazzi, etc.).

2.1 Les effets en fonction de l’intensité

Il s’avère que les effets du courant électriquetraversant le corps humain dépendent de la

2.2 Les effets en fonction du temps d’exposition

fréquence, et de l’intensité de ce courant(cf. fig. 5 ).

Les risques de non lâcher, d’arrêt respiratoire oude fibrillation cardiaque irréversible (voirlexique), augmentent proportionnellement autemps d’exposition du corps humain au courantélectrique (cf. fig. 6 ).

Sur l’abaque de la figure 6, il faut surtoutdistinguer les zones 3 et 4 dans lesquelles ledanger est réel.c Zone 3 (située entre les courbes b et c1)Pour des personnes placées dans cettesituation, il n’y a généralement aucun dommageorganique. Mais il y a une probabilité decontractions musculaires et de difficultés derespiration, de perturbations réversibles de laformation des impulsions dans le cœur et de leurpropagation. Tous ces phénomènes augmententavec l’intensité du courant et le temps.

c Zone 4 (située à droite de la courbe c1)En plus des effets de la zone 3, la probabilité dela fibrillation ventriculaire est :v d’environ 5 %, entre les courbes c1 et c2,v inférieure à 50 % entre les courbes c2 et c3,v de plus de 50 % au-delà de la courbe c3.

Les effets physiopathologiques tels que : arrêtdu cœur, arrêt de la respiration et brûluresgraves augmentent avec la valeur de l’intensitéet le temps d’exposition. C’est pourquoi il estadmis que l’emploi de DDR à fonctionnementinstantané dont le seuil est inférieur à 30 mAempêche d’atteindre cette situation et d’encourirces risques.

D’une approche plus générale, la CEI 60364(NF C 15-100 en France) préconisent les temps


de fonctionnement pour les DispositifsDifférentiels Résiduels en fonction de la tensionde contact, ils sont rappelés dans les deuxtableaux de la figure 7 .

Tension limite de sécurité (U L)Selon les conditions d’environnement,particulièrement en présence ou non d’eau, la

Fig. 6 : durée de passage du courant dans le corps fonction de l’intensité de ce courant.Sur cet abaque, les effets du courant alternatif (de 15 à 100 Hz) ont été divisés en quatre zones(selon CEI 60479-1).

Tension de contact présumée (V) Temps de coupure maximal du dispositifde protection (s)Courant alternatif Courant continu

ccccc Locaux ou emplacements secs ou humides : UL i 50 V

< 50 5 550 5 575 0,60 590 0,45 5120 0,34 5150 0,27 1220 0,17 0,40280 0,12 0,30350 0,08 0,20500 0,04 0,10

c Locaux ou emplacements humides : UL i 25 V

25 5 550 0,48 575 0,30 290 0,25 0,80110 0,18 0,50150 0,10 0,25220 0,05 0,06

280 0,02 0,02

tension limite de sécurité UL (tension en-dessous de laquelle il n’y a pas de risque pourl’homme, d’après la norme NF C 15-100) est, enalternatif, de :c 50 V pour les locaux secs ou humides,c 25 V pour les locaux mouillés, par exemplepour les chantiers en extérieur.

0,1 0,2 0,5 1 2 5 10 20Seuil = 30 mA

50 100200 5001000 2000500010000

mA10

20

50

100

200

500

1 000

2 000

5 000

10 000ms Durée du passage du courant

a b c2c1 c3

1 2 3

Courant passant par le corps

4

Fig. 7 : durée maximale de maintien de la tension de contact selon norme CEI 3654.


Contacts directsDe tels contacts, avec des pièces normalementsous tension, sont dangereux pour des tensionssupérieures à UL, et les principales protections àmettre en œuvre sont l’éloignement et l’isolation.

Le DDR peut détecter un courant de défaut quitraverse une personne aussi est-il préconiséquel que soit le SLT, en distribution terminale,comme une protection complémentaire. Sonseuil de fonctionnement, selon le tableau de lafigure 5, doit être inférieur ou égal à 30 mA, deplus son fonctionnement doit être instantané, carla valeur du courant de défaut, fonction desconditions d’exposition, peut dépasser 1 A.

Contacts indirectsLors d’un contact avec une masse miseaccidentellement sous tension, le seuil dedanger est aussi fixé par la tension limite desécurité UL.

Pour qu’il n’y ait pas de danger lorsque latension du réseau est supérieure à UL il faut quela tension de contact soit inférieure à UL.

Fig. 8 : principe de la génération de la tension de défaut.

Dans le schéma de la figure 8 , lorsque le neutrede l’installation est relié à la terre (schéma TT),avec :RA = résistance de mise à la terre des massesde l’installation,RB = résistance de mise à la terre du neutre,ceci correspond à choisir un seuil defonctionnement (I∆n) du différentiel tel que :Ud = RA Id i UL

et donc I∆n

UR

L

A i

Le temps de fonctionnement de la protection doitêtre choisi en fonction de la tension de défaut

UR

R RUd

A

A B

=

+

(cf. fig. 7 ).

A noter que si l’équipotentialité du site n’est pasou mal assurée la tension de contact est égale àla tension de défaut.

2.3 Les effets en fonction de la fréquence

La CEI 60479-2 traite des effets du courantalternatif de fréquence supérieure à 100 Hz.L’impédance de la peau décroît de façon inversede la fréquence. La norme indique que le facteurde fréquence, qui est le rapport du courant à lafréquence ƒ au courant à la fréquence de50 / 60 Hz pour un même effet physiologiqueconsidéré, augmente avec la fréquence.D’autre part, il a été constaté que de 10 à100 kHz le seuil de perception augmente

approximativement de 10 mA à 100 mA envaleur efficace.Les normes n’imposent pas encore de règle defonctionnement particulière, cependant lesgrands constructeurs conscients des risquespotentiels que représentent de tels courantsveillent à ce que les seuils des appareils deprotection qu’ils proposent soient en deçà de lacourbe de fibrillation ventriculaire définie par lanorme CEI 60479-2 (cf. fig. 9 ).

Ud

N

PE

RB RA

Id

DR DR


Fig. 9 : variations du seuil de fibrillation ventriculaire (selon CEI 60479-2) et des seuils de différents DDR régléssur 30 mA, pour des fréquences comprises entre 50 / 60 Hz et 2 kHz (source Merlin Gerin).

25,00

15,00

10,00

5,00

0,0010 100 50 1000 10000

20,00

fréquence (Hz)

Id(ƒ) / Id(50 Hz)

LimiteID Type AID Type ACVigirex RH328A


3 Les protections contre les défautsd’isolement

3.1 Les normes d’installation

Fig. 10 : les trois principaux schémas des liaisons à la terre ou SLT sont les schémas TT, TN et IT, définis par laCEI 60364-3. Le TN peut être soit TN-C (neutre et PE confondus) soit TN-S (neutre et PE distincts).

c isolement - appareils de classe II - ettransformateurs de sécurité,c mise à la terre des masses,c équipotentialité.

Règles généralesQuel que soit le SLT retenu pour une installation,les normes exigent que :c Chaque masse d’utilisation soit reliée à uneprise de terre par un conducteur de protection.c Les masses d’utilisation simultanémentaccessibles soient reliées à une même prise deterre.c Un dispositif de coupure déconnecteautomatiquement toute partie d’installation où sedéveloppe une tension de contact dangereuse.c Le temps de coupure de ce dispositif soitinférieur au temps maximal défini (cf. fig. 7 ).

Les DDR sont employés dans les installationsélectriques, domestiques et industrielles. Leurusage dépend des normes et principalement dela CEI 60364 (en France NF C 15-100).

Cette norme officialise notamment troisprincipaux schémas de raccordement du réseauélectrique à la terre : les schémas des liaisons àla terre ou SLT, encore parfois appelés« régimes de neutre » (cf. fig. 10 ), plus oumoins usités selon les pays.

Et pour chacun de ces schémas, elle définit plusprécisément l’emploi des DDR car le dangerélectrique est fortement influencé par le choix duSLT (cf. Cahier Technique n° 172).Elle prévoit aussi des précautions de base qui,dans des conditions normales d’exploitation,réduisent considérablement les risquesélectriques, par exemple :c éloignement et obstacle,

Neutre à la terre (TT)123N

Mise au neutre (TN-C)123PEN

: Contrôleur permanent d'isolement.

Mise au neutre (TN-S)123NPEPE

PE

Neutre isolé (IT)123N

RB RA

RB

RB

RB


3.2 Le risque du contact direct

Quel que soit le SLT , ce risque est identiquepour les personnes. Les protections prévues parles normes sont donc identiques et exploitent lespossibilités des DDR haute sensibilité.

