EP2631927B1 - Procédé de coupure d'un arc électrique, procédé et dispositif de protection d'une installation contre les surtensions - Google Patents

Procédé de coupure d'un arc électrique, procédé et dispositif de protection d'une installation contre les surtensions Download PDF

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EP2631927B1
EP2631927B1 EP12187737.7A EP12187737A EP2631927B1 EP 2631927 B1 EP2631927 B1 EP 2631927B1 EP 12187737 A EP12187737 A EP 12187737A EP 2631927 B1 EP2631927 B1 EP 2631927B1
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EP
European Patent Office
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arc
electrode
electrodes
main electrodes
electrical installation
Prior art date
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EP12187737.7A
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EP2631927A1 (fr
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Vincent Crevenat
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ABB Schweiz AG
Original Assignee
ABB Schweiz AG
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H9/34—Stationary parts for restricting or subdividing the arc, e.g. barrier plate
    • H01H9/36—Metal parts
    • 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
    • H01T1/00—Details of spark gaps
    • H01T1/02—Means for extinguishing arc
    • 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
    • H01T4/10—Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel
    • H01T4/14—Arcing horns

Definitions

  • the invention relates to the general technical field of the protection of equipment or electrical installations against overvoltages, in particular against transient overvoltages, due for example to a lightning strike.
  • the present invention more particularly relates to a method of cutting an electric arc in a spark gap and a method of protecting an electrical installation against transient overvoltages using the method of breaking an electric arc.
  • the invention further relates to a device for protecting an electrical installation against transient overvoltages.
  • spark gap as an overvoltage protection device can pose a problem of current management of the spark gap. Indeed, because of the initiation of the spark gap, a current can continue to flow through the spark gap initiated and even after the end of the transient overvoltage. This current is maintained by the voltage source of the electrical installation to be protected. This current then corresponds to a current that we want to stop by cutting the arc formed in the spark gap. This problem of current cut-off is particularly relevant in the case of electrical installation operating in direct current such as a photovoltaic power generation installation.
  • arcs are formed repeatedly between the electrodes of the spark gap, preventing the use of unsuitable disposable cleavage systems.
  • the cutting of arcs forming repeatedly also corresponds to a need for other equipment whose purpose is more generally to cut a current due to a fault, or to any external action.
  • Multi-purpose clipping systems are then proposed for equipment such as contactors, circuit breakers or switches as for spark gap arresters.
  • the systems proposed are essentially based on an enlargement of the distance between the electrodes between which the arc is formed or on the separation of the arc into a multiplicity of arcs.
  • the breaking of the arc is achieved by raising the so-called arc voltage to a sufficiently high value so that the voltage of the source is no longer able to maintain this arc voltage.
  • multipurpose breaking systems must allow an expansion of the distance between the electrodes all the more important or a separation into a multiplicity of arcs all the more important.
  • arrester devices are usually contained in cases said "mountable" DIN rail. These housings do not exceed 17.5mm in width and 92mm in length, and are then too small to meet such dimensional constraints.
  • DE 102 45 144 B3 discloses a method of breaking an electric arc formed between two main electrodes, comprising moving the formed electric arc to an electrode located in an intermediate position between the two main electrodes and separating the two-phase electric arc. secondary arcs between the main electrodes and the intermediate electrode.
  • the method comprises a delay after the separation of the arc formed in two second electric arcs to prevent the reformation of an arc between the two main electrodes at the closing of the semiconductor switch.
  • the method includes a timer after closing the semiconductor switch to prevent reformation, upon opening of the semiconductor switch, of the off arc between the intermediate electrode and the semiconductor switch. one of the main electrodes.
  • the invention also proposes a method of protecting an electrical installation against transient overvoltages, the method implementing the breaking of an electric arc according to the preceding cutoff method in the event of occurrence of a transient overvoltage in the electrical installation to be protected causing the formation of a first electric arc between the two main electrodes, the main electrodes being connected to the electrical installation to be protected.
  • the electrical installation to be protected is an electrical installation connected to a low-voltage electrical distribution network.
  • the electrical installation to be protected is an electrical installation operating under direct current, preferably a photovoltaic power generation installation.
  • the semiconductor switch is an insulated gate bipolar transistor or a metal oxide gate field effect transistor.
  • control circuit provides a delay between the division of the electric arc into two arcs by the intermediate electrode and the closing of the switch and / or between the closing of the switch and the opening of the switch. 'light switch.
  • the electrodes are fixed, the two main electrodes being positioned opposite one another from a first side to a second side, and forming a spark gap; and the intermediate electrode extending partially between the two main electrodes from the second side.
  • the device comprises a device for triggering an arc between the main electrodes in the event of occurrence of a transient overvoltage on the electrical installation to be protected, the tripping member comprising an arc triggering electrode. on the first side of the main electrodes.
  • the intermediate electrode has a corner end portion on the side where the intermediate electrode extends between the two main electrodes.
  • the device comprises a magnet arranged to move, in the direction from the first side to the second side, an electric arc formed between the main electrodes of the spark gap and / or the main electrodes being diverging from the first side towards the second side.
  • the device comprises an additional connection terminal and an additional spark gap formed by two additional electrodes, one of the additional electrodes being connected to the additional terminal and the other of the additional electrodes being connected to one of the two connection terminals. from the device to the electrical installation.
  • the device is especially designed for the implementation of the preceding method.
  • the invention relates to a method of cutting an electric arc.
  • the method is implemented for a first main electrode and a second main electrode between which an arc to be cut is likely to form as a result of a defect, an external action or an external event, such as a lightning strike or the separation of moving contacts in a mechanical switch.
  • a semiconductor switch connects the intermediate electrode to the first main electrode.
  • a semiconductor switch is a switch formed by the superposition of doped semiconductor layers.
  • a semiconductor switch corresponds to a switch whose closed or open character is enabled by a semiconductor operating in switching between letting the current flow or interrupting it.
  • the semiconductor switch has no moving contact or moving mechanical part whose movement makes the transition between the closed state and the open state and ensures the interruption of current by the distance separating the movable contact and the fixed contact. The semiconductor switch then ensures the interruption of current without causing arc creation in contrast to a mechanical switch.
  • the semiconductor switch may be a bipolar gate transistor (also known as “ Insulated Gate Bipolar Transistor “ abbreviated as “IGBT ”) or a metal oxide gate field effect transistor (better known as English “ Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor “ abbreviated as “MOSFET” or “MOS ").
  • IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
  • MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
  • the figure 1 shows a schematic representation of different phases of the proposed cleavage process.
  • the method is implemented on a spark gap 20 formed in particular of the main electrodes previously described and also comprising the intermediate electrode and the semiconductor switch described above.
  • the main electrodes 24 and 28 are positioned facing one another from a first side (referenced by a P surrounded) towards a second side (referenced by a D surrounded), the intermediate electrode 26 extending partially between the two main electrodes from the second side D.
  • the proposed breaking process is implemented after the formation of a first electric arc 62 between the two main electrodes 24 and 28.
  • the first electric arc 62 between the two main electrodes 24 and 28 is also designated by the term "electric arc formed "62.
  • the method comprises the displacement of the electric arc 62.
  • the arc 62 is moved from the first side P to the second side of the gap D.
  • the displacement of the arc is facilitated by the fact that the main electrodes 24 and 28 diverge. from the first side P to the second side D.
  • a magnet may be provided which is described in FIG. following the description.
  • the method comprises separating the first electric arc 62 into two second electric arcs 64 and 68.
  • Each of the two second electric arcs 64 and 68 is also designated by the term "secondary electric arc" 64 or 68.
  • the intermediate electrode 26 preferably has a floating potential.
  • the second electric arc 64 is formed between the first main electrode 24 and the intermediate electrode 26 while the second electric arc 68 is formed between the second main electrode 28 and the intermediate electrode.
  • the steps of the method before the separation of the arc 62 into arcs 64 and 68 correspond to the phase referenced 32. figure 1 , the arc 62 is represented several times in positions taken successively during its displacement.
  • the second arcs can also be moved in the direction of the first side P to the second side D (from the left to the right according to the figure 1 ).
  • the steps of separation into two arcs 64 and 68 and displacement of the two arcs 64 and 68 correspond to the phase referenced 34.
  • the arcs 64 and 68 are represented several times in positions taken successively during their displacement.
  • the method then comprises closing the semiconductor switch to extinguish the second electric arc 64 between the intermediate electrode 26 and the first electrode 24.
  • the closing of the switch causes the short circuit of the arc 64 by setting to the same potential of the first main electrode 24 and the intermediate electrode 26. Due to the short circuit, the current flowing in the arc 64 passes entirely into the switch which causes the extinction of the This step of the method corresponds to the referenced phase 36.
  • the method comprises the opening of the semiconductor switch to turn off the other second arc 68.
  • the opening of the switch causes the isolation of the intermediate electrode 26 by relative to the first main electrode 24.
  • These electrodes 24 and 26 are no longer connected by the switch or by the arc 64 previously extinguished, the current flowing through the arc 68 can no longer flow until to the main electrode 24 except to recreate an electric arc.
  • the voltage between the intermediate electrode 26 and the main electrode 24 must be greater than the breakdown voltage of the air gap that separates these electrodes 24 and 26. It is useful to note that the breakdown voltage d an air gap is greater than the holding voltage of an already formed arc passing through the same blade.
  • the source voltage of the source can be sufficient to maintain an initially formed arc between 24 and 26.
  • the source voltage is insufficient to allow the breakdown of this same air space, that is to say insufficient to allow the formation of a new arc between 24 and 26.
