Le principe : le couplage d'une prise de terre et d'un dispositif différentiel de sensibilité appropriée

La protection par coupure automatique de l’alimentation repose sur deux conditions :
• La constitution d’une boucle de défaut permettant la circulation d’un courant⁽¹⁾    . Cela nécessite la mise en oeuvre de conducteurs de protection reliant les masses des matériels électriques, soit à une prise de terre (schéma des liaisons à la terre de type TT⁽²⁾ ou IT), soit au point neutre de l’alimentation (schéma TN).
• La coupure automatique du courant de défaut par un dispositif de protection, dans un délai compatible avec la sécurité des personnes.

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En raison de sa facilité de mise en oeuvre, le schéma TT est habituellement utilisé pour les locaux d’habitation dont l’installation électrique est alimentée depuis le réseau de distribution publique à basse tension.
Conformément à la norme NF C 15-100, en schéma TT et en courant alternatif, la condition RA x I_∆n < 50 V doit être réalisée :
RA : résistance de la prise de terre des masses ;
I_∆n est de 500 mA (650 mA pour certaines installations anciennes).
Lorsque ce disjoncteur de branchement n’est pas différentiel, cette fonction doit alors être assurée, pour l’ensemble de l’installation, par un ou plusieurs dispositifs différentiels placés en aval. Dans ce cas, la partie d’installation comprise entre le disjoncteur de branchement et ces DDR doit présenter un niveau de sécurité équivalent à celui de la classe II.
Avec un I_∆n égal à 500 mA, la résistance de la prise de terre des masses doit être au plus égale à 100 ohms. Si la qualité du sol ne permet pas d’obtenir une telle valeur, la sensibilité du différentiel devra être accrue (par exemple 100 mA pour une résistance maximale de prise de terre de 500 ohms). Dans tous les cas, la tension de contact n’excédera jamais 50 V. Pour des valeurs de résistance de prise de terre supérieures à 500 ohms, des dispositifs différentiels à haute sensibilité (30 mA) doivent être mis en oeuvre, à titre de mesure compensatoire.

(1) : Le courant de fuite d’un appareil de classe I est en état normal de 0,5 mA à 1 mA par kW, mais peut atteindre 3,5 mA par kW après vieillissement. Des dispositions sont à prendre pour éviter le déclenchement intempestif d’un DDR du fait de ce courant de fuite normal et en l’absence de défaut d’isolement.
(2) : Schéma TT : le neutre du transformateur d’alimentation est directement relié à la terre ; les masses de l’installation sont reliées à une prise de terre séparée. Schéma TN : le neutre du transformateur d’alimentation est mis directement à la terre ; les masses de l’installation sont reliées au neutre.
Schéma IT : le neutre n’est pas relié à la terre, ou bien l’est au travers d’une impédance élevée ; les masses de l’installation sont reliées à la terre.



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Quatre caractéristiques définissent un dispositif à courant différentiel résiduel (DDR) :

Son courant assigné I_n :

Indiqué en A, il doit être au moins égal au courant d’emploi du circuit dans lequel il est installé.

Sa sensibilité I_∆n (ou courant assigné de déclenchement différentiel) :

Généralement indiquée en mA, c’est la plus faible valeur de courant de défaut à la terre qui doit faire fonctionner le dispositif différentiel de façon automatique.
Rappelons également qu’un dispositif différentiel ne doit pas se déclencher tant que le courant de défaut I_n est inférieur à (I_∆n)/2.

Son temps de déclenchement :

Les DDR usuels sont instantanés. Ils déclenchent dès l’apparition d’un courant de défaut. Leur temps maximal de déclenchement est de 40 ms pour un courant de défaut au moins égal à cinq fois leur sensibilité.
Afin d’assurer une certaine sélectivité au sein des installations, il existe des DDR retardés. Ainsi, en présence d’un courant de défaut susceptible de provoquer son ouverture, un DDR de type S ne réagit pas pendant au moins 40 ms. Cependant, pour garantir la protection des personnes contre les contacts indirects, son temps de déclenchement est au maximum de 150 ms pour un courant de défaut à la terre au moins égal à cinq fois sa sensibilité. Ces DDR de type S n’existent pas en haute sensibilité (30 mA).
Parmi les DDR à déclenchement instantané, les DDR à immunité renforcée limitent le risque de déclenchement intempestif dû aux perturbations électromagnétiques conduites par le réseau ou générées par certains récepteurs (micro-informatique, ballasts électroniques, électronique de puissance…).
Ils servent habituellement à protéger des circuits où la continuité d’alimentation est souhaitable (par exemple, un congélateur).
En raison de leur temps de non-réponse, les DDR retardés de type S présentent également un très haut niveau d’immunité contre les déclenchements indésirables. Les courants transitoires à la terre n’étant pas détectés par ces DDR, ils peuvent donc notamment être installés en amont des parafoudres.

La nature du courant de défaut :

Le modèle le plus courant est le DDR de type “AC”. Il protège l’installation contre les courants de défaut alternatifs sinusoïdaux. Lorsque des matériels électriques de classe I, installés en aval d’un DDR, sont susceptibles de produire des courants de défaut à composante continue (équipement à base d’électronique de puissance, tel un lave-linge, ou une plaque de cuisson), le DDR doit impérativement être de type A. En effet, un DDR de type AC est incapable de détecter un tel courant de défaut.
Quant aux DDR de type B, ils protègent en plus contre les courants de défaut continus lisses. Ils s’emploient principalement dans l’industrie, sur des installations triphasées comportant par exemple des variateurs de vitesse ou une alimentation sans interruption (ASI).