En effet :c Une personne en contact avec un conducteursous tension est traversée par le courant dedéfaut, elle est donc exposée aux risquesphysiopathologiques décrits précédemment.c Un DDR placé en amont du point de contact,peut mesurer le courant qui traverse la personneet interrompre le courant dangereux.La réglementation reconnaît comme mesure deprotection complémentaire l’emploi de DDR àhaute ou très haute sensibilité (i 30 mA) lorsquele risque de contact direct existe du fait del’environnement, de l’installation ou du fait despersonnes (article 412.5.1 de la CEI 60364). Cerisque existe aussi lorsque le conducteur deprotection peut être coupé ou inexistant(appareillage portatif).Dans ce cas l’emploi de DDR haute sensibilitéest donc obligatoire. Ainsi la NF C 15-100

§ 532-2.6.1 précise que des DDR de seuil auplus égal à 30 mA doivent protéger les circuitsalimentant des socles de prise de courantlorsqu’ils sont :c Placés dans des locaux mouillés ou eninstallations temporaires.c De calibre i 32 A dans tous les autres casd’installation.

NotaLa norme CEI 60479 indique que la résistancedu corps humain est supérieure ou égale à1000 Ω pour 95 % des personnes exposées àune tension de contact de 230 V, doncparcourues par un courant de 0,23 A.

Un DDR avec un seuil de 30 mA ne limite pas lecourant, mais son fonctionnement instantanéassure la sécurité jusqu’à 0,5 A (cf. fig. 6).

L’utilisation de DDR de sensibilité 5 ou 10 mAn’améliore donc pas la sécurité, par contre, ellerend les risques de déclenchement intempestifsnon négligeables du fait des fuites capacitives(capacités réparties des câbles et filtres).

3.4 Schéma « TT »

La protection des personnes contre lescontacts indirectsDans ce schéma, cette protection repose surl’emploi des DDR.

Le courant de défaut dépend de la résistance dudéfaut d’isolement (Rd) et des résistances deprise de terre. Une personne en contact avecl’enveloppe métallique d’un récepteur ayant undéfaut d’isolement (cf. fig. 8 ) peut être soumiseà la tension développée dans la prise de terre durécepteur (RA).

Exemple :Avec U = 230 V, RA = RB = 10 Ω et Rd = 0,si la personne n’est pas sur un site équipotentiel,elle est soumise à Uc = Ud = 115 V.

La protection est obligatoirement assurée par lamise en œuvre de DDR de moyenne ou basse

sensibilité qui doivent provoquer la mise horstension de l’équipement en défaut dès que latension Ud est supérieure à la tension limite desécurité UL. Rappelons que leur seuil defonctionnement doit être réglé à :

I∆n

UR

L

A i .

La protection des machines et des biensLe niveau des seuils de déclenchement desDDR nécessaire à la protection des personnesen schéma TT est bien en-dessous de celui descourants de défaut à même de détériorer lescircuits magnétiques des machines (moteur) oud’être à l’origine d’incendie.Les DDR évitent donc ces destructions d’origineélectrique.

3.3 La protection incendie

Quel que soit le schéma du neutre, lesinstallations électriques des locaux comportantdes risques d’incendie doivent être équipés deDDR de sensibilité I∆n i 500 mA ; car il est

reconnu qu’un courant de 500 mA peut porter àl’incandescence deux pièces métalliques encontact ponctuel.


3.6 Schéma « IT »

3.5 Schéma « TN »

Rappels :c Avec ce SLT, le courant d’un défaut francd’isolement est un courant de court-circuit.c En TN-C, compte tenu du fait que le neutre etle conducteur de protection sont confondus, lesDDR ne peuvent pas être utilisés. Ledéveloppement qui suit concerne doncessentiellement le TN-S.

La protection des personnes contre lescontacts indirectsLe courant de défaut dépend de l’impédance dela boucle de défaut, la protection est doncnormalement assurée par les protections desurintensité (calcul / mesure des impédances deboucle).Si l’impédance est trop grande et ne permet pasau courant de défaut de solliciter les protectionsde surintensité (câbles de grande longueur) unesolution est l’utilisation de DDR basse sensibilité(I∆n u 1 A).

D’ailleurs ce schéma ne peut pas être retenulorsque, par exemple, l’alimentation se fait parun transformateur dont l’impédance homopolaireest trop importante (couplage étoile-étoile).

La protection des appareils électriques et descircuitsEn schéma de mise au neutre, les défautsd’isolement sont à l’origine de forts courants dedéfaut équivalents à des courants decourt-circuit. Le passage de tels courants a pourconséquences des dommages importants, parexemple : perforation des tôles du circuitmagnétique d’un moteur donc nécessité dechangement du moteur au lieu de sonrebobinage. Ces dommages peuvent êtregrandement limités par l’emploi de DDR à bassesensibilité (3 A par exemple) et à fonctionnementinstantané, et donc capables de réagir avant quele courant n’atteigne une valeur importante.

A noter que cette protection est d’autant plusimportante que la tension de service est élevéecar l’énergie dissipée au point de défaut estproportionnelle au carré de la tension.

La conséquence économique de tellesdestructions éventuelles doit être estimée car

elle est un critère à ne pas oublier lors du choixdu SLT.

Détection de défaut d’isolement entre Neutreet conducteur de protection (PE) ou massesdu bâtimentCe type de défaut transforme insidieusementle schéma TN-S en TN-C. Une partie du courantde neutre (augmenté de la somme des courantsharmoniques de rang 3 et multiples de 3) passeen permanence dans le PE et dans lesstructures métalliques du bâtiment avec deuxconséquences :

c L’équipotentialité du PE n’est plus assurée(quelques volts peuvent perturber lefonctionnement des systèmes numériques reliéspar bus et qui doivent avoir la même référencede potentiel).

c La circulation d’un courant dans les structuresaugmente le risque d’incendie.

Les DDR permettent de mettre en évidence cetype de défaut.

Détection de défaut d’isolement sansdéclenchement et protection des biensEn schéma TN-S, aucune règle de sécuritéimpose la surveillance de l’isolement commec’est le cas pour le schéma IT. Mais, toutdéclenchement consécutif à un défautd’isolement est la cause de perte d’exploitationet très souvent de coûteuses réparations avantla remise sous tension. C’est pourquoi de plusen plus souvent les exploitants demandent desdispositifs de prévention afin d’intervenir avantque la perte d’isolement ne devienne uncourt-circuit. Une réponse à ce besoin estl’emploi en signalisation, en TN-S, sur desdéparts critiques, de DDR avec des seuils del’ordre de 0,5 à quelques ampères qui peuventdétecter des baisses d’isolement (sur les phasesou le neutre) et alerter les exploitants.

Par contre, les risques d’incendie d’origineélectrique sont réduits, et la destruction dematériels évitée, par l’emploi de DDR avecdéclenchement pour I∆n i 500 mA.

La protection des personnes contre lescontacts indirectsEn présence d’un premier défaut d’isolement, lecourant de défaut est très faible et la tension dedéfaut non dangereuse : les normes demandentque ce défaut soit signalé (fonction descontrôleurs permanents d’isolement) etrecherché, c’est la fonction remplie par lesappareils de recherche de défaut sous tension.

En présence d’un deuxième défaut, l’installationse trouve dans la situation similaire à un défauten schéma TN, mais deux cas doivent êtredistingués, celui d’une seule prise de terre pourtoutes les masses et celui avec de multipleprises de terre.


c Cas d’une seule prise de terreLa protection est alors normalement assurée parles protections de surintensité (calcul / mesuredes impédances de boucle).

c Cas de multiple prises de terreLorsque les deux défauts affectent deséquipements non reliés à la même prise deterre, le courant de défaut peut ne pas atteindrele seuil de fonctionnement des déclencheurs desurintensité. Les normes imposent des DDR surchaque groupe de masses interconnectées avecune même prise de terre.

c Dans tous les cas, simple ou multiple prises deterreSi l’impédance d’une boucle de défaut est tropgrande (câbles de grande longueur) une solutionsimple et pratique est l’utilisation de DDR bassesensibilité (1 à 30 A).

La protection des biens, des appareilsélectriques et des circuitsSi au premier défaut il n’y a pas de risqueparticulier pour les matériels, un deuxièmedéfaut est normalement à l’origine de fortscourants de défaut équivalents à des courantsde court-circuit, comme en schéma TN.