  • the distance between the electrodes 24 and 26 is chosen accordingly. Then the opening of the switch causes the extinction of the arc 68. This process step corresponds to the referenced phase 38.
  • the continuation current is completely cut off because of the extinction of the two arcs 64 and 68.
  • the arc cutting provided by the proposed method is carried out without increasing the holding voltage of the current. arc in the spark gap, unlike the spark gaps of the prior art.
  • the proposed method can therefore be implemented in a spark gap having only isolation distances between these different electrodes which are only sufficient to prevent the formation of a new arc with the voltage of the source of the installation.
  • the proposed method allows the distances between the electrodes of the spark gap to be reduced.
  • the spark gap implementing the method can have a limited space while ensuring the interruption of the electric arc maintained by high voltage sources.
  • the implementation of the method also allows the reduction of the maximum spacing distances between the electrodes.
  • the device with mobile electrodes implementing the method can also have a limited space while ensuring the interruption of the electric arc maintained by high voltage sources.
  • the cutting method described above can be particularly advantageous when it is used in a more general method of protecting an electrical installation against transient overvoltages.
  • the proposed method allows protection of electrical installations, including electrical installations connected to a low voltage electrical distribution network.
  • an electrical installation connected to a low-voltage electrical distribution network is understood to mean a low-voltage electrical installation of rated voltage effective up to 1,000 V AC or up to 1,500 V DC except very low voltage electrical equipment.
  • Very low voltage electrical equipment may be defined as equipment having an effective rated voltage of less than 12 V AC or DC.
  • the electrical installation to be protected may be an electrical installation operating at a voltage between 12V and 1000V AC and between 12V and 1500V continuously.
  • Such very low voltage electrical equipment is not directly connected to a low voltage electrical network.
  • the proposed method of protecting an electrical installation connected to a low-voltage electrical network is distinguished from a method of protecting microelectronic components against overvoltages.
  • the protection method is particularly used for electrical installations operating under direct current, for example for a photovoltaic power generation installation.
  • the implementation of the cut-off method in a method of protecting an installation against overvoltages makes it possible in particular to cut following currents maintained by a DC voltage source of 1500V such as in photovoltaic power generation installations.
  • the figure 2 shows a time chart of the evolution of the various electrical quantities during the implementation of the preceding cut-off method for the purpose of protection against overvoltages of an electrical installation operating under direct current.
  • the origin of the times of the figure 2 corresponds to the beginning of a transient surge such as a lightning strike. According to this figure 2 the time axis can then be cut into the previously described phases 32, 34, 36 and 38.
  • an arc is formed due to the overvoltage across the main electrodes 24 and 28 of the spark gap 20.
  • the voltage across the main electrodes is represented by the curve 50.
  • the spark gap limits the voltage 50 to the starting voltage of the arc in the spark gap.
  • This arc allows the flow of a current 40 between the main electrodes 24 and 28.
  • the current 40 then corresponds to a lightning current 48 which is the major part of the current associated with the transient overvoltage.
  • This lightning current 48 is positive or negative depending on the polarity of the transient overvoltage, the lightning for example may be positive or negative discharge.
  • the current 40 and the voltage 50 drop.
  • the formed electric arc 62 can be maintained and flow away current supplied by the voltage source of the electrical installation to be protected.
  • the current 40 then corresponds to the following current 42 and the voltage 50 corresponds to the voltage maintaining the arc 62 between the main electrodes 24 and 28.
  • the arc 62 is moved to the intermediate electrode 26.
  • the electrodes 24 and 28 are, in this example, divergent on the side D of the intermediate electrode 26 , the displacement of the arc 26 towards the intermediate electrode causes an increase in the voltage of the arc after the transient overvoltage.
  • the tension of the arc depends on one hand on the length of the arc and on the other hand on its number of feet, here two: one at the electrode 24 and the other at the the level of the electrode 28. This increase in the tension 50 continues with the displacement of the arc 62 until the arc 62 is separated in the two arcs 64 and 68 by the intermediate electrode 26.
  • the voltage 50 across the main electrodes 24 and 28 increases sharply due to the increase in the number of feet of arcs that goes from two to four: two feet for each of the arcs 64 and 68.
  • the separation of the arc 62 into two arcs 64 and 68 also corresponds to the appearance of a voltage 52 between the intermediate electrode 26 and the electrode 24.
  • the voltage 52 corresponds to half of the voltage 54 between the electrodes 24 and 28. This voltage 52 is maintained until the closing of the semiconductor switch.
  • the voltage 52 may be slightly increased with the voltage 54 because the arcs 64 and 68 continue to be moved between diverging electrodes to the D side.
  • phase 36 is entered. Closing the semiconductor switch causes a short circuit to be formed between the electrode 26 and the electrode 24. current flowing through the switch corresponds to the current previously flowing through the arc 64 shorted, that is to say that the current 46 corresponds to the following current 42. The voltage 52 between the intermediate electrode 26 and the electrode 24 vanishes and the arc 64 is cut. The voltage 50 between the electrodes 24 and 28 is then decreased and goes from the voltage 54 to the voltage 56.
  • the delay of the duration of the phase 34 contributes to preventing the reformation of an arc between the two main electrodes 24 and 28 at closing. of the semiconductor switch. Indeed, the duration of this delay can be chosen to ensure, before closing the switch, the deionization of the air initially ionized by the first arc 62.
  • phase 38 opening the same switch.
  • the current 46 passing through the switch is then zero and the following current 42 can no longer flow between the intermediate electrode 26 and the main electrode 24.
  • Next stream 42 is thus cut.
  • a time delay can be provided between closing and opening the semiconductor switch to prevent the reformation of the arc between the intermediate electrode 26 and the first main electrode 24 at the opening of the semiconductor switch. Indeed, the duration of this delay can be chosen to ensure, before the opening of the switch, the deionization of the air initially ionized by the arc 64. Such a timing corresponds to the duration of the phase 36.
  • the invention further relates to a device for protecting an installation against transient overvoltages.
  • the device comprises two terminals for connecting the device to the electrical installation to be protected.
  • the device further comprises the first main electrode 24 and the second main electrode 28.
  • the main electrodes can form the spark gap 20 between them.
  • These two main electrodes 24 and 28 are then positioned opposite one another from the first side P to the second side D.
  • Each main electrode is connected to a respective one of the connection terminals (described in the following section). the description).
  • the device further comprises the intermediate electrode 26 located in an intermediate position between the main electrodes 24 and 28. When the main electrodes form the spark gap 20, the intermediate electrode extends partially between the two main electrodes from the second side D.
  • the device comprises the normally open semiconductor switch and connecting the intermediate electrode 26 to the first main electrode 24.
  • the device further comprises a control circuit 78 of the semiconductor switch.
  • the assembly formed by the semiconductor switch and the control circuit 78 is referenced 70 in figure 1 .
  • the control circuit 78 is provided for closing and successively opening the switch after the electric arc 62 formed between the main electrodes 24 and 28 is divided into two secondary arcs 64 and 68 by the intermediate electrode 26.
  • the control circuit 78 is thus capable of controlling the device so that, following the formation of the arc 62 between the main electrodes 24 and 28, the steps of the previously described method are implemented.
  • the protection device proposed can then have a compact design.
  • the protective device may be in the form of a DIN rail mountable housing with a length not exceeding 92 mm.
  • the figure 3 shows a sectional view of such an embodiment of the proposed device 90 for protection against overvoltages, the device 90 comprising an outer housing 92 corresponding to a housing "mountable" DIN rail.
  • the DIN rail mountable housing 92 includes a DIN rail mounting interface 96 (not shown).
  • the proposed device may be specially designed for the implementation of one of the embodiments of the above methods.
  • control circuit 78 can provide the time delay before the closing of the switch and / or between the closing of the switch and the opening of the switch.
  • control circuit 78 may be supplied by a portion 44 of the following current 42 passing through the intermediate electrode 62.
  • a varistor V 1 is provided to ensure the protection of the IGBT by eliminating the eventual peak of lightning current associated with the overvoltage in the case where there is still an overvoltage at the time of the separation of the arc 62 into arcs. 64 and 68.
  • the positioning of the intermediate electrode 26 on the D side of the main electrodes can be adjusted to ensure a desired time delay of the duration of the phase.
  • phase 32 may thus correspond to a sufficiently long duration for the surge episode, for example due to a lightning strike, to be completed before the start of phase 34.
  • diodes D 1 , D 2 and D 3 are provided to protect the circuit 78 by forcing the direction of the current.
  • the portion 76 of the control circuit 78 provides protection for the IGBT.
  • the semiconductor switch may comprise a plurality of IGBTs arranged in parallel with each other, for example two IGBTs in parallel.
  • IGBT parallel arrangement allows the semiconductor switch thus formed to flow a greater current current in a row than the semiconductor switch having a single IGBT.
  • Such an embodiment is particularly advantageous for uses of the proposed device relating to the protection of photovoltaic installations capable of supplying currents of high intensity, such as an intensity greater than 1000 A.
  • the circuit of FIG. command 78 illustrated in figure 4 can be used alone for the parallel control of the plurality of IGBTs.
  • a current limiting resistor R p can be arranged in series with the diode D1.
  • R p has a resistance large enough to limit the intensity of the current flowing through the control circuit 78 to a level below the threshold intensity of the arc-holding current 68.
  • the limiting resistor R p prevents the flow of current from the arc 68 to the electrode 24 through the control circuit 78.
