FR2998726A1

FR2998726A1 - Detector for detecting breakdown of neutral in three-phase electrical installation used in refill station for charging electric vehicle, has fault lamp and limiting impedance unit connected in series between terminal and ground conductor

Info

Publication number: FR2998726A1
Application number: FR1203161A
Authority: FR
Inventors: Said Attigui; Marc Paupert
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 2012-11-23
Filing date: 2012-11-23
Publication date: 2014-05-30
Anticipated expiration: 2032-11-23
Also published as: FR2998726B1

Abstract

The detector (20) has three phase conductors (PH1'-PH3'), a neutral conductor (N') and a ground conductor (PE'). Three lamps (L1-L3) e.g. LEDs, are connected to the respective phase conductors, and include a common terminal (PC) connected to the neutral conductor. A capacitor (C) is connected in parallel with one of the lamps (L1), and has impedance ranging between 1% and 15% of an impedance of the three lamps. A fault lamp (L4) and a limiting impedance unit (R) i.e. resistor, are connected in series between the common terminal and the ground conductor.

Description

DETECTEUR DE RUPTURE DE NEUTRE DANS UNE INSTALLATION ELECTRIQUE TRIPHASEE Domaine technique de l'invention L'invention est relative aux contrôles de conformité électrique, et plus 5 particulièrement à un dispositif capable de détecter une rupture de neutre dans une installation électrique triphasée. État de la technique À la différence d'un système électrique monophasé, une rupture de neutre dans un système triphasé ne provoque pas systématiquement un 10 dysfonctionnement. Le système triphasé peut continuer à fonctionner si les charges connectées aux trois phases sont équilibrées. Par conséquent, l'utilisateur du système triphasé ne dispose d'aucune information lui indiquant la présence d'un défaut de neutre. La figure 1 est un schéma d'une installation électrique qui illustre le risque 15 d'une rupture de neutre en régime triphasé. L'installation comporte un réseau électrique 10 distribué par trois conducteurs de phase PH1, PH2 et PH3 et un conducteur de neutre N. Des charges R1, R2 et R3 sont connectées respectivement aux conducteurs de phases PH1, PH2 et PH3. L'installation électrique triphasée de la figure 1 est câblée d'après un 20 montage en étoile avec point commun relié au neutre. Dans ce type de câblage, les charges R1, R2 et R3 sont formées de dipôles. Une borne de chaque dipôle est connectée à une phase (PH1, PH2 ou PH3 respectivement) tandis que les autres bornes sont interconnectées et reliées au conducteur de neutre N. Les dipôles R1 à R3 disposent donc d'une borne 25 en commun, notée PC sur la figure 1. Lorsque les dipôles R1, R2 et R3 ont des valeurs d'impédance égales, l'installation est dite équilibrée (ou symétrique). Les courants de ligne circulant dans les conducteurs de phase PH1, PH2 et PH3 sont égaux et le courant de neutre est nul. Une rupture du conducteur de neutre N ne remet 30 donc pas en cause le fonctionnement de l'installation triphasée équilibrée.TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The invention relates to electrical conformity checks, and more particularly to a device capable of detecting a neutral break in a three-phase electrical installation. STATE OF THE ART Unlike a single-phase electrical system, a neutral break in a three-phase system does not systematically cause a malfunction. The three-phase system can continue to operate if the loads connected to the three phases are balanced. Therefore, the user of the three-phase system has no information indicating the presence of a neutral fault. FIG. 1 is a diagram of an electrical installation which illustrates the risk of a neutral breaking in a three-phase regime. The installation comprises an electrical network 10 distributed by three phase conductors PH1, PH2 and PH3 and a neutral conductor N. Charges R1, R2 and R3 are respectively connected to phase conductors PH1, PH2 and PH3. The three-phase electrical installation of FIG. 1 is wired according to a star arrangement with a common point connected to the neutral. In this type of wiring, the charges R1, R2 and R3 are formed of dipoles. One terminal of each dipole is connected to one phase (PH1, PH2 or PH3 respectively) while the other terminals are interconnected and connected to the neutral conductor N. The dipoles R1 to R3 therefore have a terminal 25 in common, denoted PC in FIG. 1. When the dipoles R1, R2 and R3 have equal impedance values, the installation is said to be balanced (or symmetrical). The line currents flowing in the phase conductors PH1, PH2 and PH3 are equal and the neutral current is zero. A break in the neutral conductor N does not therefore affect the operation of the balanced three-phase installation.

