Brevet FR2147841A1 — publié le 19730311

L'invention, due à la collaboration de Monsieur Claude TERRACOL, est relative à une installation de distribution du type domestique, tertiaire ou petite industrie à tableau de branchement d'un réseau d'utilisation d'abonné à plusieurs branches à un réseau de distribution, comprenant un disjoncteur de branchement dont l'entrée est reliée électriquement à l'arrivée du réseau de distribution et la sortie aux départs en parallèle desdites branches du réseau d'utilisation, une pluralité de disjoncteurs de départ, chacun associé à un départ du réseau d'utilisation et des moyens de déclenchement desdits disjoncteurs de branchement et de départ. Les installations de distribution du genre indiqué, notamment d'alimentation d'une maison, d'un atelier ou d'un local de service, comprennent des circuits d'alimentation distincts pour différents récepteurs. Le circuit d'alimentation des lampes d'éclairage est généralement distinct de celui des prises de courant, ce dernier pouvant de plus être subdivisé en circuit d'alimentation de divers récepteurs. L'ensemble des départs de ces circuits sont ramenés au tableau de branchement raccordant le réseau d'utilisation de l'abonné au réseau de distribution d'énergie électrique. Le tableau de branchement comporte des appareils de protection et de comptage électrique de la consommation. L'augmentation constante des puissances installées et les règles de sécurité ont imposé le remplacement progressif des simples fusibles de protection par des disjoncteurs de protection.On installe ainsi en amont de chaque réseau d'utilisation un disjoncteur de branchement, le terme "amont" étant défini par rapport au sens d'écoulement du courant à partir de la source vers les récepteurs. Le disjoncteur de branchement protège l'ensemble du réseau d'utilisation de l'abonné et il alimente différents départs de circuits de récepteurs ou de branches du réseau d'utilisation. On a déjà proposé d'associer, aux départs principaux ou à chacun de ces départs, des disjoncteurs individuels de départ permettant d'éliminer un défaut apparaissant dans un circuit particulier sans mettre hors d'alimentation l'ensemble du réseau d'utilisation.La sélectivité de déclenchement, par exemple obtenue par temporisation, permet de déclencher le disjoncteur de départ du circuit en défaut avant le disjoncteur de branchement et la continuité de la distribution électrique est ainsi améliorée, seul le récepteur ou le circuit d'un groupe de récepteurs défaillants étant mis hors circuit. Par contre, un défaut sur le tableau luimeAme est éliminé après la temporisation, et ses conséquences peuvent en être aggravées. Pour des raisons d'économie, onchoisit généralement la puissance du branchement inférieure à celle des différents appareils installés, le fonctionnement simultané de l'ensemble de ces appareils étant peu probable. De ce fait, le seuil du disjoncteur de branchement, lequel correspond à la puissance de branchement, est notablement inférieur à la somme des seuils de déclenchement des différents disjoncteurs de départ. Le fonctionnement simultané de différents récepteurs, notamment de récepteurs de puissance importante, peut amener une surcharge du réseau d'utilisation, bien qu'aucun départ individuel ne soit en surcharge. Le déclenchement du disjoncteur de branchement qui seul détecte cette surcharge, interrompt, bien entendu, l'alimentation de l'ensemble du circuit d'utilisation. La présente invention a pour but d'une part de permettre la réalisation d'un tableau de branchement assurant une sélectivité en surcharge et d'autre part, d'assurer la sélectivité sur court-circuits sans introduire de temporisation. L'installation de distribution selon l'invention, est caractérisée par le fait que ledit tableau comporte, de plus, un dispositif de détection de surcharge du réseau d'utilisation susceptible d'émettre des ordres de déclenchement desdits disjoncteurs de départ lors et pendant la durée d'un dépassement d'un seuil prédéterminé du courant global dans ledit réseau d'utilisation, qui correspond à la somme des