Brevet FR2255730A1 — publié le 19750718

Llinvention/ due à la collaboration de Monsieur Claude TERRACOL, est relative à un dispositif de protection sélective à disjoncteurs limiteurs disposés en série à plusieurs niveaux d un circuit électrique de puissance, chaque disjoncteur comprenant une commande de déclenchement et des moyens d'ouverture rapide des contacts en cas de défaut, ledit dispositif étant agencé pour ouvrir rapidement les contacts de l'ensemble des disjoncteurs traversés par le courant de défaut aux différents niveaux. Un dispositif de protection sélective du genre ment ion- né fait l'objet de la demande de brevet français NO 72 54471, déposée par la demanderesse le 28 Septembre 1972. Le~dispositif connu permet une ouverture rapide des contacts indépendamment de la commande de déclenchement du disJoncteur, de manière à insérer dès l'apparition du défaut une série d'arcs qui provoque une limitation notable du courant. Après coupure du courant les contacts des disjoncteurs en série s referment automatiquement si un ordre de déclenchement n'a pas été transmis à leurs déclencheurs respeetifs. Le dispositif comprend un circuit d'interoonnexion, transmettant un ordre de déclenchement au disjoncteur situé directement en amont du défaut et uniquement à ce disjoncteur, lequel reste en position ouverte tandis que les autres disjoncteurs se referment automatiquement pour alimenter les parties du réseau qui ne sont pas affectées par le défaut. Le dispositif connu présente l1inconvénient de nécessiter une interconnexion des disjoncteurs par des fils pilotes ce qui limite ses possibilités d'emploi à des installations nouvelles, dont l'ensemble des disjoncteurs appartenant à la protection sélective sont disposés dans une meme zone. La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient et'de permettre la réalisation d'un dispositif de protection sélective à disjoncteurs limiteurs équipés d'une commande intrinsèque de déclenchement sélectif. Le dispositif, selon l'invention, est caractérisé par le fait que lesdits moyens d'ouverture rapide sont agencés pour autoriser une refermeture rapide des contacts lorsque la valeur du courant décroît au-dessous d'un seuil predéterminé et que ladite commande de déclenchement comprend un compteur de cycles successifs d'ouverture et de fermeture rapide des contacts susceptible de provoquer le déclenchement après un nombre prédéterminé aesdits cycles de manière à maintenir ouverts les contacts du disjoncteur correspondant après ledit nombre prédéterminé de cycles. L'ouverture des contacts des disjoncteurs traversés par le courant de défaut est spontanée et les contacts sont maintenus ouverts tant que le courant de défaut n'est pas coupé Cette ou verture est indépendante du dispositif de déclenchement piloté-par le compteur associé à chaque disjoncteur. Les contacts se re ferment automatiquement quand le défaut disparait si le compteur n'a pas transmis un ordre de déclenchement.Les compteurs des dif férents disjoncteurs sont préréglés, de manière à transmettre un ordre de déclenchement dès le début du premier cycle d'ouverture et de fermeture rapide des contacts pour le di~sJoncteur disposd à proximité de la charge alimentée, les compteurs du niveau directement en amont étant préréglds pour un déclenchement dès le début du deuxième cycle et ainsi de suite chaque changement de niveau correspondant à une augmentation d'une unité du rdglage du eomp- teur.Un défaut au niveau de la charge provoque-l'ouverture de l'ensemble des disjoncteurs alimentant la charge, le compteur du disjoncteur aval transmettant immédiatement un ordre de déclencheur ment à ce disjoncteur > de manière à maintenir les contacts ouverts. Dès la coupure du courant les disjoncteurs en amont voient leurs contacts se refermer automatiquement et rester en position fermée, aucun courant de défaut ne les traversant. Un tel défaut est donc éliminé dès le premier cycle ou la première impulsion de déclen chement. Dans le cas d'un défaut à un niveau supérieur d'une unité, seuls les contacts des disjoncteurs de ce niveau et d'un ordre supérieur s'ouvrent des l'apparition du défaut. Les contacts se re ferment tous automatiquement, aucun compteur n'ayant transmis un ordre de déclenchement. Dès