Par contre, il existe de nombreuses installations électriques triphasées dans lesquelles les impédances R1, R2 et R3 ne sont pas égales. C'est notamment le cas des bornes de recharge de véhicules électriques qui sont reliées au réseau public de distribution d'électricité ou des stations de recharge qui accueillent plusieurs véhicules simultanément. Sur de tels réseaux électriques, il n'est pas possible de maîtriser la répartition des charges sur les phases. Dans ces conditions de déséquilibre, une coupure du conducteur de neutre N peut conduire à une détérioration des équipements raccordés à l'installation électrique (les véhicules électriques dans l'exemple ci-dessus). Par exemple, si la charge R1 sur la phase PH1 diminue subitement, les tensions aux bornes des deux autres phases PH2 et PH3 fluctuent, par exemple de 230 V jusqu'à 400 V, ce qui est préjudiciable pour les charges R2 et R3 connectées à ces phases. 11 est donc essentiel de vérifier la continuité du conducteur de neutre avant la mise sous tension et l'utilisation d'une installation électrique triphasée. Une technique pour détecter la rupture de neutre dans une installation électrique triphasée consiste à mesurer le potentiel électrique de la borne PC qui est commune aux charges R1, R2 et R3. En temps normal, le potentiel de cette borne est nul car elle est reliée au conducteur de neutre N, lui-même relié à la terre. Par contre, en cas de rupture de neutre et de déséquilibre, ce potentiel devient flottant et varie en fonction du rapport entre les impédances de charge. Cette technique nécessite un appareil électronique de mesure coûteux, à 25 cause des capteurs et de l'électronique qui sont utilisés. La maintenance de ce type d'appareil représente également un coût important. Résumé de l'invention On constate qu'il existe un besoin de prévoir un détecteur de rupture de neutre dans une installation électrique triphasée, qui soit économique et 30 simple d'utilisation. On tend à satisfaire ce besoin en prévoyant les éléments suivants : - des premier, deuxième et troisième conducteurs de phase, un conducteur de neutre et un conducteur de terre ; ^ des première, deuxième et troisième charges connectées respectivement aux premier, deuxième et troisième conducteurs de phase et possédant une borne commune connectée au conducteur de neutre ; une quatrième charge montée en parallèle de la première charge et d'impédance comprise entre 1 % et 15 % de l'impédance des première, deuxième et troisième charges ; - un témoin de défaut et une impédance de limitation connectés en série entre la borne commune et le conducteur de terre. Dans un mode de réalisation préférentiel, le détecteur comporte en outre un premier interrupteur, configuré pour connecter le témoin de défaut et l'impédance de limitation en parallèle de l'une des première, deuxième et troisième charges, et un deuxième interrupteur branché sur le conducteur de terre. Dans une variante de réalisation, le détecteur comporte un premier interrupteur configuré pour connecter le témoin de défaut en parallèle de l'une des première, deuxième et troisième charges.On the other hand, there are many three-phase electrical installations in which the impedances R1, R2 and R3 are not equal. This is particularly the case of charging stations for electric vehicles that are connected to the public electricity distribution network or charging stations that accommodate several vehicles simultaneously. On such electrical networks, it is not possible to control the distribution of loads on the phases. Under these conditions of imbalance, a cutoff of the neutral conductor N can lead to a deterioration of the equipment connected to the electrical installation (the electric vehicles in the example above). For example, if the charge R1 on the phase PH1 suddenly decreases, the voltages across the other two phases PH2 and PH3 fluctuate, for example from 230 V up to 400 V, which is detrimental for the charges R2 and R3 connected to these phases. It is therefore essential to check the continuity of the neutral conductor before switching on and using a three-phase electrical installation. One technique for detecting the neutral break in a three-phase electrical installation consists in measuring the electric potential of the terminal PC, which is common to the loads R1, R2 and R3. Normally, the potential of this terminal is zero because it is connected to the neutral conductor N, itself connected to the ground. On the other hand, in the event of a neutral break and an imbalance, this potential becomes floating and varies as a function of the ratio between load impedances. This technique requires an expensive electronic measuring apparatus because of the sensors and electronics that are used. The maintenance of this type of apparatus also represents a significant cost. SUMMARY OF THE INVENTION It is found that there is a need to provide a neutral break detector in a three-phase electrical installation, which is economical and easy to use. This need is satisfied by providing the following elements: first, second and third phase conductors, a neutral conductor and a ground conductor; first, second and third charges respectively connected to the first, second and third phase conductors and having a common terminal connected to the neutral conductor; a fourth load connected in parallel with the first load and with impedance between 1% and 15% of the impedance of the first, second and third loads; - a fault indicator and a limiting impedance connected in series between the common terminal and the earth conductor. In a preferred embodiment, the detector further comprises a first switch, configured to connect the fault indicator and the limiting impedance in parallel with one of the first, second and third charges, and a second switch connected to the ground conductor. In an alternative embodiment, the detector comprises a first switch configured to connect the fault indicator in parallel with one of the first, second and third charges.

Avantageusement, le premier interrupteur est connecté au deuxième ou troisième conducteur de phase. Le premier interrupteur peut également être connecté au premier conducteur de phase et à une borne située entre le deuxième interrupteur et l'impédance de limitation.Advantageously, the first switch is connected to the second or third phase conductor. The first switch may also be connected to the first phase conductor and to a terminal located between the second switch and the limiting impedance.