Des DDR à moyenne ou basse sensibilitépeuvent être alors prévus pour les cas les pluscritiques (locaux à risques d’incendie, machinessensibles et chères), tout en sachant que lerisque de second défaut est particulièrementréduit surtout lorsque la recherche des premiersdéfauts est systématique. En effet, avecl’hypothèse d’un défaut tout les trois mois et sasuppression dans la journée, le temps moyenentre deux « défauts doubles » est d’environ22 ans !


4 Principe de fonctionnement etdescription des DDR

4.1 Principe de fonctionnement

Les dispositifs différentiels résiduels sont tousconstitués d’au moins deux éléments :c Le capteurCelui-ci doit être capable de fournir un signalélectrique utile lorsque la somme des courantscirculant dans les conducteurs actifs estdifférente de zéro.c Le relais de mesureCelui-ci compare le signal électrique fourni par lecapteur à une valeur de consigne et donne, avecun éventuel retard intentionnel, l’ordred’ouverture à l’appareil de coupure associé.

Fig. 11 : schéma fonctionnel d’un DDR électronique à source auxiliaire.

4.2 Capteurs

Le dispositif de commande d’ouverture del’appareil (interrupteur ou disjoncteur) placé enamont du circuit électrique contrôlé par le DDRest appelé déclencheur ou actionneur.

L’ensemble du DDR est représenté par lediagramme de la figure 11 .

Sur les circuits à courant alternatif, deux typesde capteurs sont habituellement utilisés :c Le transformateur-tore, capteur le plus utilisépour mesurer des courants de fuite.c Les transformateurs de courant, utilisés en HTet en MT et parfois en BT.

Le transformateur-toreIl englobe la totalité des conducteurs actifs et dece fait est excité par le champ magnétiquerésiduel correspondant à la somme vectorielledes courants parcourant les phases et le neutre.

L’induction dans le tore et le signal électriquedisponible aux bornes de l’enroulementsecondaire sont donc l’image du courantdifférentiel résiduel.

Ce type de capteur permet de détecter descourants différentiels de quelques milliampères àquelques dizaines d’ampères.

Fig. 12 : la somme vectorielle des courants de phasedonne le courant différentiel.

Les transformateurs de courant -TC-Pour mesurer le courant différentiel d’un circuitélectrique triphasé sans neutre, troistransformateurs de courant doivent être installésselon la figure 12 .

I1 I2 I3

AIh

B

DR

tore seuilmise

en formetemporisateur

sortie statiqueou à relais

sourceauxiliaire


Les trois TC sont des générateurs de courantraccordés en parallèle. Ils font circuler entre A etB un courant qui est la somme vectorielle destrois courants donc le courant différentielrésiduel.

Ce montage, dit de Nicholson, est courammentutilisé en MT et HT lorsque le courant de défautà la terre peut atteindre plusieurs dizaines, voirecentaines d’ampères.

Pour son emploi, Il faut prendre garde à laclasse de précision des TC : avec des TC declasse 5 % il est sage de ne pas effectuer unréglage de la protection de terre au-dessous de10 % de leur courant nominal. La normed’installation électrique en haute tensionNF C 13-200 de décembre 1989 préconise 10 %.

Cas particuliersc Alimentation de forte puissance

Le montage des TC de Nicholson, qui serait utileen BT lorsque les conducteurs sont des barresou des câbles de fortes section pour véhiculer defortes intensités, ne permet pas, même avec desTC appairés, des réglages compatibles avec laprotection des personnes (seuil I∆n i UL / Ru).

Plusieurs solutions existent.

v Si la difficulté est présente dans un tableaugénéral en aval du transformateur, il peut êtreenvisagé :- soit la mise en place d’un tore en têted’installation sur la liaison à la terre du neutre BTdu transformateur (cf. fig. 13 ). En effet, selon laloi des nœuds de Kirchhoff, le courant différentielvu par (N) est strictement le même que celui vupar (G) pour un défaut se produisant dans ladistribution BT,- soit l’installation d’un tore sur chaque départ,tous raccordés en parallèle à un seul relais(cf. fig. 14 ).Lorsque le relais de mesure (généralementélectronique) n’a besoin pour fonctionner qued’un signal électrique de très faible valeur, il estpossible de faire travailler les tores en« générateurs de courant ». Mis en parallèle, ilsfournissent l’image de la somme vectorielle descourants primaires.

Ce montage est prévu par les normesd’installation, mais l’agrément du constructeur duDDR est souhaitable. Toutefois, pour desraisons de sélectivité, il est préférable d’utiliserun DDR par départ.

v Si la difficulté se présente avec des câbles enparallèle qui ne peuvent pas tous traverser untore.Il est possible de placer un tore sur chaquecâble (comportant tous les conducteurs actifs) etmettre tous les tores en parallèle (cf. fig. 15 ).

Fig. 13 : le tore N délivre la même information que letore G.

Fig. 14 : des tores placés sur les départs et raccordésen parallèle à un seul relais suppléent à l’impossibilitéde mettre un tore sur l’arrivée.

Fig. 15 : disposition des tores sur des câbles unifilairesen parallèle de grosse section.

DR

31 2

31 2

HT / BT

DR

1

N

G

23

DR


Il faut toutefois remarquer :v Que chaque tore voit n spires en court-circuit(3 sur la figure) qui peuvent diminuer lasensibilité.v Si les liaisons représentent des différencesd’impédance, chaque tore signalera un fauxcourant homopolaire. Mais un câblage sérieuxlimite bien ces faux courants homopolaires.v Que ce montage implique pour chaque tore,que les bornes de sortie S1-S2 soient repéréesen fonction du sens d’écoulement de l’énergie.Cette solution nécessite l’agrément duconstructeur du DDR.

c Départ de forte puissancePour que la « réponse » du tore soit fidèle etlinéaire, il faut placer les conducteurs actifs dansle tore le plus près possible de son centre pourque leurs actions magnétiques se compensentparfaitement en absence de courant résiduel. Eneffet, le champ magnétique développé par unconducteur diminue proportionnellement à ladistance ; ainsi sur la figure 16 , la phase 3provoque au point A une saturation magnétiquelocale et n’a donc plus une actionproportionnelle. Il en est de même si le tore estplacé à proximité ou dans un coude des câblesqu’il entoure (cf. fig. 17 ). L’apparition d’uneinduction résiduelle parasite va, pour lesintensités importantes, faire apparaître ausecondaire du tore un signal qui peut entraînerun fonctionnent intempestif. Le risque estd’autant plus important que le seuil du DDR estfaible par rapport au courant des phases,notamment lors d’un court-circuit.

Dans les cas difficiles (Iph max. / I∆n élevé)deux solutions permettent de faire face au risquede déclenchement intempestif :v Utiliser un tore bien plus grand quenécessaire, par exemple d’un diamètre double àcelui qui convient juste pour le passage desconducteurs.v Placer un manchon dans le tore.Ce manchon doit être en matériau magnétiquepour homogénéiser le champ magnétique(fer doux - tôle magnétique), (cf. fig. 18 ).Lorsque toutes ces précautions sont prises :- centrage des conducteurs,- tore de grande dimension,- et manchon magnétique,

le rapport II

phasen max.

∆ peut atteindre 50 000.

Utilisation de DDR à tore incorporéIl faut souligner que les DDR à tore incorporéapportent une solution toute faite auxinstallateurs et exploitants puisque c’est leconstructeur qui étudie et met au point lesréponses techniques, car :

Fig. 16 : un mauvais centrage des conducteurs dans letore est à l’origine de sa saturation magnétique localeau point A qui peut être la cause de déclenchementsintempestifs.

Fig. 17 : le tore doit être suffisamment éloigné ducoude des câbles pour ne pas être la cause dedéclenchements intempestifs.

Fig. 18 : un manchon en matériau magnétique placéautour des conducteurs, dans le tore, réduit le risquede déclenchements dus aux effets magnétiques despointes de courant.

c Il maîtrise le problème du centrage desconducteurs actifs, et pour les faibles intensitéspeut prévoir et bien répartir plusieurs spiresprimaires autour du tore.

c Il peut faire « travailler » le tore à inductionplus élevée pour maximiser l’énergie captée etminimiser la sensibilité aux inductions parasites(forts courants).

L u 2 Ø

Ø

L u 2 Ø

Ø

A3

1

2


4.3 Relais de mesure et actionneurs

Les DDR peuvent être classés en troiscatégories selon leur mode d’alimentation ouselon leur technologie.

