EP4435829A1 - Module additionnel de detection d'un defaut electrique et ensemble de protection electrique comprenant un tel module additionnel de detection d'un defaut electrique - Google Patents

Module additionnel de detection d'un defaut electrique et ensemble de protection electrique comprenant un tel module additionnel de detection d'un defaut electrique Download PDF

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EP4435829A1
EP4435829A1 EP24163043.3A EP24163043A EP4435829A1 EP 4435829 A1 EP4435829 A1 EP 4435829A1 EP 24163043 A EP24163043 A EP 24163043A EP 4435829 A1 EP4435829 A1 EP 4435829A1
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EP
European Patent Office
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electrical
fault
detecting
connection terminal
additional module
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EP24163043.3A
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English (en)
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EP4435829B1 (fr
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Vincent KENNEL
Dominique Robert
Stéphane Schall
Julien WICKER
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Hager Electro SAS
Original Assignee
Hager Electro SAS
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H83/00—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current
    • H01H83/20—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by excess current as well as by some other abnormal electrical condition
    • H01H83/22—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by excess current as well as by some other abnormal electrical condition the other condition being imbalance of two or more currents or voltages
    • H01H83/226—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by excess current as well as by some other abnormal electrical condition the other condition being imbalance of two or more currents or voltages with differential transformer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/02—Housings; Casings; Bases; Mountings
    • H01H71/0207—Mounting or assembling the different parts of the circuit breaker
    • H01H71/0228—Mounting or assembling the different parts of the circuit breaker having provisions for interchangeable or replaceable parts
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H83/00—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current
    • H01H83/20—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by excess current as well as by some other abnormal electrical condition
    • H01H2083/201—Protective switches, e.g. circuit-breaking switches, or protective relays operated by abnormal electrical conditions otherwise than solely by excess current operated by excess current as well as by some other abnormal electrical condition the other abnormal electrical condition being an arc fault

Definitions

  • the present invention relates to the field of additional modules for detecting an electrical fault and the field of electrical protection assemblies comprising such an additional module for detecting an electrical fault and electrical protection equipment.
  • the publication EP3470856A1 already discloses a module for detecting an electrical fault which notably comprises a housing, a first measuring core arranged around a first line conductor and a second line conductor to measure a differential current flowing between these first and second line conductors and a second measuring core arranged around the first line conductor to detect an electric arc signal flowing in this conductor, an electromechanical trigger relay and an electronic processing circuit connected to the first and second measuring cores and which comprises at least one electronic card for switching the relay according to the current measured by the measuring cores.
  • This detection module has the particularity that the first and second measuring cores are aligned with each other such that their respective longitudinal axes are parallel and offset by a distance of less than 10 millimeters.
  • Such a configuration aims to provide a detection module which is capable of detecting electrical faults of different nature by using components housed in a compact housing, which reduces the size of the protection assembly.
  • the present invention aims to overcome at least one of these drawbacks and to propose a solution aimed in particular at minimizing the dissipated power and, where appropriate, at limiting the disturbances in the breaking chamber caused by electromagnetic radiation.
  • the invention relates to an electrical protection assembly comprising electrical protection equipment and an additional module for detecting an electrical fault configured to be attached to electrical protection equipment to control the triggering of said electrical protection equipment, said electrical protection assembly is characterized in that the additional module for detecting an electrical fault is according to the invention.
  • the additional module for detecting an electrical fault 1 is characterized in that the differential fault measuring core 12 is contained in the connection compartment 15 and the electronic unit 14 and, where appropriate, the electric arc fault measuring core 13 are arranged in the housing 3 outside the connection compartment 15 ( figure 3 ).
  • the additional module for detecting an electrical fault 1 comprises the torus for measuring an electric arc fault 13 which is arranged in the housing 3 outside the connection compartment 15 above and next to the torus for measuring a differential fault 12 ( figures 4 And 7 ).
  • the differential fault measuring torus 12 comprises a first longitudinal axis A1 and the electric arc fault measuring torus 13 comprises a second longitudinal axis A2 and the first longitudinal axis A1 and the second longitudinal axis A2 are not parallel to each other ( figure 3 ).
  • first longitudinal axis A1 and the second longitudinal axis A2 are perpendicular to each other ( figure 3 ).
  • the first electrical line 6 comprises two electrical conductors connected to each other, namely a first electrical conductor 34 which passes through the differential fault measurement core 12 and a second conductor electrical conductor 35 which passes through the measuring torus of an electric arc fault 13.
  • the orthogonality of the first longitudinal axis A1 and the second longitudinal axis A2 makes it possible to facilitate and allow the connection preferably by welding of the first electrical conductor 34 to the second electrical conductor 35.
  • first longitudinal axis A1 and the second longitudinal axis A2 are parallel to each other.
  • This configuration makes it easier to pass the first electrical line 6 and the second electrical line 9 through the differential fault measurement core 12 and to pass the first electrical line 6 through a measurement core of an electric arc fault 13.
  • the housing 3 in modular format comprises a first housing part 16 called fixed ( Figures 1 to 4 And 8 ) and a second part of the housing 17 called mobile ( Figures 1 to 8 ) configured to be slidably mounted in the first housing part 16 in a mounted state S1 ( Figures 1 to 4 And 8 ).
  • the first housing part 16 comprises at least one trigger unit 18 and preferably the lock 31 and in a disassembled state S2 ( Figures 5 to 7 ) of the first housing part 16 relative to the second housing part 17, the second housing part 17 comprises at least the first output connection terminal 4, the second output connection terminal 5, the first electrical line 6, the second electrical line 9, the differential fault measuring torus 12, optionally the electric arc fault measuring torus 13, the electronic unit 14 and the connection compartment 15.
  • this configuration of the housing 3 in two parts with a second housing part 17 forming a drawer makes it possible to facilitate the assembly phase of the additional module for detecting an electrical fault 1 and therefore to facilitate the manufacturing process of the additional module for detecting an electrical fault 1.
  • this configuration allows for backward compatibility with existing electrical protection devices 2.
  • This so-called drawer configuration makes it possible to obtain a subassembly arranged and isolated in the second part of the housing 17 on which it is possible to carry out tests, for example a dielectric test or a test of the electronic unit 14.
  • the electronic unit 14 comprises a diagnostic connector (not shown).
  • this diagnostic connector is configured to be accessible from the outside of the second housing part 17 by one or more, for example eight, openings 36 provided in the second housing part 17 in the disassembled state S2, and to be inaccessible in the assembled state S1 because the diagnostic connector and the openings 36 are covered by a portion of the first housing part 16. This configuration makes it possible to avoid having to use a cover-type insert to cover the diagnostic connector.
  • the modular format housing 3 has a generally parallelepiped shape with two main faces, respectively a first left main face 19 and a first right main face 20, and first lateral faces extending from one to the other of the main faces, namely a first rear face 21, a first front face 22, a first lower face 23 and a first upper face 24,
  • the width of the additional module for detecting an electrical fault 1 corresponding to the modular distance dm between the first left main face 19 and the first right main face 20 corresponds to a multiple of a standardized value, called module, the value of which is substantially equal to 18 millimeters
  • the first output connection terminal 4 and the second output connection terminal 5 preferentially opening from a portion of the first front face 22 located on the side of the first lower face 23 ( figure 1 ).
  • the additional module for detecting an electrical fault 1 has a modular format preferably with a modular distance dm preferably equal to one module, i.e. approximately 18 millimeters, which makes it possible to limit the size, in particular in an electrical panel in which it is intended to be installed.
  • connection compartment 15 is delimited by the first lower face 23, by a part of the first front face 22 located on the side of the first lower face 23 from which the first output connection terminal 4 and the second output connection terminal 5 open, by a part of the first rear face 21 located on the side of the first lower face 23, by a part of the first left main face 19 located on the side of the first lower face 23 and by a part of the first right main face 20 located on the side of the first lower face 23 and the differential fault measuring torus 12 is arranged at the rear of the first output connection terminal 4 and the second output connection terminal 5, between the latter and said part of the first rear face 21.
  • connection compartment 15 is located at the lower end of the housing 3 and, if appropriate, at the lower end of the second housing part 17.
  • the first output connection terminal 4 and the second output connection terminal 5 each comprise a screw cage 25, 26 comprising a cage 25 and a screw 26 and the differential fault measuring core 12 is arranged between the two cages 25, 26 and said part of the first rear face 21.
  • the first electrical line 6 comprises at least the first electrical conductor 34 connected, where appropriate, to the second electrical conductor 35 which have a first length L1 of between 68 millimeters and 115 millimeters.
  • the second electrical line 9 comprises at least a third electrical conductor and which has a second length L2 of between 77 millimeters and 94 millimeters.
  • the first and second lengths L1, L2 respectively of the first electrical line 6 and of the second electrical line 9 can be reduced relative to the known prior art, which thus advantageously makes it possible to further reduce the dissipated powers.