courants dans lesdites branches en parallèle, un dispositif de programmation de déclenchement sélectif, dont l'entrée reçoit lesdits ordres de déclenchement et dont les différentes sorties sont respectivement connectées auxdits moyens de déclenchement de ladite pluralité de disjoncteurs de départ, ledit dispositif de programmation étant agencé pour transmettre successivement, suivant un cycle prédéterminé, les ordres de déclenchement aux disjoncteurs de départ de façon à déclencher successivement les différentes branches du réseau d'utilisation jusqu'à la disparition de ladite surcharge en maintenant l'alimentation des départs d'un rang supérieur considérés comme départs prioritaires. La fonction d'élimination d'une surcharge du réseau d'utilisation est transférée du disjoncteur de branchement vers les disjoncteurs de départ et le dispositif de programmation, selon l'invention, provoque un déclenchement programmé de ces disjoncteurs de départ de manière à délester progressivement le réseau d'utilisation en interrompant l'un après l'autre les différents circuits jusqu'à ltélimination complète de la surcharge. L'ordre d'élimination des récepteurs ou circuit de récepteurs est, bien entendu, choisi de manière à conserver l'alimentation des départs prioritaires, par exemple de l'éclairage. Le seuil de déclenchement du dispositif de détection de surcharge est légèrement inférieur à celui du disjoncteur de branchement, qui est maintenu comme échelon supplémentaire de sécurité. L'installation de distribution domestique ou assimilée est particulierement appropriée à l'adjonction d'un dispositif de sélectivité par circuit-image faisant l'objet d'une demande de brevet français NO 70 45j01, déposée le 17 Décembre 1970 par la requérante. La combinaison d'une telle sélectivité en court-circuit avec le dispositif de sélectivité en surcharge selon ltin- vention, permet d'accrottre la protection du réseau de l'abonné et d'assurer une continuité de la distribution de courant pratiquement optimale. Le tableau de branchement selon l'invention peut évidemment comporter d'autres appareils de protection bien connus en soi, par exemple un interrupteur différentiel susceptible de détecter les défauts d'isolation du réseau d'utilisation et d'inter- rompre l'alimentation du courant dans ce cas. Cet interrupteur différentiel peut ne faire qu'un avec le disjoncteur de tête, qu'il suffit de munir d'un relais homopolaire. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est un schéma fonctionnel d'un circuit de puissance représenté en traits épais, d'un tableau de branchement selon l'invention, le circuit de commande étant représenté en traits fins; la figure 2 est une vue partielle de la figure 1 illustrant une variante de réalisation de l'invention. Sur la figure 1, un tableau de branchement constitué par exemple par un panneau 10, comporte des bornes d'entrée 12, 14 électriquement reliées, éventuellement par l'intermédiaire d'un compteur, à une phase et au neutre ou à deux phases d'un réseau de distribution. Dans l'exemple représenté le panneau 10 alimente 4 départs 1, 2, 3, 4, par l'intermédiaire de quatre bornes de sortie 16, 18, 20, 22, et une borne neutre 24.Le panneau 10 comporte un circuit commun aux quatre départs 1, 2, 3, 4, dans lequel sont insérés en série un bloc disjoncteur de branchement 26, un bloc interrupteur différentiel 28 et un bloc de délestage 50. A la sortie du bloc 50, le circuit de phase se subdivise en différentes branches 32, 34, 36, 58, connectées en parallèle et alimentant par l'intermédiaire de disjoncteurs de départ respectivement 40, 42, 44, 46, les différents départs 1, 2, 3, 4. Le disjoncteur de branchement 26 directement en amont du réseau d'utilisation est équipé d'un déclencheur par phase, par exemple à bobines de commande 48 à action instantanée. La bobine 48 est connectée aux bornes 49, 49' de l'enroulement secondaire d'un transformateur de courant 51 dont le primaire est inséré dans le circuit de puissance directement en aval du disjoncteur 26. Un deuxième transformateur de courant 56, à primaires multiples, chacun associé