Brevet FR2334224A1 — publié le 19770701

la présente invention concerne les circuits et dispositifs de protection à l'encontre des surtensions. Elle a plus particulièrement pour objet un circuit, un procédé et un dispositif destinés à assurer la protection d'une installation électrique d'abonné. Sur les lignes partiellement ou totalement aériennes de transport d'énergie à basse tension, il est classique d'assurer la protection de la ligne, par des mises à la terre, régulièrement distribuées le long de la ligne contre des effets de surtensions directs, ou induits, ou encore transportés par les conducteurs du réseau. Ces effets peuvent entre dus soit à la foudre, soit à des perturbations internes du réseau. Sur les lignes du réseau téléphonique, il est classique de prévoir aux entrées des centraux la mise en dérivation sur chacune des lignes de téléphone d'un tube à décharge, dit parasurtension ou parafoudre, relié à la terre. Dans de nombreuses installations électriques d'alimentation d'abonné, la distribution à l'abonne est le plus souvent établie à partir d'un réseau aérien. Il peut arriver, alors que les lignes du réseau de distribution introduisent chez l'abonné des surtensions d'origine assospherique ou autres. De telles surtensions se présentent sous la forme dtimpulsions à front raide dont le niveau de tension peut atteindre, dans le cas de la foudre par exemple,une grandeur très élevée. Auparavant,les équipements d'abonné ne comportaient en général que des appareils du genre électro-mécanique ayant une forte isolation. Il s'agissait d'appareils à moteur, d'appareils de chauffage et d'éclairage, d'appareils électroniques à lampes, capables de supporter sans détérioration des surtensions instantanées. Au cours des dernières décennies, l'appareillage électro-domestique a change de type. Il comporte souvent,à titre essentiel ou secondaire, des composants semiconducteurs ou composants å ltétat solide qui sont d'une particulière vulnérabilité en présence de surcharges de tension directes ou induites, mese instantanées. Les accidents de destruction d'un appareillage coûteux sont de plus en plus fréquents. Les recepteurs de radiodiffusion et de télévision comportent tous des composants solides très sensibles aux surtensions. Les répondeurs téléphoniques, les chaînes d'écoute, les magnétophones, tourne-disques et amplificateurs sont tous des appareils de grand prix, facilement mis hors de service à la suite d'une surcharge, même appliquée à titre transitoire. Les dispositifs de régulation des appareils électro-ménagew peuvent aussi etre détériorés. C'est pourquoi la présente invention propose un circuit propre à protéger une installation d'abonné alimentée à partir d'un réseau de distribution,en partie ou totalement aérien. Un tel circuit comporte au moins un tube a décharge, dit parasurtension ou parafoudre qui, relié à la terre en l'une de ses bornes,est place en dérivation sur chacun des conducteurs d'alimentatlon. Il est classique aussi de pratiquer la mise en dérivation d'un tube à décharge a la terre sur chaque conducteur dans les installations téléphoniques de centraux. Mais la transposition de ce genre de circuit sur une ligne de distribution électrique ne va pas de soi. En effet il faut non seulement que les tubes parasurtensions soient d'une construction telle qu'ils assurent ltévacuation des charges incidentes, il faut, de plus,qu'une fois l'impulsion passée la décharge soit interrompue. C'est pourquoi, selon l'invention,le le circuit comprenant lesdits tubes parasur- tensions est situé en aval des fusibles ou de l'appareil disjoncteur de l'installation de l'abonne et en amont de ladite utilisation. Selon l'invention, les tubes parasurtensions sont sélectionnés en fonction des caractéristiques électriques des équipements à préserver. Selon l'invention, la sélection des tubes parasurtensions est faite de manière que leur tension de seuil de la décharge Vod satisfasse à la relation V1 od V2 od 2 dans laquelle V1 désigne la tension maximale atteinte en régime transitoire dans l'installation de l'abonné et V2 la tension instantanée maximale admissible pour les composants les plus fragiles des matériels branchés sur l'installation. Selon l'invention, les tubes parasurtensions sont encore choisis pour écouler des intensités considérables dès lors que la tension à leurs bornes dépasse de facon instantanée la