Brevet FR2663167A1 — publié le 19911213

i PARAFOUDRE DECONNECTABLE POUR INSTALLATIONS A BASSE TENSION. L'invention est relative à un parafoudre déconnectable inséré entre un réseau alternatif à basse tension et la terre, et comportant: un limiteur de surtension à élément non linéaire variable avec la tension, notamment une varistance et/ou un éclateur à gaz, un dispositif de déconnexion équipé d'un contact d'interruption actionné par un mécanisme, et un circuit de déclenchement sensible au courant parcourant le parafoudre pour coopérer avec le mécanisme lorsque le limiteur de surtension est défectueux, entraînant la déconnexion automatique du parafoudre par ouverture du contact, la destruction du limiteur de surtension résultant du passage irréversible d'un premier état transistoire de mise en court- circuit vers un deuxième état final de destruction. Le deuxième état de destruction du limiteur de surtension, correspond à un circuit de terre ouvert, dans lequel le circuit de déclenchement est incapable de piloter le déclenchement du mécanisme Le contact du dispositif de déconnexion est alors immobilisé en position fermée, et le parafoudre reste connecté au réseau malgré la destruction du limiteur de surtension Les règlements actuels en vigueur se limitent exclusivement à l'aspect de sécurité des personnes, et ne tiennent pas compte des contraintes techniques liées à la destruction des parafoudres. La norme française NF C 61-740 stipule que la déconnexion doit intervenir moins de 50 millisecondes après apparition d'un courant de 4 ampères Ce temps de déconnexion est trop long, car le limiteur de surtension risque de passer dans le deuxième état de destruction, avant l'intervention du dispositif de déconnexion. L'objet de l'invention consiste à améliorer la déconnexion des parafoudres à basse tension en fin de vie du limiteur de surtension. Le parafoudre selon l'invention est caractérisé en ce que des moyens de commande du circuit de déclenchement associé au mécanisme assurent la déconnexion durant le premier état transitoire du limiteur de surtension avant le passage vers le deuxième état, et que le temps de déconnexion est inférieur à ms lorsque le courant limité atteint ou se trouve au-dessus d'une intensité de 10 A et respectivement inférieur à 100 ms et ms pour des intensités de courant de 0,25 A et 1 A. La caractéristique de non fonctionnement du dispositif de déconnexion doitêtre définie non pas en fréquence industrielle, mais à l'aide d'ondes de courant transitoires que le parafoudre peut être amené à écouler normalement. L'adoption de la courbe de déclenchement selon l'invention permet de s'assurer que la déconnexion du parafoudre est effective lorsque le limiteur de surtension est hors d'usage. Cet état déconnecté est signalé par l'indicateur du mécanisme dès que le contact d'interruption s'ouvre. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, dans lequel: la figure 1 montre le schéma électrique unipolaire d'un parafoudre déconnectable associé à un réseau à basse tension, le contact d'interruption du dispositif de déconnexion étant représenté en position ouvert; la figure 2 illustre différents diagrammes de fonctionnement du parafoudre. Sur la figure 1, la parafoudre 10 déconnectable est raccordé en parallèle entre un réseau 12 alternatif à basse tension et la terre pour protéger une installation électrique R contre les effets de surtensions d'origine externe ou interne Le parafoudre 10 est logé dans un boîtier 14 isolant, renfermant un limiteur de surtension 16 connecté en série avec un dispositif de déconnexion 18 piloté par un circuit de déclenchement 20 Le limiteur de surtension 16 comporte au moins un élément non linéaire variable avec la tension, notamment une varistance à oxyde de zinc, et/ou un éclateur à gaz. Le dispositif de déconnexion 18 est équipé d'un contact 22 d'interruption actionné par un mécanisme 24, lequel coopère avec le circuit de déclenchement 20 pour commander la mise hors service du parafoudre 10 en fin de vie du limiteur de surtension 16 Le réarmement du mécanisme 24 est inhibé après déconnexion du parafoudre 10 suite à l'ouverture du contact 22 après déclenchement automatique. Le circuit de déclenchement 20 comporte à titre d'exemple, un capteur de courant associé à un relais de déclenchement du mécanisme 24, ou tout autre type de déclencheur, notamment électromagnétique, différentiel, ou électronique, sensible au courant circulant dans le parafoudre 10. Le fonctionnement d'un tel appareil de protection est bien connu des spécialistes, et ressort par exemple du document EP-A- 851 En service normal du parafoudre 10, le contact 22 est fermé, et le limiteur de surtension 16 assure une protection efficace contre les surtensions Le seuil de déclenchement et le temps de réponse du circuit de déclenchement 20 sont agencés pour permettre le passage de faibles courants de fuite, ou de décharges transitoires vers la terre. En fin de vie du parafoudre 10, la destruction du limiteur de surtension 16 engendre un courant de fuite important dépassant le seuil du circuit de déclenchement 20, avec émission d'un ordre de déclenchement vers le mécanisme 24 Il en résulte l'ouverture du contact 22 qui déconnecte automatiquement le parafoudre 10 du réseau 12 Le mécanisme 24 reste en position déclenchée, et ne peut être réarmé. Le réseau 12 est alimenté par un disjoncteur 26 d'abonné disposé en amont du parafoudre 14, par rapport à l'installation R. Un dispositif de signalisation (non représenté) indique l'état connecté ou déconnecté du parafoudre 10. Le limiteur de surtension 16 et le dispositif