  • connection compartment 15 comprises a separating wall 27 arranged at the rear of the first output connection terminal 4 and the second output connection terminal 5, between the latter and the differential fault measurement core 12.
  • the separating wall 27 allows electrical insulation between the differential fault measurement core 12 and, on the one hand, the first output connection terminal 4 and, on the other hand, the second output connection terminal 5 ( Figures 3 to 4 And 6 to 8 ).
  • the electronic unit 14 comprises a single folded electronic card comprising a plurality of panels made of rigid material connected by flexible zones made of flexible material.
  • This advantageous configuration makes it possible to integrate the electronic components while minimizing the loss of space that would result from the use of inter-card connectors in the case (not shown) in which the electronic unit 14 would comprise several electronic cards.
  • the electronic card preferably comprises four panels comprising the electronic components and which are connected by three flexible zones.
  • the four panels comprise at least a first electronic card portion 28 and a second electronic card portion 29 parallel to each other and connected to each other by an intermediate portion and a lower portion 37 ( Figures 2 to 7 ).
  • the first portion of electronic card 28, the second portion of electronic card 29 and the intermediate portion are connected to each other by the lower portion 37 which is orthogonal to these and to which the torus for measuring an electric arc fault 13 is preferably connected.
  • the additional module for detecting an electrical fault 1 does not include a core for measuring a differential fault 12.
  • the invention also relates to an electrical protection assembly comprising electrical protection equipment and an additional module for detecting an electrical fault 1 configured to be attached to electrical protection equipment to control the triggering of said electrical protection equipment, said electrical protection assembly is characterized in that the additional module for detecting an electrical fault 1 is according to the invention.
  • the additional electrical fault detection module 1 makes it possible to detect electrical faults and in particular one or preferably two electrical faults.
  • FIG. 1 to 7 And 9 illustrate a first example of an additional module for detecting an electrical fault 1 which comprises the differential fault measurement core 12 and the electric arc fault measurement core 13.
  • This differential fault measurement core 12 is arranged in the compartment of connection 15.
  • the electronic unit 14 and the arc fault measuring torus 13 are arranged in the housing 3, outside the connection compartment 15 as well as the trigger unit 18 and the lock 31 described below.
  • the electrical fault detection module 1 makes it possible on the one hand to detect an electrical fault of the differential fault type without depending on the network voltage, i.e. the presence of a residual current on an electrical line of an installation and to subsequently control the triggering of the electrical protection apparatus (not shown) using in particular the triggering unit 18 and the lock 31 and on the other hand to detect an electrical fault of the electric arc fault type depending on the network voltage, i.e. the presence of an electric arc on an electrical line of the installation and to subsequently control the triggering of the electrical protection apparatus using in particular the triggering unit 18 and the lock 31.
  • the electrical protection apparatus which is not shown comprises a cut-off unit comprising at least one pair of fixed and movable contacts which can adopt an open position in which the current no longer flows in the electrical line of the installation and a closed position in which the current can flow in the electrical line of the installation.
  • the electrical protection apparatus is a circuit breaker and in this case, the cut-off unit further comprises a breaking chamber. The switching from the closed position to the open position is done following a tripping command from the tripping unit 18 of the additional module for detecting an electrical fault 1.
  • the additional module for detecting an electrical fault 1 and the electrical protection equipment are two distinct and separate entities each delimited by a modular format housing that is unique to them and are arranged side by side when connected.
  • the additional module for detecting an electrical fault 1 and the electrical protection apparatus are a single entity delimited by a single housing in modular format.
  • the width of the electrical protection assembly can in another example not illustrated be equal to three modules or approximately 54 millimeters.
  • the housing 3 makes it possible to contain and protect at least the components of the additional module for detecting an electrical fault 1, namely at least the first output connection terminal 4, the second output connection terminal 5, the first electrical line 6, the second electrical line 9, the differential fault measurement torus 12, optionally the electric arc fault measurement torus 13, the electronic unit 14 and preferably the trigger unit 18 and the lock 31.
  • the housing 3 is preferably made of a rigid electrical insulating material such as polymer, for example plastic, and can be obtained by molding or injection.
  • the first output connection terminal 4 and second output connection terminal 5 allow connection to the electrical installation located downstream.
  • the first electrical line 6 and the second electrical line 9 allow the circulation within the additional electrical fault detection module 1 of the electric current coming from an upstream electrical installation then passing through the electrical protection apparatus.
  • the first electrical line 6 is preferably connected to a phase potential and the second electrical line 9 is preferably connected to a neutral potential.
  • the first electrical line 6 and the second electrical line 9 are only contained in the additional electrical fault detection module 1 because the additional module 1 electrical fault detection and electrical protection equipment are two separate entities.
  • the first electrical line 6 and the second electrical line 9 are contained both in the additional electrical fault detection module 1 and in the electrical protection apparatus in the case where the additional electrical fault detection module 1 and the electrical protection apparatus form a single entity.
  • FIG. 4 shows in particular that the first connection end 7 of the first electrical line 6 allows the electrical connection to the first output connection terminal 4.
  • the third connection end of the second electrical line 9 allows the electrical connection to the second output connection terminal 5.
  • the fourth connection end 11 of the second electrical line 9 and the second connection end 8 of the first electrical line 6 each allow electrical connection to the electrical protection apparatus via two output connection terminals of the electrical protection apparatus.
  • the additional module for detecting an electrical fault 1 and the electrical protection apparatus form a single entity and therefore if the first electrical line 6 and the second electrical line 9 are contained both in the additional module for detecting an electrical fault 1 and the electrical protection apparatus, then the fourth connection end 11 of the second electrical line 9 and the second connection end 8 of the first electrical line 6 each allow the electrical connection to an electrical installation upstream of the electrical protection apparatus via a first input connection terminal and a second input connection terminal of the electrical protection apparatus.
  • the first electrical line 6 comprises a first electrical conductor, for example a copper wire or cable
  • the second power line 9 comprises a second electrical conductor, for example a copper wire or cable.
  • THE figures 3 , 4 , 7 , 10 And 11 illustrate that the differential fault measuring torus 12 and the electric arc fault measuring torus 13 each comprise a toroidal coil wrapped in a toroidal housing with a cylindrical passage.
  • the differential fault measuring core 12 preferably has a first core length It1 which is between 13 millimeters and 15 millimeters and preferably equal to 14.6 millimeters.
  • the first core length It1 corresponds to a distance measured parallel to the first longitudinal axis A1.
  • the differential fault measuring core 12 preferably has a first core diameter dt1 which is between 13 millimeters and 16 millimeters and preferably equal to 15.1 millimeters.
  • the first core diameter dt1 corresponds to the distance measured at the periphery of the toroidal housing.
  • the arc fault measuring core 13 preferably has a second core length It2 which is between 9.5 millimeters and 11.5 millimeters and preferably equal to 10.6 to millimeters.
  • the second core length It2 corresponds to a distance measured parallel to the second longitudinal axis A2.
  • the arc fault measuring torus 13 preferably has a second torus diameter dt2 which is between 10 millimeters and 13 millimeters and preferably equal to 11.9 millimeters.
  • the second torus diameter dt2 corresponds to the distance measured at the periphery of the toroidal housing.
  • the cylindrical passage of the differential fault measuring torus 12 comprises two cylindrical channels C which are configured to allow the passage respectively of the first electrical line 6 and the second electrical line 9 ( figure 10 ).
  • the cylindrical passage of the arc fault measuring torus 13 comprises a single channel which is configured to allow the passage of only the first power line 6, the second power line 9 does not cross the cylindrical passage ( figure 11 ).
  • the first longitudinal axis A1 corresponds to the axial direction of the cylindrical passage of the differential fault measuring torus 12 and the second longitudinal axis A2 corresponds to the axial direction of the cylindrical passage of the electric arc fault measuring torus 13.
  • the differential fault measuring core 12 makes it possible to measure an imbalance in the electrical current flowing in the first electrical line 6 and the second electrical line 9.
  • the arc fault measuring core 13 makes it possible to measure a signal characteristic of the presence of an electric arc in the electric current flowing in the first electric line 6.
  • the electronic unit 14 makes it possible to process on the one hand a first signal measured by the measuring core of a differential fault 12 and, where appropriate, on the other hand a second signal measured by the measuring core of an electric arc fault 13 and is supplied by the network voltage.
  • the electronic unit 14 thus comprises a module for processing the first signal measured by the differential fault measurement core 12 connected to the differential fault measurement core 12, a trigger module connected to the trigger unit 18 described below, optionally a power supply module and a module for processing the second signal measured by the electric arc fault measurement core 13 connected to the electric arc fault measurement core 13.
  • the processing module of the first signal measured by the differential fault measurement core 12 does not need to be supplied by the network voltage via the power supply module.
