La haute disponibilité et la fiabilité des alimentations électriques dans l'industrie et les bâtiments fonctionnels est un facteur décisif pour la rentabilité et la productivité. Des interruptions de service inattendues, des dysfonctionnements et des problèmes de CEM coûtent du temps et de l'argent. Dans le cadre de la maintenance préventive, il est donc important de surveiller en permanence les alimentations électriques. Les systèmes modernes de surveillance à courant différentiel résiduel (RCMS) détectent à temps les graves défauts d'isolement et donnent à l'exploitant d'une installation technique la possibilité de localiser rapidement le défaut et d'y remédier avant qu'il n'y ait une panne soudaine ou un arrêt de l'ensemble de l'exploitation.
De plus, les potentiels d'économies sont utilisés lors des contrôles périodiques effectués conformément à la directive de prévention des accidents DGUV règlement 3 et à l'ordonnance sur la sécurité d'exploitation (BetrSichV).
Cet article a pour objectif de présenter des solutions pratiques de surveillance innovante du courant différentiel afin de garantir la sécurité de fonctionnement des installations électriques modernes dans des zones très sensibles grâce à une maintenance préventive. Un investissement payant.
Dans les installations et équipements électriques fixes, les systèmes de surveillance à courant différentiel résiduel (RCMS) offrent une possibilité optimale d'évaluer en permanence les dégradations de l'isolement. Les courants différentiels résiduels mesurés peuvent être clairement
attribués aux circuits électriques respectifs et aux différentes charges. Une évaluation de l'état de sécurité technique de l'installation est possible.
Les avantages de ces principes de mesure résident avant tout dans la prévention : en effet, ces mesures peuvent être effectuées en continu et fournissent de façon précoce les valeurs de mesure nécessaires à l'évaluation de la sécurité technique de l'installation électrique. En termes de sécurité électrique, notamment en ce qui concerne les équipements électriques qui doivent présenter une grande disponibilité ou des installations pour lesquelles une mesure de la résistance d'isolement est difficilement réalisable pour des raisons techniques, ce procédé de mesure offre de nombreux avantages pour l'exploitation pratique.
Cependant, l'utilisation de ces procédés de mesure ne dispense en aucun cas de l'obligation de contrôle périodique des installations et équipements électriques selon la directive DGUV règlement 3, par exemple par une visite, un contrôle de la continuité des conducteurs de protection et d'équipotentialité ainsi que de l'efficacité des conditions de coupure.
Le § 10 de l'ordonnance sur la sécurité d'exploitation § 10, désormais en vigueur, exige la réalisation d'un contrôle de même nature. Conformément à l'évaluation des risques selon le § 3 de l'ordonnance BetrSichV, il convient notamment de déterminer le type, l'étendue et les délais des contrôles nécessaires pour les équipements de travail. Les défauts et les dommages doivent être détectés à temps par ces contrôles. La manière dont ces contrôles doivent être effectués n'est pas spécifiée en détail. Le responsable doit définir les mesures nécessaires et les intervalles de contrôle pour les contrôleurs d'isolement à courant différentiel résiduel utilisés dans la pratique.
La fonction d'un contrôleur d'isolement à courant différentiel résiduel (RCM) (Fig. 1) est de surveiller l'apparition d'un courant différentiel résiduel dans une installation électrique ou un circuit électrique et de l'indiquer par une alarme lorsqu'il dépasse une valeur définie. [DIN EN 62020 (VDE 0663):2005-11].
Une loi fondamentale de l'électrotechnique, le premier théorème de Kirchhoff, stipule que la somme géométrique des courants dans un circuit électrique est égale à zéro. Comme le montre la figure 2, dans un réseau exempt de défaut, I1 est égal à I2.
Si, en raison d'un défaut d'isolement, un courant de défaut IΔ apparaît et s'écoule par le corps ou la terre, on obtient selon le théorème de Kirchhoff:
I∆ =I1 – I2
Le système RCMS460 de mesure True RMS à 12 canaux, sensible à tous les courants, permet de mesurer des courants différentiels de 0 ...2000 Hz et de 6 mA à 20 A pendant le fonctionnement et de les évaluer en l'espace de 180 ms.