  • the limiting resistor R p contributes to the extinction of the arc 68, at the moment of the transition between phases 36 and 38, that is to say at the moment when the IGBT which flowing the stream of continuation 42 of the arc 68 is opened, the arc 64 having been extinguished by the prior closure of the IGBT.
  • any other means for limiting the intensity of the current flowing through the control circuit 78 may be provided to limit such intensity to a level below the control current.
  • threshold intensity of the current maintaining the arc 68 in the proposed device may be provided.
  • the choice of the intensity limiting means results from a compromise between limiting the intensity of the control circuit and obtaining a level for this intensity which is sufficient to operate. the control circuit of the semiconductor switch.
  • the device may comprise a magnet arranged to move the electric arc 62 from the first side P to the second side D.
  • the magnet may correspond to the assembly of opposite poles of separate permanent magnets.
  • the figure 5 shows a schematic representation of an embodiment of the protective device proposed with the magnet 80.
  • This magnet 80 is formed by the assembly of two opposite poles of separate permanent magnets 82 and 84.
  • the gap between the magnets 82 and 84 may be held by any suitable member such as air gaps 86.
  • the magnet 80 is arranged to generate magnetic field lines 88 passing through the spark gap 20 which are perpendicular to both the direction of extension of the arc. 62 and the direction of the desired movement of the arc 62.
  • the orientation of the magnet 80 conditions the movement of the arc 62 from the P side to the D side.
  • the electric arc formed in the device moves under the effect of its own energy.
  • the greater the intensity of the current flowing through the arc the easier the movement of the arc is.
  • the intensity of the current flowing through the arc is too small, the arc 62 may present difficulties to move under the sole effect of its own energy.
  • the current can follow very low values. Indeed, the following current of a photovoltaic power generation installation can have several values between a value near zero (night) and a maximum value (the cloudless day).
  • the use of the magnet in the device 90 then makes it possible to facilitate the movement of the arc 62 even in the case of a low current intensity.
  • Such an embodiment of the device 90 makes it possible to obtain a device for protecting an electrical installation against overvoltages, independently of the value of the following current.
  • the main electrodes 24 and 28 of the device may be divergent from the first side P towards the second side D, as illustrated in figures 1 and 3 . The divergence of the main electrodes contributes, like the magnet, to the displacement of the electric arc 62 from P to D.
  • the intermediate electrode 26 may have a corner end portion on the side where the intermediate electrode 26 extends between the two electrodes 24 and 28.
  • the wedge end of the intermediate electrode is then the end of the electrode that is closest to the D side of the main electrodes 24 and 28.
  • such a wedge end portion 66 may have a triangular shape.
  • the corner end of the intermediate electrode 26 makes it possible to present surfaces of the electrode 26 which are parallel to the electrodes 24 and 28, when the electrodes 24 and 28 are divergent. The production of such parallel surfaces contributes to facilitating the displacement of the arc 62 from the P side to the D side when the arc 62 separates into the two arcs 64 and 68. Indeed, when entering the phase 34, these parallel surfaces limit the increase of the voltage across the main electrodes 24 and 28 due to the non-increase in the distance to be traveled by the arcs between the electrodes 24 and 28.
  • the Figures 6 and 7 show exploded views of a preferred embodiment of the protective device proposed in the cartridge 92 "mountable" on DIN rail.
  • the figure 6 shows an exploded view of the right side of the device 20 while the figure 7 shows an exploded view of the left side of the device 20.
  • the figure 6 allows the viewing of the spark gap 20 formed by the electrodes 24, 26 and 28.
  • the cartridge or the housing 92 is formed in four parts. Two middle portions of the cartridge 92 allow the formation of an envelope around the spark gap 20. The two other parts of the cartridge 92 are the two end portions of the cartridge 92. These extremal parts ensure the formation of an envelope around magnets 82 and 84.
  • the end portion of the cartridge 92 which forms the envelope of the magnet 82 houses the assembly 70 formed by the IGBT and the control circuit 78.
  • the figure 8 illustrates the two connection terminals 98 and 94 of the device 90 to the electrical installation to be protected.
  • the electrode 24 is connected to the terminal 94 while the electrode 28 is connected to the terminal 98.
  • the figure 8 also shows a schematic representation of a preferred embodiment of the protection device and which is an improvement of the embodiment illustrated by the Figures 6 and 7 .
  • the device 90 comprises an additional terminal 198 in addition to the two connection terminals 98 and 94.
  • the device 90 comprises a spark gap 120 additional to the spark gap 20 previously described.
  • This spark gap 120 includes two additional electrodes 124 and 128.
  • the electrode 128 is connected to the additional terminal 198 while the electrode 124 is connected to the electrode 24.
  • this additional spark gap 120 may be free of intermediate electrode.
  • the electrodes 124 and 128 of the additional spark gap 120 may also diverge between a first side P and a second side D.
  • the device 90 with the additional terminal 198 may be connected to three separate conductors of the electrical installation to be protected.
  • the device 90 can provide a Y-mode of protection between two active conductors of the electrical installation to be protected and a ground conductor.
  • the two active conductors are respectively the polarity conductor + and the polarity conductor -. It is estimated that in 60% of the installations of this type, the polarities + and - are floating relative to the earth. For the remaining installations where one of the active conductors is connected to the earth, it is estimated that it is the polarity + conductor that is connected to the earth in 95% of the cases.
  • the terminals 98 and 198 are preferably connected to the polarity-and + conductors respectively, while the terminal 94 can be connected to the earth.
  • the spark gap 20 with the intermediate electrode 26 is connected between the ground and an active connector not connected to the ground. This allows the device 90 to provide effective Y protection with a break in current for the vast majority of DC-powered installations.
  • one of the two protected active conductors may be the phase while the other of the two protected active conductors may be the neutral.
  • another terminal 194 may be provided at the connection of the electrode 124 to the electrode 24.
  • this terminal 194 is at the same potential as the terminal 94.
  • the embodiment of the device 90 with the additional terminal 198 can be housed in a housing 92 "mountable” on DIN rail having a width L less than or equal to three times the standard width of 17.5mm of the housings "mountable” rail DIN.
  • the device 90 may comprise a housing 92 "mountable” on a DIN rail having a width less than or equal to twice the standard width of 17.5 mm of the boxes “mountable” on DIN rail .
  • the device 90 in the various embodiments described above may comprise a device for triggering an arc between the electrodes 24 and 28, or 124 and 128 where applicable.
  • the figure 8 illustrates such a trigger member 22.
  • the trigger member 22 may comprise an arc triggering electrode on the P side of the spark gap 20, where appropriate on the P side of the spark gap 120.
  • the electrode The trigger is positioned on the side of the main electrodes where the formation of an electric arc is easiest during the occurrence of an overvoltage.
  • such an electrode for triggering an electric arc differs from the intermediate electrode described above.

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)

Description

  • L'invention se rapporte au domaine technique général de la protection d'équipements ou d'installations électriques contre les surtensions, notamment contre les surtensions transitoires, dues par exemple à un impact de foudre. La présente invention concerne plus particulièrement un procédé de coupure d'un arc électrique dans un éclateur et un procédé de protection d'une installation électrique contre les surtensions transitoires mettant en oeuvre le procédé de coupure d'un arc électrique. L'invention concerne en outre un dispositif de protection d'une installation électrique contre les surtensions transitoires.
  • Il est connu d'assurer la protection d'une installation électrique contre les surtensions à l'aide de dispositifs incluant au moins un composant de protection contre les surtensions, en particulier une ou plusieurs varistances et/ou un ou plusieurs éclateurs. De tels dispositifs sont désignés couramment par le terme de parafoudre. Pour les installations monophasées, il est habituel de recourir à une varistance branchée entre la phase et le neutre alors qu'un éclateur est connecté entre le neutre et la terre. Pour les installations triphasées, il est habituel de disposer des varistances entre les différentes phases et/ou entre chaque phase et le neutre et un éclateur entre le neutre et la terre. Pour des installations électriques fonctionnant sous courant continu, par exemple pour des installations de générateurs photovoltaïques, il est aussi recouru à des varistances et éventuellement à des éclateurs.
  • L'utilisation d'un éclateur comme dispositif de protection contre les surtensions peut poser un problème de gestion du courant de suite de l'éclateur. En effet, du fait de l'amorçage de l'éclateur, un courant peut continuer à s'écouler au travers de l'éclateur amorcé et ce même après la fin de la surtension transitoire. Ce courant est entretenu par la source de tension de l'installation électrique à protéger. Ce courant correspond alors à un courant de suite que l'on souhaite arrêter en coupant l'arc formé dans l'éclateur. Ce problème de coupure du courant de suite se pose notamment dans le cas d'installation électrique fonctionnant sous courant continu telle qu'une installation de génération photovoltaïque d'électricité.
  • Dans le domaine des parafoudres, différents systèmes de coupures sont proposés.
  • Dans le cas où un arc ne se forme entre deux électrodes qu'en fin de vie de varistances, il existe des systèmes de coupure à usage unique comprenant un court-circuitage mécanique de l'arc puis une gestion du courant de court-circuit par fusible.
  • Dans le cas d'utilisation d'un éclateur comme parafoudre, des arcs se forment de façon répétée entre les électrodes de l'éclateur, empêchant l'utilisation de systèmes de coupure à usage unique qui sont inadaptés. La coupure d'arcs se formant de façon répétée correspond par ailleurs à un besoin pour d'autres équipements dont le but est plus généralement de couper un courant suite à un défaut, ou à une action extérieure quelconque. Des systèmes de coupures à usages multiples sont alors proposés aussi bien pour des équipements tels que des contacteurs, des disjoncteurs ou des interrupteurs que pour des parafoudres à éclateurs.