  • the processing module of the second signal measured by the measuring core of an electric arc fault 13 is connected and supplied by the power supply module.
  • the trigger module is connected on the one hand to the processing module of the first signal measured by the differential fault measurement core 12 and on the other hand to the processing module of the second signal measured by the electric arc fault measurement core 13.
  • the trigger module is configured to trigger the trigger unit 18 from the signals processed by the processing module of the first signal measured by the differential fault measurement core 12 and, where appropriate, by the processing module of the second signal measured by the electric arc fault measurement core 13.
  • the electronic unit 14 comprises a single electronic card folded into three sections and made of flexible material which comprises the first electronic card portion 28 and the second electronic card portion 29 connected together by the intermediate portion.
  • FIGS. 3 And 4 show that the measuring core of a differential fault 12 is not mounted on the electronic card alone.
  • the figures 3 And 4 show that the arc fault measuring core 13 is arranged in a cutout 33 made in the second portion of the electronic card 29.
  • the first portion of electronic card 28 and the second portion of electronic card 29 are parallel to each other and spaced apart by a distance of between 6 millimeters and 12 millimeters.
  • the first portion of electronic card 28 and the second portion of electronic card 29 are parallel to the first left main face 19 and to the first right main face 20 of the housing 3.
  • the electronic card made of flexible material called flex/rigid PCB can advantageously be folded.
  • the flexible areas are made of layers of copper and polyimide.
  • the rigid material panels are made of the materials usually used to manufacture electronic cards.
  • the electronic unit 14 may comprise several electronic cards which are connected together by inter-card connectors.
  • the first portion of the electronic card 28 preferably allows the network voltage to be converted into 3 Volts and includes the electronic components for differential triggering and connection with the relay 30.
  • the second portion of the electronic card 29 preferably comprises a microcontroller, a JTAG interface allows connection to the additional module for detecting an electrical fault after assembly during the calibration of the measurement chains, a light indicator of the RGB LED type for generating light signals of variable colors depending on the type of fault allowing the user to be notified of the type of fault, a radiofrequency antenna to enable the connection with a remote device, for example a telephone or a device designated by its anglicism "tracebox" which allows the recording of signals to improve the protection algorithm for an electric arc fault and the diagnostic connector.
  • a remote device for example a telephone or a device designated by its anglicism "tracebox" which allows the recording of signals to improve the protection algorithm for an electric arc fault and the diagnostic connector.
  • the intermediate portion allows the conditioning of signals or in other words their digitalization.
  • the lower portion 37 preferably allows connection with the measuring core of an electric arc fault 13.
  • the trigger unit 18 comprises a relay 30.
  • the relay 30 is electrically connected to the electronic unit 14 which in particular makes it possible to control the relay 30 from the signals measured on the one hand by the measuring core of a differential fault 12 and optionally by the measuring core of an electric arc fault 13.
  • the relay 30 also makes it possible to mechanically actuate a lock 31.
  • the lock 31 comprises an operating member 38 and a transmission member 39.
  • the operating member 38 may be in the form of a lever and is at least partly protruding from the housing 3, preferably from the first front face 22.
  • the transmission member 39 may be in the form of a projection and is at least partly projecting from the housing 3, preferably from the first left main face 19 which is suitable and intended to be attached to a face of the housing of the electrical protection apparatus as illustrated in FIG. figure 9 .
  • the transmission member 39 allows the movement of the relay 30 to be transmitted to the cut-off unit of the electrical protection apparatus.
  • the relay 30 is configured to unlock the lock 31, the transmission member 39 which is part of the lock 31 allows the triggering of the electrical protection apparatus and in this case the operating member 38 will switch to the OFF position.
  • connection compartment 15 has a modular width which is equal to one module, i.e. approximately 18 millimeters.
  • the second housing part 17 of the housing 3 may comprise a connection zone 32 located in the extension of the connection compartment 15 and which extends perpendicular to the left main face 19 over a zone width Iz equal to one module, i.e. approximately 18 millimeters, but which may be equal to two modules according to an example not illustrated.
  • the connection zone 32 comprises a connection interface 32a with said electrical protection apparatus from which the fourth connection end 11 of the second electrical line 9 and the second connection end 8 of the first electrical line 6 emerge.
  • the connection interface 32a comprises a flat face which is perpendicular to the left main face 19.
  • the fourth connection end 11 of the second electrical line 9 and the second connection end 8 of the first electrical line 6 are preferably protruding from the flat face and perpendicular to it.
  • the fourth connection end 11 of the second electrical line 9 and the second connection end 8 of the first electrical line 6 are preferably rigid to facilitate the connection.
  • the screw cage 25, 26 of the first output connection terminal 4 and the screw cage 25, 26 of the second output connection terminal 5 are side by side.
  • the dividing wall 27 is preferably made of a rigid electrically insulating material such as polymer.
  • the first longitudinal axis A1 is preferably perpendicular to the first lower face 23 and/or to the first upper face 24.
  • the second longitudinal axis A2 is preferably perpendicular to the first rear face 21 and/or to the first front face 22.
  • FIG 8 illustrates a second example of an additional module for detecting an electrical fault 1 which only comprises a differential fault measurement core 12.
  • This additional module for detecting an electrical fault 1 does not comprise a differential arc fault measurement core 13.
  • This differential fault measurement core 12 is arranged in the connection compartment 15.
  • the electronic unit 14 is arranged in the housing 3 outside from the connection compartment 15 as well as the trigger unit 18 and the lock 31.
  • This second example is distinguished from the first example illustrated in Figures 1 to 7 And 9 essentially by these characteristics.
  • the electrical fault detection module 1 only makes it possible to detect an electrical fault of the differential fault type, i.e. the presence of a residual current on an electrical line of an installation and to subsequently control the triggering of the electrical protection apparatus (not shown) using in particular the trigger unit 18 and the lock 31.
  • the additional module for detecting an electrical fault 1 only comprises a core for measuring an electric arc fault 13.
  • This core for measuring an electric arc fault 13 is arranged in the connection compartment 15.
  • the electronic unit 14 is arranged in the housing 3 outside the connection compartment 15 as well as the trigger unit 18 and the lock 31.
  • the electrical fault detection module 1 only makes it possible to detect an electrical fault of the electric arc fault type, i.e. the presence of an electric arc on an electrical line of the installation and to subsequently control the triggering of the electrical protection apparatus using in particular the trigger unit 18 and the lock 31.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)

Abstract

L'invention concerne un module additionnel de détection d'un défaut électrique (1) comprenant : un boîtier, un tore de mesure d'un défaut différentiel (12), un tore de mesure d'un défaut d'arc électrique (13), une unité électronique (14), le boîtier comprenant un compartiment de raccordement (15) accueillant la première borne de connexion de sortie (4) et la deuxième borne de connexion de sortie, caractérisé en ce que le tore de mesure d'un défaut différentiel (12) est contenu dans le compartiment de raccordement (15) et en ce que l'unité électronique (14) et le cas échéant le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique (13), sont disposés dans le boîtier en dehors du compartiment de raccordement (15).

Description

  • La présente invention concerne le domaine des modules additionnels de détection d'un défaut électrique et le domaine des ensembles de protection électrique comprenant un tel module additionnel de détection d'un défaut électrique et un appareillage électrique de protection.
  • La publication EP3470856A1 divulgue déjà un module de détection d'un défaut électrique qui comprend notamment un boîtier, un premier tore de mesure disposé autour d'un premier conducteur de ligne et d'un second conducteur de ligne pour mesurer un courant différentiel circulant entre ces premier et second conducteurs de ligne et un deuxième tore de mesure disposé autour du premier conducteur de ligne pour détecter un signal d'arc électrique circulant dans ce conducteur, un relais électromécanique de déclenchement et un circuit électronique de traitement connecté aux premier et deuxième tores de mesure et qui comporte au moins une carte électronique pour commuter le relais en fonction du courant mesuré par les tores de mesure.
  • Ce module de détection présente la particularité que les premier et deuxième tores de mesure sont alignés entre eux de telle sorte que leurs axes longitudinaux respectifs soient parallèles et décalés d'une distance inférieure à 10 millimètres. Une telle configuration vise à fournir un module de détection qui est capable de détecter des défauts électriques de nature différente en utilisant des composants logés dans un boîtier compact, ce qui réduit l'encombrement de l'ensemble de protection.
  • Une telle configuration a cependant pour désavantage que la puissance dissipée est élevée du fait de l'agencement des premier et deuxième tores de mesure et du premier conducteur de ligne et du second conducteur de ligne dans le boîtier. En effet, la puissance dissipée est élevée du fait de la longueur du premier conducteur de ligne et du second conducteur de ligne qui est conséquente. En outre, si un appareillage électrique de protection de type disjoncteur est associé au module additionnel de détection d'un défaut électrique, le rayonnement électromagnétique des tores peut perturber le déplacement de l'arc électrique dans la chambre de coupure.