à llun des départs 1, 2, 3, 4, mesure le courant global des différents départs, une mention représentative de ce courant global étant disponible aux bornes 58, 60 de l'enroulement secondaire. Des conducteurs 62, 64 relient électriquement en série les transformateurs d'intensité 51, 56,un coupe-circuit ou fusible 66 étant inséré dans le conducteur de connexion 64.Le dispositif de déclenchement sélectif du disjoncteur de branchement 26, constitué par les deux transformateurs de courant 51 et 56, est du type décrit dans la demande de brevet précitée à laquelle on se référera avantageusement pour de plus amples détails. I1 suffit de rappeler qu'un courant de défaut apparaissant en aval du tableau de branchement sur l'un quelconque des circuits d'utilisation d'un conducteur de phase 1, 2, 5 ou 4, est détecté par les deux transformateurs de courant 51 et 56 qui sont parcourus par le meme courant. La bobine 48, connectée aux bornes 49, 49' du transformateur 51, n'est parcourue par aucun courant et le disjoncteur de branchement 26 ne répond pas; le défaut est éliminé par les disjoncteurs de départe la manière qui sera décrite ci-dessous. En cas de défaillance des disjoncteurs de départ, le fusible 66 fond et la bobine 48 est excitée par le transformateur de courant 51 en provoquant le déclenchement du disjoncteur principal de branchement 26.Lors d'un défaut à l'intérieur du tableau ctest-b-dire en amont des disjoncteurs de départ 40, 42, 44, 46, seul le disjoncteur de branchement 26 est déclenché par la détection du courant de court-circuit par le transformateur de courant 51 et l'alimentation de la bobine de déclenchement 48. Le bloo interrupteur différentiel 28, branché en aval du disjoncteur de branchement 26, est du type bien connu, un détecteur d'un courant différentiel entre le conducteur de phase et le neutre étant susceptible de commander le déclenchement de l'interrupteur en cas de dépassement d'un seuil prédéterminé. Le bloc de programmation de délestage 30 comprend une résistance 68 insérée dans le conducteur de phase 12, aux bornes 70, 72 de laquelle est disponible un signal représentatif du courant de phase, lequel est appliqué aux entrées El, E2 d'un bloc divisionnaire programmateur 74 comprenant les trois sorties S2, 53, S4, respectivement associées aux disjoncteurs de départ 42, 44, 46 des conducteurs de phases 2, 3, 4. Le bloc 74 comporte en outre une entrée E3, la tension d'alimentation étant par exemple appliquée entre les bornes El et E3 et prélevée sur le circuit de puissance. Une sortie S5 commune aux trois disjoncteurs de départ 42, 44, 46, est connectée à un conducteur de retour 76 commun auxdits disjoncteurs.Le bloc 74 est avantageusement à éléments statiques d'un type bien connu susceptible de transmettre des signaux de déclenchement successivement et suivant un ordre prédéterminé aux sorties s4, S3 et S2 lorsque le signal disponible aux bornes El, E2 dépasse un seuil prédéterminé. Le bloc 74 pourrait, bien entendu, comporter un simple commutateur ou des circuits à relais permettant un balayage des trois sorties suivant un cycle donné. Les bobines de déclenchement 50, 52 et 54 des disjoncteurs de départ sont connectées d'une part par un condudeur commun 76 à la sortie S5 du bloc 74, et d'autre part aux sorties conjuguées S4, S3, 52 du bloc 74. Dans le cas d'une surcharge du réseau d'utilisation détectée par le bloc 30, un ordre de déclenchement est envoyé sur le disjoncteur de départ 46 du conducteur de phase NO 4 par la sortie s4 du bloc 74 provoquant le déclenchement et la mise hors circuit de ce départ. En cas de persistance de la surcharge, un signal de déclenchement est également transmis à la sortie S3 commandant le disjoncteur de départ 44 associé au départ NO 3 lequel est également déclenché.Le déles tage progressif du réseau se poursuit jusqu'à la diminution du courant en dessous du seuil prédéterminé du bloc 74. Dans l'exemple représenté sur la figure, le disjoncteur de départ 40 associé au départ NO 1, considéré comme départ prioritaire, necomportepas de bobine de déclenchement associée au bloc