Brevet FR2875911A1 — publié le 20060331

On connaît les dangers inhérents aux fuites de courant à la terre notamment dans le cadre d'installations électriques domestiques. Nombre de sinistres sont déclarés, ils concernent les incendies liés à des arcs électriques persistants entre la phase et la terre ou alors des électrocutions consécutives aux pièces métalliques se trouvant à la fois isolées de la terre et soumises au potentiel de la phase. La norme prévoit d'installer des interrupteurs différentiels dont le rôle est de déclencher dès lors que le débit de fuite à la terre atteint 30 mA. Cependant il existe trois grands problèmes liés notamment aux perturbations des réseaux électriques. Le premier problème concerne la cause du déclenchement. Soit le défaut d'isolement est de type résistif soit il est de type capacitif. Les perturbations du second type sont issues soit des harmoniques du réseau, soit des phénomènes inductifs atmosphériques. Dans les deux cas les interrupteurs différentiels classiques risquent de disjoncter d'une manière aléatoire lorsque de hautes fréquences fugitives font chuter l'impédance entre la phase et la terre. Ce premier problème tend à être résolu en installant des dispositifs différentiels hautement immunisés (HI). Le second problème est d'ordre économique. L'interrupteur différentiel 2 est souvent placé en tête d'une rangée d'une dizaine de disjoncteurs 1 divisionnaires. Ces derniers ne déclenchent que pour des raisons de surcharge ou de court circuit. Par conséquent il est difficile d'attribuer un défaut d'isolement à tel ou tel départ divisionnaire. Pour des raisons de coût on ne place pas une fonction de déclenchement différentiel à chaque départ divisionnaire. Cela est d'autant plus crucial lorsque il apparaît des défauts fugitifs. Ces derniers font déclencher le différentiel 2 de tête de rangée apportant une perte de continuité de service pour certains appareils sensibles (congélateur dans l'habitat ou ordinateurs dans le tertiaire). Souvent l'électricien est appelé pour dépanner alors que le défaut a disparu. La traque d'un défaut fugitif nécessite un processus long et coûteux. Le troisième problème concerne la fiabilité des interrupteurs différentiels eux-mêmes. Chacun sait que, dans le secteur de l'habitat, quasiment personne ne vérifie le bon fonctionnement en utilisant le bouton test prévu à cet effet. Dans le tertiaire les organismes de contrôle ne les vérifient qu'une fois par an. On peut en conclure qu' un nombre non négligeable de différentiels sont potentiellement hors d'usage. Concernant la gestion des fuites divisionnaires on connaît le dispositif utilisé depuis de nombreuses années dans l'industrie dans le cadre des régimes de neutre isolés. Cette option est adaptée lorsqu'un personnel qualifié est chargé de l'entretien et du suivi de la qualité des circuits. La présente invention est plutôt ciblée pour le tertiaire et l'habitat où le neutre est mis à la terre. Dans le tertiaire et l'habitat, le tableau électrique est souvent considéré à tort comme étant toujours opérationnel alors que les problèmes d'influences électromagnétiques rencontrés sur les circuits de distribution et par conséquent les fuites fugitives, sont en pleine croissance. La présente invention a pour but de surveiller l'interrupteur différentiel tout en élargissant son rôle vers une discrimination divisionnaire et vers une approche pédagogique grâce à son interaction avec l'utilisateur pour aider à la prévention. L'interrupteur différentiel mesure la somme vectorielle des deux conducteurs qui le traversent et lorsqu' aucune fuite à la terre n'est avérée, cette somme est nulle. En revanche si elle dépasse le seuil limite, la somme vectorielle de ces courants suffit pour déclencher le différentiel. La présente invention part de l'idée que la partie détection d'une fuite de courant est plus facile à réaliser que la partie déclenchement . De plus, selon la présentation faite, garantir une grande précision de mesure pour la seule fonction de signalisation ne s'avère pas cruciale. A contrario, la chaîne complète de déclenchement d'un différentiel classique doit répondre à des exigences normatives sévères quant