De préférence, l'impédance de limitation est configurée de sorte qu'un courant de défaut circulant par le conducteur de terre soit inférieur à un seuil de déclenchement d'une protection différentielle équipant l'installation électrique triphasée.Preferably, the limiting impedance is configured such that a fault current flowing through the earth conductor is less than a tripping threshold of a differential protection equipping the three-phase electrical installation.

Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs et illustrés à l'aide des dessins annexés, dans 5 lesquels : - la figure 1 représente schématiquement une installation électrique en régime triphasé ; - la figure 2 représente un détecteur de rupture de neutre dans une installation électrique triphasée, d'après un mode de réalisation 10 préférentiel de l'invention ; - la figure 3 illustre le fonctionnement du détecteur de la figure 2 lorsque le conducteur de neutre de l'installation électrique est intact ; - la figure 4 illustre le fonctionnement du détecteur de la figure 2 en cas de coupure du conducteur de neutre de l'installation électrique ; et '15 - la figure 5 représente une variante de réalisation du détecteur de rupture de neutre selon l'invention. Description d'un mode de réalisation préféré de l'invention Afin de détecter une rupture de neutre dans une installation électrique triphasée, on prévoit un dispositif qui simule le comportement d'une charge 20 et créé artificiellement une situation de déséquilibre entre les trois conducteurs de phase de l'installation. Comme les charges R1, R2 et R3 de la figure 1, ce détecteur dispose d'un point commun où se rejoignent les conducteurs de phase. Ce point commun est relié au conducteur de neutre lorsque le détecteur est branché sur l'installation. 25 En cas de défaut de neutre, le potentiel électrique du point commun devrait être flottant. Le déséquilibre créé par le détecteur permet cependant de fixer le potentiel du point commun à une valeur prédéterminée. Un témoin est connecté à ce potentiel pour signaler la présence du défaut à un utilisateur.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other advantages and features will emerge more clearly from the following description of particular embodiments given by way of nonlimiting examples and illustrated with the aid of the appended drawings, in which: FIG. 1 schematically represents an electrical installation in three-phase regime; FIG. 2 shows a neutral breaking detector in a three-phase electrical installation, according to a preferred embodiment of the invention; FIG. 3 illustrates the operation of the detector of FIG. 2 when the neutral conductor of the electrical installation is intact; FIG. 4 illustrates the operation of the detector of FIG. 2 in the event of a break in the neutral conductor of the electrical installation; and FIG. 5 represents an alternative embodiment of the neutral rupture detector according to the invention. DESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION In order to detect a neutral break in a three-phase electrical installation, provision is made for a device that simulates the behavior of a load and artificially creates a situation of imbalance between the three phase of the installation. Like the charges R1, R2 and R3 of Figure 1, this detector has a common point where the phase conductors meet. This common point is connected to the neutral conductor when the detector is connected to the installation. In the event of a neutral fault, the electric potential of the common point should be floating. The imbalance created by the detector, however, allows to set the potential of the common point to a predetermined value. A witness is connected to this potential to signal the presence of the fault to a user.