  • Les systèmes proposés sont essentiellement basés sur un agrandissement de la distance entre les électrodes entre lesquelles se forme l'arc ou sur la séparation de l'arc en une multiplicité d'arcs. Dans les deux cas, la coupure de l'arc est réalisée par l'élévation de la tension dite d'arc à une valeur suffisamment haute pour que la tension de la source ne soit plus capable de maintenir cette tension d'arc. Ainsi lorsque la tension de la source est élevée, les systèmes de coupure à usage multiples doivent permettre un agrandissement de la distance entre les électrodes d'autant plus important ou une séparation en une multiplicité d'arcs d'autant plus importante. Pour des tensions de fonctionnement élevées susceptibles d'être rencontrées dans les installations photovoltaïques, par exemple entre 500 et 1000V ou même jusqu'à 1500V du fait du caractère continu du courant, l'adaptation des systèmes précédents à la coupure de tels niveaux de tensions peut conduire à des contraintes dimensionnelles importantes. Or les dispositifs de parafoudre, sont généralement contenus dans des boîtiers dit "montables" sur rail DIN. Ces boîtiers n'excèdent pas 17,5mm de largeur et 92mm de longueur, et sont alors trop petits pour pouvoir satisfaire à de telles contraintes dimensionnelles.
  • DE 102 45 144 B3 décrit un procédé de coupure d'un arc électrique se formant entre deux électrodes principales, comprenant le déplacement de l'arc électrique formé vers une électrode située dans un positionnement intermédiaire entre les deux électrodes principales et la séparation de l'arc électrique formé en deux arcs électriques secondaires entre les électrodes principales et l'électrode intermédiaire.
  • Il existe donc un besoin pour un procédé de coupure d'arc électrique permettant un encombrement moins important des dispositifs le mettant en oeuvre.
  • Pour cela l'invention propose un procédé de coupure d'un arc électrique se formant entre deux électrodes principales, le procédé comprenant :
    • le déplacement de l'arc électrique formé vers une électrode située dans un positionnement intermédiaire entre les deux électrodes principales ;
    • la séparation de l'arc électrique formé en deux arcs électriques secondaires entre les électrodes principales et l'électrode intermédiaire, un interrupteur à semi-conducteur normalement ouvert reliant l'électrode intermédiaire à une des électrodes principales ;
    • la fermeture de l'interrupteur à semi-conducteurs pour éteindre l'arc électrique secondaire entre les deux électrodes que l'interrupteur à semi-conducteurs relie ;
    • l'ouverture de l'interrupteur à semi-conducteurs pour éteindre l'autre arc électrique secondaire.
  • Selon une variante, le procédé comprend une temporisation après la séparation de l'arc formé en deux deuxièmes arcs électriques pour empêcher la reformation d'un arc entre les deux électrodes principales à la fermeture de l'interrupteur à semi-conducteurs.
  • Selon une variante, le procédé comprend une temporisation après la fermeture de l'interrupteur à semi-conducteurs pour empêcher la reformation, à l'ouverture de l'interrupteur à semi-conducteurs, de l'arc éteint entre l'électrode intermédiaire et l'une des électrodes principales.
  • L'invention propose aussi un procédé de protection d'une installation électrique contre les surtensions transitoires, le procédé mettant en oeuvre la coupure d'un arc électrique selon le procédé de coupure précédent en cas d'occurrence d'une surtension transitoire dans l'installation électrique à protéger entraînant la formation d'un premier arc électrique entre les deux électrodes principales, les électrodes principales étant connectées à l'installation électrique à protéger.
  • Selon une variante, l'installation électrique à protéger étant une installation électrique reliée à un réseau de distribution électrique basse tension.
  • Selon une variante, l'installation électrique à protéger étant une installation électrique fonctionnant sous courant continu, de préférence une installation de génération photovoltaïque d'électricité.
  • L'invention propose encore un dispositif de protection d'une installation électrique contre les surtensions transitoires, comprenant :
    • deux bornes de connexion du dispositif à l'installation électrique à protéger ;
    • une première électrode principale et une deuxième électrode principale, chaque électrode principale étant reliée à l'une respective des bornes de connexion ;
    • une électrode située dans un positionnement intermédiaire entre la première électrode principale et la deuxième électrode principale ;
    • un interrupteur à semi-conducteurs normalement ouvert reliant l'électrode intermédiaire à la première électrode principale ;
    • un circuit de commande de l'interrupteur à semi-conducteurs, le circuit de commande étant prévu pour assurer successivement la fermeture de l'interrupteur, puis l'ouverture de l'interrupteur, après qu'un arc électrique formé entre les électrodes principales soit divisé en deux arcs par l'électrode intermédiaire.
  • Selon une variante, l'interrupteur à semi-conducteurs est un transistor bipolaire à grille isolée ou un transistor à effet de champ à grille métal-oxyde.
  • Selon une variante, le circuit de commande assure une temporisation entre la division de l'arc électrique en deux arcs par l'électrode intermédiaire et la fermeture de l'interrupteur et/ou entre la fermeture de l'interrupteur et l'ouverture de l'interrupteur.
  • Selon une variante, les électrodes sont fixes, les deux électrodes principales étant positionnées en regard l'une de l'autre depuis un premier côté vers un deuxième côté, et formant un éclateur ; et l'électrode intermédiaire s'étendant partiellement entre les deux électrodes principales depuis le deuxième côté.
  • Selon une variante, le dispositif comprend un organe de déclenchement d'un arc entre les électrodes principales en cas d'occurrence d'une surtension transitoire sur l'installation électrique à protéger, l'organe de déclenchement comportant une électrode de déclenchement d'arc du premier côté des électrodes principales.
  • Selon une variante, l'électrode intermédiaire présente une portion d'extrémité en coin du côté où l'électrode intermédiaire s'étend entre les deux électrodes principales.
  • Selon une variante, le dispositif comprend un aimant disposé pour déplacer, dans la direction allant du premier côté vers le deuxième côté, un arc électrique se formant entre les électrodes principales de l'éclateur et/ou les électrodes principales étant divergentes depuis le premier côté vers le deuxième côté.
  • Selon une variante, le dispositif comprend une borne de connexion supplémentaire et un éclateur supplémentaire formée par deux électrodes supplémentaires, l'une des électrodes supplémentaires étant connectée à la borne supplémentaire et l'autre des électrodes supplémentaires étant connectée à une des deux bornes de connexion du dispositif à l'installation électrique.
  • Selon une variante, le dispositif est spécialement conçu pour la mise en oeuvre du procédé précédent.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement et en références aux dessins qui montrent :
    • figure 1, une représentation schématique des différentes phases d'un mode de réalisation du procédé de coupure proposé et mis en oeuvre sur un éclateur ;
    • figure 2, un graphique temporel de l'évolution des diverses grandeurs électriques lors de la mise en oeuvre du procédé schématisé en figure 1 ;
    • figure 3, une vue en coupe d'un mode de réalisation du dispositif proposé de protection contre les surtensions ;
    • figure 4, un schéma électrique d'un mode de réalisation du circuit de commande d'un interrupteur à semi-conducteurs du dispositif de protection de la figure 3 ;
    • figure 5, une représentation schématique d'un mode de réalisation du dispositif de protection proposé avec un aimant ;
    • figures 6 et 7, des vues éclatées d'un mode de réalisation préféré du dispositif proposé de protection dans une cartouche "montable" sur un rail DIN ;
    • figure 8, une représentation schématique d'un mode de réalisation préféré du dispositif de protection avec une borne supplémentaire de connexion.
  • L'invention concerne un procédé de coupure d'un arc électrique . Le procédé est mis en oeuvre pour une première électrode principale et une deuxième électrode principale entre lesquelles un arc électrique à couper est susceptible de se former à la suite d'un défaut, d'une action extérieure ou d'un évènement extérieur, tel qu'un impact de foudre ou la séparation de contacts mobiles dans un interrupteur mécanique.
  • Un interrupteur à semi-conducteurs relie l'électrode intermédiaire à la première électrode principale. Un interrupteur à semi-conducteurs est un interrupteur formé par la superposition de couches de semi-conducteurs dopés. Ainsi un interrupteur à semi-conducteurs correspond à un interrupteur dont le caractère fermé ou ouvert est permis par un semi-conducteur fonctionnant en commutation entre laisser passer le courant ou l'interrompre. Il en résulte que, contrairement à un interrupteur mécanique, l'interrupteur à semi-conducteurs est dépourvu de contact mobile ou de partie mécanique mobile dont le mouvement réalise le passage entre l'état fermé et l'état ouvert et assure l'interruption de courant par la distance séparant le contact mobile et le contact fixe. L'interrupteur à semi-conducteurs assure alors l'interruption de courant sans entraîner de création d'arc contrairement à un interrupteur mécanique. L'interrupteur à semi-conducteurs peut être un transistor bipolaire à grille (plus connu sous l'expression anglaise "Insulated Gate Bipolar Transistor" abrégée en "IGBT") ou un transistor à effet de champ à grille métal oxyde (plus connu sous l'expression anglaise "Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor" abrégée en "MOSFET" ou "MOS").
  • La figure 1 montre une représentation schématique de différentes phases du procédé de coupure proposé. Selon cette représentation schématique, le procédé est mis en oeuvre sur un éclateur 20 formé notamment des électrodes principales précédemment décrites et comprenant aussi l'électrode intermédiaire et l'interrupteur à semi-conducteurs précédemment décrits. Selon la figure 1, les électrodes principales 24 et 28 sont positionnées en regard l'une de l'autre depuis un premier côté (référencé par un P entouré) vers un deuxième côté (référencé par un D entouré), l'électrode intermédiaire 26 s'étendant partiellement entre les deux électrodes principales depuis le deuxième côté D.