Selon leur mode d’alimentation :« A propre courant » : c’est un appareil dontl’énergie de déclenchement est fournie par lecourant de défaut. Ce mode d’alimentation estjugé par la plupart des spécialistes comme leplus sûr. Dans de nombreux pays, et notammenten Europe, cette catégorie de DDR estpréconisée pour les installations domestiques etanalogues (normes EN 61008 et 61009).« A source auxiliaire » : c’est un appareil dontl’énergie de déclenchement nécessite un apportd’énergie indépendant du courant de défaut. Cesappareils (généralement de conceptionélectronique) ne peuvent donc provoquer ledéclenchement que si cette source auxiliaired’énergie est disponible au moment del’apparition du courant de défaut.« A propre tension » : c’est un appareil à« source auxiliaire » mais dont la source est lecircuit contrôlé. Ainsi, lorsque ce circuit est soustension le DDR est alimenté, et en absence detension le DDR n’est pas actif mais il n’y a pasde danger. Une assurance supplémentaire estapportée par ces appareils lorsqu’ils sont conçuspour fonctionner correctement avec des baissesde tension jusqu’à 50 V (tension de sécurité).C’est le cas avec les blocs Vigi, DDR associésaux disjoncteurs « Compact » de la marqueMerlin Gerin.Mais les DDR font l’objet d’une distinctioncomplémentaire vis-à-vis de leur alimentationselon que leur fonctionnement est, ou non,« à sécurité positive » .

Sont considérés comme des appareils à sécuritépositive deux types d’appareils :c Ceux dont le déclenchement ne dépend quedu courant de défaut : tous les appareils àpropre courant sont des appareils à sécuritépositive.c Et ceux, plus rarement utilisés, dont ledéclenchement ne dépend pas seulement ducourant de défaut mais qui se placentautomatiquement en position de déclenchement(position de sécurité) lorsque les conditions nesont plus réunies pour garantir le déclenchementen présence du courant de défaut (par exempleune baisse de tension jusqu’à 25 V).

Selon leur technologie :« Dispositifs électromagnétiques »(cf. fig. 19 )

Ces dispositifs modernes sont « à proprecourant ». Ils utilisent le principe de l’accrochage

magnétique. Une très faible puissance électrique(100 µVA pour certains) est suffisante pourvaincre la force d’accrochage et provoquer parl’intermédiaire d’un amplificateur mécaniquel’ouverture des contacts.

Ils sont très répandus (« à sécurité positive ») etparticulièrement bien adaptés pour la réalisationde DDR à une seule sensibilité.

« Dispositifs électroniques »Ils sont surtout utilisés dans le domaineindustriel car l’électronique permet :c D’avoir une puissance d’acquisition très faible.c D’avoir des seuils et des temporisationsprécises et réglables (ce qui permet de réaliserde façon optimale la sélectivité audéclenchement).

En raison de ces deux caractéristiques, ils sonttout indiqués pour la réalisation :c Des DDR à tores séparés, lesquels sontassociés aux disjoncteurs de fort calibre et auxcontacteurs.c Des DDR associés aux disjoncteurs industrielsjusqu’à 630 A.

L’électronique nécessite pour fonctionner unecertaine énergie, souvent très faible. Les DDRavec dispositifs électroniques existent donc avecles différents modes d’alimentationprécédemment présentés soit « à propretension », soit « à source auxiliaire ».

Fig. 19 : le courant de défaut par l’intermédiaire dutore fournit l’énergie à un électro-aimant dont la partiemobile est maintenue « collée » par un aimantpermanent. Lorsque le seuil de fonctionnement estatteint l’électro-aimant annihile l’attraction de l’aimantpermanent, la partie mobile tiré par un ressort ouvrealors le circuit magnétique et commandemécaniquement l’ouverture du disjoncteur.

IrIa

A


« Dispositifs mixtes » (à propre courant)Cette solution consiste à intercaler entre le toreet le relais à accrochage magnétique undispositif de traitement du signal. Ce qui permet :c L’obtention d’un seuil de fonctionnement préciset fidèle.c D’obtenir une grande immunité aux parasiteset transitoires de courant à fronts raides, cecitout en respectant un temps de fonctionnementcompatible avec les courbes de sécurité. A titred’exemple, les DDR de type « si » de la marqueMerlin Gerin sont des dispositifs mixtes.c De réaliser des DDR retardés.

Un principe similaire est utilisé en MT. En effet, ily a quelques années dans les postes delivraison d’énergie électrique (poste MT / BT) ledéclenchement nécessitait une batteried’accumulateurs, source de beaucoup deproblèmes. L’association d’un dispositifélectronique à propre courant et d’undéclencheur électromécanique à accrochagemagnétique a offert une solution satisfaisantesur les plans du coût et de la fiabilité avec lasuppression de la batterie.

Impératifs d’emploiLa CEI 60364, § 531-2-2-2 indique pour lesdispositifs avec source auxiliaire qui ne sont pasà sécurité positive :« Leur utilisation est permise s’ils sont installésdans les installations exploitées par despersonnes averties ou qualifiées ».La norme NF C 15-100 § 532.2.2 précise encorequ’ils ne doivent pas être utilisés dans lesinstallations des locaux d’habitation ou dans desutilisations analogues.

Test de bon fonctionnementUn DDR est un appareil de sécurité. Qu’il soitélectromagnétique, électronique ou mixte, il estdonc important qu’il dispose d’un dispositif detest.Si les dispositifs à propre courant apparaissentcomme les plus sûrs, la mise en œuvre de lasécurité positive avec les autres sourcesd’énergie à « propre tension » ou à « sourceauxiliaire » confère aux DDR une sécuritéaccrue qui ne doit cependant pas faire oublier lapratique du test périodique.c Préconiser le test périodique des DDRDans les faits, la sécurité positive parfaite,notamment sur le plan du défaut interne n’existepas. C’est pourquoi, en France, les DDR utilisantune source auxiliaire sont réservés auxinstallations industrielles et grand tertiaire et lesDDR à propre courant aux installationsdomestiques et analogues ; ce qui est bien enaccord avec leurs possibilités intrinsèquesévoquées ci-dessus.Dans tous les cas, le test périodique est àpréconiser pour mettre en évidence un éventueldéfaut interne.

c La façon de réaliser le test est importante.Elle doit tenir compte du fait qu’il existe toujoursdans une installation électrique des courants defuite capacitifs à la terre, et souvent descourants de fuite résistifs résultant d’unisolement dégradé.

L’addition vectorielle de tous ces courants defuite (Id) est vue par le capteur tore et peutperturber le fonctionnement du test ; c’estnotamment possible lorsque le circuit de test estcelui de la figure 20 . Malgré cela, ce principe detest est très répandu, car il vérifie l’ensembletore-relais-appareil de coupure.

Les normes de construction limitent le courantde test ce qui peut expliquer un certain nombrede non fonctionnements de DDR lors du testcomme le montre l’addition vectorielle(cf. fig. 20 ) du courant de fuite (Id) et du courantde test (I test). Par exemple, les normesCEI 61008 et 61009 indiquent que le courant detest ne doit pas dépasser 2,5 I∆n pour un DDRutilisable en 230 ou 400 V, soit 1,15 I∆n s’il estalimenté en 230 V - 20 %.

Le principe de test évoqué ci-dessus est utilisésur les prises de courant différentielles, lesinterrupteurs et disjoncteurs différentiels.En ce qui concerne les relais différentiels à toreséparé le même principe est parfois retenu,lorsque c’est l’installateur qui doit réaliser lecircuit de test. Cependant il existe des relais, parexemple les Vigirex de la marque Merlin Gerin,qui ont la fonction « test » et qui, de plus,contrôlent en permanence la continuité du circuitde détection (liaison tore-relais et bobinage dutore).

Fig. 20 : certains circuits de test réalisés à l’installationpeuvent ne pas fonctionner en présence d’un faiblecourant de défaut.

I I I test I Ir d r f→ → → → →= + ⇒ u

lieu de If

1

2

3

I testR

Id

→

→

→

→

Test

Id

IrI test


c La vérification du seuil de fonctionnementElle doit, encore plus que pour le test, être faiteen ayant toujours présent à l’esprit que descourants de fuite « naturels » ou non du circuitaval peuvent traverser le capteur.Une bonne mesure se fera toujours avec lecircuit aval débranché.

Fig. 21 : courants de défaut prévus par les normes de construction des DDR.

4.4 Normes de fabrication des produits

Les principales normes de fabricationconcernant les DDR sont citées en annexe.

La CEI a normalisé pour les DDR, des types,des valeurs de seuils ou sensibilités ainsi quedes courbes de fonctionnement.