Le système, qui est équipé d'un écran, signale si les valeurs de réponse ou les temps de réponse prédéfinis ont été atteints ou déjà dépassés. Une mémoire historique intégrée et une fonction d'enregistrement des données permettent de stocker jusqu'à 300 messages avec un temps
d'erreur précis. Les informations sont échangées entre les différents localisateurs et une passerelle via une interface RS-485. Il est ainsi possible de surveiller en permanence un bâtiment ou une section d'alimentation complète à partir d'un point central, par exemple une armoire électrique ou une salle de contrôle.
En documentant le comportement de l'installation dans le temps, il est possible, dans le cadre d'une surveillance permanente du courant différentiel résiduel, de définir des intervalles de contrôle adaptés conformément au règlement 3 de la DGUV et de remplir ainsi l'objectif de protection du BetrSichV "Définition des intervalles de contrôle liés au danger".
Les objectifs de protection de la DGUV règlement 3 „installations et équipements électriques“ en ce qui concerne les contrôles périodiques à effectuer sont toujours atteints si l'on s'assure que les équipements électriques sont exempts de défauts. Outre l'intervalle de contrôle fixe, il existe pour les installations électriques fixes la possibilité d'une "surveillance permanente". Pour les équipements électriques mobiles, la directive d'application du DGUV règlement 3 permet, en plus de la référence stricte aux intervalles de contrôle assignés, une extension des intervalles si un taux de défaillance inférieur à 2 % est déterminé. Bien entendu, selon la DGUV, d'autres solutions techniques/organisationnelles sont également envisageables si elles permettent de garantir que seuls des équipements de travail conformes sont mis à la disposition des employés.
Grâce aux méthodes de mesure du courant différentiel présentées, il est possible pour l'électricien spécialisé (personne qualifiée au sens du BetrSichV) de déterminer des intervalles de contrôle clairs et ciblés et de les fixer en fonction de l'application. Cette définition peut inclure à la fois une réduction et une extension des intervalles de contrôle. En fonction du „degré de sollicitation“ des équipements, il est ainsi possible de procéder à des contrôles périodiques adaptés aux aspects sécuritaires et économiques (fixation des délais).
Les coupures de courant, même de courte durée, appartiennent au passé grâce à l'utilisation ciblée de systèmes de contrôle à courant différentiel résiduel (RCMS). La disponibilité d'une installation électrique est accrue et le coût des contrôles périodiques des systèmes et équipements électriques est minimisé.
Les avantages peuvent être résumés comme suit :
Maintenance optimisée
Sécurité accrue de l'exploitation et des installations
Meilleure rentabilité
Meilleure sécurité incendie
La structure de base (Fig. 4) montre la surveillance des circuits d'alimentation électrique comprenant jusqu'à 12 sorties (circuits électriques). L'emplacement de montage préféré des transformateurs de courant de mesure nécessaires pour déterminer le courant de défaut est également représenté et sert en même temps à la détection des défauts (affectation des circuits électriques).
Les valeurs individuelles mesurées par les systèmes de contrôle à courant différentiel résiduel peuvent être facilement consultées depuis le poste de travail de l'électricien spécialisé. Les modifications ou les courants de défaut qui se produisent dans l'alimentation électrique à surveiller sont représentés graphiquement et documentés (Fig. 7). Il est ainsi possible de déterminer avec certitude l'emplacement du défaut/le circuit terminal.
Le paragraphe suivant compare la mesure conventionnelle de la résistance d'isolement DC et la surveillance de l'installation à l'aide desystèmes de contrôle à courant différentiel résiduel en liaison avec le personnel de contrôle (Tableau 1).