La figure 2 représente un mode de réalisation préférentiel d'un détecteur de rupture de neutre 20 relié à une installation électrique triphasée 22 à tester. Le détecteur 20 comprend trois conducteurs de phase PH1', PH2' et PH3', un conducteur de neutre N' et un conducteur de terre PE'. En situation de test, telle que représentée sur la figure 2, les conducteurs PH1', PH2' et PH3', N' et PE' du détecteur 20 sont connectés aux conducteurs correspondant de l'installation 22. Sur la figure 2, les références PH1, PH2 et PH3 désignent les conducteurs de phase de l'installation 22, connectés respectivement aux conducteurs PH1', PH2' et PH3'. Le fil N correspond au conducteur de neutre tandis que le fil PE correspond au conducteur de terre de l'installation, appelé également conducteur de protection. Les conducteurs N et PE de l'installation 22 sont connectés respectivement aux conducteurs N' et PE' du détecteur 20. Ils sont, en général, tous les deux reliés à la terre (schéma de liaison à la terre « TT » ou « TN »). Des charges L1, L2 et L3 sont connectées respectivement aux conducteurs de phase PH1', PH2' et PH3' du détecteur. Elles sont, de préférence, formées de dipôles ayant des valeurs d'impédance égales. Une borne de chaque dipôle L1, L2 ou L3 est connectée à la phase PH1', PH2' ou PH3' correspondante et l'autre borne de chaque dipôle est connectée au conducteur de neutre N'. Les trois charges partagent donc une même borne PC, qu'on appellera ci-après « point commun » ou « borne commune » (montage en étoile avec point commun câblé au neutre). De préférence, les charges L1, L2 et L3 sont des témoins lumineux. Un opérateur qui raccorde le détecteur 20 à l'installation 22 est ainsi averti que les phases PH1 à PH3 sont sous tension. Les témoins lumineux sont, par exemple, des lampes de même impédance afin de comparer l'activité des phases, notamment en cas de déséquilibre. Le détecteur 20 comprend également une charge C de faible impédance devant les charges L1 à L3. La charge C représente entre 1 % et 15 % environ de l'impédance des charges L1 à L3. La charge C est montée en parallèle de l'un des témoins de phase L1 à L3. Sur la figure 1, la charge C est par exemple connectée en parallèle du témoin L1.FIG. 2 represents a preferred embodiment of a neutral rupture detector 20 connected to a three-phase electrical installation 22 to be tested. The detector 20 comprises three phase conductors PH1 ', PH2' and PH3 ', a neutral conductor N' and a ground conductor PE '. In the test situation, as shown in FIG. 2, the conductors PH1 ', PH2' and PH3 ', N' and PE 'of the detector 20 are connected to the corresponding conductors of the installation 22. In FIG. 2, the references PH1, PH2 and PH3 denote the phase conductors of the installation 22, respectively connected to the conductors PH1 ', PH2' and PH3 '. The N-wire corresponds to the neutral conductor while the PE-wire corresponds to the ground conductor of the installation, also called the protective conductor. The N and PE conductors of the installation 22 are respectively connected to the conductors N 'and PE' of the detector 20. They are, in general, both connected to the earth ("TT" or "TN" earthing scheme "). Loads L1, L2 and L3 are respectively connected to the phase conductors PH1 ', PH2' and PH3 'of the detector. They are preferably formed of dipoles having equal impedance values. One terminal of each dipole L1, L2 or L3 is connected to the corresponding phase PH1 ', PH2' or PH3 'and the other terminal of each dipole is connected to the neutral conductor N'. The three loads therefore share a same terminal PC, which will be called hereinafter "common point" or "common terminal" (star assembly with common point wired to neutral). Preferably, the charges L1, L2 and L3 are light indicators. An operator who connects the detector 20 to the installation 22 is thus notified that the phases PH1 to PH3 are energized. The indicator lights are, for example, lamps of the same impedance in order to compare the activity of the phases, especially in case of imbalance. The detector 20 also comprises a charge C of low impedance in front of the charges L1 to L3. The charge C represents between about 1% and 15% of the impedance of the charges L1 to L3. The charge C is connected in parallel with one of the phase indicators L1 to L3. In FIG. 1, the charge C is for example connected in parallel with the control L1.