programmateur 30. Dans ce cas, l'alimentation du départ N" 1 est conservée jusqu'à l'élimi- nation du défaut par un déclenchement du disjoncteur de tête 26. I1 est bien entendu que le disjoncteur de départ NO 1 pourrait également être équipé d'une bobine de déclenchement ou qu'une pluralité de départs en sont dépourvus, l'ensemble de ces départs considérés comme prioritaires étant déclenché simultanément par le disjoncteur 26. Les disjoncteurs de départ 40 à 46 comportent les déclencheurs usuels thermiques et magnetiques réglés selon les caractéristiques des départs associés 1 à 4. Les courts-circuits ou surcharges d'un circuit individuel sont bien entendu éliminés d'une manière bien connue par les disjoncteurs de départ. Le dispositif selon l'invention fonctionne de la manière suivante - sélectivité en court-circuit : sur un défaut survenant sur l'un des départs, par exemple le départ NO 2 en aval du tableau 10, la coupure du courant est effectuée par le -disjoncteur de départ correspondant 42 par le déclencheur magnétique ou thermique usuel. Le défaut est détecté simultanément par les transformateurs de courant 51 et 56, le disjoncteur de branchement 26 ne recevant en un premier stade aucun ordre de déclenchement. En cas de défaillance du disjoncteur de départ 42, le fusible 66 ouvre le circuit de commande 62, 64 après un temps prédéterminé provoquant l'alimentation de la bobine de déclenchement 48 du disjoncteur de branchement 26. Lors d'un défaut survenant à l'intérieur du tableau 10, la bobine de déclenchement 48 est directement excitée par le transformateur de courant 51 et elle provoque le déclenchement général du réseau d'utilisation. Une protection sélective de ce genre est décrite dans la demande de brevet précitée. - sélectivité en surcharge : lorsque le courant global circulant dans le réseau et mesuré par la résistance 68 dépasse un seuil prédéterminé, un ordre de déclenchement est transmis par le bloc de programmation 74 par la sortie S4 au disjoncteur de départ 46 associé au départ NO 4.Si la coupure du départ NO 4, par exemple associée à un chauffe-eau, est suffisante pour abaisser le courant en-dessous du seuil prédéterminé de déclenchement, les autres départs 3, 2, 1 restent normalement alimentés. I1 convient bien entendu de signaler la coupure du coura-nt sur le circuit NO 4 de manière à permettre son réenclenchement automatique ou manuel après la disparition de la surcharge du réseau d'utilisation, par exemple à llarrêt d'un récepteur sur un autre circuit. Dans le cas où la surcharge subsiste après déclenchement du disJoncteur de départ 46, le bloc de programmation 74 distribue un ordre de déclenchement au disjoncteur de départ 44 associé au départ 3, d'un rang de priorité supérieure à celui du départ 4. Le processus de délestage du réseau d'utilisation est interrompu si la surcharge est éliminée par l'interruption de l'alimentation des récepteurs associés aux circuits 3 et 4, ou inversement se poursuit si la surcharge est due aux départs 1 et 2 Dans ce cas, le départ NO 2 est également éliminé par ouverture du disjoncteur 42, une surcharge résultant uniquement du départ 1 étant par la suite prise en charge par le disjoncteur principal de branchement 26 dont le seuil est légèrement supérieur au seuil de déclenchement du calculateur de délestage 30. Le disjoncteur de branchement 26 comporte avantageusement le déclencheur thermique usuel susceptible de pallier une dfaillance du système sélectif. Le meome tableau 10 peut comporter une protection différentielle résultant du bloc 28 et le cas échéant d'autres appareils de protection bien connus en soi. Le tableau comporte une sélectivité en court-circuit et en surcharge optimale, l'alimentation étant maintenue dans la mesure du possible sur les départs prioritaires ainsi que sur les circuits non affectés d'un défaut. L'insertion d'une résistance 68 dans le circuit de puissance peut astre indésirable et en se référant à la figure 2 on voit un bloc de programmation 30 dans lequel une résistance 78 est insérée dans le circuit secondaire 62 du transformateur d'intensité 51. Le