à la précision. Les dessins annexés illustrent l'invention: La figure 1 montre en vue de face les disjoncteurs divisionnaires 1 alimentés par l'interrupteur différentiel 2 via les peignes 3. La figure 2 montre en vue de dessus le barreau 8 contenant les inductances 6. La figure 3 schématise le fonctionnement des unités 13 et des voyants 5. La figure 4 schématise une variante de la figure 3. La figure 5 montre le détail de l'inductance 6 pour la troisième variante. La figure 6 montre le barreau 8 équipé des inductances 6 pour la troisième variante. Comme c'est souvent le cas, l'arrivée du courant au différentiel 2 se fait par le bas. Si l'un des départs divisionnaires 1 est affecté par une fuite de courant à la terre, le différentiel 2 déclenche sans pour autant indiquer le disjoncteur divisionnaire 1 qui est en cause. Si le dispositif de déclenchement du différentiel 2 est en panne, la fuite de courant à la terre continue à faire courir un danger pour les personnes et les biens et ce pour une durée indéterminée. La présente invention consiste à centraliser, pour un ensemble de n disjoncteurs divisionnaires 1, des informations relatives aux fuites de courant à la terre pour signaler sur un module de gestion 4, par un ou plusieurs voyants 5, les différents seuils d'intensité de la dite fuite située sur un ou plusieurs disjoncteurs divisionnaires 1 (figure 1). Ainsi pour chaque départ divisionnaire 1 l'ensemble de voyants 5 qui lui est affecté s'allumera à différents seuils de fuite (par exemple orange et rouge pour respectivement 50% et 100% du seuil normalisé). La mesure de fuite de chaque départ divisionnaire 1 est effectuée par un transformateur d'intensité appelé ici inductance 6 et ramenée au module de gestion 4 par les fils 7 (figures 1 et 2). L'ensemble fils 7 et inductances 6 est contenu dans le barreau 8 (figure 2) insérable entre les peignes 3 et les disjoncteurs 1. La figure 2 montre le barreau 8 équipé d'évidements 9 autour desquels sont disposées les inductances 6 prolongées par les conducteurs 7 eux- mêmes connectés au module de gestion 4 par le connecteur multiple 10. La paire de dents 11 des peignes d'alimentation 3 des deux polarités traverse chaque évidement 9 de telle sorte que les inductances 6 mesurent la somme vectorielle des courants du disjoncteur divisionnaire 1 concerné. Les conducteurs 7 noyés dans le barreau 8 seront avantageusement blindés pour éviter les interférences avec les courants circulant dans l'axe horizontal du peigne 3. Le module de gestion 4, de taille normalisée pour les tableaux électriques, comporte: une alimentation 12 captée en amont de l'interrupteur différentiel 1 (figure 1), plusieurs unités de circuits électroniques 13 (la figure 3 en représente deux: 13a et 13b) alimentant les diodes électroluminescentes ou voyants 5 oranges et rouges représentant par exemple deux seuils de fuite à la terre pour chacun des disjoncteurs divisionnaires 1 et un bouton poussoir monostable 14 de remise à zéro des unités 13 (figure 3). En version de base, la mise en oeuvre de la présente invention est la suivante: à partir d'une implantation existante ou à créer, composée d'une rangée de plusieurs disjoncteurs divisionnaires 1 alimentés chacun par un interrupteur différentiel 2, on procède à l'implantation du module de gestion 4, du barreau 8 et au branchement de l'alimentation 12 du module de gestion 4 (figure 1 et 2). Si une fuite de courant fugitive vers la terre survient en aval d'un des disjoncteurs 1, l'inductance 6 correspondante collabore avec l'unité 13 pour allumé le voyant 5 attribué au disjoncteur 1 concerné. Le voyant 5 reste allumé après la disparition du défaut. Après repérage par l'électricien (ou par l'utilisateur) du disjoncteur divisionnaire 1 incriminé, une pression sur le bouton 14 éteint le ou les voyant(s) si le ou les défaut(s) a (ont) disparu(s). Si le défaut est permanent le voyant 5 reste allumé. En première variante de la présente invention le module 4 est muni d'un sélecteur 16 qui commute entre une surveillance d'ensemble des disjoncteurs 1 dans une position 0 en collaboration avec les unités 13 et le voyant 5 affecté à chaque seuil et détecte séparément une fuite