  • Le procédé de coupure proposé est mis en oeuvre après la formation d'un premier arc électrique 62 entre les deux électrodes principales 24 et 28. Le premier arc électrique 62 entre les deux électrodes principales 24 et 28 est aussi désigné par le terme "arc électrique formé" 62. A la suite de la formation du premier arc électrique 62, le procédé comprend le déplacement de l'arc électrique 62. Selon la figure 1, l'arc 62 est déplacé du premier côté P vers le deuxième côté de l'éclateur D. Selon le mode de réalisation illustré par les figures, le déplacement de l'arc est facilité par le fait que les électrodes principales 24 et 28 divergent du premier côté P vers le deuxième côté D. En alternative ou en complément à la divergence des électrodes 24 et 28, mais toujours dans le but de faciliter le déplacement de l'arc, il peut être prévu un aimant, qui est décrit dans la suite de la description.
  • Lorsque l'arc électrique 62 est déplacé jusqu'au niveau de l'électrode intermédiaire 26, le procédé comprend la séparation du premier arc électrique 62 en deux deuxièmes arcs électriques 64 et 68. Chacun des deux deuxièmes arcs électriques 64 et 68 est aussi désigné par le terme arc "électrique secondaire" 64 ou 68. L'électrode intermédiaire 26 présente de préférence un potentiel flottant. Le deuxième arc électrique 64 est formé entre la première électrode principale 24 et l'électrode intermédiaire 26 alors que le deuxième arc électrique 68 est formé entre la deuxième électrode principale 28 et l'électrode intermédiaire. Les étapes du procédé avant la séparation de l'arc 62 en arcs 64 et 68 correspondent à la phase référencée 32. Selon la figure 1, l'arc 62 est représenté plusieurs fois dans des positions prises successivement lors de son déplacement.
  • Après la séparation de l'arc 62 en arcs 64 et 68, les deuxièmes arcs peuvent aussi être déplacés dans le sens du premier côté P vers le deuxième côté D (de la gauche vers la droite selon la figure 1). Les étapes de séparation en deux arcs 64 et 68 et de déplacement des deux arcs 64 et 68 correspondent à la phase référencée 34. Selon la figure 1, les arcs 64 et 68 sont représentés plusieurs fois dans des positions prises successivement lors de leur déplacement.
  • Le procédé comprend ensuite la fermeture de l'interrupteur à semi-conducteurs pour éteindre le deuxième arc électrique 64 entre l'électrode intermédiaire 26 et la première électrode 24. La fermeture de l'interrupteur provoque en effet le court-circuit de l'arc 64 par la mise au même potentiel de la première électrode principale 24 et de l'électrode intermédiaire 26. Du fait du court-circuit, le courant circulant dans l'arc 64 passe entièrement dans l'interrupteur ce qui entraîne l'extinction de l'arc 64. Cette étape du procédé correspond à la phase référencée 36.
  • Après l'extinction de l'arc 64, le procédé comprend l'ouverture de l'interrupteur à semi-conducteurs pour éteindre l'autre deuxième arc 68. En effet, l'ouverture de l'interrupteur provoque l'isolation de l'électrode intermédiaire 26 par rapport à la première électrode principale 24. Ces électrodes 24 et 26 n'étant plus reliées ni par l'interrupteur ni par l'arc 64 préalablement éteint, le courant de suite écoulé par l'arc 68 ne peut plus s'écouler jusqu'à l'électrode principale 24 sauf à recréer un arc électrique. Pour cela, la tension entre l'électrode intermédiaire 26 et l'électrode principale 24 doit être supérieure à la tension de claquage de la lame d'air qui sépare ces électrodes 24 et 26. Il est utile de noter que la tension de claquage d'une lame d'air est supérieure à la tension de maintien d'un arc déjà formé et traversant cette même lame. Si la tension de la source peut suffire à maintenir un arc initialement formé entre 24 et 26, la tension de source est insuffisante pour permettre le claquage de cette même lame d'air, c'est-à-dire insuffisante pour permettre la formation d'un nouvel arc entre 24 et 26. La distance entre les électrodes 24 et 26 est choisie en conséquence. Alors l'ouverture de l'interrupteur entraîne l'extinction de l'arc 68. Cette étape du procédé correspond à la phase référencée 38.
  • Après la mise en oeuvre du procédé proposé, le courant de suite est complètement coupé du fait de l'extinction des deux arcs 64 et 68. La coupure d'arc procurée par le procédé proposé est réalisée sans augmentation de la tension de maintien de l'arc dans l'éclateur, contrairement aux éclateurs de l'art antérieur. Ainsi selon ce procédé, il n'est plus nécessaire d'entraîner que la tension de maintien de l'arc dépasse la tension de la source en fractionnant de nombreuses fois l'arc ou en augmentant la taille de l'arc. Le procédé proposé peut donc être mis en oeuvre dans un éclateur présentant seulement des distances d'isolation entre ces différentes électrodes qui soient seulement suffisantes pour empêcher la formation d'un nouvel arc avec la tension de la source de l'installation. La tension de formation d'un nouvel arc étant bien supérieure à la tension de maintien d'un arc déjà formé, le procédé proposé autorise la réduction des distances entre les électrodes de l'éclateur. En définitive, l'éclateur mettant en oeuvre le procédé peut présenter un encombrement limité tout en assurant la coupure de l'arc électrique maintenu par des sources de tension élevée.
  • Le positionnement des électrodes selon la figure 1 correspond à des électrodes fixes l'une par rapport à l'autre, les électrodes principales formant un éclateur. Il peut être prévu de façon alternative que, dans des modes de réalisation non illustrés, les électrodes soient mobiles l'une par rapport à l'autre, par exemple :
    • une des électrodes principales 24 et 28 peut être un contact mobile d'interrupteur mécanique alors que l'autre des électrodes principales 24 et 28 est un contact fixe ;
    • l'électrode intermédiaire 26 peut aussi être mobile par rapport aux électrodes principales 24 et 28, avec un mouvement corrélé ou décorrélé du mouvement des électrodes principales l'une par rapport à l'autre.
  • Dans ces modes de réalisations alternatifs avec des électrodes mobiles, la mise en oeuvre du procédé autorise également la réduction des distances maximales d'écartement des électrodes entre elles. En définitive, le dispositif avec des électrodes mobiles mettant en oeuvre le procédé peut présenter lui aussi un encombrement limité tout en assurant la coupure de l'arc électrique maintenu par des sources de tension élevée.
  • Le procédé de coupure précédemment décrit peut être particulièrement avantageux lors de sa mise en oeuvre dans un procédé plus général de protection d'une installation électrique contre les surtensions transitoires.
  • Dans le domaine de la protection contre les surtensions transitoires, par exemple dues à un impact de foudre, on peut prévoir de disposer un éclateur aux bornes d'une installation électrique, en tant que parafoudre. La formation d'un arc électrique dans l'éclateur lors de la surtension transitoire permet la limitation de la tension aux bornes de l'installation électrique à protéger. Cependant, à la fin de l'événement de surtension transitoire, cet arc électrique peut être maintenu par la source de tension de l'installation électrique à protéger. Ce maintien de l'arc perturbe le retour à un fonctionnement normal de l'installation. La mise en oeuvre du procédé de coupure précédent dans un procédé de protection contre les surtensions permet alors de couper le courant de suite même pour des tensions de source élevées tout en limitant l'encombrement du dispositif de protection mettant en oeuvre le procédé de protection.
  • Le procédé proposé permet une protection des installations électriques, notamment des installations électriques reliées à un réseau de distribution électrique basse tension.
  • De façon standard, on entend par installation électrique reliée à un réseau de distribution électrique basse tension une installation électrique basse tension de tension assignée efficace jusqu'à 1 000 V en courant alternatif ou jusqu'à 1 500 V en courant continu à l'exception des équipements électriques de très basse tension. Les équipements électriques de très basse tension peuvent être définies comme les équipements ayant une tension assignée efficace inférieure à 12 V en alternatif ou en continu. Ainsi l'installation électrique à protéger peut être une installation électrique fonctionnant sous une tension comprise entre 12V et 1000V en alternatif et entre 12V et 1500V en continu. De tels équipements électriques de très basse tension ne sont pas reliés directement à un réseau électrique basse tension. En d'autres termes, le procédé proposé de protection d'une installation électrique reliée à un réseau électrique basse tension se distingue d'un procédé de protection de composants microélectroniques contre les surtensions.
  • Parmi les installations électriques reliées à un réseau de distribution électrique basse tension, le procédé de protection est particulièrement mis en oeuvre pour les installations électriques fonctionnant sous courant continu, par exemple pour une installation de génération photovoltaïque d'électricité. La mise en oeuvre du procédé de coupure dans un procédé de protection d'une installation contre les surtensions permet notamment de couper des courants de suite maintenus par une source de tension continue de 1500V telle que dans les installations de génération photovoltaïque d'électricité.
  • La figure 2 montre un graphique temporel de l'évolution des diverses grandeurs électriques lors de la mise en oeuvre du procédé de coupure précédent dans un but de protection contre les surtensions d'une installation électrique fonctionnant sous courant continu.
  • L'origine des temps de la figure 2 correspond au début d'une surtension transitoire telle qu'un impact de foudre. Selon cette figure 2, l'axe des temps peut ensuite être découpé en les phases 32, 34, 36 et 38 précédemment décrites.