le début du deuxième cycle d'ouverture, provoqué par la persistance du défaut, le compteur préréglé au ni veau 2 transmet un ordre de déclenchement à ce disjoncteur, de ma- nière à maintenir les contacts en position ouverte.Dès la coupure du courant les contacts des disjoncteurs d'un niveau en amont se referment et sont mantenus en position fermée d'alimentation de la partie intacte du réseau. On comprend qu'un défaut n'est définiti vement éliminé qulà la suite d'une succession de cycles ouverture fermeture, eorresponuan* à aes Dait2mellts tes contacts, d'autant plus élevés que le niveau auquel apparaît le défaut est lui-même élevé.Les ondes successives de courant limité dues aux différents cycles ouverture - fermeture des contacts sont acceptables dans les installations usuelles et notablement moins néfastes qT persistance d'un courant de défaut non limité perdant une durée nettement supérieure, inévitable dans une protection usuelle à déclenchement temporisé. On connait un dispositif de protection du type chronométrique permettant l'utilisation de disjoncteurs limiteurs à ouverture rapide des contacts. Le battement des contacts des disjoncteurs s'effectue indépendamment de leurs commandes de déclenchement dont les temporisations sont échelonnées de 10 ms en 10 ms à mesure que l'on remonte de l'aval vers l'amont. Cet intervalle de 10 ms devrait, pour un bon fonctionnement du système, correspondre à la période propre de battement de tous les disjoncteurs employés sur le réseau, ce qui est évidemment impossible à obtenir, cette période dépendant des calibres des appareils et variant avec le type de défaut sur un appareil donné. I1 en résulte que si-la période propre est supérieure au temps de 10 ms, un déclenchement peut intervenir prématurément, et la sélectivité peut ne pas etre respectée. Si au contraire elle est inférieure à 10 ms, un disjoncteur situé dans une position amont pourra être amené à effectuer plus de battements que ne le voudrait son emplacement, d'où une usure plus grande de ses contacts et une perturbation inutilement prolongée sur le réseau. La présente invention présente l'avantage de ne pas nécessiter des disjoncteurs personnalisés à chaque niveau, lladapta- tion s'effectuant lors du montage par un simple réglage du compteur. Une installation existante peut être transformée par simple remplacement des disjoncteurs qui eux-mAemes sont d'un type standard rapides limiteurs, le compteur étant adjoint d'une manière quelconque. Le compteur de battements des contacts peut être mécanique ou électrique, d'un type bien connu, et il est équipé d'un dispositif de remise à zéro intervenant lors d'une interruption de la succession des battements. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement 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 représente un schéma monophasé d'une installation de distribution, selon l'invention; la figure 2 est une vue schématique d'ur. disjoncteur limiteur à compteur incorporé, selon l'invention. La figure 1 montre un circuit de puissance en arbre 11 alimenté par une source de courant, schématiquement représentée par un transformateur 10, présentant trois niveaux ou étages A, P, C, comportant chacun différentes branches, une branche 12 à l'étant ge A, deux branches 14, 16 à l'étage B et quatre branches 18. 2C, 22, 24 à l'étage C, alimentant directement différentes charges 26 28, 30, 32. Dans chaque branche 12 à 24 est inséré un disjoncteur respectivement 34 pour l'étage A, 36, 38 pour l'étage B, 40, 42, 44, 46 pour l'étage C. Les disjoncteurs 34 à 46 des étages A, B, C sont du type à ouverture rapide des contacts, qui sera décrit par la suite plus particulièrement en référence à la figure 2.Ils peuvent être équipés d'une commande manuelle ou à distance (nonreprésentée. ) et de déclencheurs usuels, par exemple thermiques, qui ne seront pas décrits, ne faisant pas partie de la présente invention. Chaque disjoncteur 34 à 46 est doté d'un déclencheur respectivement~48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, provoquant l'ouverture définitivedes contacts du disjoncteur associé. Chaque disjoncteur comporte de plus un compteur 62, 642 66 68, 70, 72, 74, piloté par le déplacement des contact du disjoncteur associé et transmettant