La charge C est avantageusement capacitive afin de limiter la dissipation de puissance et les échauffements. Elle a, de préférence, une capacité comprise entre 5 pF et 20 pF, par exemple 12 pF. La charge C crée ainsi un déséquilibre franc entre les charges connectées 5 aux phases PH1 à PH3 de l'installation électrique. Ainsi, lorsque la borne commune PC n'est plus reliée à la terre suite à une coupure du conducteur de neutre N, le potentiel du point commun PC est ramené à une valeur fixe, fonction de la tension de ligne sur la phase PH1, plutôt qu'à une valeur flottante. Cette valeur fixe peut également dépendre de la position du défaut 10 de neutre dans l'installation. Pour identifier une coupure de neutre et alerter l'opérateur chargé de tester l'installation, le détecteur comporte un témoin de défaut L4 connecté à la borne commune PC. Plus particulièrement, le témoin de défaut est connecté en série avec une impédance de limitation R entre la borne commune PC et 15 le conducteur de terre PE' du détecteur. Le témoin L4 est, de préférence, lumineux comme les témoins L1 à L3. Il s'agit par exemple d'une lampe halogène ou d'une diode électroluminescente. L'impédance de limitation R est, par exemple, une résistance. 20 Dans ce mode de réalisation préférentiel, on a en outre disposé un interrupteur S1 de façon à connecter la lampe L4 et l'impédance de limitation R en parallèle d'une des lampes L1 à L3. Le détecteur 20 comporte également un interrupteur S2, normalement fermé et connecté sur le conducteur de terre PE'. Sur la figure 2, l'interrupteur S1 est par exemple 25 connecté au conducteur de phase PH1' d'une part, et au conducteur de terre PE' d'autre part, à une borne située entre l'interrupteur S2 et la résistance R. Ces interrupteurs permettent de vérifier le fonctionnement du témoin de défaut L4 avant une phase de détection d'un défaut de neutre. En effet, en fermant l'interrupteur S1, la lampe L4 et la résistance R sont connectées en 30 parallèle de la lampe L1 (comme la capacité C). La lampe L4 est alors traversée par un courant de ligne provenant du conducteur PH1' et s'allume en même temps que les lampes L1 à L3. On peut ainsi différencier la coupure de neutre d'un éventuel dysfonctionnement de la lampe L4. Lorsque l'interrupteur S1 est fermé, l'interrupteur S2 est à l'état ouvert pour éviter un court-circuit entre le conducteur de phase PH1' et le conducteur de terre PE'. Dans leur état de repos, lors d'une phase de test de l'installation électrique, l'interrupteur S1 est ouvert et l'interrupteur S2 est fermé. L'interrupteur S1 5 n'intervient donc pas dans la fonction de détection de rupture de neutre. L'interrupteur S2 est avantageusement doublé d'un troisième interrupteur S3. Les interrupteurs S2 et S3 sont actifs en même temps et connectés en parallèle. La continuité du conducteur de protection est ainsi assurée, même en cas de dysfonctionnement de l'un des interrupteurs S2 et S3. 10 Les interrupteurs S1, S2 et S3 sont, de préférence, liés mécaniquement de façon à être actionnés simultanément. Il en résulte que l'interrupteur S1 d'une part, et les interrupteurs S2, S3 d'autre part, sont toujours dans des états opposés (S1 est ouvert lorsque S2 et S3 sont fermés, et inversement). Les figures 3 et 4 illustrent le fonctionnement du détecteur 20 de la figure 2 15 pour déceler un éventuel défaut du conducteur de neutre N. La figure 3 correspond au cas où l'installation électrique 22 ne présente aucun défaut de neutre. À l'inverse, la figure 4 représente l'état du détecteur en présence d'un tel défaut, par exemple une rupture 24 du conducteur N. Sur la figure 3, le conducteur de neutre N de l'installation électrique triphasée 20 22 est intact. Le potentiel Vpc du point commun vaut donc 0 V. Les tensions aux bornes des lampes L1, L2 et L3 sont égales aux tensions simples d'alimentation (par exemple 230 V), respectivement notées V1, V2 et V3. Les lampes L1, L2 et L3 sont alors allumés. Comme la capacité C est connectée en parallèle de la lampe L1, elle est 25 soumise à la même différence de potentiels Vi-Vpc. Par conséquent, un courant circule aussi dans la capacité C. Par contre, aucun courant ne circule dans la lampe L4 et la résistance R. En effet, entre le conducteur de terre PE' et le conducteur de neutre N', la différence de potentiels est nulle. L'impédance vue par le courant dans cette 30 branche du circuit est plus élevée que celle du conducteur de neutre N', à cause de la résistance R et la lampe L4. La lampe L4 reste donc éteinte.The charge C is advantageously capacitive in order to limit the dissipation of power and the heating. It preferably has a capacity of between 5 pF and 20 pF, for example 12 pF. Load C thus creates a frank imbalance between the loads connected to phases PH1 to PH3 of the electrical installation. Thus, when the common terminal PC is no longer connected to earth following a cutoff of the neutral conductor N, the potential of the common point PC is reduced to a fixed value, a function of the line voltage on the phase PH1, rather than a floating value. This fixed value may also depend on the position of the neutral defect in the installation. To identify a neutral cutoff and alert the operator to test the installation, the detector has a fault LED L4 connected to the PC common terminal. More particularly, the fault indicator is connected in series with a limiting impedance R between the common terminal PC and the ground conductor PE 'of the detector. The control L4 is preferably bright as the controls L1 to L3. This is for example a halogen lamp or a light emitting diode. The limiting impedance R is, for example, a resistor. In this preferred embodiment, a switch S1 has also been arranged to connect the lamp L4 and the limiting impedance R in parallel with one of the lamps L1 to L3. The detector 20 also comprises a switch S2, normally closed and connected to the earth conductor PE '. In FIG. 2, the switch S1 is, for example, connected to the phase conductor PH1 'on the one hand, and to the ground conductor PE' on the other hand, to a terminal situated between the switch S2 and the resistor R These switches make it possible to check the operation of the fault indicator L4 before a detection phase of a neutral fault. Indeed, by closing the switch S1, the lamp L4 and the resistor R are connected in parallel with the lamp L1 (as the capacitor C). The lamp L4 is then traversed by a line current coming from the conductor PH1 'and lights up at the same time as the lamps L1 to L3. It is thus possible to differentiate the neutral cutoff from a possible malfunction of the L4 lamp. When the switch S1 is closed, the switch S2 is in the open state to avoid a short circuit between the phase conductor PH1 'and the ground conductor PE'. In their idle state, during a test phase of the electrical installation, the switch S1 is open and the switch S2 is closed. The switch S1 5 does not intervene in the function of neutral break detection. The switch S2 is advantageously doubled by a third switch S3. The switches S2 and S3 are active at the same time and connected in parallel. The continuity of the protective conductor is thus ensured, even in the event of a malfunction of one of the switches S2 and S3. The switches S1, S2 and S3 are preferably mechanically linked so as to be actuated simultaneously. It follows that the switch S1 on the one hand, and the switches S2, S3 on the other hand, are always in opposite states (S1 is open when S2 and S3 are closed, and vice versa). FIGS. 3 and 4 illustrate the operation of the detector 20 of FIG. 2 to detect a possible fault in the neutral conductor N. FIG. 3 corresponds to the case where the electrical installation 22 has no neutral defect. Conversely, FIG. 4 represents the state of the detector in the presence of such a defect, for example a break in the conductor N. In FIG. 3, the neutral conductor N of the three-phase electrical installation 22 is intact. The potential Vpc of the common point is therefore 0 V. The voltages across the lamps L1, L2 and L3 are equal to the simple supply voltages (for example 230 V), respectively denoted V1, V2 and V3. The lamps L1, L2 and L3 are then lit. Since the capacitor C is connected in parallel with the lamp L1, it is subjected to the same difference in potentials Vi-Vpc. Therefore, a current also flows in the capacitor C. On the other hand, no current flows in the lamp L4 and the resistor R. Indeed, between the ground conductor PE 'and the neutral conductor N', the potential difference is zero. The impedance seen by the current in this branch of the circuit is higher than that of the neutral conductor N ', because of the resistance R and the lamp L4. The lamp L4 remains extinct.