| Inconvénients des mesures de l'isolement avec tension de mesure DC | Avantages des mesures RCM |
|---|---|
| Vieillissement et pré-endommagement des varistances par la mesure de l'isolement avec une tension de mesure DC élevée. | Les RCM sont des appareils de mesure passifs – cette source d'erreur est exclue. |
| Des courants d'essai trop élevés ou appliqués pendant trop longtemps peuvent entraîner des brûlures des relais de protection. | Les RCM sont des appareils de mesure passifs – cette source d'erreur est exclue. |
| Les parties de l'installation pris en charge par une ASI ne peuvent pas être mesurées - pas de déconnexion possible. | Les RCM sont des appareils de mesure passifs – cette source d'erreur est exclue. |
| Dans les réseaux étendus avec de grandes sections de conducteurs et des réseaux maillés, le temps nécessaire à la coordination, au contrôle de l'isolement et à l'évaluation n'est économiquement souvent pas justifiable. | Les RCM peuvent prendre en charge les tâches de détection de la détérioration de l'isolement à un coût techniquement et économiquement acceptable. |
| Les vérifications périodiques ne sont souvent que des contrôles aléatoires. Ils ne sont pas représentatifs et peuvent afficher des valeurs différentes en raison des conditions climatiques, par exemple. | Les RCM surveillent en ligne. L'enregistrement et l'évaluation des valeurs mesurées permettent d'effectuer une analyse des tendances et d'émettre un avis sur les défaillances futures. Les défauts qui représentent un danger pour les personnes, les animaux d'élevage et les biens doivent être élimnés immédiatement. |
| Les équipements électroniques peuvent être endommagés par la tension d'essai si le conducteur neutre n'est pas déconnecté ou s'il existe des couplages, par exemple en raison de défauts d'isolement. Dans ces cas, la tension d'essai de l'appareil de mesure de l'isolement risque de d'apparaître sur les bornes d'entrée de l'équipement électrique. | La déconnexion du conducteur neutre n'est pas nécessaire. Il n'est pas nécessaire d'utiliser des bornes de sectionnement du conducteur N. |
| Problèmes de déconnexion internes ; toutes les parties de l'installation ne sont pas contrôlées. | Aucune déconnexion n'est nécessaire. |
| Influence sur les cycles de production et coûts d'immobilisation dus aux coupures. | Pas de coûts liés aux temps d'arrêt. |
| Connexion de la borne de sectionnement du conducteur neutre en tant que point de risque de coupure, ou connexion oubliée après la mesure. | L'utilisation de bornes de sectionnement du neutre n'est pas obligatoire. |
| Les bornes de sectionnement du neutre sont connues pour être un point faible en cas de courants harmoniques élevés. Une coupure provoque une augmentation de la tension. | L'utilisation de bornes de sectionnement du neutre n'est pas obligatoire. |
| Hors tension, la mesure ne peut être effectuée que jusqu'au contacteur de sectionnement. | Les RCM mesurent l'installation complète, y compris les équipements fixes et mobiles sous tension. |
| Si les résistances d'isolement de plusieurs circuits sont testées ensemble, des couplages de différents circuits peuvent ne pas être détectés. Les conséquences éventuelles sont des tensions inverses et des restrictions de la fonction RCD. | Les RCM détectent de tels couplages lorsque chaque circuit est surveillé individuellement. |
| Pas de résultats de mesure révélateurs en présence de parafoudres. |
| Inconvénients des mesures de l'isolement avec tension de mesure DC. | Avantages des mesures RCM |
|---|---|
| Forte mobilisation de personnel et facteur de coût considérable | |
| Nécessité d'avoir du personnel spécialisé et compétent (personnes qualifiées) pour les appareils de test. Il doit connaître les exigences et les règles de sécurité applicables, les consignes opérationnelles et les risques liés aux travaux. Parmi les personnes travaillant sur des installations électriques, un nombre suffisant doit être formé de manière à pouvoir prodiguer les premiers secours. Une documentation correcte est nécessaire, mais dans de nombreux cas, elle n'existe pas. | Aucun personnel spécialisé et compétent n'est nécessaire pour la surveillance. Ce n'est qu'en cas de dépassement de la valeur limite du courant de défaut qu'un électricien qualifié est nécessaire. |
