EP2099105B1 - Dispositif perfectionné de protection parafoudre pour réseau électrique triphasé - Google Patents

Dispositif perfectionné de protection parafoudre pour réseau électrique triphasé Download PDF

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EP2099105B1
EP2099105B1 EP09154103A EP09154103A EP2099105B1 EP 2099105 B1 EP2099105 B1 EP 2099105B1 EP 09154103 A EP09154103 A EP 09154103A EP 09154103 A EP09154103 A EP 09154103A EP 2099105 B1 EP2099105 B1 EP 2099105B1
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Christian Carreaud
Emmanuel Jardinier
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T4/00—Overvoltage arresters using spark gaps
    • H01T4/06—Mounting arrangements for a plurality of overvoltage arresters

Definitions

  • the invention relates generally to the field of electrical protection.
  • the invention relates to a lightning protection device for a three-phase electrical network comprising first, second, and third phase conductors, a neutral conductor and a ground conductor, this device comprising three components of the first type arranged between the three respective phase conductors and the neutral conductor, and at least one second type component disposed between the neutral conductor and the earth conductor.
  • Such a device is known to DE 20 2007 014 192 U1 .
  • the present invention aims to provide a very advantageous alternative to this solution.
  • the three modules which are consumable products, can be identical to each other and can be used interchangeably in a three-phase network and in a single-phase network, which simplifies the management of their stock and streamlines production.
  • the impedances of the fifth and seventh links are substantially equal to each other, this expression applying to impedances having between them only a maximum relative difference of 5%.
  • Each component of the first type preferably has a variable impedance and comprises for example a varistor.
  • Each component of the second type advantageously has a discontinuously decreasing impedance and comprises for example a spark gap.
  • the base preferably comprises three multicore jacks in each of which a module is plugged removably.
  • the base comprises a printed circuit board supporting said connections and tracks constituting said electrical connections.
  • the invention relates to a surge protection device for a three-phase electrical network.
  • Such a network typically comprises figure 1 ) three phase conductors L1, L2, L3, a neutral conductor N and a ground conductor T.
  • a surge protection device for such a network comprises, in known manner, three components of the first type C11, C12, and C13, arranged between the three respective phase conductors L1, L2, and L3 and the neutral conductor N, and a component of second type C21 disposed between the neutral conductor N and the earth conductor T.
  • the first type of components, C11, C12, and C13 typically have a variable and decreasing impedance depending on the current flowing through them, and generally consist of a varistor.
  • the components of the second type, C21, C22, and C23 typically have an impedance that decreases discontinuously as a function of the voltage applied thereto, and are generally each constituted by a spark gap.
  • the device of the invention comprises a base E and three interchangeable modules M1, M2, and M3, these modules being preferably identical to each other.
  • Each of these modules M1, M2, and M3 comprises a component of the first type, respectively denoted C11, C12, and C13, and a component of the second type C21, C22, and C23, the components of the first and second types of each module being connected to each other by a common terminal respectively denoted BN1, BN2, and BN3.
  • each module M1, M2, and M3 has a phase terminal, respectively denoted BL1, BL2, and BL3, and constituted by the free terminal, that is to say non-common , of the first type component C11, C12, and C13 of this module.
  • each module M1, M2, and M3 has a ground terminal, respectively denoted BT1, BT2, and BT3, and constituted by the free terminal, that is to say non-common, of the component of the second type C21, C22, and C23 of this module.
  • the base E is designed to physically support each of the modules M1, M2, and M3 and has five connections K1, K2, K3, K4, and K5.
  • the first three connections K1, K2, and K3 are designed to connect respectively to the three phase conductors L1, L2, and L3.
  • the fourth connection K4 is adapted to connect to the neutral conductor N
  • the fifth connection K5 is adapted to connect to the earth conductor T.
  • the base E is preferably essentially constituted by a printed circuit board supporting the connections K1 to K5, as well as three multicore outlets PM1, PM2, and PM3, in each of which is removably connected a corresponding module M1, M2, or M3.
  • the electrical connections P1 to P9 can then be constituted by tracks carried by this printed circuit board.
  • the electrical connections P1 to P9 may also be constituted by insulated conductor wires, for example arranged on the rear face of this printed circuit board.