valeur Vod Le procédé de sélection préconisé par l'invention consiste en ceci d'abord prédéterminer la valeur maximale V1 des surtensions instantanées susceptibles de survenir dans l'installation de l'abonné à protéger choisir un nombre de tubes parasurtensions égal à celui des conducteurs A préserver , lesdits tubes parasurtensions ayant une valeur de tension de seuil de décharge supérieure à la valeur V1 auparavant determinée et inférieure à la valeur de la tension maxi male instantanée V2 admissible pour les composants les plus fragiles des matériels alimentés par ladite installation, insérer, enfin, lesdits tubes parasurtensions chacunJrespectivement,sur le conducteur à protéger, en aval des fusibles généraux ou du disjoncteur,et en amont de la première des utilisations de l'abonné. Selon un autre objet plus élaboré, l'invention prévoit des fusibles ou un disjoncteur général d'abonné incluant des moyens de protection contre les surtensions, lesdites protections consistant en un dispositif selon l'invention. Enfin,selon un objet plus relargi, l'invention vise encore l'installation protégée,caractérisée en ce qu'elle inclut au moins un circuit de protection des surtensions selon le premier objet de l'invention,c'est-a-dire situe en amont de la première des utilisations de l'abonné qu'elle a pour but de protéger et en aval d'un disjoncteur affecté à la protection des memes utilisations. Les objets et caractéristiques de de la présente invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins ci-annexés dans lesquels La figure 1 représente le schéma de l'entrée d'une paire de conducteurs d'alimentation arrivant chez l'abonne et pourvue d'un circuit de protection selon l'invention. La figure 2 représente le schéma de l'entrée d'une paire de conductcurs sur un disjoncteur protégé selon l'invention. La figure 1 illustre le circuit selon l'invention. On y voit une paire de lignes conductrices 1 et 2 qui,à leur arrivée au domicile de l'abonné,traverse d'abord le compteur 3 ensuite le disjoncteur 4 qui peut être un disjoncteur différentiel. Selon l'invention,on dispose une paire de tubes parasurtensions 5 et 5' en dérivation, chaque tube étant sur l'une des lignes conductrices 1 et 2. Par l'une de leursborneslesdits tubes parasurtensions sont mis à la terre 6. Celle-ci peut être avantageusement constituée par le conducteur réglementaire de protection. La séparation T figure le mur séparant le domicile de l'abonné de l'extérieur. Les tubes parasurtensions 5 et 5' sont choisis,selon l'invention,de manière à admettre une tension de seuil de décharge Vod qui soit supérieure aux tensions transitoires, par exemple celles de mise en marche et d'arrêt des diff-erents appareils desservis par l'installation de l'abonné. Si on n'imposait pas cette condition,les surtensions transitoires propres à l'utilisation normale des dqui- pements suffiraient à déclencher la décharge et la mise å la terre. De plus,on impose à la tension de seuil de décharge Vod de rester inférieure à la valeur maximale V2 de surtension admissible sans dommage sur les composants les plus fragiles existant dans les matériels d'utilisation. Si on n'imposait pas cette condition,la protection serait inefficace puisque le système protecteur laisserait arriver sur lesdits composants fragiles les surtensions préjudiciables. Une fois ces précautions de choix assurées,le fonctionnement du circuit est le suivant. Pour une surtension transitoire Vod inférieure a" à V2,c'est-S-dire alors que les composants les plus fragiles demeurent protégés, la décharge s'instaure dans l'un ou l'autre ou les deux tubes parasurtensions. Grâce à cette décharge, les charges instantanées sont écoulées à la terre et l'installation de l'abonne est court-circuitée. Mais le disjoncteur 4 subDrant~uneforte surintensité disjoncte. Ainsi,dès que le dispositif objet de l'invention a fonctionné, c'est-à-dire après l'ecoulement des charges transitoires, il n'y a plus de tension aux bornes des tubes parasurtensions (ou du tube parasurtension si un seul était en cause). Le seul réarmement du disjoncteur après disparition de la surtension fait revenir au fonctionnement normal. On voit de suite l'avantage considérable du circuit selon l'invention. Il présente le maximum d'efficacité. En exemple, un tube parasurtension dont la valeur de tension de seuil de décharge se situe aux alentours de 450 Volts