  • La présente invention a pour but de pallier au moins l'un de ces inconvénients et de proposer une solution visant notamment à minimiser la puissance dissipée et le cas échéant à limiter les perturbations dans la chambre de coupure causées par le rayonnement électromagnétique.
  • A cet effet, l'invention concerne un module additionnel de détection d'un défaut électrique configuré pour être adjoint à un appareillage électrique de protection comprenant au moins :
    • un boîtier au format modulaire,
    • une première borne de connexion de sortie,
    • une deuxième borne de connexion de sortie,
    • une première ligne électrique comprenant une première extrémité de raccordement qui est raccordée à la première borne de connexion de sortie et une deuxième extrémité de raccordement destinée à être connectée électriquement audit appareillage électrique de protection ou à une installation électrique en amont de l'appareillage électrique de protection,
    • une deuxième ligne électrique comprenant une troisième extrémité de raccordement qui est raccordée à la deuxième borne de connexion de sortie et une quatrième extrémité de raccordement destinée à être connectée électriquement audit appareillage électrique de protection ou à une installation électrique en amont de l'appareillage électrique de protection,
    • un tore de mesure d'un défaut différentiel traversé par la première ligne électrique et la deuxième ligne électrique,
    • optionnellement un tore de mesure d'un défaut d'arc électrique traversé de préférence uniquement par la première ligne électrique,
    • une unité électronique raccordée électriquement d'une part au tore de mesure d'un défaut différentiel et le cas échéant au tore de mesure d'un défaut d'arc électrique configurée au moins pour traiter d'une part un premier signal mesuré par le tore de mesure d'un défaut différentiel et le cas échéant d'autre part un deuxième signal mesuré par le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique,
    • le boîtier comprenant un compartiment de raccordement accueillant la première borne de connexion de sortie et la deuxième borne de connexion de sortie,
    • le module additionnel de détection d'un défaut électrique est caractérisé en ce que le tore de mesure d'un défaut différentiel est contenu dans le compartiment de raccordement et en ce que l'unité électronique et le cas échéant le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique, sont disposés dans le boîtier en dehors du compartiment de raccordement.
  • L'invention concerne un ensemble de protection électrique comprenant un appareillage électrique de protection et un module additionnel de détection d'un défaut électrique configuré pour être adjoint à un appareillage électrique de protection pour commander le déclenchement dudit appareillage électrique de protection,
    ledit ensemble de protection électrique est caractérisé en ce que le module additionnel de détection d'un défaut électrique est selon l'invention.
  • L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à plusieurs modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels :
    • [Fig. 1] la figure 1 représente une vue en perspective du module additionnel de détection d'un défaut électrique selon un premier exemple de l'invention,
    • [Fig. 2] la figure 2 représente une vue de côté et partielle du module additionnel de détection d'un défaut électrique illustré à la figure 1 montrant une unité électronique et une unité de déclenchement,
    • [Fig. 3] la figure 3 représente une vue de côté et partielle du module additionnel de détection d'un défaut électrique illustré à la figure 1 montrant notamment une unité électronique, une unité de déclenchement, un tore de mesure d'un défaut différentiel et un tore de mesure d'un défaut d'arc électrique,
    • [Fig. 4] la figure 4 représente une vue de côté et partielle du module additionnel de détection d'un défaut électrique illustré à la figure 1 montrant notamment l'unité électronique, une unité de déclenchement, le tore de mesure d'un défaut différentiel et le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique,
    • [Fig. 5] la figure 5 représente une vue en perspective d'une deuxième partie d'un boîtier du module additionnel de détection d'un défaut électrique selon l'invention,
    • [Fig. 6] la figure 6 représente une vue en perspective de la deuxième partie du boîtier du module additionnel de détection d'un défaut électrique selon l'invention montrant l'unité électronique,
    • [Fig. 7] la figure 7 représente une vue en perspective de la deuxième partie du boîtier du module additionnel de détection d'un défaut électrique selon l'invention montrant l'unité électronique, le tore de mesure d'un défaut différentiel et le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique,
    • [Fig. 8] la figure 8 représente une vue de côté et partielle du module additionnel de détection d'un défaut électrique selon un deuxième exemple montrant notamment une unité électronique, une unité de déclenchement et un tore de mesure d'un défaut différentiel,
    • [Fig. 9] la figure 9 représente une vue en perspective du module additionnel de détection d'un défaut électrique selon le premier exemple de l'invention,
    • [Fig. 10] la figure 10 représente une vue en perspective du tore de mesure d'un défaut différentiel du module additionnel de détection d'un défaut électrique selon l'invention,
    • [Fig. 11] la figure 11 représente une vue en perspective du tore de mesure d'un défaut d'arc électrique du module additionnel de détection d'un défaut électrique selon l'invention.
  • Un module additionnel de détection d'un défaut électrique 1 configuré pour être adjoint à un appareillage électrique de protection comprend au moins :
    • un boîtier 3 au format modulaire,
    • une première borne de connexion de sortie 4,
    • une deuxième borne de connexion de sortie 5,
    • une première ligne électrique 6 comprenant une première extrémité de raccordement 7 qui est raccordée à la première borne de connexion de sortie 4 et une deuxième extrémité de raccordement 8 destinée à être connectée électriquement audit appareillage électrique de protection ou à une installation électrique en amont de l'appareillage électrique de protection,
    • une deuxième ligne électrique 9 comprenant une troisième extrémité de raccordement qui est raccordée à la deuxième borne de connexion de sortie 5 et une quatrième extrémité de raccordement 11 destinée à être connectée électriquement audit appareillage électrique de protection ou à une installation électrique en amont de l'appareillage électrique de protection,
    • un tore de mesure d'un défaut différentiel 12 traversé par la première ligne électrique 6 et la deuxième ligne électrique 9,
    • optionnellement un tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13 traversé de préférence uniquement par la première ligne électrique 6,
    • une unité électronique 14 raccordée électriquement d'une part au tore de mesure d'un défaut différentiel 12 et le cas échéant au tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13 configurée au moins pour traiter d'une part un premier signal mesuré par le tore de mesure d'un défaut différentiel 12 et le cas échéant d'autre part un deuxième signal mesuré par le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13,
    le boîtier 3 comprenant un compartiment de raccordement 15 accueillant la première borne de connexion de sortie 4 et la deuxième borne de connexion de sortie 5.
  • Conformément à l'invention, le module additionnel de détection d'un défaut électrique 1 est caractérisé en ce que le tore de mesure d'un défaut différentiel 12 est contenu dans le compartiment de raccordement 15 et l'unité électronique 14 et le cas échéant le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13, sont disposés dans le boîtier 3 en dehors du compartiment de raccordement 15 (figure 3).
  • Avantageusement, grâce à cette configuration il est possible de raccorder le tore de mesure d'un défaut différentiel 12 au plus près de la première borne de connexion de sortie 4 et de la deuxième borne de connexion de sortie 5 (figures 4, 7 et 8). Il en résulte que les première et deuxième longueurs L1, L2 respectivement de la première ligne électrique 6 et de la deuxième ligne électrique 9 peuvent être réduites relativement à l'art antérieur connu, ce qui permet ainsi avantageusement de diminuer les pertes Joules et donc les puissances dissipées. Si un appareillage électrique de protection de type disjoncteur est accolé ou associé au module additionnel de détection d'un défaut électrique 1, cette disposition avantageuse permet en outre de limiter le rayonnement électromagnétique qui pourrait perturber le déplacement de l'arc électrique dans la chambre de coupure. En conséquence, cette solution permet de proposer une protection différentielle couplée le cas échéant à une protection contre les arcs électriques en minimisant les puissances dissipées.
  • De préférence, le module additionnel de détection d'un défaut électrique 1 comprend le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13 lequel est disposé dans le boîtier 3 en dehors du compartiment de raccordement 15 au-dessus et à côté du tore de mesure d'un défaut différentiel 12 (figures 4 et 7).
  • Avantageusement, grâce à cette configuration il est possible de raccorder le tore de mesure d'un défaut différentiel 12 et le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13 au plus près de la première borne de connexion de sortie 4 et de la deuxième borne de connexion de sortie 5 (figures 4 et 7). Il en résulte que les première et deuxième longueurs L1, L2 respectivement de la première ligne électrique 6 et de la deuxième ligne électrique 9 peuvent être réduites relativement à l'art antérieur connu, ce qui permet ainsi avantageusement de diminuer encore davantage les puissances dissipées.
  • De préférence, le tore de mesure d'un défaut différentiel 12 comprend un premier axe longitudinal A1 et le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13 comprend un deuxième axe longitudinal A2 et le premier axe longitudinal A1 et le deuxième axe longitudinal A2 ne sont pas parallèles entre eux (figure 3).
