Brevet FR2642846A1 — publié le 19900810

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de surveillance des prises de terre d'une installation électrique telle qu'un réseau d'éclairage public. En cas de défaut d'isolementdans un candélabre, amenant un contact entre l'alimentation et la masse du candélabre, il en résulte un courant de défaut amenant la masse du candélabre à une certaine tension. Généralement un disjoncteur à courant résiduel détecte les défauts d'isolement et coupe le circuit si cette tension peut prendre une valeur dangereuse pour les personnes. On est amené à installer des disjoncteurs à courant résiduel de calibre déterminé en fonction de la résistance de terre de l'installation. Si cette résistance est élevée, le disjoncteur doit etre préw pour fonctionner sur des courants résiduels faibles. On risque alors un fonctionnement intempestif sur des courants -parasites tels que les courants capacitifs se produisant lors de variations brutales de tension. On ne peut donc admettre des résistances de terre élevées. Or, les prises de terre des réseaux d'éclairage public sont généralement constituées par un conducteur de protection en cuivre nu posé dans les tranchées en même temps que les câbles d'alimentation. I1 en résulte que la résistance de terre est souvent supérieure à 50 Ohms, valeur maximale tolérable. On est donc généralement amené dans ce cas à prévoir des prises de terre au niveau des armoires d'alimentation constituées-par des piquets foncés dans le sol. En outre, quelle que soit la nature des prises de terre, leur résistance varie dans une large mesure avec la saison. En fin d'été, alors que le terrain environnant a été asséché, la résistance de terre peut avoir des valeurs très élevées, alors qu'elles sont relativement faibles au printemps lorsque le terrain est saturé d'eau. Il en résulte que les disjoncteurs à courant résiduel n'offrent qu'une protection illusoire puisque celle-ci dépend de la résistance de terre, ou plus généralement de l'impédance de boucles de défaut, et que celles-ci ne sont généralement pas connues. La présente invention vise à pallier cet inconvénient. A cet effet, l'invention a tout d'abord pour objet un procédé de surveillance des prises de terre d'une installation électrique telle qu'un réseau d'éclairage public, caractérisé par le fait qu'après la mise hors service de l'installation, on applique une très basse tension entre un des conducteurs du réseau d'alimentation de l'installation, notamment le neutre du réseau, et le circuit de terre, on détecte le courant qui en résulte, et on émet un signal d'alarme dans le cas où le courant détecté est inférieur à une valeur prédéterminée. Il est ainsi possible de contrôler journellement soit la résistance de terre du réseau, soit plus simplement l'impédance de la boucle de défaut, de maniere à 5'assurer qu'un courant de défaut éventuel fera bien déclencher le disjoncteur à courant résiduel monté au départ de l'installation. En effet, en cas de défaut d'isolement dans un candélabre amenant un contact entre l'alimentation et la masse, il circule un courant de défaut 1d = Ut(Rte + Zl+ Rtf) ou U est la tension d'alimentation, R te est la résistance de terre du transformateur d'alimentation, Z1 est l'impédance de ligne, et R tf est la résistance de terre de l'installation. La masse du candélabre est alors portée à une tension U =1 xR c d tf Le disjoncteur à courant résiduel est prévu pour couper le circuit si Id est susceptible de déterminer une valeur de U supérieure d c à une valeur prédéterminée. L'invention permet par conséquent, en contrôlant le courant I pour une valeur donnée de l'alimentation, d'en déduire la valeur de la m résistance de terre ou plus généralement la valeur de l'impédance de boucle te l tf En effet, si pendant quelques instants on insère une très basse tension V entre le neutre du réseau d'alimentation et le circuit de terre, la valeur du courant I qui prend naissance est m I = V!(z + R + R ) m = V/(Zl + te tf On peut estimer que la résistance du conducteur neutre est la même que celle du conducteur de phase, et est de toute manière faible par rapport à R te et Rtf de sorte que l'on aura 1d = xU m m V Connaissant la valeur d'Id du courant de réglage des disjoncteurs à courant résiduel, on peut déterminer le seuil de courant détecté en-dessous duquel on sait que la résistance de terre atteint une valeur trop élevée. Dans le cas d'un réseau d'éclairage public de grande dimension et de résistance de terre faible, on peut tenir compte des résistances de ligne pour être sur de la protection du candélabre le plus éloigné. La présente invention a également pour objet un dispositif de surveillance des prises de terre d'une installation électrique telle qu'ur réseau d'éclairage public, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens pour appliquer après la mise hors service de 1V installation, une très basse tension entre un des conducteurs, notamment le neutre, du réseau d'alimentation de l'installation et le circuit de terre, des moyens de détection de courant pour détecter le courant circulant alors dans le circuit de terre, et des moyens pour émettre une alarme lorsque ce courant est inférieur à une valeur prédéterminée et la transmettre éventuellement à un poste central de télésurveillance par l'intermédiaire de moyens de télécommunication, par exemple le réseau téléphonique connecté. Les moyens d'application de la très basse tension peuvent plus particulièrement comprendre un transformateur dont le primaire est connecté entre une des phases et le neutre du réseau d'alimentation en amont du commutateur général de l'installation, et dont le secondaire est connecté entre le neutre et le circuit de terre, Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, les moyens de détection comprennent un relais relié aux moyens d'émission de l'alarme. De préférence, on prévoit des moyens de verrouillage pour verrouiller le dispositif de surveillance en position hors service lorsque l'installation est en service, et pour verrouiller le commutateur général de l'installation lorsque le dispositif est en service. On décrira maintenant l'invention en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels - la figure I représente une installation d'éclairage public et - la figure 2 représente