  • Lors de la phase 32, un arc se forme du fait de la surtension aux bornes des électrodes principales 24 et 28 de l'éclateur 20. La tension aux bornes des électrodes principales est représentée par la courbe 50. Lors d'une telle surtension, l'éclateur limite la tension 50 à la tension d'amorçage de l'arc dans l'éclateur. Cet arc permet l'écoulement d'un courant 40 entre les électrodes principales 24 et 28. Au début de la phase 32, ce courant 40 correspond alors à un courant de foudre 48 qui est la majeure partie du courant associée à la surtension transitoire. Ce courant de foudre 48 est positif ou négatif selon la polarité de la surtension transitoire, la foudre par exemple pouvant être à décharge positive ou négative. Après la surtension transitoire, le courant 40 et la tension 50 chutent. L'arc électrique 62 formé peut se maintenir et écouler le courant de suite fourni par la source de tension de l'installation électrique à protéger. Le courant 40 correspond alors au courant de suite 42 et la tension 50 correspond à la tension de maintien de l'arc 62 entre les électrodes principales 24 et 28.
  • Lors de la surtension transitoire puis lors de l'écoulement du courant de suite, l'arc 62 est déplacé vers l'électrode intermédiaire 26. Les électrodes 24 et 28 étant, dans cet exemple, divergentes du côté D de l'électrode intermédiaire 26, le déplacement de l'arc 26 vers l'électrode intermédiaire entraîne une augmentation de la tension de l'arc après la surtension transitoire. En effet, la tension de l'arc dépend d'une part de la longueur de l'arc et d'autre part de son nombre de pieds, ici deux : l'un au niveau de l'électrode 24 et l'autre au niveau de l'électrode 28. Cette augmentation de la tension 50 se poursuit avec le déplacement de l'arc 62 jusqu'à ce que l'arc 62 soit séparé en les deux arcs 64 et 68 par l'électrode intermédiaire 26.
  • On entre alors dans la phase 34. Au moment de la séparation de l'arc 62 en deux arcs 64 et 68, la tension 50 aux bornes des électrodes principales 24 et 28 augmentent brusquement du fait de l'augmentation du nombre de pieds d'arcs qui passe de deux à quatre : soit deux pieds pour chacun des arcs 64 et 68. La séparation de l'arc 62 en deux arcs 64 et 68 correspond aussi à l'apparition d'une tension 52 entre l'électrode intermédiaire 26 et l'électrode 24. Lorsque le dispositif est symétrique selon le plan de l'électrode intermédiaire 26, la tension 52 correspond à la moitié de la tension 54 entre les électrodes 24 et 28. Cette tension 52 est maintenue jusqu'à la fermeture de l'interrupteur à semi-conducteurs. Toutefois la tension 52 peut légèrement augmentée avec la tension 54 du fait que les arcs 64 et 68 continuent d'être déplacés entre des électrodes divergentes vers le côté D.
  • A la fermeture de l'interrupteur à semi-conducteurs, on entre dans la phase 36. La fermeture de l'interrupteur à semi-conducteurs entraîne la formation d'un court-circuit entre l'électrode 26 et l'électrode 24. Le courant 46 traversant l'interrupteur correspond au courant précédemment écoulé par l'arc 64 court-circuité, c'est-à-dire que le courant 46 correspond au courant de suite 42. La tension 52 entre l'électrode intermédiaire 26 et l'électrode 24 s'annule et l'arc 64 est coupé. La tension 50 entre les électrodes 24 et 28 est alors diminuée et passe de la tension 54 à la tension 56.
  • Il peut être utile de prévoir une temporisation entre la séparation du premier arc 62 et la fermeture de l'interrupteur à semi-conducteurs. Une telle temporisation correspond à la durée de la phase 34. Cette temporisation permet de s'assurer qu'au moment de la fermeture de l'interrupteur, le courant écoulé par l'éclateur correspond bien à un courant de suite 42 et non plus à un courant de foudre 48. Ainsi on évite que le courant de foudre 48 ne puisse traverser l'interrupteur à semi-conducteurs ce qui endommagerait les semi-conducteurs de l'interrupteur. Par ailleurs, indépendamment de l'utilisation du procédé de coupure dans un but de protection contre les surtensions, la temporisation de la durée de la phase 34 contribue à empêcher la reformation d'un arc entre les deux électrodes principales 24 et 28 à la fermeture de l'interrupteur à semi-conducteurs. En effet, la durée de cette temporisation peut être choisie pour s'assurer, avant la fermeture de l'interrupteur, de la déionisation de l'air initialement ionisé par le premier arc 62.
  • A la suite de la fermeture de l'interrupteur à semi-conducteurs, on passe dans la phase 38, en ouvrant ce même interrupteur. Le courant 46 traversant l'interrupteur est alors nul et le courant de suite 42 ne peut plus s'écouler entre l'électrode intermédiaire 26 et l'électrode principale 24. Ceci entraîne l'extinction de l'arc 68, la tension entre les électrodes principales devient alors égale à la tension de la source de l'installation électrique et le courant 40 traversant l'éclateur est nul. Le courant de suite 42 est donc coupé. Une temporisation peut être prévue entre la fermeture et l'ouverture de l'interrupteur à semi-conducteurs pour empêcher la reformation de l'arc entre l'électrode intermédiaire 26 et la première électrode principale 24 à l'ouverture de l'interrupteur à semi-conducteurs. En effet, la durée de cette temporisation peut être choisie pour s'assurer, avant l'ouverture de l'interrupteur, de la déionisation de l'air initialement ionisé par l'arc 64. Une telle temporisation correspond à la durée de la phase 36.
  • L'invention concerne en outre un dispositif de protection d'une installation contre les surtensions transitoires. Le dispositif comprend deux bornes de connexion du dispositif à l'installation électrique à protéger. En référence à la figure 1, le dispositif comprend en outre la première électrode principale 24 et la deuxième électrode principale 28. Les électrodes principales peuvent former l'éclateur 20 entre elles. Ces deux électrodes principales 24 et 28 sont alors positionnées en regard l'une de l'autre depuis le premier côté P vers le deuxième côté D. Chaque électrode principale est reliée à l'une respective des bornes de connexion (décrites dans la suite de la description).
  • Le dispositif comprend en outre l'électrode intermédiaire 26 située dans un positionnement intermédiaire entre les électrodes principales 24 et 28. Lorsque les électrodes principales forment l'éclateur 20, l'électrode intermédiaire s'étend partiellement entre les deux électrodes principales depuis le deuxième côté D. Le dispositif comprend l'interrupteur à semi-conducteurs normalement ouvert et reliant l'électrode intermédiaire 26 à la première électrode principale 24.
  • Le dispositif comprend encore un circuit de commande 78 de l'interrupteur à semi-conducteurs. L'ensemble formé par l'interrupteur à semi-conducteurs et le circuit de commande 78 est référencé 70 en figure 1. Le circuit de commande 78 est prévu pour fermer et ouvrir successivement l'interrupteur après que l'arc électrique 62 formé entre les électrodes principales 24 et 28 soit divisé en deux arcs secondaires 64 et 68 par l'électrode intermédiaire 26. Le circuit de commande 78 est ainsi susceptible de commander le dispositif pour que soient mises en oeuvre, à la suite de la formation de l'arc 62 entre les électrodes principales 24 et 28, les étapes du procédé précédemment décrit. Le dispositif de protection proposé peut alors présenter une conception compacte. Par exemple, le dispositif de protection peut être mis sous la forme d'un boîtier "montable" sur rail DIN avec une longueur ne dépassant pas 92 mm. La figure 3 montre une vue en coupe d'un tel mode de réalisation du dispositif proposé 90 de protection contre les surtensions, le dispositif 90 comprenant un boîtier extérieur 92 correspondant à un boîtier "montable" sur rail DIN. Le boîtier 92 "montable" sur rail DIN comprend une interface 96 de montage sur un rail DIN (non représenté).
  • D'une manière générale, le dispositif proposé peut être spécialement conçu pour la mise en oeuvre de l'un des modes de réalisation des procédés précédents.
  • Ainsi dans le dispositif proposé, le circuit de commande 78 peut assurer la temporisation avant la fermeture de l'interrupteur et/ou entre la fermeture de l'interrupteur et l'ouverture de l'interrupteur. De retour à la figure 2, pour assurer ces temporisations et la commande de l'interrupteur à semi-conducteurs, le circuit de commande 78 peut être alimenté par une partie 44 du courant de suite 42 traversant l'électrode intermédiaire 62.
  • La figure 4 montre un schéma électrique d'un mode de réalisation du circuit de commande 78 de l'interrupteur à semi-conducteurs. L'ensemble 70 est ainsi connecté à l'électrode intermédiaire 26 et à l'électrode principale 24. L'interrupteur à semi-conducteurs est sous la forme d'un IGBT. RL représente la résistance des lignes conductrices. L'ensemble 70 fonctionne de la manière suivante :
    • Lorsque la tension 52 de l'arc 64 apparaît (au début de la phase 34), un condensateur C1 se charge à travers la résistance R1. En fonction de l'étalonnage de C1 et R1, on obtient le temps de charge souhaité pour C1 permettant la temporisation voulue de la phase 34. Lorsque la charge du condensateur C1 permet d'atteindre la tension inverse d'une diode Zener DZ1, la diode Zener devient passante entraînant l'apparition d'une tension aux bornes d'une résistance R2. La tension aux bornes de la résistance R2 permet la commutation du thyristor T1 dans l'état passant. L'IGBT voit alors une tension à sa grille faisant passer l'IGBT à l'état passant, ce qui limite la tension de l'arc 64 à une tension VCEsat de l'IGBT. L'IGBT étant alors passant, l'arc 64 disparaît mais un courant circule encore dans l'éclateur par l'intermédiaire de l'IGBT. Autrement dit, la partie 72 du circuit de commande 78 assure la commande en fermeture de l'IGBT. On entre dans la phase 36.