  • De préférence, le premier axe longitudinal A1 et le deuxième axe longitudinal A2 sont perpendiculaires entre eux (figure 3).
  • De préférence, la première ligne électrique 6 comprend deux conducteurs électriques reliés entre eux, à savoir un premier conducteur électrique 34 qui traverse le tore de mesure d'un défaut différentiel 12 et un deuxième conducteur électrique 35 qui traverse le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13. L'orthogonalité du premier axe longitudinal A1 et du deuxième axe longitudinal A2 permet de faciliter et de permettre le raccordement de préférence par soudure du premier conducteur électrique 34 au deuxième conducteur électrique 35.
  • Selon une alternative non représentée, le premier axe longitudinal A1 et le deuxième axe longitudinal A2 sont parallèles entre eux.
  • Cette configuration permet de faciliter le passage de la première ligne électrique 6 et la deuxième ligne électrique 9 au travers du tore de mesure d'un défaut différentiel 12 et le passage de la première ligne électrique 6 au travers un tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13.
  • De préférence, le boîtier 3 au format modulaire comprend une première partie de boîtier 16 dite fixe (figures 1 à 4 et 8) et une deuxième partie de boîtier 17 dite mobile (figures 1 à 8) configurée pour être montée coulissante dans la première partie de boîtier 16 dans un état monté S1 (figures 1 à 4 et 8). La première partie de boîtier 16 comprend au moins une unité de déclenchement 18 et de préférence la serrure 31 et dans un état démonté S2 (figures 5 à 7) de la première partie de boîtier 16 relativement à la deuxième partie de boîtier 17, la deuxième partie de boîtier 17 comprend au moins la première borne de connexion de sortie 4, la deuxième borne de connexion de sortie 5, la première ligne électrique 6, la deuxième ligne électrique 9, le tore de mesure d'un défaut différentiel 12, optionnellement le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13, l'unité électronique 14 et le compartiment de raccordement 15.
  • Avantageusement, cette configuration du boîtier 3 en deux parties avec une deuxième partie de boîtier 17 formant un tiroir permet de faciliter la phase d'assemblage du module additionnel de détection d'un défaut électrique 1 et donc de faciliter le procédé de fabrication du module additionnel de détection d'un défaut électrique 1. En outre, cette configuration permet une rétrocompatibilité avec les appareillages électriques de protection 2 existants.
  • Cette configuration dite tiroir permet d'obtenir un sous ensemble disposé et isolé dans la deuxième partie de boîtier 17 sur lequel il est possible de réaliser des tests, par exemple un test diélectrique ou un test de l'unité électronique 14.
  • De préférence, l'unité électronique 14 comprend un connecteur de diagnostic (non représenté). Préférentiellement, ce connecteur de diagnostic est configuré pour être accessible de l'extérieur de la deuxième partie de boîtier 17 par une ou plusieurs, par exemple huit, ouvertures 36 ménagées dans la deuxième partie de boîtier 17 dans l'état démonté S2, et pour être inaccessible dans l'état monté S1 car le connecteur de diagnostic et les ouvertures 36 sont recouverts par une portion de la première partie de boîtier 16. Cette configuration permet d'éviter d'avoir recours à l'utilisation d'une pièce rapportée de type opercule pour recouvrir le connecteur de diagnostic.
  • De préférence, le boîtier 3 au format modulaire présente une forme globalement parallélépipèdique avec deux faces principales respectivement une première face principale gauche 19 et une première face principale droite 20, et des premières faces latérales s'étendant de l'une à l'autre des faces principales, à savoir une première face arrière 21, une première face avant 22, une première face inférieure 23 et une première face supérieure 24, la largeur du module additionnel de détection d'un défaut électrique 1 correspondant à la distance modulaire dm entre la première face principale gauche 19 et la première face principale droite 20, correspond à un multiple d'une valeur normalisée, appelée module, dont la valeur est sensiblement égale à 18 millimètres, la première borne de connexion de sortie 4 et la deuxième borne de connexion de sortie 5 débouchant préférentiellement d'une portion de la première face avant 22 située du côté de la première face inférieure 23 (figure 1).
  • Avantageusement, le module additionnel de détection d'un défaut électrique 1 présente un format modulaire de préférence avec une distance modulaire dm de préférence valant un module soit environ 18 millimètres, ce qui permet de limiter l'encombrement notamment dans un tableau électrique dans lequel il est destiné à être installé.
  • De préférence, le compartiment de raccordement 15 est délimité par la première face inférieure 23, par une partie de la première face avant 22 située du côté de la première face inférieure 23 de laquelle débouchent la première borne de connexion de sortie 4 et la deuxième borne de connexion de sortie 5, par une partie de la première face arrière 21 située du côté de la première face inférieure 23, par une partie de la première face principale gauche 19 située du côté de la première face inférieure 23 et par une partie de la première face principale droite 20 située du côté de la première face inférieure 23 et le tore de mesure d'un défaut différentiel 12 est disposé à l'arrière de la première borne de connexion de sortie 4 et la deuxième borne de connexion de sortie 5, entre ces dernières et ladite partie de la première face arrière 21.
  • Avantageusement, le compartiment de raccordement 15 est situé à l'extrémité inférieure du boîtier 3 et le cas échéant à l'extrémité inférieure de la deuxième partie de boîtier 17.
  • De préférence, la première borne de connexion de sortie 4 et la deuxième borne de connexion de sortie 5 comportent chacune une cage à vis 25, 26 comprenant une cage 25 et une vis 26 et le tore de mesure d'un défaut différentiel 12 est disposé entre les deux cages 25, 26 et ladite partie de la première face arrière 21.
  • De préférence, la première ligne électrique 6 comprend au moins le premier conducteur électrique 34 reliée le cas échéant au deuxième conducteur électrique 35 qui présentent une première longueur L1 comprise entre 68 millimètres et 115 millimètres. La deuxième ligne électrique 9 comprend au moins un troisième conducteur électrique et qui présente une deuxième longueur L2 comprise entre 77 millimètres et 94 millimètres.
  • Il en résulte que les première et deuxième longueurs L1, L2 respectivement de la première ligne électrique 6 et de la deuxième ligne électrique 9 peuvent être réduites relativement à l'art antérieur connu ce qui permet ainsi avantageusement de diminuer encore davantage les puissances dissipées.
  • De préférence, le compartiment de raccordement 15 comprend une paroi séparatrice 27 disposée à l'arrière de la première borne de connexion de sortie 4 et la deuxième borne de connexion de sortie 5, entre ces dernières et le tore de mesure d'un défaut différentiel 12.
  • Avantageusement, la paroi séparatrice 27 permet l'isolation électrique entre le tore de mesure d'un défaut différentiel 12 et d'une part la première borne de connexion de sortie 4 et d'autre part la deuxième borne de connexion de sortie 5 (figures 3 à 4 et 6 à 8).
  • De préférence, l'unité électronique 14 comprend une seule carte électronique repliée comportant une pluralité de pans en en matériau rigide reliés par des zones flexibles en matériau flexible.
  • Cette configuration avantageuse permet d'intégrer les composants électroniques en minimisant la perte d'espace qu'induirait l'utilisation de connecteurs inter-cartes dans le cas non représenté dans lequel l'unité électronique 14 comprendrait plusieurs cartes électroniques.
  • La carte électronique comprend de préférence quatre pans comportant les composants électroniques et qui sont reliés par trois zones flexibles. Les quatre pans comportent au moins une première portion de carte électronique 28 et une deuxième portion de carte électronique 29 parallèles entre elles et reliées entre elles par une portion intermédiaire et une portion inférieure 37 (figures 2 à 7).
  • Comme l'illustre la figure 5, la première portion de carte électronique 28, la deuxième portion de carte électronique 29 et la portion intermédiaire sont reliés entre elles par la portion inférieure 37 qui est orthogonale à celles-ci et à laquelle est de préférence connecté le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13.
  • L'invention concerne également un module additionnel de détection d'un défaut électrique 1 configuré pour être adjoint à un appareillage électrique de protection comprenant au moins :
    • un boîtier 3 au format modulaire,
    • une première borne de connexion de sortie 4,
    • une deuxième borne de connexion de sortie 5,
    • une première ligne électrique 6 comprenant une première extrémité de raccordement 7 qui est raccordée à la première borne de connexion de sortie 4 et une deuxième extrémité de raccordement 8 destinée à être connectée électriquement audit appareillage électrique de protection ou à une installation électrique en amont de l'appareillage électrique de protection,
    • une deuxième ligne électrique 9 comprenant une troisième extrémité de raccordement qui est raccordée à la deuxième borne de connexion de sortie 5 et une quatrième extrémité de raccordement 11 destinée à être connectée électriquement audit appareillage électrique de protection ou à une installation électrique en amont de l'appareillage électrique de protection,
    • un seul tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13 traversé de préférence uniquement par la première ligne électrique 6,
    • une unité électronique 14 raccordée électriquement au tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13 configurée notamment pour traiter un deuxième signal mesuré par le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13,
      • le boîtier 3 comprenant un compartiment de raccordement 15 accueillant la première borne de connexion de sortie 4 et la deuxième borne de connexion de sortie 5,
      • le module additionnel de détection d'un défaut électrique 1 est caractérisé en ce que le tore de mesure de mesure d'un défaut d'arc électrique 13 est contenu dans le compartiment de raccordement 15 et en ce que l'unité électronique 14 est disposée dans le boîtier 3 en dehors du compartiment de raccordement 15.
