Sensibilité des différentiels (DDR) aux perturbations

Dans certains cas, des perturbations (dues au réseau ou à son environnement) peuvent créer des dysfonctionnements des DDR.

Déclenchement intempestif 

coupure de l’alimentation électrique en cas d’absence de situations dangereuses. Ce type de déclenchement est souvent répétitif, ce qui est très préjudiciable à la qualité de la fourniture de l’énergie, et entraîne pour l’utilisateur des perturbations d’exploitation.

Non déclenchement en cas de situations dangereuses 

Baisse de la sensibilité dans la détection des courants de défaut dangereux. Cette situation doit être analysée avec précautions car elle affecte la sécurité. De ce fait, les normes CEI ont défini 3 catégories de DDR selon leur aptitude à gérer ces types de situation (voir ci-après).

Principaux types de perturbations

Bien que ces perturbations ne soient pas dangereuses pour les personnes, elles peuvent entraîner des déclenchements intempestifs des dispositifs de protection DDR qu’il est nécessaire de pallier.

Courants de fuite permanents

Toute installation électrique BT a un courant de fuite permanent à la terre qui est dû :

• soit aux déséquilibres des capacités de fuite naturelles des conducteurs actifs à la terre (principalement pour des circuits triphasés),
• soit à des capacités entre une phase et la terre pour des circuits monophasés.

  Le courant de fuite est d’autant plus important que l’installation électrique est étendue.

Ce courant de fuite capacitif est parfois majoré de manière significative par les condensateurs de filtrage reliés à la masse de certains récepteurs électroniques (dans des équipements pour des automatismes, pour des système de communication, pour des réseaux informatiques, etc.). En l’absence de données plus précises, le courant de fuite peut être évalué sur la base suivante, pour un réseau 230 V/ 50 Hz :

• canalisations mono ou triphasées : 1,5 mA/100m,
• plancher chauffant : 1 mA/kW,
• Fax, imprimantes : 1 mA,
• PC , poste de travail : 2 mA,
• Photocopieuses : 1,5 mA.

Pour que les DDR puissent fonctionner correctement avec les sensibilités IΔn requises par les normes CEI et/ou les normes nationales pour assurer la sécurité des personnes et des biens, il est nécessaire de limiter les courants de fuite permanents traversant un DDR. Une limitation à 25% de son seuil IΔn par une division des circuits, élimine pratiquement tout risque de déclenchement intempestif.

Composantes à haute fréquence HF

(harmoniques, transitoires, etc.) générés

• par des alimentations d’équipements informatiques, des convertisseurs de fréquence, des commandes de moteur par variateur de vitesse, des systèmes d’éclairage à lampes fluorescentes,
• par la proximité d’appareils de coupure MT et de batterie de condensateurs d’énergie réactive.

Une partie de ces courants HF peut s’écouler à la terre par les capacités de fuite des équipements.

Mise sous tension

La mise sous tension de condensateurs tels que mentionnés ci-dessus crée un courant d’appel transitoire HF similaire à celui de la Figure F67.

L’apparition du premier défaut en schéma IT crée un courant de fuite transitoire du à la brusque élévation de tension des 2 phases saines par rapport à la terre.

Fig. F67 – Onde de courant normalisée 0,5 µs/100 kHz

Surtensions de mode commun

Les réseaux électriques sont soumis à des surtensions transitoires dues

• à des perturbations extérieures d’origine atmosphériques (foudre),
• à des changements brusques des conditions de fonctionnement du réseau (défauts, fusion de fusibles, commutation de charges inductives, manœuvres d’appareillage MT, etc.).

  Ces surtensions transitoires créent dans les capacités de fuite à la terre des courants transitoires de forte amplitude.

• Leur observation a établi que sur un réseau BT, les surtensions demeurent en général inférieures à 6 kV, et elles sont représentées correctement par une onde de tension normalisée 1,2/50 µs (cf. Fig. F68).

Fig. F68 – Onde de tension normalisée 1,2/50 µs

• Les courants induits par ces surtensions peuvent aussi être représentés par une onde de courant normalisée 8/20 µs de valeur crête de plusieurs dizaines d’ampères (cf. Fig. F69).

Fig. F69 – Onde de courant normalisée 8/20 µs

Immunité

Courants de fuite transitoires : CEM

Selon la NF C 15-100 § 531.2.1.4, tout DDR installé doit avoir un niveau d'immunité minimal aux déclenchements indésirables.

• Les DDR de "type S" (ou cran I et plus) admettent tous les courants transitoires de fuite à la terre, y compris ceux des parafoudres (cf. schémas d'installation au chapitre L § 1.3), de durée inférieure à 40 ms.

  Les surtensions et courants transitoires mentionnés ci-contre, les commutations (bobines de contacteurs, relais, contacts secs), les décharges électrostatiques et les ondes électromagnétiques rayonnées (radio) relèvent du domaine de la compatibilité électromagnétique (pour plus de détails, consulter les Cahiers Techniques n° 120 et 149 de Schneider Electric).

• Les DDR de type « A si » (super immunisés) évitent les déclenchements intempestifs dans les cas de réseaux pollués, effets de la foudre, courants à haute fréquence, composantes continues, transitoires, harmoniques, basses températures (-25 °C).

La NF C 15-100 § 771.314.2.1 recommande d’utiliser un DDR « si » de 30 mA pour le circuit spécifique d’un congélateur.

Courants de défauts à composantes pulsées ou continues DDR de type AC, A ou B

L'article 531-2-1-5 de la NF C 15-100 indique les dispositions à prendre si nécessaire.

La norme CEI 60755 (Exigences générales pour les dispositifs de protection à courant différentiel résiduel) définit trois types de DDR suivant la caractéristique du courant de défaut :

type AC

DDR pour lequel le déclenchement est assuré pour des courants alternatifs sinusoïdaux différentiels résiduels, sans composante continue.

type A

DDR pour lequel le déclenchement est assuré

• pour des courants alternatifs sinusoïdaux différentiels résiduels,
• en présence de courants continus pulsatoires différentiels résiduels spécifiés.

type B

DDR pour lequel le déclenchement est assuré

• pour des courants identiques à ceux du type A,
• pour des courants continus différentiels résiduels qui peuvent résulter d’un redressement triphasé.

Influences externes

Influences externes

Correspondance : CEI 60364-5-51 § 512.2 et NF C 15-100 partie 5-51 § 512.2

Tenue au froid 

Dans le cas de températures au dessous de -5°C, les relais électromécaniques très sensibles des DDR de haute sensibilité peuvent être mécaniquement bloqués par le givre en cas de condensation.

Les DDR de type «si» peuvent fonctionner jusqu’à une température de -25°C.

Atmosphères chimiques corrosives ou chargées de poussières 

Les alliages spéciaux utilisés dans la fabrication des DDR peuvent notablement être dégradés par la corrosion. Les poussières peuvent aussi bloquer le mouvement des parties mécaniques.

Les influences externes sont classées dans le Tableau 51A de la norme CEI 60364-5-51.

L’influence externe «Présence de substances corrosives ou polluantes» est identifiée par le code AFx (avec x qui représente le degré de sévérité de 1, négligeable, à 4, extrême).

Les règlements particuliers peuvent définir les dispositions à prendre et le type de DDR à mettre en œuvre (voir mesures à prendre en fonction des niveaux de sévérité dans le tableau de la Figure F70).