Les courants des lampes L1 à L3 s'annulent (car ils sont de même fréquence, de même amplitude et déphasés de ±120° deux à deux) tandis que le courant dans la capacité C est évacué par la terre. La liaison jusqu'à la terre est, dans ce cas, assurée par le conducteur de neutre N' du détecteur 20, puis le conducteur de neutre N de l'installation 22. Sur la figure 4, le conducteur de neutre N de l'installation électrique 22 est coupé. Dans le détecteur 20, le point commun PC n'est donc plus fixé à un potentiel nul mais dépend des impédances de la lampe L1 et de la capacité C. L'impédance de la capacité C étant faible devant l'impédance de la lampe L1, le courant de ligne dans le conducteur PH1' est dirigé vers la capacité C plutôt que vers la lampe L1. La lampe L1 est par conséquent éteinte. En fait, le potentiel Vpc du point commun tend vers une valeur non nulle proche de la tension de phase V1 du conducteur PH1'. La lampe L1 est alors soumise à une différence de potentiels proche de zéro, ce qui explique son inactivité. Les lampes L2 et L3 sont chacune soumises à une tension composée, qui correspond à la différence entre les tensions de phase simples (respectivement V2-V1 et V3-V1). Ces tensions composées peuvent atteindre 400 V en valeur efficace. Les lampes L2 et L3 sont d'ailleurs conçues pour supporter cette surtension. Puisque le conducteur de neutre N est coupé, le courant provenant de la capacité C n'a d'autres choix que de traverser le témoin de défaut L4 et la résistance de limitation R. Ce courant résiduel de défaut dépend de la différence de potentiels entre le point commun PC et la terre (égale à V1) et l'impédance cumulée de la résistance R et la lampe L4. Il circule ensuite vers la terre par l'intermédiaire des conducteurs de terre PE' et PE. Ainsi, selon que le témoin L4 est allumé ou éteint, l'opérateur chargé de vérifier la conformité électrique de l'installation électrique est averti de la présence ou non d'un défaut de neutre.The currents of the lamps L1 to L3 are canceled (because they are of the same frequency, the same amplitude and out of phase by ± 120 ° two by two) while the current in the capacitor C is discharged by the earth. The connection to the ground is, in this case, provided by the neutral conductor N 'of the detector 20, then the neutral conductor N of the installation 22. In FIG. 4, the neutral conductor N of the electrical installation 22 is cut. In the detector 20, the common point PC is no longer fixed at a zero potential but depends on the impedances of the lamp L1 and the capacitance C. The impedance of the capacitance C being low compared to the impedance of the lamp L1 the line current in the conductor PH1 'is directed to the capacitor C rather than to the lamp L1. The lamp L1 is therefore extinguished. In fact, the potential Vpc of the common point tends to a non-zero value close to the phase voltage V1 of the conductor PH1 '. The lamp L1 is then subjected to a potential difference close to zero, which explains its inactivity. The lamps L2 and L3 are each subjected to a compound voltage, which corresponds to the difference between the simple phase voltages (respectively V2-V1 and V3-V1). These compound voltages can reach 400 V in rms value. The L2 and L3 lamps are designed to support this surge. Since the neutral conductor N is cut off, the current from the capacitor C has no choice but to pass through the fault indicator L4 and the limiting resistor R. This residual fault current depends on the potential difference between the common point PC and the earth (equal to V1) and the accumulated impedance of the resistor R and the lamp L4. It then flows to earth through the earth conductors PE 'and PE. Thus, depending on whether the L4 indicator is on or off, the operator responsible for verifying the electrical compliance of the electrical installation is warned of the presence or absence of a neutral fault.