éventuelle à chacun des disjoncteurs 1 dans les autres positions (figure 4). Lorsque l'usager est averti par le voyant 5 allumé il peut procéder à la recherche du défaut en tournant le sélecteur 16 qui n'allumera le voyant 5 qu'en face du numéro de disjoncteur 1 en défaut. La figure 4 montre comme exemple le cas pour deux unités 13a et 13b et donc, respectivement affectées à deux disjoncteurs 1 a et 1 b. En seconde variante le barreau 8 de la présente invention est directement intégré dans la structure du tableau neuf et collabore au maintien mécanique de l'ensemble disjoncteurs 1 et interrupteur différentiel 2. En troisième variante de la présente invention, le barreau 8, comprenant les inductances 6 collaborent directement avec les fils de sortie de chacun des disjoncteurs 1. Les figures 5 et 6 montrent le détail de l'inductance 6 et de son armature métallique souple et isolée 15 qui collabore avec les fils 16 branchés en aval des disjoncteurs 1. En quatrième variante de la présente invention, l'ensemble inductance 6, unité 13, voyants 5 et bouton 16 sont implantés dans une prise de courant. En cinquième variante de la présente invention, l'ensemble unité 13 et voyant 5 sont implantés dans un interrupteur différentiel 1 en collaboration avec l'inductance 6 existante et interne. En sixième variante de la présente invention, le module de gestion 4 comporte un écran qui indique, en collaboration avec le sélecteur 16, l'intensité de fuite de courant pour chacun des disjoncteurs 1 (figure 4). En septième variante de la présente invention, le module de gestion 4 comporte une connexion de sortie destinée à collaborer avec un voyant 5 ou tout autre type d'alerte extérieure au tableau électrique. 25 30 2875911 5 REVENDICATIONS 1. dispositif de détection et de gestion de fuite de courant divisionnaire composé de disjoncteurs 1, d'un interrupteur différentiel 2, d'un peigne d'alimentation 3 caractérisé en ce quil collabore avec le module de gestion 4 pourvu d'un ensemble de voyants 5, d'un bouton 14 et d'unités 13 mesurant en permanence les fuites de courant à la terre de chacun dés disjoncteurs 1 par l'intermédiaire d'inductances 6 logées dans le barreau 8 insérable entre le peigne 3 et les disjoncteurs 1.(figures 1, 2, 3) 2. dispositif de détection de fuite de courant à la terre selon la revendication 1 caractérisé en ce que le module 4 est muni d'un sélecteur 16 qui commute entre une surveillance d'ensemble des disjoncteurs 1 dans une position 0 en collaboration avec les t - unités 13 et le voyant 5 affecté à àhâque seuil et détecte séparément une fuite éventuelle à chacun des disjoncteurs 1 dans les autres positions (figure 4). 3. dispositif de détection de fuite de courant à la terre selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le barreau 8 est intégré dans le tableau électrique et peut servir de support mécanique à l'ensemble des disjoncteurs 1 et au disjoncteurs différentiel 2. 4. dispositif de détection de fuite de courant à la terre selon l'une quelconque des revendications precedentes caractérisé en ce,que le barreau 8, comprenant les inductances 6 et leurs armatures souples 15, collaborent avec les fils 16 branchés en aval de chacùn des disjoncteurs 1 (figures 5 et 6). 5. dispositif de détection de fuite de courant à la terre selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'ensemble inductance 6, unité 13, voyants 5 et bouton 16 sont implantés dans une prise de courant. 6. dispositif de détection de fuite de courant à la terre selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'ensemble unité 13 et voyant 5 sont implantés dans un interrupteur différentiel 2 en collaboration avec l'inductance existante interne. 7. dispositif de détection de fuite de courant à la terre selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le module 4 est muni d'un écran qui, en collaboration avec le sélecteur 16, indique le numéro du disjoncteur 1 en défaut et la valeur mesurée de la fuite de courant. 8. dispositif de détection de fuite de courant à la terre selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le module 4 comporte une connexion destinée à allumer un voyant 5 extérieur au tableau électrique.