un ordre de déclenchement au déclencheur correspondant 48 à 60.Le compteur 62 à 74 compte le nombre de cycles ouverture fermeture des contacts et il est réglé de manière à transmettre un ordre de déclenchement après un nombre prédéterminé de tels cycles. Les compteurs 68 à 74 du niveau C sont réglés pour un déclenchement dès le début du premier cycle d'ouverture des contacts des disjoncteurs 40 à 46, de manière à empêcher toute refermeture des contacts. Ils transmettent donc un ordre de déclenchement dès le premier battement des contacts des disjoncteurs. Les disjoncteurs 36, 38 ont leurs compteurs 64, b6 réglés à un niveau II, de manière à provoquer le déclenchement dès la deuxième impulsion, c'est-à-dire dès le début du deuxième cycle de battement des contacts des disjoncteurs 35 38.D'une manière analogue, le disjonc- teur 34 est déclenché par un ordre du compteur associé 62 dès le troisième battement de ses contacts. Les disjoncteurs 34 à 46 sont tous du même type, et seul l'un des tôles d'un 5ï JisJorcteur est décrit plus particulièrement en référence à la figure 2. Un pont de contact mobile 140 coopère avec des contacts fixes 144, 146 terminant des conducteurs d'amenée et de sortie 148, 150 du disjoncteur. Un circuit magné tique fixe 152 entoure les conducteurs 148, 150 et coopère avec une armature mobile 154 séparée en pcsition fermée du pont de con tact 140 du circuit magnétique 152 par un entrefer 156. Elarmature 154 est sollicitée en position écartée du circuit magnétique 152 par un ressort 145 et porte une tige de ccmmande 141 susceptible de coopérer après une course morte, correspondant à ltintervalle 147, avec le pont de contact 140 pour provoquer l'ouverture de ce dernier. Le pont de contact 140 est solidarisé unidirectionnellement par une tige 142 se terinant par une butée 170 avec un cou lisseau 166.Un ressort de compression 172, inséré entre le cou lisseau 166 et le pont de contact 140, sollicite ce dernier en po sition d'écartement maximal, limitée par la butée 170, du coulis seau 166. Un ressort de compression 174 en appui d'une butée fixe 176 sollicite le coulisseau 166 vers le haut, sur la figure 2, c ' est-à-dire en direction d t ouverture du pont de contact 140. Le coulisseau 166 coopère avec un mécanisme de déclenchement à bielle brise 168 prenant appui sur un point fixe ou semi-fixe 180.La bielle brisée -168 est maintenue en position de verrouillage du cou listeau 166 par dépassement du point mort et butée d'un nez 182 contre un levier d'accrochage 184 monté à pivotement sur un axe 186. -F Un disjoncteur du genre indiqué est décrit dans la demande de brevet français précitée, à laquelle on se reportera avan ttgeusement pour de plus amples détails. On rappelle qu'une ouver ture-rapide des contacts par déplacement du pont de contact 140 est obtenue, indépendamment de la commande de déclenchement à bielle brisée 168, par attraction de l'armature 154 par le circuit magné tique 152 excité par un courant de défaut circulant par les conduc teurs d'amenée 148, 150. Si la commande de déclenchement à bielle 168 n'est pas actionnée, le pont de contact 140 se rèferme automa tiquement, après disparition du courant de défaut libérant l'arma ture 154, sous l'action du ressort de rappel 172.Dans le cas d'un déclenchement par pesage de la bielle 168 le coulisseau 166 est déplacé vers le haut et maintient ainsi le pont de contact 140 en position ouverte. Selon l'inventionss un compteur désigné par le repère général 188, est associé au disjoncteur de manière à compter les cycles de déplacement du pont de contact 140 et à actionner après un nombre de cycles prédéterminé le levier d'accrochage 184 libé rant le nez 182, autorisant le brisage de la bielle 168. Le comp teur 188 comporte deux tiges coulissares 190, 192 montées dans un carter 194. La tige coulissante 190 est rigic::ent reliée par une barre 196 au pont de contact 14O et se dé-!lace avec ce dernier.Sur la tige 190 est monté à pivotement sur un axe 198 un cliquet 200 dont le nez 202 est susceptible de s'engager dan. les dents d une crémaillère 204 ménagée sur la tige coulissante 192 en regard de la tige 190. Les tiges 192 et 190 s'étendent parallèlement, la liaison unidirectionnelle à cliquet 200 et crémaillère 204 permet