une telle installation munie du dispositif selon l'invention. La figure 1 représente le transformateur haute tension/basse tension 1, par exemple 20 kV/ 220V, avec ses trois phases 2a, 2b et 2c et sa prise de terre 3 formant le neutre de la sortie. L'armoire 4 d'une installation d'éclairage public est ainsi connectée aux quatre fils 5a, 5b, 5c et 5N du réseau basse tension par l'intermédiaire d'un disjoncteur 6. Cette armoire comporte un certain nombre , de départs constitués par des câbles à quatre fils pour les trois phases et le neutre. Un certain nombre de candélabres 8 sont connectes sur ce câble entre le neutre et l'une des phases. En outre, la masse de chaque candélabre est reliée à une ligne de terre 9 ramenée à l'armoire 4. Un détecteur de courant résiduel 10a est monté au départ du câble 7 pour couper le disjoncteur 10b (Fig.2) dans le cas où l'on estime que ce courant résulte d'un défaut d'isolement pouvant être dangereux pour les personnes. Un tel défaut d'isolement est représenté sur le candélabre 8. Comme cela a été exposé ci-dessus, une telle protection peut toutefois s' avérer illusoire dans le cas où la résistance de la prise de terre du candélabre est trop élevée. En effet, pour une telle résistance élevée, la masse du candélabre peut atteindre une tension elle-même élevée par rapport à la terre pour un courant de défaut trop faible pour couper le disjoncteur lOb. On retrouve sur la figure 2 certains des éléments de la figure 1, plus le circuit Il plus particulièrement prévu pour palier l'inconvénient rappelé ci-dessus. On constate tout d'abord qu'en plus du-disjoncteur 6, on a introduit dans la ligne d'alimentation un contacteur général 12 en aval du disjoncteur. Entre le disjoncteur 6 et le contacteur 12, une phase 13 et le neutre 14 sont prélevés pour assurer l'alimentation du circuit 11. Ce circuit comprend essentiellement un transformateur 15 basse tension/très basse tension fournissant une tension de contrôle de quelques volts. L'alimentation du primaire 15a de ce transformateur est assurée par la ligne d'alimentation 13-14, et son secondaire 15b, relié également au neutre 14, est ramené à la ligne de terre 9 par l'intermédiaire du circuit de commande d'un relais 17. Un autre relais 18 permet d'assurer l'alimentation du transformateur 15 et de fermer le circuit représenté en traits épais entre le neutre 14 de l'alimentation et la ligne de terre 9, passant par le secondaire du transformateur et le relais 17. Le relais 18 comporte en outre une sortie 19 permettant d'assurer, lorsqu'il est fermé, le verrouillage du contacteur général 12 en position ouverte, de même que ce dernier comporte une sortie 20 permettant d'assurer, lorsqu'il est fermé, le verrouillage du relais 18 en position ouverte. Une résistance 24 montée en série avec le relais 17 et une résistance 25 montée en parallèle permettent de régler le courant de seuil minimum pour faire basculer le relais 17 dont la sortie est elle-même reliée à un automate 21. L'automate 21 est relié au relais 18 et au contacteur 12 par des lignes 22 et 23 respectivement. Lors de la mise hors service de l'installation par l'ouverture du contacteur général 12, l'automate 21 ferme le relais 18, appliquant ainsi une très basse tension entre le neutre 5N de l'alimentation et la ligne de terre 9. Tant que les prises de terre des candélabres ont une valeur sutfisamment faible, le courant qui en résulte dans le relais 17 provoque la fermeture de ce relais qui est analysée par l'automate 21 comme l'état normal. Si, par contre, la résistance de terre est trop élevée et peut par conséquent provoquer un danger en cas de défaut d'isolement d'un des candélabres, le courant établi dans le circuit est trop faible pour faire basculer le relais 17, ce qui est enregistré par l'automate 21 qui provoque l'émission d'un signal d'alarme. On constate par conséquent que l'invention permet de tester très simplement et très rapidement la résistance de terre ou l'impédance de boucle du circuit de terre, et de s'assurer par conséquent de l'efficacité du disjoncteur 10b et du dispositif à courant résiduel lOa compte-tenu de son calibre de réglage. Diverses variantes et modifications peuvent bien entendu etre apportées à la description qui précède sans sortir pour autant du cadre nl de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Procédé de surveillance des prises de terre d'une installation électrique telle qu'un réseau d'éclairage public, caractérisé par le fait qu'après la mise hors service de l'installation, on applique une très basse tension entre un des conducteurs (5N) du réseau d'alimentation de l'installation et le circuit de terre (9), on détecte le courant qui en résulte, et on émet un signal d'alarme dans le cas où le courant détecté est inférieur à une valeur prédéterminée. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on applique la très basse tension entre le neutre du réseau d'alimentation et le circuit de terre. 3 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'on déduit l'impédance de la boucle de défaut du courant détecté. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'on déduit la résistance de terre du réseau du courant détecté. 5 - Dispositif de surveillance des prises de terre d'une installation électrique telle qu'un réseau d'éclairage public, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens (15) pour appliquer, après la mise hors service de l'installation, une très basse tension entre un des conducteurs, notamment le neutre (5N), du réseau d'alimentation de l'installation, et le circuit de terre (9), des moyens (17) de détection de courant pour détecter le courant circulant alors dans le circuit de terre, et des moyens (21) pour émettre une alarme lorsque ce courant est inférieur à une valeur prédéterminée. 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'application de la très basse tension comprennent un transformateur dont le primaire est connecté entre une des phases et le neutre du réseau d'alimentation en amont du contacteur général (12) de l'installation, et dont le secondaire (15b) est connecté entre le neutre et le circuit de terre. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé par le fait que les moyens de détection comprennent un relais (17) relié aux moyens d'émission de l'alarme.