    • Après le moment où l'IGBT est devenu passant, le condensateur C1 maintient la tension de commande et charge un condensateur C2 par l'intermédiaire d'une résistance R4. En fonction de l'étalonnage de C2 et R2, on obtient le temps de charge souhaité pour C2 permettant la temporisation voulue de la phase 36. Lorsque le condensateur C2 atteint la tension inverse d'une diode Zener DZ2, la diode Zener DZ2 devient passante. Cela entraîne l'application d'une tension aux bornes d'une résistance R5, permettant la commutation du thyristor T2 dans l'état passant. L'IGBT est alors court-circuité et l'IGBT passe de l'état passant à l'état bloqué. Le courant de suite est coupé par l'ouverture de l'IGBT et l'arc 68 s'éteint. Autrement dit, la partie 74 du circuit de commande 78 assure la commande en ouverture de l'IGBT. On entre dans la phase 38.
    • A la suite de l'extinction de l'arc 68, les condensateurs C1 et C2 se déchargent respectivement dans des résistances R3 et R6.
  • Une varistance V1 est prévue pour assurer la protection de l'IGBT en supprimant l'éventuel pic de courant de foudre associé à la surtension dans le cas où il y a encore une surtension au moment de la séparation de l'arc 62 en arcs 64 et 68. De façon générale, dans tous les modes de réalisation précédemment décrits, le positionnement de l'électrode intermédiaire 26 du côté D des électrodes principales peut être ajusté pour assurer une temporisation voulue de la durée de la phase 32. La temporisation de la phase 32 peut ainsi correspondre à une durée suffisamment longue pour que l'épisode de surtension, par exemple dû à un impact de foudre, soit terminé avant le début de la phase 34.
  • De retour à la figure 4, il est prévu des diodes D1, D2 et D3 pour protéger le circuit 78 en forçant le sens du courant. Ainsi la partie 76 du circuit de commande 78 assure la protection de l'IGBT.
  • Selon un mode de réalisation, l'interrupteur à semi-conducteur peut comporter une pluralité d'IGBT disposés en parallèle les uns par rapport aux autres, par exemple deux IGBT en parallèle. Une telle disposition en parallèle d'IGBT, permet à l'interrupteur à semi-conducteur ainsi formé d'écouler une intensité plus importante de courant de suite en comparaison à l'interrupteur à semi-conducteur comprenant un seul IGBT. Un tel mode de réalisation est particulièrement avantageux pour des utilisations du dispositif proposé concernant la protection d'installations photovoltaïques susceptibles de fournir des courants d'intensité élevée, telle qu'une intensité supérieure à 1000 A. Selon ce mode de réalisation, le circuit de commande 78 illustré en figure 4 peut servir à lui seul pour la commande en parallèle de la pluralité d'IGBT.
  • Dans le cas particulier du circuit illustré en figure 4, une résistance Rp de limitation de l'intensité du courant peut être disposée en série avec la diode D1. Rp présente une résistance suffisamment grande pour limiter l'intensité du courant traversant le circuit de commande 78 à un niveau inférieur à l'intensité seuil du courant de maintien de l'arc 68. En d'autres termes, la résistance de limitation Rp empêche l'écoulement du courant de suite de l'arc 68 jusqu'à l'électrode 24 par l'intermédiaire du circuit de commande 78. Ainsi, la résistance de limitation Rp contribue à l'extinction de l'arc 68, au moment de la transition entre les phases 36 et 38, c'est-à-dire au moment où l'on ouvre l'IGBT qui écoule le courant de suite 42 de l'arc 68, l'arc 64 ayant été éteint par la fermeture préalable de l'IGBT.
  • De manière générale, en fonction du mode de réalisation choisi pour le circuit de commande 78, tout autre moyen de limitation de l'intensité du courant traversant le circuit de commande 78 peut être prévu pour limiter une telle intensité à un niveau inférieur à l'intensité seuil du courant de maintien de l'arc 68 dans le dispositif proposé. Selon un mode de réalisation préféré, le choix du moyen de limitation de l'intensité résulte d'un compromis entre la limitation de l'intensité du circuit de commande et l'obtention d'un niveau pour cette intensité qui soit suffisant pour faire fonctionner le circuit de commande de l'interrupteur à semi-conducteurs.
  • Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif peut comprendre un aimant disposé pour déplacer l'arc électrique 62 du premier côté P vers le deuxième côté D. L'aimant peut correspondre à l'assemblage de pôles opposés d'aimants permanents distincts. La figure 5 montre une représentation schématique d'un mode de réalisation du dispositif de protection proposé avec l'aimant 80. Cet aimant 80 est formé par l'assemblage de deux pôles opposés d'aimants permanents distincts 82 et 84. L'écart entre les aimants 82 et 84 peut être maintenu par tout organe approprié tel que des entrefers 86. L'aimant 80 est disposé pour engendrer des lignes 88 de champ magnétique traversant l'éclateur 20 qui soient perpendiculaires à la fois à la direction d'extension de l'arc 62 et à la direction du mouvement souhaité de l'arc 62. L'orientation de l'aimant 80 conditionne le déplacement de l'arc 62 du côté P vers le côté D.
  • Dans un cas général d'un dispositif sans aimant, l'arc électrique formé dans le dispositif se déplace sous l'effet de sa propre énergie. Plus l'intensité du courant écoulé par l'arc est grande, plus le déplacement de l'arc est facilité. A l'opposé, lorsque l'intensité du courant écoulé par l'arc est trop faible, l'arc 62 peut présenter des difficultés pour se déplacer sous le seul effet de sa propre énergie. Or pour certaine installation électrique dont notamment les installations de génération photovoltaïque d'électricité, le courant de suite peut prendre des valeurs très faibles. En effet, le courant de suite d'une installation de génération photovoltaïque d'électricité peut présenter plusieurs valeurs entre une valeur quasi-nulle (la nuit) et une valeur maximale (le jour sans nuage). Ces valeurs faibles de courant de suite, comme des courants de l'ordre de 0,5A, peuvent ne pas suffire au fonctionnement des systèmes de coupure basé uniquement sur le déplacement de l'arc sous sa propre énergie. L'utilisation de l'aimant dans le dispositif 90 permet alors de faciliter le déplacement de l'arc 62 même dans le cas d'une faible intensité de courant de suite. Un tel mode de réalisation du dispositif 90 permet l'obtention d'un dispositif de protection d'une installation électrique contre les surtensions, indépendamment de la valeur du courant de suite. En alternative ou en complément les électrodes principales 24 et 28 du dispositif peuvent être divergentes depuis le premier côté P vers le deuxième côté D, tel qu'illustré en figures 1 et 3. La divergence des électrodes principales contribue, comme l'aimant, au déplacement de l'arc électrique 62 de P vers D.
  • De façon alternative ou complémentaire, l'électrode intermédiaire 26 peut présenter une portion d'extrémité en coin du côté où l'électrode intermédiaire 26 s'étend entre les deux électrodes 24 et 28. L'extrémité en coin de l'électrode intermédiaire est alors l'extrémité de l'électrode qui est la plus proche du côté D des électrodes principales 24 et 28. Selon la figure 3, une telle portion 66 d'extrémité en coin peut présenter une forme triangulaire. L'extrémité en coin de l'électrode intermédiaire 26 permet de présenter des surfaces de l'électrode 26 qui soient parallèles aux électrodes 24 et 28, lorsque les électrodes 24 et 28 sont divergentes. La réalisation de telles surfaces parallèles contribuent à faciliter le déplacement de l'arc 62 du côté P vers le côté D au moment où l'arc 62 se sépare en les deux arcs 64 et 68. En effet, lorsqu'on entre dans la phase 34, ces surfaces parallèles limitent l'augmentation de la tension aux bornes des électrodes principales 24 et 28 du fait de la non augmentation de la distance à parcourir par les arcs entre les électrodes 24 et 28.
  • Les figures 6 et 7 montrent des vues éclatées d'un mode de réalisation préféré du dispositif de protection proposé dans la cartouche 92 "montable" sur rail DIN. La figure 6 montre une vue éclatée du côté droit du dispositif 20 alors que la figure 7 montre une vue éclatée du côté gauche du dispositif 20. La figure 6 permet la visualisation de l'éclateur 20 formée par les électrodes 24, 26 et 28. La cartouche ou le boîtier 92 est formée en quatre parties. Deux parties médianes de la cartouche 92 permettent la formation d'une enveloppe autour de l'éclateur 20. Les deux autres parties de la cartouche 92 sont les deux parties extrémales de la cartouche 92. Ces parties extrémales assurent la formation d'une enveloppe autour des aimants 82 et 84. Selon ce mode de réalisation illustré en figure 7, la partie extrémale de la cartouche 92 qui forme l'enveloppe de l'aimant 82 loge l'ensemble 70 formé par l'IGBT et le circuit de commande 78.
  • La figure 8 illustre les deux bornes de connexion 98 et 94 du dispositif 90 à l'installation électrique à protéger. L'électrode 24 est reliée à la borne 94 alors que l'électrode 28 est reliée à la borne 98.