  • Avantageusement, dans cette variante non représentée le module additionnel de détection d'un défaut électrique 1 ne comprend pas de tore de mesure d'un défaut différentiel 12.
  • L'invention concerne également un ensemble de protection électrique comprenant un appareillage électrique de protection et un module additionnel de détection d'un défaut électrique 1 configuré pour être adjoint à un appareillage électrique de protection pour commander le déclenchement dudit appareillage électrique de protection,
    ledit ensemble de protection électrique est caractérisé en ce que le module additionnel de détection d'un défaut électrique 1 est selon l'invention.
  • Le module additionnel de détection d'un défaut électrique 1 selon l'invention permet de détecter des défauts électriques et notamment un ou de manière préférée deux défauts électriques.
  • Les figures 1 à 7 et 9 illustrent un premier exemple de module additionnel de détection d'un défaut électrique 1 qui comprend le tore de mesure d'un défaut différentiel 12 et le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13. Ce tore de mesure d'un défaut différentiel 12 est disposé dans le compartiment de raccordement 15. L'unité électronique 14 et le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13 sont disposés dans le boîtier 3, en dehors du compartiment de raccordement 15 ainsi que l'unité de déclenchement 18 et la serrure 31 décrite ci-après.
  • Dans le premier exemple illustré dans les figures 1 à 7 et 9, le module de détection d'un défaut électrique 1 permet d'une part de détecter un défaut électrique de type défaut différentiel sans dépendre de la tension du réseau, c'est-à-dire la présence d'un courant résiduel sur une ligne électrique d'une installation et de commander consécutivement le déclenchement de l'appareillage électrique de protection (non représenté) à l'aide notamment de l'unité de déclenchement 18 et de la serrure 31 et d'autre part de détecter un défaut électrique de type défaut d'arc électrique en dépendant de la tension du réseau, c'est-à-dire la présence d'un arc électrique sur une ligne électrique de l'installation et de commander consécutivement le déclenchement de l'appareillage électrique de protection à l'aide notamment de l'unité de déclenchement 18 et de la serrure 31.
  • L'appareillage électrique de protection qui n'est pas représenté comprend une unité de coupure comprenant au moins une paire de contacts fixe et mobile qui peut adopter une position ouverte dans laquelle le courant ne circule plus dans la ligne électrique de l'installation et une position fermée dans laquelle le courant peut circuler dans la ligne électrique de l'installation. De préférence, l'appareillage électrique de protection est un disjoncteur et dans ce cas, l'unité de coupure comprend en outre une chambre de coupure. La commutation de la position fermée vers la position ouverte se fait suite à une commande de déclenchement de l'unité de déclenchement 18 du module additionnel de détection d'un défaut électrique 1.
  • De préférence, l'appareillage électrique de protection est contenu dans un boîtier additionnel qui est au format modulaire. La largeur de ce boîtier additionnel est de préférence égale à un module soit environ 18 millimètres ou à deux modules soit environ 36 millimètres.
  • Dans le premier exemple illustré notamment dans les figures 1 à 7 et 9, le module additionnel de détection d'un défaut électrique 1 et l'appareillage électrique de protection sont deux entités distinctes et séparées délimitées chacune par un boîtier au format modulaire qui leur est propre et sont disposés accolés lorsqu'ils sont connectés.
  • De manière alternative et selon un exemple non représenté, le module additionnel de détection d'un défaut électrique 1 et l'appareillage électrique de protection sont une seule entité délimitée par un unique boîtier au format modulaire.
  • L'ensemble de protection électrique selon l'invention est ainsi au format modulaire et la largeur de l'ensemble de protection électrique est de préférence égale à deux modules soit environ 36 millimètres dans l'exemple illustré.
  • La largeur de l'ensemble de protection électrique peut dans un autre exemple non illustré être égale à trois modules soit environ 54 millimètres.
  • Dans tous les cas et comme l'illustrent notamment les figures 1 à 9, le boitier 3 permet de contenir et de protéger au moins les composants du module additionnel de détection d'un défaut électrique 1 à savoir au moins la première borne de connexion de sortie 4, la deuxième borne de connexion de sortie 5, la première ligne électrique 6, la deuxième ligne électrique 9, le tore de mesure d'un défaut différentiel 12, optionnellement le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13, l'unité électronique 14 et de préférence l'unité de déclenchement 18 et la serrure 31. A cet effet, le boîtier 3 est de préférence dans un matériau isolant électrique rigide tel que du polymère par exemple du plastique et peut être obtenu par moulage ou injection.
  • La première borne de connexion de sortie 4 et deuxième borne de connexion de sortie 5 permettent le raccordement à l'installation électrique située en aval.
  • La première ligne électrique 6 et la deuxième ligne électrique 9 permettent la circulation au sein du module additionnel de détection d'un défaut électrique 1 du courant électrique provenant d'une installation électrique amont puis traversant l'appareillage électrique de protection. La première ligne électrique 6 est de préférence raccordée à un potentiel de phase et la deuxième ligne électrique 9 est de préférence raccordée à un potentiel de neutre.
  • Dans le premier exemple illustré dans les figures 1 à 7 et 9, la première ligne électrique 6 et la deuxième ligne électrique 9 sont uniquement contenues dans le module additionnel de détection d'un défaut électrique 1 car le module additionnel de détection d'un défaut électrique 1 et l'appareillage électrique de protection sont deux entités distinctes.
  • De manière alternative et selon un exemple non représenté, la première ligne électrique 6 et la deuxième ligne électrique 9 sont contenues à la fois dans le module additionnel de détection d'un défaut électrique 1 et dans l'appareillage électrique de protection dans le cas où le module additionnel de détection d'un défaut électrique 1 et l'appareillage électrique de protection forment une seule entité.
  • La figure 4 montre notamment que la première extrémité de raccordement 7 de la première ligne électrique 6 permet la connexion électrique à la première borne de connexion de sortie 4. De manière analogue, la troisième extrémité de raccordement de la deuxième ligne électrique 9 permet la connexion électrique à la deuxième borne de connexion de sortie 5.
  • Dans le premier exemple illustré et comme le montre notamment la figure 9, la quatrième extrémité de raccordement 11 de la deuxième ligne électrique 9 et la deuxième extrémité de raccordement 8 de la première ligne électrique 6 permettent chacune la connexion électrique à l'appareillage électrique de protection via deux bornes de connexion de sortie de l'appareillage électrique de protection.
  • De manière alternative et selon un exemple non illustré, dans le cas où le module additionnel de détection d'un défaut électrique 1 et l'appareillage électrique de protection forment une seule entité et donc si la première ligne électrique 6 et la deuxième ligne électrique 9 sont contenues à la fois dans le module additionnel de détection d'un défaut électrique 1 et l'appareillage électrique de protection, alors la quatrième extrémité de raccordement 11 de la deuxième ligne électrique 9 et la deuxième extrémité de raccordement 8 de la première ligne électrique 6 permettent chacune la connexion électrique à une installation électrique en amont de l'appareillage électrique de protection via une première borne de connexion d'entrée et une deuxième borne de connexion d'entrée de l'appareillage électrique de protection.
  • Dans le premier exemple illustré, la première ligne électrique 6 comporte un premier conducteur électrique par exemple un fil ou câble en cuivre et la deuxième ligne électrique 9 comporte un deuxième conducteur électrique par exemple un fil ou câble en cuivre.
  • Les figures 3, 4, 7, 10 et 11 illustrent que le tore de mesure d'un défaut différentiel 12 et le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13 comportent chacun une bobine torique enveloppée dans un boîtier torique un passage cylindrique.
  • Le tore de mesure d'un défaut différentiel 12 présente de préférence une première longueur de tore It1 qui est comprise entre 13 millimètres et 15 millimètres et de préférence égale à 14,6 millimètres. La première longueur de tore It1 correspond à une distance mesurée parallèlement au premier axe longitudinal A1.
  • Le tore de mesure d'un défaut différentiel 12 présente de préférence un premier diamètre de tore dt1 qui est compris entre 13 millimètres et 16 millimètres et de préférence égale à 15,1 millimètres. Le premier diamètre de tore dt1 correspond à la distance mesurée au niveau de la périphérie du boîtier torique.