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Processing Of Terminals (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)

Description

  • L'invention concerne, de façon générale, le domaine de la protection électrique.
  • Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de protection parafoudre pour un réseau électrique triphasé comprenant des premier, deuxième, et troisième conducteurs de phase, un conducteur de neutre et un conducteur de terre, ce dispositif comprenant trois composants de premier type disposés entre les trois conducteurs de phase respectifs et le conducteur de neutre, et au moins un composant de deuxième type disposé entre le conducteur de neutre et le conducteur de terre.
  • Un tel dispositif, selon le préambule de la revendication 1 est connu de DE 20 2007 014 192 U1 .
  • Le renforcement des normes en matière de protection électrique contre la foudre conduit et oblige a priori à renforcer les performances du composant de deuxième type qui est disposé entre les conducteurs de neutre et de terre.
  • La présente invention a pour but d'offrir une alternative très avantageuse à cette solution.
  • A cette fin, le dispositif de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend une embase et des premier, deuxième, et troisième modules interchangeables, en ce que chaque module comprend un composant du premier type et un composant du deuxième type reliés l'un à l'autre par une borne commune, en ce que chaque module présente, outre la borne commune, une borne de phase et une borne de terre respectivement constituées par des bornes libres respectives des composants des premier et deuxième types de ce module, en ce que l'embase supporte physiquement chacun des modules et comporte des première, deuxième, troisième, quatrième et cinquième connexions propres à se raccorder respectivement aux premier, deuxième et troisième conducteurs de phase, au conducteur de neutre et au conducteur de terre, et en ce que l'embase comporte
    • des première, deuxième et troisième liaisons électriques reliant respectivement les première, deuxième, et troisième connexions aux bornes de phase des premier, deuxième, et troisième modules,
    • des quatrième, cinquième et sixième liaisons électriques reliant respectivement la quatrième connexion à la borne commune du premier module, la borne commune du premier module à celle du deuxième module, et la borne commune du deuxième module à celle du troisième module, et
    • des septième, huitième et neuvième liaisons électriques reliant respectivement la borne de terre du premier module à celle du deuxième module, la borne de terre du deuxième module à celle du troisième module, et la borne de terre du troisième module à la cinquième connexion.
  • Grâce à cet agencement, les trois modules, qui sont des produits consommables, peuvent être identiques entre eux et peuvent être indifféremment utilisés dans un réseau triphasé et dans un réseau monophasé, ce qui simplifie la gestion de leur stock et en rationalise la production.
  • De préférence, les impédances des cinquième et septième liaisons sont sensiblement égales entre elles, cette expression s'appliquant à des impédances ne présentant entre elles qu'un écart relatif maximum de 5%.
  • De même, il est avantageux de faire en sorte que les impédances des sixième et huitième liaisons soient sensiblement égales entre elles.
  • Chaque composant du premier type présente de préférence une impédance variable et comprend par exemple une varistance.
  • Chaque composant du deuxième type présente avantageusement une impédance décroissante de façon discontinue et comprend par exemple un éclateur.
  • L'embase comprend de préférence trois prises multiconductrices dans chacune desquelles un module est enfiché de façon amovible.
  • Par exemple, l'embase comprend une carte imprimée supportant lesdites connexions et des pistes constituant lesdites liaisons électriques.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
    • la figure 1 est un schéma électrique représentant un dispositif conforme à l'invention;
    • la figure 2 est une vue en élévation illustrant un premier mode de réalisation possible d'une embase équipant un dispositif conforme à l'invention et observée du côté de sa face antérieure; et
    • la figure 3 est une vue en perspective illustrant un deuxième mode de réalisation possible d'une embase équipant un dispositif conforme à l'invention et observée du côté de sa face postérieure.
  • Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un dispositif de protection parafoudre pour un réseau électrique triphasé.
  • Un tel réseau comprend classiquement (figure 1) trois conducteurs de phase L1, L2, L3, un conducteur de neutre N et un conducteur de terre T.