L'impédance R vise à limiter le courant de défaut qui circule dans la lampe L4 et le conducteur de terre PE' en cas de rupture du conducteur de neutre N (Figure 4). En effet, l'installation électrique 22 étant équipée d'une protection différentielle, tel qu'un disjoncteur différentiel, le courant de défaut ne peut pas être élevé, au risque de faire disjoncter l'installation. L'impédance R est donc choisie de sorte que le courant de défaut n'excède pas le seuil de déclenchement du disjoncteur. À titre d'exemple, les seuils de déclenchement des disjoncteurs calibrés à 5 30 mA se situent principalement dans une plage allant de 21 à 27 mA (99 % des disjoncteurs testés ont un seuil de déclenchement dans cette plage). Le courant de défaut maximum est alors fixé à 15 mA, ce qui constitue une marge suffisante pour couvrir l'ensemble des disjoncteurs proposés par les différents constructeurs. Cette valeur prend également en compte le courant 10 de fuite déjà établi dans l'installation. Ainsi, on garantit le fonctionnement du détecteur 20 sans déclenchement du disjoncteur différentiel de l'installation 22, et quelle que soit la provenance de ce disjoncteur. La figure 5 représente une variante de réalisation du détecteur de rupture de neutre, dans laquelle l'interrupteur S1 est disposé de manière à connecter en 15 parallèle d'une des lampes L1 à L3 uniquement la lampe L4 (au lieu de la lampe L4 et de la résistance R sur la figure 2). L'interrupteur S1 est dans ce cas connecté à une borne située entre la lampe L4 et la résistance R, en plus de l'une des phases. L'interrupteur S2 (et l'interrupteur S3 le cas échéant) n'est alors plus 20 nécessaire pour empêcher le court-circuit phase-terre, car la résistance R sépare le conducteur de terre PE' du conducteur de phase et limite le courant de fuite. Il peut toutefois être conservé, par exemple si d'autres fonctions du détecteur requièrent une déconnexion du conducteur de terre. Avantageusement, l'interrupteur S1 est connecté à une phase autre que 25 celle sur laquelle est connectée la charge C, soit ici la phase PH2' ou la phase PH3'. L'interrupteur S1 est par exemple connecté à la phase PH2' sur la figure 5. De cette manière, lors du test de la lampe L4, celle-ci s'allume plus fortement que dans le cas où l'interrupteur S1 est connecté sur la phase PH1'. En effet, le courant provenant de la phase pendant ce test n'est 30 alors plus partagé entre la lampe L4 et la capacité C. Cet avantage peut également être obtenu dans le mode de réalisation de la figure 2, avec cette fois la lampe L4 et la résistance R connectées en parallèle de la lampe L2 ou L3 par l'intermédiaire de l'interrupteur S1.The impedance R aims to limit the fault current flowing in the lamp L4 and the earth conductor PE 'in case of breakage of the neutral conductor N (Figure 4). Indeed, the electrical installation 22 is equipped with a differential protection, such as a differential circuit breaker, the fault current can not be high, at the risk of tripping the installation. The impedance R is therefore chosen so that the fault current does not exceed the tripping threshold of the circuit breaker. For example, the tripping thresholds of the circuit breakers calibrated at 30 mA are mainly in a range from 21 to 27 mA (99% of the circuit breakers tested have a tripping threshold in this range). The maximum fault current is then fixed at 15 mA, which is a sufficient margin to cover all the circuit breakers proposed by the different manufacturers. This value also takes into account the leakage current already established in the installation. Thus, it ensures the operation of the detector 20 without tripping the differential circuit breaker of the installation 22, and whatever the source of this circuit breaker. FIG. 5 shows an alternative embodiment of the neutral breaking detector, in which the switch S1 is arranged to connect in parallel with one of the lamps L1 to L3 only the lamp L4 (instead of the lamp L4 and of resistance R in Figure 2). The switch S1 is in this case connected to a terminal located between the lamp L4 and the resistor R, in addition to one of the phases. The switch S2 (and the switch S3 if necessary) is then no longer necessary to prevent the phase-to-earth short circuit, because the resistor R separates the ground conductor PE 'from the phase conductor and limits the current leak. It may, however, be retained, for example if other functions of the detector require disconnection of the earth conductor. Advantageously, the switch S1 is connected to a phase other than the one on which the load C is connected, ie here the phase PH2 'or the phase PH3'. The switch S1 is for example connected to the phase PH2 'in FIG. 5. In this way, during the test of the lamp L4, the latter lights up more strongly than in the case where the switch S1 is connected to phase PH1 '. Indeed, the current coming from the phase during this test is then no longer shared between the lamp L4 and the capacitor C. This advantage can also be obtained in the embodiment of FIG. 2, this time with the lamp L4. and the resistor R connected in parallel with the lamp L2 or L3 via the switch S1.