  • La figure 8 montre aussi une représentation schématique d'un mode de réalisation préféré du dispositif de protection et qui constitue un perfectionnement du mode de réalisation illustré par les figures 6 et 7. Selon la figure 8, le dispositif 90 comporte une borne supplémentaire 198 en plus des deux bornes de connexion 98 et 94. Toujours selon cette figure le dispositif 90 comporte un éclateur 120 supplémentaire à l'éclateur 20 précédemment décrit. Cet éclateur 120 comprend deux électrodes supplémentaires 124 et 128. L'électrode 128 est reliée à la borne supplémentaire 198 alors que l'électrode 124 est reliée à l'électrode 24. Selon ce mode de réalisation cet éclateur supplémentaire 120 peut être dépourvu d'électrode intermédiaire. Les électrodes 124 et 128 de l'éclateur supplémentaire 120, peuvent aussi diverger entre un premier côté P et un deuxième côté D. Le dispositif 90 avec la borne supplémentaire 198 peut être connecté à trois conducteurs distincts de l'installation électrique à protéger. Ainsi le dispositif 90 peut assurer un mode de protection en Y entre deux conducteurs actifs de l'installation électrique à protéger et un conducteur de terre.
  • Lorsque l'installation électrique à protéger est une installation fonctionnant sous courant continu, les deux conducteurs actifs sont respectivement le conducteur de polarité + et le conducteur de polarité - . On estime que dans 60 % des installations de ce type, les polarités + et - sont flottantes par rapport à la terre. Pour les installations restantes où un des conducteurs actifs est relié à la terre, on estime que c'est le conducteur de polarité + qui est relié à la terre dans 95% des cas. Ainsi lors de l'utilisation du dispositif 90 en mode de protection en Y, les bornes 98 et 198 sont de préférence connectées aux conducteurs de polarité - et + respectivement, alors que la borne 94 peut être connectée à la terre. Selon ce schéma de connexion, pour la grande majorité des installations fonctionnant sous courant continu, l'éclateur 20 avec l'électrode intermédiaire 26 est connecté entre la terre et un connecteur actif non relié à la terre. Ceci permet au dispositif 90 d'assurer une protection en Y efficace avec une coupure du courant de suite pour la grande majorité des installations fonctionnant sous courant continu.
  • Dans le cas d'une installation électrique monophasée fonctionnant sous courant alternatif, l'un des deux conducteurs actifs protégés peut être la phase alors que l'autre des deux conducteurs actifs protégés peut être le neutre.
  • Dans une réalisation symétrique du dispositif 90 tel qu'illustré en figure 8, une autre borne 194 peut être prévue au niveau de la liaison de l'électrode 124 à l'électrode 24. Cependant cette borne 194 est au même potentiel que la borne 94.
  • Toujours en référence à la figure 8, le mode de réalisation du dispositif 90 avec la borne supplémentaire 198 peut être logé dans un boîtier 92 "montable" sur rail DIN présentant une largeur L inférieure ou égale à trois fois la largeur standard de 17,5mm des boîtiers "montable" sur rail DIN. Dans un mode de réalisation du dispositif dépourvu de borne supplémentaire, le dispositif 90 peut comprendre un boîtier 92 "montable" sur rail DIN présentant une largeur inférieure ou égale à deux fois la largeur standard de 17,5mm des boîtiers "montable" sur rail DIN.
  • Le dispositif 90 dans les différents modes de réalisation précédemment décrits peut comprendre un organe de déclenchement d'un arc entre les électrodes principales 24 et 28, ou 124 et 128 le cas échéant. La figure 8 illustre un tel organe de déclenchement 22. L'organe de déclenchement 22 peut comprendre une électrode de déclenchement de l'arc du côté P de l'éclateur 20, le cas échant du côté P de l'éclateur 120. Ainsi, l'électrode de déclenchement est positionnée du côté des électrodes principales où la formation d'un arc électrique est la plus facile lors de l'occurrence d'une surtension. De ce fait, une telle électrode de déclenchement d'un arc électrique se différencie de l'électrode intermédiaire précédemment décrite.

Claims (15)

  1. Procédé de coupure d'un arc électrique se formant entre deux électrodes principales, le procédé comprenant :
    le déplacement de l'arc électrique formé vers une électrode (26) située dans un positionnement intermédiaire entre les deux électrodes principales (24, 28) ;
    la séparation de l'arc électrique formé (62) en deux arcs électriques secondaires (64, 68) entre les électrodes principales (24, 28) et l'électrode intermédiaire (26), caractérisé en ce que :
    un interrupteur à semi-conducteur normalement ouvert reliant l'électrode intermédiaire (26) à une des électrodes principales (24) ;
    la fermeture de l'interrupteur à semi-conducteurs pour éteindre l'arc électrique secondaire (64) entre les deux électrodes (24, 26) que l'interrupteur à semi-conducteurs relie ;
    l'ouverture de l'interrupteur à semi-conducteurs pour éteindre l'autre arc électrique secondaire (68).
  2. Procédé de coupure selon la revendication 1, le procédé comprenant une temporisation après la séparation de l'arc formé (62) en deux deuxièmes arcs électriques (64, 68) pour empêcher la reformation d'un arc entre les deux électrodes principales (24, 28) à la fermeture de l'interrupteur à semi-conducteurs.
  3. Procédé de coupure selon la revendication 1 ou 2, le procédé comprenant une temporisation après la fermeture de l'interrupteur à semi-conducteurs pour empêcher la reformation, à l'ouverture de l'interrupteur à semi-conducteurs, de l'arc éteint entre l'électrode intermédiaire (26) et l'une des électrodes principales (24).
  4. Procédé de protection d'une installation électrique contre les surtensions transitoires, le procédé mettant en oeuvre la coupure d'un arc électrique selon le procédé de l'une des revendications 1 à 3 en cas d'occurrence d'une surtension transitoire dans l'installation électrique à protéger entraînant la formation d'un premier arc électrique (62) entre les deux électrodes principales (24, 28), les électrodes principales (24, 28) étant connectées à l'installation électrique à protéger.
  5. Procédé de protection d'une installation électrique selon la revendication 4, l'installation électrique à protéger étant une installation électrique reliée à un réseau de distribution électrique basse tension.
  6. Procédé de protection d'une installation électrique selon la revendication 5, l'installation électrique à protéger étant une installation électrique fonctionnant sous courant continu, de préférence une installation de génération photovoltaïque d'électricité.
  7. Dispositif de protection d'une installation électrique contre les surtensions transitoires, comprenant :
    deux bornes (94, 98) de connexion du dispositif à l'installation électrique à protéger ;
    une première électrode principale (24) et une deuxième électrode principale (28), chaque électrode principale (24, 28) étant reliée à l'une respective des bornes de connexion (94, 98) ;
    une électrode (26) située dans un positionnement intermédiaire entre la première électrode principale (24) et la deuxième électrode principale (28) ; caractérisé en ce qu'il comprend :
    un interrupteur à semi-conducteurs normalement ouvert reliant l'électrode intermédiaire (26) à la première électrode principale (24) ;
    un circuit (78) de commande de l'interrupteur à semi-conducteurs, le circuit de commande étant prévu pour assurer successivement la fermeture de l'interrupteur, puis l'ouverture de l'interrupteur, après qu'un arc électrique (62) formé entre les électrodes principales soit divisé en deux arcs (64, 68) par l'électrode intermédiaire (26).
  8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel l'interrupteur à semi-conducteurs est un transistor bipolaire à grille isolée ou un transistor à effet de champ à grille métal-oxyde.
  9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, dans lequel le circuit de commande assure une temporisation entre la division de l'arc électrique en deux arcs par l'électrode intermédiaire et la fermeture de l'interrupteur et/ou entre la fermeture de l'interrupteur et l'ouverture de l'interrupteur.
  10. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9, dans lequel les électrodes (24, 26, 28) sont fixes, les deux électrodes principales (24, 28) étant positionnées en regard l'une de l'autre depuis un premier côté (P) vers un deuxième côté (D), et formant un éclateur ; et l'électrode intermédiaire (26) s'étendant partiellement entre les deux électrodes principales (24, 28) depuis le deuxième côté (D).
  11. Dispositif selon la revendication 10, comprenant un organe de déclenchement (22) d'un arc entre les électrodes principales (24, 28) en cas d'occurrence d'une surtension transitoire sur l'installation électrique à protéger, l'organe de déclenchement (22) comportant une électrode de déclenchement d'arc du premier côté (P) des électrodes principales (24, 28).
  12. Dispositif selon la revendication 10 ou 11, dans lequel l'électrode intermédiaire (26) présente une portion (66) d'extrémité en coin du côté (D) où l'électrode intermédiaire (26) s'étend entre les deux électrodes principales (24, 28).
  13. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 12, comprenant un aimant (80) disposé pour déplacer, dans la direction allant du premier côté (P) vers le deuxième côté (D), un arc électrique se formant entre les électrodes principales (24, 28) de l'éclateur (20) et/ou les électrodes principales étant divergentes depuis le premier côté (P) vers le deuxième côté (D).
  14. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 13, comprenant une borne de connexion supplémentaire (198) et un éclateur supplémentaire (120) formée par deux électrodes supplémentaires (124, 128), l'une (128) des électrodes supplémentaires étant connectée à la borne supplémentaire (198) et l'autre (124) des électrodes supplémentaires étant connectée à une (94) des deux bornes de connexion du dispositif (90) à l'installation électrique.
  15. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 14, spécialement conçu pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 4 à 6.
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