de déconnexion 18 sont disposés dans le même boîtier 14, mais il est clair qu'ils peuvent être logés dans des boîtiers séparés. La caractéristique de destruction des varistances à oxyde de zinc ou des éclateurs à gaz du limiteur de surtension 16 impose un temps de réponse très court de l'ensemble circuit de déclenchement 20 et dispositif de déconnexion 18 Lors de la phase de destruction, le limiteur de surtension 16 passe d'un premier état de mise en court-circuit vers un deuxième état final de destruction Ce deuxième état est atteint après emballement thermique de l'élément non linéaire. Dans le premier état, la mise en court-circuit est plus ou moins rapide en fonction de l'énergie écoulée La déconnexion du parafoudre 10 par ouverture du contact 22 doit impérativement s'effectuer dans le premier état transitoire de mise en court- circuit du limiteur de surtension 16, étant donné que l'intervention du circuit de déclenchement 20 est rendue impossible dans le deuxième état correspondant à un circuit de terre ouvert Le temps de passage du premier état vers le deuxième état dépend de l'intensité du courant de courtcircuit limité par le parafoudre 10 Sur le diagramme X de la figure 2 représentant la caractéristique du temps limite de destruction du limiteur de surtension 16, on remarque que la déconnexion du parafoudre 10 doit être opérée dans un temps inférieur à 20 ms (millisecondes) lorsque le courant limité i atteint 10 A (Ampères) La table suivante indique les principales coordonnées du temps total t D de déclenchement à ne pas dépasser pour différentes intensités du courant i: i en A 0,25 i 1 10 1000 t D en ms 100 50 | 20 | 20 On remarque que pour un point de fonctionnement M situé à droite du diagramme X, et correspondant à un temps de déclenchement de ms pour un courant de 4 A, le limiteur de surtension 16 risque de se trouver dans le deuxième état d'interruption avant déconnexion du parafoudre 10 Dans ce cas, le contact 22 reste fermé, et l'indicateur du mécanisme 24 signale l'état connecté du parafoudre 10, malgré la destruction du limiteur de surtension 16 La signalisation de l'état du parafoudre est alors erronée, étant donné que le dispositif de déconnexion 18 était incapable de prendre en compte la destruction du limiteur de surtension 16. La courbe de réponse Y située à gauche du diagramme X illustre la variation du temps de déconnexion du parafoudre 1 0 Dans ce cas, on est sûr que la déconnexion par ouverture du contact 22 s'effectue dans le premier état du limiteur de surtension 16. L'état hors d'usage du parafoudre 10 est alors signalé réellement par l'indicateur du mécanisme 24. La caractéristique de non fonctionnement du dispositif de déconnexion 18 doit être définie non pas en fréquence industrielle, mais à l'aide d'ondes de courant transitoires, que le parafoudre 10 peut être amené à écouler normalement Deux types d'ondes de courant peuvent être utilisés pour les essais, lesquels présentent des intensités jusqu'à 3 Ok A pour des durées de 8/20 microsecondes, et jusqu'à 200 A pour des durées de 10/1000 microsecondes. La courbe S (figure 2) représente la courbe de déclenchement du déclencheur différentiel temporisé de sensibilité 500 m A intégré dans le disjoncteur d'abonné 26 La courbe S est située à droite du diagramme X, la temporisation du déclencheur différentiel étant fixée à titre d'exemple à 100 millisecondes. L'invention s'applique également à un parafoudre multipolaire. REVENDICATIONS 1 Parafoudre déconnectable inséré entre un réseau ( 12) alternatif à basse tension et la terre, et comportant: un limiteur de surtension ( 1 6) à élément non linéaire variable avec la tension, notamment une varistance et/ou un éclateur à gaz, un dispositif de déconnexion ( 18) équipé d'un contact ( 22) d'interruption actionné par un mécanisme ( 24), et un circuit de déclenchement ( 20) sensible au courant parcourant le parafoudre ( 10) pour coopérer avec le mécanisme ( 24) lorsque le limiteur de surtension ( 16) est défectueux, entraînant la déconnexion automatique du parafoudre ( 10) par ouverture du contact ( 22), la destruction du limiteur de surtension ( 16) résultant du passage irréversible d'un premier état transitoire de mise en court-circuit vers un deuxième état final de destruction, caractérisé en ce que des moyens de commande du circuit de déclenchement ( 20) associé au mécanisme ( 24) assurent la déconnexion durant le premier état transitoire du limiteur de surtension ( 16) avant le passage vers le deuxième état, et que le temps de déconnexion est inférieur à 20 ms lorsque le courant limité atteint-nu se trouve au-dessus d'une intensité de 10 A et respectivement inférieur à 100 ms et 50 ms pour des intensités de courant de 0,25 A et 1 A. 2 Parafoudre déconnectable selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de déclenchement ( 20) du mécanisme ( 24) comporte un déclencheur électro-mécanique, notamment électromagnétique ou différentiel, ou un déclencheur électronique, ayant un seuil de déclenchement prédéterminé, autorisant en service normal le passage des faibles courants de fuite, et de décharges transitoires vers la terre, ledit déclencheur étant connecté en série avec le limiteur de surtension ( 16) et le contact ( 22) d'interruption. 3 Parafoudre déconnectable selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la caractéristique de non fonctionnement du dispositif de déconnexion ( 18) est déterminée au moyen d'ondes de courant transitoires, ayant notamment des intensités jusqu'à 30 k A pour des durées de 8/20 microsecondes, et jusqu'à A pour des durées de 10/1000 microsecondes.