Le détecteur de défaut de neutre décrit ci-dessus est particulièrement simple à fabriquer et à utiliser. Il ne contient que des composants de base, peu coûteux et robustes. En outre, pour mener un diagnostic, il suffit de brancher le détecteur aux conducteurs de phases, de neutre et de terre de l'installation électrique. L'intervention de l'opérateur est donc grandement simplifiée. Le détecteur des figures 2 et 5 convient, entre autres, aux installations dédiées au chargement des véhicules électriques, telles que les bornes individuelles de recharge ou les stations de recharge. En effet, ces installations fonctionnent en régime triphasé, normalement équilibré. Un déséquilibre entre les trois phases peut néanmoins se produire dans ce genre d'installations. Par exemple, il est courant de voir dans une station de recharge un nombre de véhicules reliés à une phase plus grand que le nombre de véhicules reliés à l'une des deux autres phases. Les bornes de recharges individuelles sont quant à elles connectées au réseau public de distribution d'électricité, qui est, par nature, imprévisible en ce qui concerne la répartition des charges sur ses phases. Le détecteur peut être utilisé dans le cadre des tests de conformité effectués avant la mise sous tension d'une borne de recharge, immédiatement après son câblage. Il garantit la continuité du conducteur de neutre dans la borne de recharge ou dans le réseau d'alimentation électrique, en amont de celle-ci. Ainsi, si un déséquilibre se produit ultérieurement dans l'installation, les véhicules électriques connectés aux bornes ne courent aucun risque lors de la charge. Ce détecteur peut en outre être intégré dans un outil de diagnostic de bornes de recharge offrant des fonctions supplémentaires, comme la vérification du câblage de la borne (test des phases, test d'inversion phase-neutre) ou la simulation d'un véhicule électrique (fonctions de communication entre la borne de charge et le véhicule électrique).The neutral defect detector described above is particularly simple to manufacture and use. It contains only basic components, inexpensive and robust. In addition, to conduct a diagnosis, simply connect the detector to the phase, neutral and earth conductors of the electrical installation. The intervention of the operator is greatly simplified. The detector of FIGS. 2 and 5 is suitable, among other things, for installations dedicated to the charging of electric vehicles, such as the individual charging stations or the charging stations. Indeed, these installations operate in three-phase regime, normally balanced. An imbalance between the three phases can nevertheless occur in this type of installation. For example, it is common to see in a charging station a number of vehicles connected to a phase greater than the number of vehicles connected to one of the other two phases. The individual charging stations are connected to the public electricity distribution network, which is inherently unpredictable as regards the distribution of charges over its phases. The detector can be used as part of compliance testing done before powering on a charging station immediately after it is wired. It guarantees the continuity of the neutral conductor in the charging station or in the power supply network, upstream from it. Thus, if an imbalance occurs later in the installation, the electric vehicles connected to the terminals do not run any risk during charging. This detector can also be integrated into a charging station diagnostic tool with additional functions, such as checking the terminal wiring (phase test, phase-neutral inversion test) or simulating an electric vehicle. (communication functions between the charging station and the electric vehicle).

Claims

REVENDICATIONS1. Neutral rupture detector (20) in a three-phase electrical installation (22), characterized in that it comprises: first, second and third phase conductors (PH1 ', PH2', PH3 '), a neutral conductor ( N ') and a ground conductor (PE'); first, second and third charges (L1, L2, L3) respectively connected to the first, second and third phase conductors and having a common terminal (PC) connected to the neutral conductor; a fourth load (C) connected in parallel with the first load (L1) and with impedance between 1% and 15% of the impedance of the first, second and third loads (L1, L2, L3); a fault indicator (L4) and a limiting impedance (R) connected in series between the common terminal (PC) and the earth conductor (PE ').

2. Detector according to claim 1, comprising: a first switch (S1) configured to connect the fault indicator (L4) and the limiting impedance (R) in parallel with one of the first, second and third charges (L1) , L2, L3); and a second switch (S2) connected to the earth conductor (PE).

3. Detector according to claim 1, comprising a first switch (S1) configured to connect the fault indicator (L4) in parallel with one of the first, second and third charges (L1, L2, L3).

4. Detector according to one of claims 2 and 3, wherein the first switch (S1) is connected to the second (PH2 ') or third (PH3') phase conductor.

5. Detector according to claim 2, wherein the first switch (S1) is connected to the first phase conductor (PH1 ') and to a terminal located between the second switch (S2) and the limiting impedance (R).

6. Detector according to any one of claims 1 to 5, wherein the limiting impedance (R) is configured so that a fault current flowing through the ground conductor (PE ') is less than a threshold of triggering a differential protection equipping the three-phase electrical installation (22).

7. Detector according to any one of claims 1 to 6, wherein the first, second and third charges (L1, L2, L3) and the fault indicator (L4) are indicator lights.

8. A detector according to any one of claims 1 to 7, wherein the first, second and third charges (L1, L2, L3) have equal impedance values.

9. Detector according to any one of claims 1 to 8, wherein the fourth charge (C) is capacitive type.