dans le cas d'une tension distribuée å l'abonné en 220 Volts entre fil de phase et fil de neutre fournit une sécurite de court-circuit de l'utilisation chaque fois qu'une surtension dépassant 400 Volts survient. Les parafoudres ont un déclenchement quasi instantané de l'ordre de quelques centièmes de seconde seulement. Ils peuvent écouler des courants dépassant 15 kiloampères. Cornue il s'agit le plus souvent de parer à des de charges ou perturbations atmosphériques d'allure instantanée, sitôt après ltécoulement à la terre la décharge est stoppée net puisqu' aucune tension ne subsiste aux bornes du para foudre . La figure 2 montre une variante consistant à inclure dans le disjoncteur le circuit décrit ci-dessus. Cet appareil nouveau est en état de fonctionner, d'une part comme un disjoncteur classique et aussi comme un disjoncteur de protection contre les surtensions aléatoires propagées par le réseau. La figure 2 montre le type de construction d'un tel appareil 40. Les conducteurs 1 et 2 entrent par les bornes 41 et 42. La partie comprenant les enroulements du disjoncteur est classique, elle n'a pas été représentée sur la figure. Elle est située dans la partie haute de l'appareil 40. Dans la partie inférieure de l'appareil, on reconnait le circuit de la figure 1. Les tubes parasurtensions 5 et 5' sont montés en dérivation sur les sorties des fils 1 et 2,en amont des bornes 43 et 44 de sortie de l'appareil. Le fonctionnement de l'appareil 40 est, pour des raisons évidentes,le même que celui du circuit de la figure 1. Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-dessus en relation avec des exemples particuliers de réalisation, on comprendra clairement que ladite description est faite seulement à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention. PEVENDI CATIONS 1. Circuit de protection d'une installation dlectrique d'abonné alimentée en basse tension contre les surtensions transmises par au moins une ligne aérienne de distribution d'energie, comprenant au moins un tube à décharge, dit parasurtension ou parafoudre, branché en dérivation à la terre sur chacun des conducteurs de l'alimentation de l'installation de l'abonné, caractérisé en ce que - lesdites dérivations sont situées,par rapport à la source d'energie,en aval du disjoncteur d'entrée de l'installation de l'abonne et en amont de la toute première utilisation de l'énergie électrique chez l'abonné, - et en ce que les tubes parasurtensions sont sélectionnés en fonction de la tension du réseau de distribution et de ltéquipement électrique de l'abonné. 2. Circuit de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que les caractéristiques des tubes parasurtensions sont choisies en sorte que leur tension de seuil Vod satisfasse à la relation V1 l'abonné, et v la tension instantanée maximale admissible pour les composants les plus fragiles des équipements inclus dans l'installation de l'usager. 3. Circuit de protection selon la revendication 1 et la revendication 2, caractérisé en ce que chacun des tubes parasurtensions qu'il comprend est apte à écouler un courant instantané de très forte intensité dès lors que la tension à ses bornes dépasse de façon instantanée la valeur Yod. 4. Procédé de sélection des composants du circuit selon la revendication 1 et la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte les opérations suivantes - on détermine la valeur maximale V1 des surtensions transitoires propres à l'installation à protéger, - on sélectionne un nombre de tubes parasurtensions égal à celui des lignes de distribution à protéger, ces tubes ayant une valeur de tension de seuil de décharge supérieure a la valeur V1 prédéterminée et inf'erieure à la valeur de la tension maximale instantanée V2 admissible sur les composants les plus fragiles des équipements à protéger, - on insère respectivement chacun des tubes parasurtensions choisis sur la ligne a protéger en aval du disjoncteur et en amont de la première des utilisations de l'abonné. 5. Appareil disjoncteur d'installation d'abonné, caractérisé en ce qu'il inclut des moyens de protection tels que ceux de la revendication 1. 6. Installation protégée, caractérisée en ce qu'étant normalement alimentez par un réseau de distribution partiellement ou totalement aérien, elle inclut, en amont de la toute première des utilisations de l'abonné,un circuit de protectison selon la revendication 1.