  • Un dispositif de protection parafoudre pour un tel réseau comprend de façon connue trois composants de premier type C11, C12, et C13, disposés entre les trois conducteurs de phase respectifs L1, L2, et L3 et le conducteur de neutre N, et un composant de deuxième type C21 disposé entre le conducteur de neutre N et le conducteur de terre T.
  • Les composants du premier type, C11, C12, et C13, présentent typiquement une impédance variable et décroissante en fonction du courant qui les traverse, et sont généralement constitués chacun d'une varistance.
  • Les composants du deuxième type, C21, C22, et C23, présentent typiquement une impédance qui décroît de façon discontinue en fonction de la tension qui leur est appliquée, et sont généralement constitués chacun d'un éclateur.
  • Le dispositif de l'invention comprend une embase E et trois modules interchangeables M1, M2, et M3, ces modules étant de préférence identiques entre eux.
  • Chacun de ces modules M1, M2, et M3 comprend un composant du premier type, respectivement noté C11, C12, et C13, et un composant du deuxième type C21, C22, et C23, les composants des premier et deuxième types de chaque module étant reliés l'un à l'autre par une borne commune respectivement notée BN1, BN2, et BN3.
  • Outre cette borne commune BN1, BN2, et BN3, chaque module M1, M2, et M3 présente une borne de phase, respectivement notée BL1, BL2, et BL3, et constituée par la borne libre, c'est-à-dire non commune, du composant du premier type C11, C12, et C13 de ce module.
  • Par ailleurs, chaque module M1, M2, et M3 présente une borne de terre, respectivement notée BT1, BT2, et BT3, et constituée par la borne libre, c'est-à-dire non commune, du composant du deuxième type C21, C22, et C23 de ce module.
  • L'embase E est conçue pour supporter physiquement chacun des modules M1, M2, et M3 et comporte cinq connexions K1, K2, K3, K4, et K5.
  • Les trois premières connexions K1, K2, et K3 sont conçues pour se raccorder respectivement aux trois conducteurs de phase L1, L2, et L3.
  • La quatrième connexion K4 est conçue pour se raccorder au conducteur de neutre N, et la cinquième connexion K5 est conçue pour se raccorder au conducteur de terre T.
  • Par ailleurs, l'embase E comporte au moins neuf liaisons électriques P1 à P9, à savoir :
    • une première liaison électrique P1 reliant la première connexion K1 à la borne de phase BL1 du premier module M1,
    • une deuxième liaison électrique P2 reliant la deuxième connexion K2 à la borne de phase BL2 du deuxième module M2,
    • une troisième liaison électrique P3 reliant la troisième connexion K3 à la borne de phase BL3 du troisième module M3,
    • une quatrième liaison électrique P4 reliant la quatrième connexion K4 à la borne commune BN1 du premier module M1,
    • une cinquième liaison électrique P5 reliant la borne commune BN1 du premier module M1 à la borne commune BN2 du deuxième module M2,
    • une sixième liaison électrique P6 reliant la borne commune BN2 du deuxième module M2 à la borne commune BN3 du troisième module M3,
    • une septième liaison électrique P7 reliant la borne de terre BT1 du premier module M1 à la borne de terre BT2 du deuxième module M2,
    • une huitième liaison électrique P8 reliant la borne de terre BT2 du deuxième module M2 à la borne de terre BT3 du troisième module M3, et
    • une neuvième liaison électrique P9 reliant la borne de terre BT3 du troisième module M3 à la cinquième connexion K5.
  • Pour équilibrer au mieux la charge des composants C21 et C22, il est souhaitable de faire en sorte que les impédances des cinquième et septième liaisons, P5 et P7, soient sensiblement égales entre elles, c'est-à-dire qu'elles ne présentent entre elles qu'un écart relatif au plus égal à 5 % en valeur relative.
  • De même, pour équilibrer au mieux la charge des composants C22 et C23, il est souhaitable de faire en sorte que les impédances des sixième et huitième liaisons, P6 et P8, soient sensiblement égales entre elles, l'équilibrage optimal étant donc obtenu en donnant la même valeur aux impédances des liaisons P5, P6, P7 et P8.
  • Comme le montrent les figures 2 et 3, l'embase E est de préférence essentiellement constituée par une carte imprimée supportant les connexions K1 à K5, ainsi que trois prises multiconductrices PM1, PM2, et PM3, dans chacune desquelles est enfiché, de façon amovible, un module correspondant M1, M2, ou M3.
  • Comme le montre la figure 2, les liaisons électriques P1 à P9 peuvent alors être constituées par des pistes portées par cette carte imprimée.
  • Cependant, comme le montre la figure 3, les liaisons électriques P1 à P9 peuvent aussi être constituées par des fils conducteurs isolés, par exemple disposés sur la face postérieure de cette carte imprimée.