DDR de type AC, A ou B à choisir en fonctiondu courant à détecter.Le courant véhiculé dans les réseaux électriquesest de moins en moins sinusoïdal, de ce fait lanorme CEI 60755 a défini trois types de DDR :les types AC, A et B, selon le courant différentielà détecter (cf. fig. 21 ).c Le type AC, pour les courant alternatifssinusoïdaux.

c Le type A, pour les courants alternatifssinusoïdaux, continus pulsés, ou continus pulsésavec une composante continue de 0,006 A, avecou sans contrôle de l’angle de phase, qu’ilssoient appliqués brusquement ou qu’ilsaugmentent lentement.c Le type B, pour les mêmes courants que letype A, mais en plus pour ceux provenant deredresseurs :v à simple alternance avec une chargecapacitive produisant un courant continu lissé,v triphasés à simple ou double alternance.

Sensibilités (I∆n)Elles sont normalisées par la CEI :c haute sensibilité -HS- : 6-10-30 mA,c moyenne sensibilité -MS- :100-300 et 500 mA,c basse sensibilité -BS- : 1-3-5-10 et 20 A.

Il est évident que la HS est utilisée le plussouvent en protection contre les contacts directs,alors que les autres sensibilités (MS et BS) lesont pour toutes les autres nécessités deprotection, contre les contacts indirects

pour DDR de type :

AC

B

A

t

t

t

Id

Id

Id

(schéma TT), les risques d’incendie et dedestruction de machines.

Courbes de déclenchement

Elles tiennent compte des études mondialesréalisées sur le risque électrique (CEI 60479), etplus particulièrement :c des effets du courant dans le cas de laprotection contre les contacts directs,c de la tension limite de sécurité dans le cas dela protection contre les contacts indirects.


Pour le domaine domestique et analogue lesnormes CEI 61008 (interrupteurs différentiels) et61009 (disjoncteurs différentiels) définissent desvaleurs normalisées des temps defonctionnement (cf. tableau de la figure 22correspondant aux courbes de fonctionnementG et S de la figure 23 ) :c La courbe G pour les DDR instantanés.c La courbe S pour les DDR sélectifs du niveaude la temporisation la plus faible, par exempleemployée en France pour les disjoncteurs debranchement.

Pour les disjoncteurs différentiels de puissance,elles sont données par l’annexe B de la normeCEI 60947-2.Toutes ces normes définissent le temps maximalde fonctionnement en fonction du rapport Id / Ifpour les DDR à temps de réponse dépendant(souvent électromagnétiques).Les DDR électroniques, surtout utilisés dansl’industrie et le grand tertiaire, sont généralementà seuil et temporisation réglables et leur tempsde réponse est indépendant du courant dedéfaut.

Rappelons que la CEI 60364 (NF C 15-100)prévoit les temps maximaux de coupure sur lescircuits terminaux pour les schémas TN et IT(cf. fig. 24 ). Pour le schéma TT, le temps de

Type In I∆n Valeur normalisée du temps de fonctionnement(A) (A) et de non fonctionnement (en seconde) à :

I∆n 2 I∆n 5 I∆n 500 A

Général Toutes Toutes 0,3 0,15 0,04 0,04 Temps de(instantané) valeurs valeurs fonctionnement

maximal

Sélectif > 25 > 0,030 0,5 0,2 0,15 0,15 Temps defonctionnementmaximal

0,13 0,06 0,05 0,04 Temps de nonfonctionnementminimal

Fig. 22 : valeurs normalisées du temps de fonctionnement maximal et du temps de non fonctionnement selonCEI 61008.

fonctionnement des DDR est à choisir enfonction de la tension de défaut, en pratique lesDDR de type « G » et « S » conviennent sur lescircuits terminaux pour des tensions de réseaui 230/440 V. La norme précise aussi qu’untemps de 1 s est admis en schéma TT, pour lescircuits de distribution, afin d’établir les étagesde sélectivité nécessaires au besoin encontinuité de service.

Outre les caractéristiques précitées de lafonction différentielle, les normes de produitsfixent encore :c la tenue aux chocs mécaniques et auxsecousses,c la température ambiante et l’humidité,c l’endurance mécanique et électrique,c la tension d’isolement, tenue à l’onde de choc,c les limites CEM.

Elles prévoient aussi des essais de type, et desvérifications périodiques de qualité et deperformances effectués, soit par le constructeur,soit par des organismes agréés.

Ainsi elles garantissent à l’utilisateur la qualitédes produits et la sécurité des personnes.

Les DDR sont aussi l’objet de marquages dequalité, par exemple : le marquage NF-USE enFrance.

Fig. 23 : courbes de temps de fonctionnement maximal pour disjoncteur ou interrupteur différentiel « S » et pourusage général instantané « G ».

1 2 5 1010

20

50

100

200

500

tms

Id / I∆n.

500

G

S max.

A


4.5 Les différents appareils

Tension nominale Temps maximal de coupure (s)du réseau, entre TN IT ITphase et terre Neutre Neutre(VCA). NON distribué distribué

120-127 0,8 0,8 5

220-230 0,4 0,4 0,8

400 0,2 0,2 0,4

580 0,1 0,1 0,2

Fig. 24 : temps maximaux de coupure.

Suivant les normes il existe des DDR,technologiquement différents, adaptés aux deuxprincipaux domaines du domestique et del’industriel.

Choisir un appareil se fait, selon le SLT duréseau, après avoir déterminer la protectionrecherchée (contact direct, contact indirect,protection des récepteurs, ...). Mais il fautencore :c Définir son type (A, AC ou B) à partir descaractéristiques du réseau (alternatif, mixte...).

Domaines - Types SLT du réseau Sensibilité Temporisation

Domestique et analogue

Prolongateur avec TT - TN - IT i 30 mA 0protection différentielle(coupure par contact intégré)

Prise de courant TT - TN - IT 30 mA 0différentielle (coupure parcontact intégré)

Interrupteur différentiel TT - TN - IT 30 - 300 mA 0

Disjoncteur différentiel

c De branchement TT En France Type « S » en optionI∆n = 500 mA (réseau perturbé avecest le plus fréquent ou sans parafoudre)

c Usage terminal TT 30 - 300 mA 0

Industriel et grand tertiaire

Interrupteur différentiel TT - (TN et IT en protection 30 - 300 mA 0des circuits de prises decourant)

Disjoncteur différentiel

c De puissance TT - (TN et IT en protection 30 mA à 30 A 0 à 1 sincendie, machines, et départsde grande longueur)

c Usage terminal TT - (TN et IT en protection 30 - 300 mA 0incendie, machines)

Relais différentiel à tore TT - (TN et IT en protectionséparé incendie, machines, 30 mA à 30 A 0 à 1 s

et départs de grande longueur)

Fig. 25 : présentation générale des différents DDR.

c Analyser les impératifs d’exploitation (besoinde sélectivité, nécessité de sécurité positive, …),pour fixer en final :v le niveau de seuil requis (sensibilité),v les plages de temporisation (retard).

Le tableau de la figure 25 donne uneprésentation synthétique des différentsmatériels.


5 Mieux utiliser les DDR

5.1 La CEM : obligations des fabricants etimplications des installateurs

La CEM (Compatibilité Electro Magnétique) estla maîrise des parasites électriques et de leurseffets : un appareil ne doit ni être perturbé, niperturber son environnement.

Bien sûr, les constructeurs de tout équipementélectrique doivent respecter certaines normes deCEM. Les DDR sont testés en terme decompatibilité électromagnétique (émission etsusceptibilité) selon la Directive Européenne quiprescrit le respect d’un certain nombre denormes (exemple : EN 61543 pour les DDR àusage domestique).Mais les installations électriques génèrent outransmettent des perturbations (Voir le CahierTechnique n° 187). Celles-ci sont permanentesou temporaires, alternatives ou impulsionnelles,de basse ou haute fréquence. Elles peuvent êtreconduites ou rayonnées, de mode commun oudifférentiel, d’origine interne ou externe auxbâtiments. Parmi les perturbations les plusgénantes on trouve les surtensions.

Tenue aux surtensions.Des DDR peuvent être sensibles aux coups defoudre, en particulier sur les réseaux alimentésen aérien plus sujets aux perturbationsatmosphériques. En effet, selon l’éloignement dufait générateur, un réseau BT peut être soumis :c Soit à une surtension, qui apparaît entre lesconducteurs actifs et la terre, la perturbations’écoulant à la terre bien en amont des DDR(cf. fig. 26a ).c Soit à une surintensité dont une partie s’écouledans le réseau aval au DDR notamment par lescapacités parasites (cf. fig. 26b ).c Soit à une surintensité que voit le DDR et quiest due à un claquage en aval de celui-ci(cf. fig. 26c ).