  • Le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13 présente de préférence une deuxième longueur de tore It2 qui est comprise entre 9,5 millimètres et 11,5 millimètres et de préférence égale 10,6 à millimètres. La deuxième longueur de tore It2 correspond à une distance mesurée parallèlement au deuxième axe longitudinal A2.
  • Le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13 présente de préférence un deuxième diamètre de tore dt2 qui est compris entre 10 millimètres et 13 millimètres et de préférence égale à 11,9 millimètres. Le deuxième diamètre de tore dt2 correspond à la distance mesurée au niveau de la périphérie du boîtier torique.
  • Le passage cylindrique du tore de mesure d'un défaut différentiel 12 comprend deux canaux cylindriques C qui sont configurés pour permettre le passage respectivement de la première ligne électrique 6 et de la deuxième ligne électrique 9 (figure 10).
  • Le passage cylindrique du tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13 comprend un seul canal qui est configuré pour permettre le passage seulement de la première ligne électrique 6, la deuxième ligne électrique 9 ne traverse pas le passage cylindrique (figure 11).
  • Le premier axe longitudinal A1 correspond à la direction axiale du passage cylindrique du tore de mesure d'un défaut différentiel 12 et le deuxième axe longitudinal A2 correspond à la direction axiale du passage cylindrique du tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13.
  • Le tore de mesure d'un défaut différentiel 12 permet de mesurer un déséquilibre de courant électrique circulant dans la première ligne électrique 6 et la deuxième ligne électrique 9.
  • Le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13 permet de mesurer un signal caractéristique de la présence d'un arc électrique dans le courant électrique circulant dans la première ligne électrique 6.
  • L'unité électronique 14 permet de traiter d'une part un premier signal mesuré par le tore de mesure d'un défaut différentiel 12 et le cas échéant d'autre part un deuxième signal mesuré par le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13 et est alimentée par la tension du réseau.
  • L'unité électronique 14 comprend ainsi un module de traitement du premier signal mesuré par le tore de mesure d'un défaut différentiel 12 relié au tore de mesure d'un défaut différentiel 12, un module de déclenchement relié à l'unité de déclenchement 18 décrite ci-après, optionnellement un module d'alimentation et un module de traitement du deuxième signal mesuré par le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13 relié au tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13.
  • Le module de traitement du premier signal mesuré par le tore de mesure d'un défaut différentiel 12 ne nécessite pas d'être alimenté par la tension du réseau par l'intermédiaire du module d'alimentation.
  • Le module de traitement du deuxième signal mesuré par le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13 est relié et alimenté par le module d'alimentation.
  • Le module de déclenchement est relié d'une part au module de traitement du premier signal mesuré par le tore de mesure d'un défaut différentiel 12 et d'autre part au module de traitement du deuxième signal mesuré par le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13.
  • Le module de déclenchement est configuré pour déclencher l'unité de déclenchement 18 à partir des signaux traités par le module de traitement du premier signal mesuré par le tore de mesure d'un défaut différentiel 12 et le cas échéant par le module de traitement du deuxième signal mesuré par le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13.
  • Les figures 2 à 7 illustrent que l'unité électronique 14 comprend une seule carte électronique repliée en trois pans et en matériau flexible qui comprend la première portion de carte électronique 28 et la deuxième portion de carte électronique 29 reliées entre elles par la portion intermédiaire.
  • En outre, les figures 3 et 4 montrent que le tore de mesure d'un défaut différentiel 12 n'est pas monté sur la seule carte électronique.
  • En outre, les figures 3 et 4 montrent que le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13 est disposé dans une découpe 33 ménagée dans la deuxième portion de carte électronique 29.
  • La première portion de carte électronique 28 et la deuxième portion de carte électronique 29 sont parallèles entre elles et espacées d'une distance de comprise entre 6 millimètres et 12 millimètres. La première portion de carte électronique 28 et la deuxième portion de carte électronique 29 sont parallèles à la première face principale gauche 19 et à la première face principale droite 20 du boîtier 3.
  • La carte électronique en matériau flexible dite PCB flex/rigide peut avantageusement être pliée. Les zones flexibles sont constituées de couches de cuivre et de polyimide. Les pans en matériau rigide sont constitués des matériaux usuellement utilisés pour fabriquer les cartes électroniques.
  • De manière alternative, l'unité électronique 14 peut comprendre plusieurs cartes électroniques qui sont reliées entre elles par des connecteurs inter-cartes.
  • La première portion de carte électronique 28 permet préférentiellement de convertir la tension réseau en 3 Volts et comporte les composants électroniques pour le déclenchement différentiel et la connexion avec le relais 30.
  • La deuxième portion de carte électronique 29 comprend de préférence un microcontrôleur, une interface JTAG permet de se connecter au module additionnel de détection d'un défaut électrique après assemblage lors de la calibration des chaines de mesure, un indicateur lumineux du type LED RGB pour la génération des signaux lumineux de couleurs variables en fonction du type de défaut permettant de signaler à l'utilisateur le type de défaut, une antenne radiofréquence pour permettre la liaison avec un dispositif distant par exemple un téléphone ou un appareillage désigné par son anglicisme « tracebox » qui permet l'enregistrement de signaux pour améliorer l'algorithme de protection d'un défaut d'arc électrique et le connecteur de diagnostic.
  • La portion intermédiaire permet le conditionnement des signaux ou autrement dit leur numérisation.
  • La portion inférieure 37 permet de préférence la connexion avec le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13.
  • Les figures 2 à 4 montrent que l'unité de déclenchement 18 comprend un relais 30. Le relais 30 est connecté électriquement à l'unité électronique 14 qui permet notamment de piloter le relais 30 à partir des signaux mesurés d'une part par le tore de mesure d'un défaut différentiel 12 et optionnellement par le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13. Le relais 30 permet en outre d'actionner mécaniquement une serrure 31.
  • La serrure 31 comprend un organe de manoeuvre 38 et un organe de transmission 39.
  • L'organe de manoeuvre 38 peut se présenter sous la forme d'une manette et est au moins en partie saillant du boîtier 3, de préférence de la première face avant 22.
  • L'organe de transmission 39 peut se présenter sous la forme d'une saillie et est au moins en partie saillant du boîtier 3, de préférence de la première face principale gauche 19 qui est apte et destinée à être accolée à une face du boîtier de l'appareillage électrique de protection comme l'illustre la figure 9.
  • L'organe de transmission 39 permet de transmettre le mouvement du relais 30 à l'unité de coupure de l'appareillage électrique de protection. En effet, le relais 30 est configuré pour déverrouiller la serrure 31, l'organe de transmission 39 qui fait partie de la serrure 31 permet le déclenchement de l'appareillage électrique de protection et dans ce cas l'organe de manoeuvre 38 va passer en position OFF.
  • Les figures 1 et 5 montrent que le compartiment de raccordement 15 présente une largeur modulaire le qui vaut un module soit environ 18 millimètres.
  • Comme l'illustrent les figures 1, 5 et 9, la deuxième partie de boîtier 17 du boîtier 3 peut comprendre une zone de connexion 32 située dans le prolongement du compartiment de raccordement 15 et qui s'étend perpendiculairement à la face principale gauche 19 sur une largeur de zone Iz valant un module soit environ 18 millimètres mais pouvant valoir deux modules selon un exemple non illustré. La zone de connexion 32 comprend une interface de connexion 32a avec ledit appareillage électrique de protection de laquelle débouche la quatrième extrémité de raccordement 11 de la deuxième ligne électrique 9 et la deuxième extrémité de raccordement 8 de la première ligne électrique 6. De préférence, l'interface de connexion 32a comprend une face plane qui est perpendiculaire à la face principale gauche 19. La quatrième extrémité de raccordement 11 de la deuxième ligne électrique 9 et la deuxième extrémité de raccordement 8 de la première ligne électrique 6 sont de préférence saillants de la face plane et perpendiculaires à celle-ci. La quatrième extrémité de raccordement 11 de la deuxième ligne électrique 9 et la deuxième extrémité de raccordement 8 de la première ligne électrique 6 sont de préférence rigide pour faciliter la connexion.
  • La cage à vis 25, 26 de la première borne de connexion de sortie 4 et la cage à vis 25, 26 de la deuxième borne de connexion de sortie 5 sont côte à côte.
  • La paroi séparatrice 27 est de préférence en matériau isolant électrique rigide tel que du polymère.
  • Le premier axe longitudinal A1 est de préférence perpendiculaire à la première face inférieure 23 et/ou à la première face supérieure 24.
  • Le deuxième axe longitudinal A2 est de préférence perpendiculaire à la première face arrière 21 et/ou à la première face avant 22.