une solidarisation dans le sens de déplace- ment correspondant à l'ouverture du pont de contact 140.Une saillie 206 du cliquet 200 est engagée par une lame élastique 2-Gfi, qui provoque en début d course de coulissement de la tige 190 un pivotement et un engagement du cliquet 200 avant d'autoriser, au cours du mouvement poursuivi, un échappement de la saillie 206. La tige 192 est sollicite en position de repos en appui contre une butée réglable 210, par un ressort de compression 212 prenant ap appui sur un collet 214. La tige coulissante 192 se termine par un poussoir 216 susceptible d'engager l'extrémité du levier pivotant 184. La tige coulissante 192 coopère avec un dispositif ralentisseur 218 par un accouplement unidirectionnel à cliquet 220 actif dans un sens de déplacement de la tige 192 indiqué par la flèche sur le dessin, tendant à amener la tige en butée dans la position représentée sur la figure 2. Le dispositif ralentisseur 218 comporte un train d'engrenage multiplicateur 222, 224 entrat- nant en rotation une roue crantée 226 coopérant avec un dispositif à échappement 228 par mouvement coulissant de va-et-vient. Un tel dispositif ralentisseur est bien connu en soi et par exemple décrit dans le brevet français Ne 1.333.758 auquel on se référera pour plus de détails. Le cliquét 220 autorise un mouvement libre de la tige coulissante 192 en direction opposée à celle de la flèche en direction du levier pivotant 184, un mouvement inverse étant freiné par le dispositif ralentisseur 218. Le compter 188 fonctionne de la manière suivante Un mouvement d'ouverture du pont de contact 140 provoque un déplacement de la tige coulissante' 190 et un engagemént du cliquet 202 dans les dents de la crémaillère 204 entratnant la tige coulissante 192 en direction opposée à celle de la flèche. La tige coulissante 192 se déplace donc en direction du levier pivotant 184 d'une distance correspondant sensiblement à la course d'ouver ture des contacts 140. Lors du mouvement de fermeture du pont de contact 140 la tige coulissante 190 est ramerez en position d'origine, le cliquet 202 rompant la liaison avec la tige 192.Cette dernière sous 1 t action du ressort 212 tend à se déplacer en direction inverse, indiquée par la flèche sur le dessin, un tel mouvement étant entravé et ralenti par le ralentisseur 218 entralné par l'engagement du cliquet 220. La temporisation de retour à zéro de la tige coulissante 192 par le ralentisseur 218 est suffisante pour empêcher un déplacement notable de la tige 192 entre deux déplacements successifs du pont de contact 140 s' ouvrant sur un défaut persistant.Lors du deuxième cycle de'déplacement du pont de contact 140 la tige coulissante 192 est déplacée d'un deuxième cran de la manière indiquée ci-dessus. I1 est facile de voir que l'es- pace ménagé entre le poussoir 216 et le levier pivotant 184 détermine le préréglage du compteur l883 de manière à provoquer le déclenchement par pivotement du levier 184 à la suite d'une, deux ou plusieurs cycles de déplacement du pont de contact 140. L'écartement initial du poussoir 216 est réglable par déplacément de la butée 210.Les battements successifs du pont de contact 140 sont intégrés par le système à cliquet et crémaillère 202, 204; une interruption des batte.*mlents entraRnant un retour à zéro 'du compteur 188 par un déplacement ralenti par le ralentisseur 218. I1 convient de noter que le compteur 188 peut être réalisé de toute autre manière opérantes notamment par des systèmesélectriques ou électro-mécaniques. Le dispositif de protection sélective, selon l'invention, fonctionne de la manière suivante Les compteurs 68, 70, 72, 74 de ltétage C sont réglés de manière à engager dès le premier déplacement vers la position d'ouverture du pont de contact 140 le levier pivotant 184 libérant le nez 182. Les compteurs 64, 66 de 11étage B sont réglés pour provoquer le déclenchement lors du deuxième cycle de déplacement du pont de contact 140. Le compteur 62 de l'étage A provoque le déclenchement lors du troisième cycle. Dans le cas d'un défaut apparaissant par exemple au point X au voisinage de la charge 32, les disjoncteurs en série 34, 38, 46, traversés par le courant de défaut s'ouvrent rapidement par attraction des armatures 154 par les