Techniquement des parades sont connues etgénéralement mises en œuvre par lesconstructeurs de DDR, citons à titre d’exemple :c Pour les relais électromagnétiques, la mise enplace d’une diode en parallèle sur le circuitd’excitation du relais, cette solution est utiliséedans les disjoncteurs de branchement.c Pour les relais électroniques, l’utilisation d’unfiltre passe bas au niveau de la mise en formedu signal (cf. fig. 11 ).

Des DDR immunisés contre ces courantsparasites sont prévus par les normes defabrication, ce sont les DDR de type « S »

Fig. 26 : ondes normalisées, de tension et de courant,représentatives de la foudre.

(I∆n u 100 mA). Mais des constructeursproposent aussi des appareils à haute sensibilitéet immunité renforcée, tels les DDR de type« si » (I∆n i 30 mA) de la marque Merlin Gerin.Ainsi face à cette difficulté, la qualité de servicede l’installation ne dépend que du choix desappareils.

t

u

50 µs1,2 µs

a

t

I

20µs8 µs

c

t

I b

10 µs


Influence des choix à la conception desinstallationsLes concepteurs d’installation et les metteurs enœuvre tout en respectant les règles de l’art sontaussi actifs dans ce domaine, notamment lors duchoix du SLT de l’installation. Par exemple ilsdoivent savoir, qu’en schéma TN, plusieurscourants sont à l’origine de la perturbation parrayonnement des matériels sensibles :c Lors d’un défaut d’isolement, des courantsimportants circulent dans le PE, dans lesmasses des appareils et dans les structures.

Nota :Des difficultés peuvent être rencontrées dans lamise en œuvre de la sélectivité lorsqu’il fautpanacher des disjoncteurs différentiels et desrelais différentiels car :c Le disjoncteur différentiel est défini en tempsde retard -tr-.c Le relais différentiel est défini en temps defonctionnement propre ou temporisé à une

Fig. 27 : sélectivité verticale.

5.2 Un besoin : la sélectivité

Faire en sorte que seul le départ concerné parun défaut soit mis hors tension par lefonctionnement de sa protection tel est le but dela sélectivité et l’objet de la coordination desprotections.

Sélectivité «verticale»Ce type de sélectivité est celui qui préside aufonctionnement de deux protections placées ensérie sur un circuit (cf. fig. 27 ).

Compte-tenu des impératifs de fonctionnementdes DDR, mais aussi des normes de fabricationde ces appareils, la sélectivité doit êtreampèremétrique et chronométrique.c Ampèremétrique, car, de par les normes, unDDR doit avoir fonctionné à I∆n et ne pasfonctionner pour I∆n / 2. En pratique, unrapport 3 est requis : I∆n (amont) u 3 I∆n (aval).c Chronométrique, car pour réagir toutmécanisme nécessite un temps, même minime,auquel il faut parfois ajouter une temporisationou retard volontaire.

La double condition de non déclenchementde Da pour un défaut en aval de Db est donc :I∆n (Da) > 2 I∆n (Db)ettr (Da) > tr (Db) + tc (Db) ou tr (Da) > tf (Db)avec :tr = retard au déclenchement = temps de nonfonctionnement,tc = temps séparant l’instant de la coupure(temps d’arc compris) de celui où l’ordre decoupure a été donné par le relais de mesure,tf = temps de fonctionnement, de la détection dudéfaut à l’interruption totale du courant dedéfaut.

Les relais électroniques retardables peuventprésenter un phénomène de mémorisation dudéfaut par leur circuit seuil, il faut alors tenircompte d’un « temps de mémoire» -tm-(cf. fig. 28 ) pour qu’ils ne déclenchent pas aprèsl’ouverture de l’appareil aval :tr (Da) > tf (Db) + tm.

Fig. 28 : la temporisation d’un DDR amont doit tenircompte du temps de coupure associé au DDR avalque du temps de mémoire du relais amont.

c En schéma TN-C, ce sont les courants dedéséquilibre des charges qui circulent enpermanence dans les structures métalliques desbâtiments.c En schéma TN-S de tels courants dedéséquilibre apparaissent aussi lors d’un défautd’isolement entre le neutre et le conducteur deprotection. De plus, ce défaut, non détectablepar les protection de surintensités, changeinsidieusement le schéma TN-S en TN-C.

tr tc

tm

tc

tm

tc

tr

(1)

(2)

(3)

DR

DR

Da

Db


valeur t, laquelle correspond au temps quis’écoule entre l’apparition du défaut et latransmission de l’ordre d’ouverture à l’organe decoupure (cf. fig. 29 ).

Fig. 29 : deux exemples de sélectivité chronométrique, associant un disjoncteur différentiel de type Vigicompact etun relais Vigirex (Merlin Gerin). A noter que ces temps sont bien inférieurs aux temps de déclenchement autorisésde la figure 24.

Fig. 30 : exemple d’une sélectivité horizontale.

Il faut alors calculer les temps tf et tr (ou t)successifs (à 2 I∆n) pour chaque DDR enremontant de la distribution terminale versl’origine de l’installation.

Vigirex RH

tr = 15 ms

tc = 30 ms

tf = 45 ms

Vigicompact

tr = 60 ms

DR

DR

Vigirex

tr = 60 ms

tf < 140 ms

Vigicompact

t = 200 ms

DR

DR

Sélectivité «horizontale»Parfois appelée sélection des circuits, prévue parla norme NF C 15-100 § 536.3.2, elle permetl’économie en tête d’installation d’un dispositifdifférentiel placé dans une armoire lorsque tousles départs de cette armoire sont protégés pardes disjoncteurs différentiels. Seul le départ endéfaut est mis hors tension, les dispositifsdifférentiels placés sur les autres départs (enparallèles au départ défectueux) ne voient pas lecourant de défaut, (cf. fig. 30 ). Les dispositifsdifférentiels peuvent être alors à tr (ou t)identiques.

Dans la pratique, la sélectivité horizontale peutêtre prise en défaut, ainsi il a été observé desdéclenchements intempestifs appelés« déclenchements par sympathie » notammentsur des réseaux comportant des départs degrande longueur (capacités parasites des câblesnon équilibrées) ou des filtres capacitifs(ordinateur).

Deux exemples :c Cas 1 (cf. fig. 31 )L’ouverture de Db placé sur le circuitd’alimentation d’un récepteur R puissant

générateur de surtension (ex. soudeuse)provoque une surtension sur le réseau.

Cette surtension entraîne sur le départ A,protégé par Da, l’apparition d’un courant capacitifà la terre. Ce courant peut être dû aux capacitésparasites des câbles ou à un filtre capacitif à laterre.

Une solution : le DDR de Db peut être instantanéet celui de Da doit être temporisé.

DRDR


Fig. 31 : la présence de capacité sur le départ A peutprovoquer :c à l’ouverture de Db, le déclenchement de Da,et/ouc à la mise sous tension du départ A, ledéclenchement de Da.L’emploi de DDR temporisés est souvent nécessairepour palier les déclenchements intempestifs provoquéspar les surtensions de foudre ou des manœuvresd’appareillage.

Fig. 32 : onde de courant transitoire se produisant lorsde la fermeture d’un circuit fortement capacitif.

A noter que pour une telle configuration, latemporisation du DDR (Da) est souventindispensable car, à la mise sous tension ducircuit A, les capacités (parasites ou non)provoquent l’apparition d’un courant différentieloscillatoire amorti (cf. fig. 32 ).

A titre indicatif, une mesure effectuée sur ungros ordinateur comportant un filtre antiparasitea révélé un courant de caractéristiques :v 40 A (première crête),v f = 11,5 kHz,v durée d’amortissement (66 %) : 5 périodes.

c Cas 2 (cf. fig. 33 )

Un défaut franc d’isolement sur la phase 1 dudépart B, met cette phase au potentiel de laterre. Le courant capacitif fourni par le départ A

Db

Da

DR

(A)

(B)

DR

1

2

3

réseau étendu

Cp

Fig. 33 : en présence d’un défaut, Da peut ouvrir à la place de Db. L’emploi de DDR temporisés est souventnécessaire pour palier les déclenchements intempestifs sur des départs sains.

va provoquer « par sympathie » lefonctionnement du DDR correspondant. Cephénomène existe quel que soit le SLT, mais ilaffecte principalement les réseaux enschéma IT.

Ces deux exemples montrent qu’il estnécessaire de temporiser les DDR des départslongs ou comportant des filtres.

L’emploi de DDR directionnels est une autresolution pour éviter le déclenchement dû au« retour » de courant capacitif par le départsain.

