Lorsque le défaut à la terre est très faible...

Nous devons tous savoir que les disjoncteurs et fusibles basse tension fonctionnent en cas de surintensité causée par des conditions de surcharge et des défauts. Comme le disent les statistiques, le type de défaut le plus courant dans les installations BT est un défaut à la terre, mais nous voyons souvent des situations où le courant circulant en raison de défauts à la terre est trop faible pour faire fonctionner les dispositifs de protection contre les surintensités.

Pourquoi une protection différentielle est-elle nécessaire dans les installations BT ?

Il est important de noter qu’un dispositif de protection contre les surintensités ne fonctionnera pas si quelqu’un entre en contact direct avec un conducteur sous tension. Alors pourquoi ? Parce que le courant circulant du corps vers le sol sera souvent suffisamment élevé pour provoquer des chocs électriques mortels, même s'il est trop faible pour faire fonctionner les appareils.

Ces deux problèmes peuvent être éliminés en utilisant des dispositifs de protection contre les fuites à la terre.

Il faut se rappeler qu'il existe deux types généraux d'appareils utilisés pour la détection des fuites à la terre : ceux fonctionnant en tension et ceux fonctionnant en courant.

Les appareils fonctionnant sous tension ne sont plus utilisés, mais pour être complets, ils étaient constitués d'une bobine connectée en série avec le conducteur de terre ou entre la structure métallique de l'installation et une électrode de terre auxiliaire. L'appareil détecterait une augmentation de tension sur la pièce métallique par rapport à la terre et déclencherait le disjoncteur lorsque cela se produirait.

Les dispositifs à courant continu fonctionnent selon un principe différent, comme illustré dans la figure 1 pour un système monophasé. Lorsque les circuits sont sans défaut, le courant circulant dans le conducteur de phase (lph) sera le même que le courant circulant dans le neutre (ln).

En cas de défaut à la terre, une partie du courant reviendra à la source via le chemin de terre (gauche), créant un déséquilibre dans le courant à travers la phase et le neutre.

Disjoncteur différentiel monophasé en circuit simple

Il s'agit d'un déséquilibre, qui est généralement mesuré en faisant passer les conducteurs de phase et de neutre à travers un transformateur d'équilibrage de noyau. Tout déséquilibre de courant produit un flux magnétique qui est capté par la bobine de détection et qui, s'il atteint un niveau prédéterminé, provoquera le fonctionnement de la bobine de déclenchement.

Le déséquilibre actuel requis pour faire fonctionner l'appareil varie selon l'application.

Toutefois, lorsqu'un DDR est utilisé pour protéger contre les chocs électriques, il doit avoir un courant résiduel de fonctionnement nominal (en cas de déséquilibre de courant qui assure le fonctionnement de l'appareil) ne dépassant pas 30 mA et un temps de fonctionnement ne dépassant pas 40 ms, 150 mA, lorsqu'il y a un courant résiduel de fonctionnement.

La plupart des unités de consommation actuelles comprennent un compartiment dans les jeux de barres avec un DDR intégré fournissant une protection contre les fuites à la terre aux circuits menant aux prises de courant. Les appareils ne se limitent pas aux systèmes monophasés.

L'image ci-dessous montre un RCD triphasé connecté à l'alimentation d'un moteur à partir d'un tableau de distribution triphasé. Dans ce cas particulier, le disjoncteur différentiel peut être réglé pour fonctionner sur un courant de fuite d'environ 500 mA, car il protège contre les contacts indirects.

Notez que le RCD est fourni en plus des dispositifs de protection contre les surintensités tels que les disjoncteurs miniatures (MCB) et les disjoncteurs à boîtier moulé (MCCB). Il existe des dispositifs appelés disjoncteurs différentiels avec dispositifs de surintensité (RCBO) qui combinent les fonctions d'un RCD et d'un MCB.

La technique de détection de fuite à la terre ne se limite pas non plus aux systèmes basse tension.

Disjoncteur différentiel triphasé

Cette technique est utilisée dans les systèmes à haute tension, mais la méthode d'équilibrage n'est pas la seule méthode utilisée. Par exemple, une autre façon de détecter un courant de défaut à la terre consiste à surveiller la quantité de courant circulant dans le conducteur de mise à la terre au point d'alimentation à l'aide d'un transformateur de courant. Si la quantité de courant dépasse une certaine valeur, un disjoncteur fonctionne pour couper l'alimentation.

Chaque disjoncteur différentiel sur les réseaux basse tension possède un bouton de test qui, lorsqu'il est enfoncé, crée un déséquilibre dans les conducteurs de phase et de neutre traversant le transformateur. Bien que cela ne fournisse pas de test de l'amplitude du courant résiduel de fonctionnement ou du temps de déclenchement, cela permet de tester le mécanisme de déclenchement. Un équipement de test propriétaire est disponible à cet effet.

Les DDR étant des dispositifs sensibles et présentant un risque de défaillance fréquent, il est très important d'utiliser périodiquement le bouton de test pour vérifier le bon fonctionnement du DDR. C'est-à-dire qu'ils tombent en panne, ce qui signifie que les contacts sont fermés mais que l'appareil ne fonctionne pas quand on le souhaite.

Cette caractéristique de défaut signifie qu'un DDR ne doit pas être considéré comme le seul moyen de protection contre les blessures dues au contact direct. Une autre raison est qu'un courant d'au moins 30 mA doit traverser la « victime » pour que le disjoncteur différentiel fonctionne en cas de contact direct.

Cette quantité de courant est suffisamment importante pour provoquer une contraction musculaire. Ainsi, même si elle prévient presque les effets d'une blessure électrique telle que la fibrillation ventriculaire dans la plupart des cas, elle peut ne pas empêcher les blessures résultant d'une contraction musculaire, comme une chute dans les escaliers ou une projection contre un mur.

Étant donné que la réglementation électrique au travail vise à prévenir les blessures et qu'un DDR ne peut pas empêcher une blessure en cas de contact direct, son utilisation comme seul moyen de protection contre les blessures par contact direct est contraire à la loi.