circuits magnétiques 152. L'insertion des trois arcs tirés entre les contacts de ces disjoncteurs provoque un effet de limitation notable du courant. Le comp teur 74 du disjoncteur 4t envoie simultanément un ordre de déclen chevet par pivotement du levier 184 et une ouverture définitive du pont de contact 140 par déplacement du coulisseau lód, de la manière décrite ci-des-sus. Le disjoncteur 46 est donc maintenu en position ouverte tandis que les contacts des disjoncteurs 34 et 38 se referment dès la disparition du courant de défaut. Les eomp- teurs 66 et 62, respectivement réglés pour deux et trois cycles, n'ont pas actionné le dispositif de déclenchement de ces disjoncteurs 34, 38, lesquels se referment.Le défaut étant éliminé, les contacts restent en position fermée et le compteur est ramené dans sa position d'origine progressivement par déplacement de la tige coulissante 192 freiné par le ralentisseur 218. Dans le cas d'un défaut apparais-sant en aval du disåoncteur 34 du niveau A et en amont du niveau B, par exemple en point Y indiqué sur la figure 1, seul le disjoncteur 34 voit le défaut et le pont de contact 140 de ce disjoncteur s ouvre rapidement. Après coupure du courant et déplacement du compteur t2 d'une unité le pont de contact 140 se referme automatiquement pour se réouvrir sous l'effet du défaut persistant. Le compteur 188 est déplacé d'un cran supplémentaire ne provoquant toujours pas le déclenchement de l'appareil.Après une nouvelle fermeture des contacts et une troisième ouverture le compteur 188 donne l'ordre de déclenchement, maintenant-ouvert définitivement le disjoncteur 34. Le nombre de battements toléré, nécessaires au déclenchement du disJoncteur, augmente avec le niveau, c'est-à-dire avec l'éloignement du disjoncteur 'de la charge alimentée. Les battements successifs sont tous à effet de limita-tion de courant et de durée relativemerlt faible, le mouvement ces contacts étant très rapide. Un réseau peut tolérer de tels battements successifs. Il .est inutile de préciser que les compteurs du niveau C peuvent être simplifiés, aucune mémorisation n'étant nécessaire à ce niveau. I1 suffit donc de prévoir un déclenchement par le déplacement du pont de contact 140 par tout moyen approprié. L'invention n'est bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrit et représenté aux dessins annexés, mais elle s'étend bien au contraire à toute variante restant dans le cadre des équivalences. REVENDICATIONS 1. Dispositif de protection selectiv à disjoncteurs limineurs disposés en sérIe k plusieurs niveaux d'un circuit électrique de puissance, chaque disjoncteur comprenant une commande de déclenchement et des moyens d'ouverture rapide des contacts en cas de défaut, ledit dispositif étant agencé pour ouvrir rapidement les contacts de 11 ensemble des disjoncteurs traversés par le courant de défaut aux différents niveaux, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'ouverture rapide sont agencés pour autoriser une refermeture rapide des contacts lorsque la valeur du courant décroît au-dessous d'un seuil prédéterminé et que ladite commande de déclenchement comprend un compteur de cycles successifs d'ouverture et. de fermeture rapide des contacts susceptible de provoquer le déclenchement après un nombre prédéterminé desdits cycles, de manière à maintenir ouverts les contacts du disjoncteur correspondant après ledit nombre prédéterminé de cycles. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit nombre croit d'une unité, à partir du disjoncteur directement en amont de la charge qui déclenche dès la première ouverture des contacts, avec chaque niveau en direction du disjoncteur au voisinage de la source d'alimentation, le compteur de ce dernier disjoncteur étant réglé pour provoquer le déclenchement à la suite d'un nombre maximal de cycles. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit compteur est doté d'un dispositif effaceur et de remise à zéro devenant actif lors d'une interruption de la succession desdits cycles. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit compteur comporte une crémaillère à avancement pas à pas à chacun desdits cycles et un organe de retenue de ladite crémaillère agencé pour autoriser un retour progressif en position de zéro.