Un tel DDR détecte le courant de défaut,compare son amplitude au niveau de seuilprévu, mais en plus ne fonctionne que si cecourant traverse le tore de l’amont vers l’aval.

t

I

Da Db

(A) (B)

R

DRDR


5.3 Eviter les difficultés connues

Fig. 34 : dans une installation comportant unparafoudre, selon les obligations locales, le DDR peutêtre placé différemment : en A un DDR retardable oude type « S », en B un DDR standard.

Prendre en compte les courants de fuiteLa lecture du précédent sous-chapitre, met enévidence toute l’attention qu’il faut avoir vis-à-visde ces courants souvent capacitifs qui en« trompant » les DDR peuvent fortementperturber une exploitation.

c Courants de fuite 50 Hz - 60 HzDès l’étude d’une installation il convientd’apprécier les longueurs des différents départset les équipements à venir comportant deséléments capacitifs reliés à la terre. Puis il fautensuite envisager une répartition à même deréduire l’importance de ce phénomène.Ainsi, des filtres antiparasites (obligatoires selonla directive européenne sur la CEM) placés surles micro-ordinateurs et autres appareilsélectroniques génèrent en monophasé descourants de fuite permanents à 50 Hz de l’ordrede 0,5 à 1,5 mA par appareils.Ces courants de fuite s’additionnent si lesappareils sont branchés sur une même phase.Et si les appareils sont branchés sur les troisphases, ces courants s’annulent mutuellementlorsqu’ils sont équilibrés (somme vectorielle).Cette réflexion est d’autant plus importante queles DDR installés ont des seuils bas. Pour nepas craindre des déclenchement intempestifs, lecourant de fuite permanent ne doit pas dépasser0,3 Ι∆n en schéma TT et TN, et 0,17 I∆n enschéma IT.

c Courants de fuite transitoiresCes courants se manifestent à la mise soustension d’un circuit ayant un déséquilibrecapacitif (cf. fig. 33 ) ou lors d’une surtension demode commun. Les DDR de type « S »(I∆n u 300 mA) et « si » (I∆n = 30 mA et300 mA), ainsi que les DDR légèrementretardés, évitent les fonctionnementsintempestifs.

c Courants de fuite Hautes FréquencesLes gros pollueurs, en terme de CEM, sont parexemple les redresseurs à thyristors dont lesfiltres comportent des condensateurs quigénèrent un courant de fuite HF pouvantatteindre 5 % du courant nominal.Contrairement aux courants de fuite à 50 Hz -60 Hz dont la somme vectorielle est nulle, cescourants HF ne sont pas synchrones sur les troisphases et leur somme constitue un courant defuite. Pour éviter les déclenchementintempestifs, les DDR doivent être insensibilisésà ces courants HF (équipés de filtre passe-bas),c’est le cas des DDR industriels et des DDR detype « S » et « si » de la marque Merlin Gerin.

c Courants dûs à la foudreSi l’installation comporte un parafoudre, il y alieu d’éviter de placer le capteur du DDR sur lechemin d’écoulement du courant généré par lafoudre (cf. fig. 34 ), sinon la mise en œuvre deDDR immunisés contre ces courants (retardésou de type « S ») est la solution.

Maintien du schéma des liaisons à la terreLorsque des sources de remplacement sontprévues, il y a lieu d’étudier la protection despersonnes et des biens dans les différentesconfigurations de l’installation car la position duneutre par rapport à la terre peut être différente.L’alimentation, même provisoire, d’uneinstallation avec un groupe électrogènenécessite d’interconnecter la masse du groupeavec le réseau de terre existant quel que soitle SLT, et en schéma TT de mettre à la terre leneutre de l’alternateur, sans quoi les courants dedéfaut n’atteindraient pas le seuil des DDR.Lorsque l’installation en schéma TT comporteune Alimentation Sans Interruption -ASI-, unemise à la terre du neutre en aval de l’ASI estnécessaire pour le bon fonctionnement des DDR(contacteur K sur la figure 35 ) mais pasindispensable pour la protection des personnescar :c L’installation est alors en schéma IT et lepremier défaut n’est pas dangereux(cf. norme C 15-402 § 6.2.2.2),c La probabilité d’avoir un deuxième défautd’isolement pendant la durée de fonctionnementlimitée par l’autonomie des batteries de l’ASI esttrès réduite.

écoulement ducourant générépar la foudre

parafoudre

A

DR

B

DR


Fig. 35 : dès la détection de l’absence du réseau sur l’alimentation de l’ASI, le contacteur K reconstitue le schéma TT en aval de l’ASI.

Fig. 36 : courbes établies à partir des temps maximaux de coupure d’un DDR fixés par la NF C 15-100,§ 413.1.1.1..

5.4 DDR pour réseaux mixtes et à courant continu

Un défaut d’isolement avec le courantcontinu, s’avère bien moins dangereuxqu’avec le courant alternatif.Des expérimentations effectuées (cf. fig. 5) ontmontré que l’homme, pour des courants faibles,est environ cinq fois moins sensible au courantcontinu qu’au courant alternatif 50/60 Hz.Le risque de fibrillation ventriculaire n’apparaîtqu’au delà de 300 mA.Les normes d’installation NF C 15-100 et laCEI 60479 ont retenu un rapport voisin de 2 en

100 230 400 50050100 200 250 300 400 500

1

2,5

5

0,2

0,3

0,5

0,75

0,04

0,080,1

200 V CAV CC120

tensionde contact

t (s)

3L

3L

3LN

interrupteur de transfert

3L

3L

N

3L

N

3L

N

circuit by-pass

N

équipementssecourus

départs non secourus

Nrelais de détection d'absence de tension

interrupteur de transfert

(maintenance) K

défaut alimenté par l'ASI autonome

défaut alimenté par le secteur

tenant compte du fait que dans la pratique lescourants de défaut sont directionnels mais pastoujours lissés.

Ce fait est illustré par la figure 36 établie à partirdu tableau de la figure 7.

Notons, qu’un redresseur triphasé alimenté parune tension alternative de 400 V entre phasesgénère une tension de contact direct de 270 Vcontinu, ce qui correspond à un temps decoupure maximal de 0,3 s.


Les normes de fabrication des DDR prennent encompte l’existence des courants non alternatifs.Elles définissent notamment les cas typesprésentés sur la figure 21 et décrivent les testscorrespondants. A titre d’exemple lesinterrupteurs différentiels doivent fonctionnerpour Id i 1,4 I∆n dans tous les cascorrespondant à la figure 37 . Ceci avec ou sanssuperposition d’un courant continu lissé de6 mA, l’application du courant de défaut sefaisant soit brutalement, soit par augmentationlente de 0 à 1,4 I∆n en 30 s.

Les DDR qui satisfont à ces essais sontrepérables par le sigle suivant marqué sur leurface avant :

kkkkkLes courants de défaut réelsIls sont à l’image des tensions existantes entrele point de défaut et le neutre de l’installation.La forme d’onde du courant de défaut est trèsrarement la même que celle de la tension ou ducourant appliqué, délivré à la charge.Les tensions et courants de défaut de typecontinu pur (taux d’ondulation nul) sont trèsrares.

c Dans le domestique, la distribution et lesmontages redresseurs sont monophasés ; ceux-ci correspondent aux schémas repérés de A à Fdans la figure 38 . Les DDR de type A assurentla protection des personnes. Toutefois pour leschéma B, ils ne détectent un courant de défautque si son apparition est brutale. A noter que lemontage E est de plus en plus répandu carplacé à l’entrée des alimentations à découpagetrès employées dans les appareilsélectroménagers (TV, micro-onde…), mais aussidans des matériels professionnels (micro-ordinateurs, photocopieurs...).

c Dans l’industrie la plupart des montagesredresseurs sont triphasés (schémas G à K de lafigure 39 , voir page 30 ).

Fig. 40 : évolution de la sensibilité d’un DDRélectronique placé en amont d’un redresseur àthyristors.

Fig. 37 : forme d’onde des courants de test des DDRde type A.

Certains montages peuvent générer un courantde défaut continu à faible taux d’ondulation :v Montages G et HLe montage G fournit une tension redresséeayant en permanence un faible tauxd’ondulation, donc des courants de défautdifficiles à détecter par les DDR.Le montage H par contre, génère des courantsde défaut très hachés et donc visibles par lesDDR. Mais il est équivalent au montage G lorsde la conduction pleine onde.v Montage JCe montage fréquent correspond notammentaux variateurs de vitesse pour les moteurs àcourant continu. Du fait de la force contre-électromotrice et de la self des moteurs, ilgénère des courants de défaut plus lissés queles montages G et H précédents. Cependant,quel que soit l’angle de conduction desthyristors, les DDR placés en amont desvariateurs de vitesse doivent être capablesd’assurer la protection.