Claims (10)

  1. Dispositif de protection parafoudre pour un réseau électrique triphasé comprenant des premier, deuxième, et troisième conducteurs de phase (L1, L2, L3), un conducteur de neutre (N) et un conducteur de terre (T), ce dispositif comprenant trois composants de premier type (C11, C12, C13) disposés entre les trois conducteurs de phase respectifs (L1, L2, L3) et le conducteur de neutre (N), et au moins un composant de deuxième type (C21) disposé entre le conducteur de neutre (N) et le conducteur de terre (T), caractérisé en ce qu'il comprend une embase (E) et des premier, deuxième, et troisième modules interchangeables (M1, M2, M3), en ce que chaque module (M1, M2, M3) comprend un composant du premier type (C11, C12, C13) et un composant du deuxième type (C21, C22, C23) reliés l'un à l'autre par une borne commune (BN1, BN2, BN3), en ce que chaque module (M1, M2, M3) présente, outre la borne commune (BN1, BN2, BN3), une borne de phase (BL1, BL2, BL3) et une borne de terre (BT1, BT2, BT3) respectivement constituées par des bornes libres respectives des composants des premier (C11, C12, C13) et deuxième (C21, C22, C23) types de ce module (M1, M2, M3), en ce que l'embase (E) supporte physiquement chacun des modules (M1, M2, M3) et comporte des première, deuxième, troisième, quatrième et cinquième connexions (K1, K2, K3, K4, K5) propres à se raccorder respectivement aux premier, deuxième et troisième conducteurs de phase (L1, L2, L3), au conducteur de neutre (N) et au conducteur de terre (T), et en ce que l'embase (E) comporte :
    - des première, deuxième et troisième liaisons électriques (P1, P2, P3) reliant respectivement les première, deuxième, et troisième connexions (K1, K2, K3) aux bornes de phase (BL1, BL2, BL3) des premier,
    deuxième, et troisième modules (M1, M2, M3),
    - des quatrième, cinquième et sixième liaisons électriques (P4, P5, P6) reliant respectivement la quatrième connexion (K4) à la borne commune (BN1) du premier module (M1), la borne commune (BN1) du premier module (M1) à celle (BN2) du deuxième module (M2), et la borne commune (BN2) du deuxième module (M2) à celle (BN3) du troisième module (M3), et
    - des septième, huitième et neuvième liaisons électriques (P7, P8, P9) reliant respectivement la borne de terre (BT1) du premier module (M1) à celle (BT2) du deuxième module (M2), la borne de terre (BT2) du deuxième module (M2) à celle (BT3) du troisième module (M3), et la borne de terre (BT3) du troisième module (M3) à la cinquième connexion (K5).
  2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les impédances des cinquième (P5) et septième (P7) liaisons sont sensiblement égales entre elles.
  3. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les impédances des sixième (P6) et huitième (P8) liaisons sont sensiblement égales entre elles.
  4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque composant du premier type (C11, C12, C13) présente une impédance variable.
  5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque composant du premier type (C11, C12, C13) comprend une varistance.
  6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque composant du deuxième type (C21, C22, C23) présente une impédance décroissante de façon discontinue.
  7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque composant du deuxième type (C21, C22, C23) comprend un éclateur.
  8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les trois modules (M1, M2, M3) sont identiques.
  9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'embase (E) comprend trois prises multiconductrices (PM1, PM2, PM3) dans chacune desquelles un module (M1, M2, M3) est enfiché de façon amovible.
  10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'embase (E) comprend une carte imprimée supportant lesdites connexions (K1 à K5) et des pistes constituant lesdites liaisons électriques (P1 à P9).
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