signal prélevé aux bornes de la résistance 78 est bien entendu représentatif du courant circulant dans le circuit de puissance et il est appliqué aux entrées E2, E4 du bloc 74. L'alimentation de ce dernier est prélevée sur les conducteurs 12, 14 reliés aux entrées El, E3 du bloc 74. Le fonctionnement dudispo- sitif est nullement modifié- par cette variante. L'invention n'est bien entendu nullement limitée aux modes de mise en oeuvre plus particulièrement décrits et représentés aux dessins annexés, mais elle s'étend bien au contraire à toute variante restant dans le cadre des équivalences électriques. REVENDICATIONS 1. Installation de distribution de type domestique, tertiaire ou industriel à tableau de branchement d'un réseau d'utilisation d'abonné à plusieurs branches à un réseau de distribution, comprenant un disjoncteur de branchement dont l'entrée est reliée électriquement à l'arrivée du réseau de distribution et la sortie aux de'parts en parallèle desdites branches du réseau d'utlisation, une pluralité de disjoncteurs de départ, chacun associé à un départ du réseau d'utilisation et des moyens de déclenchement desdits disjoncteurs de branchement et de départ, caractérisée par le fait que ledit tableau comporte de plus un dispositif de détection de surcharge du réseau d'utilisation susceptible d'émettre des ordres de déclenchement desdits disjoncteurs de départ lors et pendant la durée d'un dépassement d'un seuil prédéterminé du courant global dans ledit réseau d'utilisation, qui correspond å la somme des courants dans lesdites branches en parallèle, un dispositif de programmation de déclenchement sélectif dont l'entrée reçoit lesdits ordres de déclenchement et dont les différentes sorties sont respectvement connectées auxdits moyens de déclenchement de ladite pluralité de disjoncteurs de départ, ledit dispositif de programmation étant agencé pour transmettre successivement, suivant un cycle prédéterminé, les ordres de déclenchement aux disjoncteurs de départ de façon à déclencher successivement les différentes branches du réseau d'utilisation jusqu'à disparition de ladite surcharge en maintenant l'alimentation des départs d'un rang supérieur considérés comme départs prioritaires. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit dispositif de programmation comporte un commutateur statique ou mécanique qui distribue les ordres de déclenchement suivant un cycle prédéterminé aux différents disjoncteurs de départ et est piloté par ledit dispositif de détection de surcharge de manière à démarrer un cycle de balayage en cas de surcharge. 3. Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait qu'elle comporte en outre un dispositif de déclenchement sélectif connu en soi desdits disjoncteurs de départ et de branchement disposés en série comprenant un premier transformateur de mesure du courant au niveau dudit disjoncteur de branchement susceptible d'exciter lesdits moyens de déclenche ment de ce dernier disjoncteur connectés aux bornes dudit premier transformateur de mesure et un deuxième transformateur de mesure dudit courant global en aval de ladiMe pluralité de disjoncteurs de départ, les deux transformateurs étant conneetés en série de telle manière que lesdits moyens de déclenchement sont inactifs tant que les courants dans lesdits deux transformateurs sont égaux et que ladite connexion en série n'est pas interrompue. 4. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'elle comporte de plus un interrupteur différentiel de protection, connu en soi, disposé en aval du disjoncteur de branchement, ou combiné avec cui-ci. 5. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que ledit disJoncteur de branchement est doté d'un déclencheur thermique et d'un déclencheur magnétique à haute sensibilité susceptible d'être shunté et que lesdits disjoncteurs de départ comportent chacun un déclencheur thermique et magnétique. 6. Installation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit seuil prédéterminé du dispositif de détection de surcharge est légèrement inférieur au seuil de déclenchement du disjoncteur de branchement.