Certains DDR standard peuvent convenirmoyennant un réglage adapté de leur seuil I∆n.

A titre d’exemple, la figure 40 donne lasensibilité d’un DDR, de technologieélectronique analogique, en fonction de latension de sortie du variateur appliquée aumoteur.v Montage KAvec ce montage, un défaut sur le circuit continune produit pas de dϕ / dt au sein des capteursmagnétiques des DDR qui sont alors« aveugles ». Ce montage, à moins d’utiliser untransformateur à la place d’un autotransforma-teur, est dangereux car les DDR de type AC et Asont inopérants.

Cas particulier : le retour de courant continuExaminons ce qui se passe lors d’un deuxièmedéfaut se produisant sur la partie alternative d’un

sensibilité

50 %

0.15

20 %

100 %

100 %

Ud/Udo

défaut alternatif sinusoïdal

moteur chargé

moteur à vide

et

et

et

90°

135°


ph

N

R

A/fer à souderou variateur de lumièreà deux «allures»

Id

ωt

Id

ωt

B/télévision,chargeur de batterie,etc.

Id

ωt

Id

ωt

C/gradateur de lumière,soudeuse à arc.

D/appareils domestiquesà moteur (universel).

ph

N

R

ph

N

R

Id

ωt

E/

F/

ph

N

M_

Id

ωt

ph

NR

ph

NR

Fig. 38 : forme des courants de défaut détectés sur l’alimentation monophasée des redresseurs lors d’un défaut d’isolement surleur sortie positive.


Fig. 39 : forme des courants de défaut détectés sur l’alimentation triphasée des redresseurs lors d’un défaut d’isolement sur leur sortie.

G/redresseur pour :c machine à souder,c électro-aimant,c électrolyse,etc.

H/redresseur régulé pour :c réseau CC industriel,c électrophorèse.

J/variateur de vitesse pour moteur CC.

K/chargeur de batterie stationnaire pour :c réseau auxiliaire CC, onduleur.

Nota : Le courant de défaut est « pulsé » aux faibles vitesses, et très proche du courant continu pur aux vitesses élevées.

Nota : dans ce schéma, la self de lissage (L) entraîne la conduction (cyclique et par paire) des thyristors de telle façon que le point de défaut (+) ou (-) est toujours électriquement relié au neutre ; d'où un courant de défaut quasiment en continu pur.

1

2 R

3

(+)

(-)

(-)

1

2 R

3

(+)

1

2

3

(+)

M_

(-)

(+)

1

2

3

(-)

L

Id

ωtN

Id

ωtN

Id

ωtN

+

-

défaut sur (-)

défaut sur (-)

défaut sur (+)

défaut sur (-)

défaut sur (+)

défaut sur (+)

Nota : Le courant d'un défaut en (+) suit la limite supérieure des zones de conduction. De même, le courant d'un défaut en (-) suit la limite inférieure.


Fig. 41 : le courant d’un défaut maintenu en sortie de redresseur (non ouverture de Da) peut aveugler le DDRplacé sur B.

réseau (cf. fig. 41 ) comportant un redresseursuivant le montage G vu précédemment.Si l’alimentation (A) du redresseur n’est passurveillée par un DDR, ou si ce DDR a été malchoisi ou est inopérant pour une raisonquelconque, le défaut d’isolement existant sur lapartie continue subsiste.

Mais alors si un défaut se produit sur un départalternatif B, le courant de ce défaut est égal à :i1 + i2… Et il n’est pas sûr que le DDR placé surce départ, s’il est de type AC, fonctionne au seuilaffiché. C’est pourquoi la normeC 15-100 § 532-2-1-4 stipule :

« Lorsque des matériels électriques susceptiblesde produire des courants continus sont installésen aval d’un dispositif DR, des précautionsdoivent être prises pour, qu’en cas de défaut à laterre, les courants continus ne perturbent pas lefonctionnement des DDR et ne compromettentpas la sécurité. »

Il est donc sage :c de bien choisir le DDR placé juste en amontd’un système redresseur,c éventuellement d’utiliser dans le reste del’installation des DDR de type A.

32

1

(A)

N

(B)

+

-

N

311 V

i1

i2Ru

Ru

Da

Db

A l’heure où l’électricité, en tant que sourced’énergie, prend une part de plus en plusdominante, ceci dans le logement, le tertiaire etl’industrie, il était utile de rappeler le risqueélectrique, de le quantifier et de parfaire la con-naissance des Dispositifs Différentiels Résiduels.Ceux-ci ont, comme tous les matériels, leursforces et leurs limites. Encore perfectibles, cesdispositifs jouent un rôle de plus en plusimportant dans la protection des personnes etdes biens. Tous les pays industrialisés utilisentmassivement les DDR, et ceci avec des SLTdifférents, 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 indirect, un DDR est :v obligatoire en schéma TT,v nécessaire en schéma IT s’il y a plusieursprises de terre,

6 Conclusion

v à prévoir dans le cas de départs de grandelongueur en schéma TN et IT.c Pour la protection des personnes contre lesrisques de contact direct, un DDR est très utile etsouvent imposé par les normes en tant quemesure complémentaire quel que soit le SLT.c Les DDR participent aussi à la protectioncontre :v les risques d’incendie d’origine électrique,v les destructions de machines en schéma TN,v les perturbations électromagnétiques enschéma TN-S (surveillance de l’isolement duneutre).

Les DDR actuels respectent les normes deconstruction (cf. chapitre 4) et continuent àprogresser en termes de fiabilité et d’immunitéaux phénomènes parasites qui ne correspondentpas à un défaut d’isolement.

Cette étude en faisant mieux connaître lesdifférentiels doit contribuer à la sécurité de tous.


7 Bibliographie

NormesA partir de 1997 les nouvelles publications,éditions, révisions, et amendements CEI auxpublications existantes, ont une désignationdans la série 60000.L’attention des utilisateurs est attirée sur le faitque les anciennes publications imprimées avant1997 continuent de porter les anciens numérossur les copies imprimées, en attendant qu’ellessoient révisées.

Normes « Produits »c CEI 60479 : Guide des effets d’un courantpassant à travers le corps humain.c CEI 60755 : Règles générales relatives auxdispositifs de protection à courant différentielrésiduel.c CEI 60947-2 : Appareillage à basse tension -Partie 2: Disjoncteursc CEI 61008, NF C 61-150 et 151 : Interrupteursautomatiques à courant différentiel résiduel pourusages domestiques et analogues.c CEI 61009, NF C 61-440 et 441 : Disjoncteurspour usages domestiques et analogues.c UTE C 60-130 : Dispositifs de protection àcourant différentiel résiduel.c NF C 61-420 : Petits disjoncteurs différentiels.c NF C 62411 : Matériel de branchement etanalogues, disjoncteurs différentiels pourtableaux de contrôle des installations depremière catégorie.c Norme en projet : Prise de courantdifférentielle.

Normes « Installation »c CEI 60364, NF C 15-100 : installationsélectriques à basse tension.c UTE C 15-401 : guide pratique, installation desgroupes moteurs thermiques-générateurs.c UTE C 15-402 : guide pratique, alimentationsans interruption -ASI- de type statique.

Cahiers Techniques Schneiderc Protection des personnes et alimentationsstatiques sans coupure.Cahier Technique n° 129 - J-N. FIORINAc Evolution des disjoncteurs BT avec la normeCEI 60947-2.Cahier Technique n° 150 - E. BLANCc Les schémas de liaisons à la terre en BT(régimes de neutre).Cahier Technique n° 172 - B. LACROIX etR. CALVASc Les schémas de liaisons à la terre dans lemonde et leurs évolutions.Cahier Technique n° 173 - B. LACROIX etR. CALVASc Perturbations des systèmes électroniques etschémas de liaisons à la terre.Cahier Technique n°177 - R. CALVASc Cœxistence courants forts - courants faibles.Cahier Technique n° 187 - R. CALVAS etJ. DELABALLE.

Autres publicationsLe guide Schneider de l’installation électrique BT.Editeur CITEF S.A.

Schneider Direction Scientifique et Technique,Service Communication TechniqueF-38050 Grenoble cedex 9Télécopie : (33) 04 76 57 98 60

Réalisation : IT- LYON.Photographies : SCHNEIDER ELECTRICImpression : Clerc Fontaine - 1500.- 100 FF-

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© 1

998

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Les dispositifs différentiels résiduels en BT