  • La figure 8 illustre un deuxième exemple de module additionnel de détection d'un défaut électrique 1 qui comprend uniquement un tore de mesure d'un défaut différentiel 12. Ce module additionnel de détection d'un défaut électrique 1 ne comprend pas de tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13. Ce tore de mesure d'un défaut différentiel 12 est disposé dans le compartiment de raccordement 15. L'unité électronique 14 est disposée dans le boîtier 3 en dehors du compartiment de raccordement 15 ainsi que l'unité de déclenchement 18 et la serrure 31.
  • Ce deuxième exemple se distingue du premier exemple illustré aux figures 1 à 7 et 9 essentiellement par ces caractéristiques. Dans ce cas, le module de détection d'un défaut électrique 1 permet uniquement de détecter un défaut électrique de type défaut différentiel, c'est-à-dire la présence d'un courant résiduel sur une ligne électrique d'une installation et de commander consécutivement le déclenchement de l'appareillage électrique de protection (non représenté) à l'aide notamment de l'unité de déclenchement 18 et de la serrure 31.
  • Selon un autre exemple non représenté le module additionnel de détection d'un défaut électrique 1 comprend uniquement un tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13. Ce tore de mesure d'un défaut d'arc électrique 13 est disposé dans le compartiment de raccordement 15. L'unité électronique 14 est disposée dans le boîtier 3 en dehors du compartiment de raccordement 15 ainsi que l'unité de déclenchement 18 et la serrure 31.
  • Ce dernier exemple se distingue du premier exemple illustré aux figures 1 à 7 et 9 essentiellement par ces caractéristiques. Dans ce cas, le module de détection d'un défaut électrique 1 permet uniquement de détecter un défaut électrique de type défaut d'arc électrique, c'est-à-dire la présence d'un arc électrique sur une ligne électrique de l'installation et de commander consécutivement le déclenchement de l'appareillage électrique de protection à l'aide notamment de l'unité de déclenchement 18 et de la serrure 31.
  • Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims (12)

  1. Module additionnel de détection d'un défaut électrique (1) configuré pour être adjoint à un appareillage électrique de protection comprenant au moins :
    - un boîtier (3) au format modulaire,
    - une première borne de connexion de sortie (4),
    - une deuxième borne de connexion de sortie (5),
    - une première ligne électrique (6) comprenant une première extrémité de raccordement (7) qui est raccordée à la première borne de connexion de sortie (4) et une deuxième extrémité de raccordement (8) destinée à être connectée électriquement audit appareillage électrique de protection ou à une installation électrique en amont de l'appareillage électrique de protection,
    - une deuxième ligne électrique (9) comprenant une troisième extrémité de raccordement qui est raccordée à la deuxième borne de connexion de sortie (5) et une quatrième extrémité de raccordement (11) destinée à être connectée électriquement audit appareillage électrique de protection ou à une installation électrique en amont de l'appareillage électrique de protection,
    - un tore de mesure d'un défaut différentiel (12) traversé par la première ligne électrique (6) et la deuxième ligne électrique (9),
    - optionnellement un tore de mesure d'un défaut d'arc électrique (13) traversé de préférence uniquement par la première ligne électrique (6),
    - une unité électronique (14) raccordée électriquement d'une part au tore de mesure d'un défaut différentiel (12) et le cas échéant au tore de mesure d'un défaut d'arc électrique (13) configurée au moins pour traiter d'une part un premier signal mesuré par le tore de mesure d'un défaut différentiel (12) et le cas échéant d'autre part un deuxième signal mesuré par le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique (13),
    le boîtier (3) comprenant un compartiment de raccordement (15) accueillant la première borne de connexion de sortie (4) et la deuxième borne de connexion de sortie (5),
    le module additionnel de détection d'un défaut électrique (1) est caractérisé en ce que le tore de mesure d'un défaut différentiel (12) est contenu dans le compartiment de raccordement (15) et en ce que l'unité électronique (14) et le cas échéant le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique (13), sont disposés dans le boîtier (3) en dehors du compartiment de raccordement (15).
  2. Module additionnel de détection d'un défaut électrique selon la revendication 1, caractérisé en que le module additionnel de détection d'un défaut électrique (1) comprend le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique (13) lequel est disposé dans le boîtier (3) en dehors du compartiment de raccordement (15) au-dessus et à côté du tore de mesure d'un défaut différentiel (12).
  3. Module additionnel de détection d'un défaut électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le module additionnel de détection d'un défaut électrique comprend le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique (13), en ce que le tore de mesure d'un défaut différentiel (12) comprend un premier axe longitudinal (A1) et le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique (13) comprend un deuxième axe longitudinal (A2) et en ce que le premier axe longitudinal (A1) et le deuxième axe longitudinal (A2) ne sont pas parallèles entre eux.
  4. Module additionnel de détection d'un défaut électrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le premier axe longitudinal (A1) et le deuxième axe longitudinal (A2) sont perpendiculaires entre eux.
  5. Module additionnel de détection d'un défaut électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le boîtier (3) au format modulaire comprend une première partie de boîtier (16) dite fixe et une deuxième partie de boîtier (17) dite mobile configurée pour être montée coulissante dans la première partie de boîtier (16) dans un état monté (S1), la première partie de boîtier (16) comprenant au moins une unité de déclenchement (18) et dans un état démonté (S2) de la première partie de boîtier (16) relativement à la deuxième partie de boîtier (17), la deuxième partie de boîtier (17) comprenant au moins la première borne de connexion de sortie (4), la deuxième borne de connexion de sortie (5), la première ligne électrique (6), la deuxième ligne électrique (9), le tore de mesure d'un défaut différentiel (12), le tore de mesure d'un défaut d'arc électrique (13), l'unité électronique (14) et le compartiment de raccordement (15).
  6. Module additionnel de détection d'un défaut électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le boîtier (3) au format modulaire présente une forme globalement parallélépipèdique avec deux faces principales respectivement une première face principale gauche (19) et une première face principale droite (20), et des premières faces latérales s'étendant de l'une à l'autre des faces principales, à savoir une première face arrière (21), une première face avant (22), une première face inférieure (23) et une première face supérieure (24), la largeur du module additionnel de détection d'un défaut électrique (1) correspondant à la distance modulaire (dm) entre la première face principale gauche (19) et la première face principale droite (20), correspond à un multiple d'une valeur normalisée, appelée module, dont la valeur est sensiblement égale à 18 millimètres, la première borne de connexion de sortie (4) et la deuxième borne de connexion de sortie (5) débouchant préférentiellement d'une portion de la première face avant (22) située du côté de la première face inférieure (23).
  7. Module additionnel de détection d'un défaut électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que le compartiment de raccordement (15) est délimité par la première face inférieure (23), par une partie de la première face avant (22) située du côté de la première face inférieure (23) de laquelle débouchent la première borne de connexion de sortie (4) et la deuxième borne de connexion de sortie (5), par une partie de la première face arrière (21) située du côté de la première face inférieure (23), par une partie de la première face principale gauche (19) située du côté de la première face inférieure (23) et par une partie de la première face principale droite (20) située du côté de la première face inférieure (23) et en ce que le tore de mesure d'un défaut différentiel (12) est disposé à l'arrière de la première borne de connexion de sortie (4) et la deuxième borne de connexion de sortie (5), entre ces dernières et ladite partie de la première face arrière (21).
  8. Module additionnel de détection d'un défaut électrique selon la revendication 7, caractérisé en ce que la première borne de connexion de sortie (4) et la deuxième borne de connexion de sortie (5) comportent chacune une cage à vis (25, 26) comprenant une cage (25) et une vis (26) et en ce que le tore de mesure d'un défaut différentiel (12) est disposé entre les deux cages (25, 26) et ladite partie de la première face arrière (21).
  9. Module additionnel de détection d'un défaut électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la première ligne électrique (6) comprend au moins un premier conducteur électrique (34) qui présentent une première longueur (L1) comprise entre 68 millimètres et 115 millimètres et en ce que la deuxième ligne électrique (9) comprend au moins un troisième conducteur électrique et qui présente une deuxième longueur (L2) comprise entre 77 millimètres et 94 millimètres.
  10. Module additionnel de détection d'un défaut électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le compartiment de raccordement (15) comprend une paroi séparatrice (27) disposée à l'arrière de la première borne de connexion de sortie (4) et la deuxième borne de connexion de sortie (5), entre ces dernières et le tore de mesure d'un défaut différentiel (12).
  11. Module additionnel de détection d'un défaut électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'unité électronique (14) comprend une seule carte électronique repliée comportant une pluralité de pans en matériau rigide reliés par des zones flexibles en matériau flexible.
  12. Ensemble de protection électrique comprenant un
    appareillage électrique de protection et un module additionnel de détection d'un défaut électrique (1) configuré pour être adjoint à un appareillage électrique de protection pour commander le déclenchement dudit appareillage électrique de protection,
    ledit ensemble de protection électrique est caractérisé en ce que le module additionnel de détection d'un défaut électrique (1) est selon l'une quelconque des revendications 1 à 11.
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