| Dangers et contraintes pour le contrôleur : 1. Manque de préparation, improvisation dangereuse, travail sous pression 2. Travail avec des dispositifs de protection désactivés ou démontés 3. Travail dans des conditions ambiantes difficiles 4. Travail sur des échelles 5. Travail sous tension ou à proximité de conducteurs sous tension. | Pas de danger. |
| Autres caractéristiques distinctives de la mesure RCM | Avantages de la mesure de l'isolement avec tension de mesure |
|---|---|
| Un défaut d'isolement entre les conducteurs actifs n'est pas détecté. Les défauts d'isolement entre N et PE peuvent être mesurés si des charges sont connectées et activées. | Peut être mesuré. |
| Les RCM ne peuvent être utilisés que dans les réseaux TN-S et non dans les réseaux TN-C. | Valeur de réponse à partir d'env. 5 mA : Les défauts d'isolement inférieurs à 40 kΩ entre la phase et la terre peuvent être mesurés.. |
| Détection par la valeur de réponse pas de défauts d'isolement à haute impédance selon DIN EN 5110-1 (VDE 0105-1):2014-02. | Lors du contrôle de l'isolement, les défauts d'isolement ohmiques symétriques et asymétriques sont détectés. Les courants de défaut capacitifs ne présentent pas de risque d'incendie, car ils se répartissent uniformément sur la longueur du câble. |
| Détecte uniquement les défauts d'isolement capacitifs et ohmiques asymétriques. | Bei der Isolationsprüfung werden symmetrische und unsymmetrische ohmsche Isolationsfehler erfasst. Kapazitive Fehlerströme sind brand-ungefährlich, da sie sich gleichmäßig auf die Leitungslänge aufteilen. |
| Il n'existe pas encore de valeurs de réponse normalisées. Les valeurs de réponse peuvent varier considérablement en fonction de la capacité de fuite du réseau et de l'installation. La sélection de la valeur de réponse correcte doit être effectuée par un électricien qualifié. | Les valeurs minimales de la résistance d'isolement sont spécifiées dans la norme DIN VDE 0100-600 (VDE 0100-600): 2017-06 , subclause 6.4.3.3, Tableau 6.1. |
| Utilisable sous certaines conditions dans les parties de l'installation où aucun conducteur de protection n'est distribué. Pour une évaluation fiable de la résistance d'isolement, le PE doit toujours être distribué.. | |
| Dans les réseaux IT, le courant de défaut ne peut pas être attribué à un défaut d'isolement en aval du transformateur de courant de mesure. | Peut être utilisé dans tous les types de réseau. |
Au sein des installations et équipements électriques fixes, les systèmes de surveillance à courant différentiel résiduel offrent une possibilité optimale d'évaluer les dégradations de l'isolement.Les courants de défaut mesurés peuvent être clairement attribués aux différents circuits électriques. Il est ainsi possible de procéder à une évaluation de l'état technique de sécurité de l'installation. Dans ce contexte, la méthode de mesure des contrôleurs d'isolement à courant différentiel résiduel (RCM) à utiliser et l'installation des transformateurs de courant de mesure doivent être choisies en fonction de l'installation. Dans le cadre de la surveillance permanente, de tels dispositifs de surveillance peuvent assurer le contrôle métrologique "continu" requis.
De même, dans le cas des circuits électriques surveillés par des systèmes de surveillance à courant différentiel résiduel, la connexion d'équipements électriques portatifs défectueux est mesurée, et visualisé par des moyens de mesure et, si nécessaire, le circuit est mis hors tension. Cela suppose que les valeurs limites admissibles du courant différentiel résiduel soient spécifiées par un électricien spécialisé en fonction de l'installation. La documentation chronologique et la représentation graphique du comportement de l'installation, par exemple la réduction ou l'augmentation des courants différentiels, permettent de définir des périodes d'essai adaptées pour le matériel électrique à raccorder.
Si l'organisation détermine quels équipements sont utilisés en fonction
de l'exploitation, il est possible de corriger les intervalles de contrôle sur la base des résultats de mesure. L'expérience pratique acquise jusqu'à présent a clairement montré que cette méthode de mesure permet d'attribuer des contrôles périodiques individuels de manière adaptée et donc de répondre à l'objectif de protection du BetrSichV „Définition des intervalles de contrôle liés au danger“.
