Les harmoniques peuvent-ils occasionner le déclenchement de votre différentiel ?

Dans la vidéo suivante, nous allons vérifier en quelques minutes à peine s'il est vrai que les harmoniques sont les responsables du déclenchement intempestif des interrupteurs différentiels de votre installation. Nous avons préparé deux tests permettant d'analyser le comportement réel d'un différentiel et d'expérimenter l'évolution des niveaux de fuite en fonction des harmoniques présents sur le réseau.

Lors du premier test que nous effectuerons, nous découvrirons si les harmoniques de courant présents dans une installation électrique peuvent déclencher la protection différentielle

La circulation des harmoniques de courant peut-elle déclencher ma protection différentielle ?

Avec cet essai, nous souhaitons démonter le mythe selon lequel les harmoniques de courant, en soi, provoquent le déclenchement de la protection différentielle des installations.

Le dispositif de protection différentielle se déclenche lorsqu'il détecte une fuite de courant dérivée à terre, en fonction de son calibre. Les interrupteurs différentiels s'activent lorsqu'ils détectent une différence de courant circulant entre les conducteurs actifs (les phases) et le neutre de l'installation. Pour cette raison, il est nécessaire d'effectuer une somme vectorielle entre le courant de phase/phases et le courant neutre pour l'installation correcte d'un différentiel. Si le résultat de cette somme est zéro, il n'y a pas de fuite de courant dérivée à terre. Toutefois, si la somme n'est pas égale à zéro, cela signifie que le courant circulant en phase/phases n'est pas totalement annulé par le conducteur neutre, ce qui implique une perte ou une fuite de courant vers le sol.

La présence d'harmoniques de courant dans une installation est donc générée par les charges connectées et ils peuvent provoquer une augmentation du courant circulant par les conducteurs. La somme vectorielle de ce courant fondamental + harmonique est annulée entre les phases et le neutre, sauf en cas de dérivation à la terre.

Cette affirmation n'est toutefois pas tout à fait vraie si nous tenons compte d'une petite variable, que nous détaillerons dans le deuxième test réel. Normalement, la présence d'harmoniques de courant entraîne une augmentation directe des harmoniques de tension et, comme nous le verrons dans le deuxième essai, ces derniers provoquent une augmentation du courant de fuite si des filtres EMI ont été installés. Cette cause/effet peut déclencher la protection différentielle si elle n'est pas bien sélectionnée ou ajustée.

Bien que la vidéo parle des effets des harmoniques de courant sur la protection différentielle, nous ne pouvons pas ignorer l'effet que ces harmoniques peuvent avoir sur la protection magnétothermique. La présence d'harmoniques de courant entraîne une augmentation de la circulation du courant réel (RMS) par les conducteurs, le courant final étant le résultat de la somme quadratique du courant à 50 Hz avec le courant harmonique. Ce fait, que nous ignorons parfois, peut déclencher la protection magnétothermique si celle-ci est très proche de la limite pour un courant circulant à 50 Hz.

Les harmoniques de tension peuvent-ils déclencher ma protection différentielle?

Dans cette seconde partie de la vidéo, nous verrons comment la présence d'harmoniques de tension peut augmenter le niveau de fuite à la terre, à condition que des filtres EMI aient été installés dans l'installation.

Des équipements très courants dans l'industrie, comme les variateurs de vitesse, requièrent l'installation de filtres EMI pour supprimer les interférences du réseau, conformément à la réglementation actuelle. L'utilisation de ce type de dispositifs nous aide à éviter ces interférences sur le réseau, mais elle ajoute toutefois une problématique à l'installation : les fuites de courant à la terre.

Pour le bon fonctionnement des filtres EMI, ils disposent de condensateurs connectés entre la phase et la terre de l'installation. Cela implique qu'ils provoquent une fuite de courant à la terre chaque fois qu'ils reçoivent du courant. En cas de filtre associé à un variateur de vitesse, celui-ci provoquera des fuites à la terre par le simple fait d'être connecté à l'alimentation, même si le moteur est éteint.

Pour cette raison, dès que la tension de réseau augmente, que ce soit pour une cause externe ou interne, en raison d'harmoniques de tension ; rappelons qu'ils sont également générés en cause/effet par la présence d'harmoniques de courant générés par nos charges ; les filtres EMI augmenteront la fuite à la terre.

Cet effet peut entraîner des déclenchements intempestifs de la protection différentielle en fonction du niveau des charges connectées à l'installation. En d'autres termes, un plus grand nombre de charges connectées générant des harmoniques de courant, créera un plus grand nombre d'harmoniques en tension, qui, à leur tour, feront augmenter la fuite à terre, pouvant ainsi dépasser la limite de fuite à terre et déclencher la protection différentielle, ce qui peut engendrer un arrêt de ligne et augmenter les coûts indirects de l'installation.

Quelles sont les recommandations à suivre pour éviter les déclenchements intempestifs?

• 1er conseil: Disposer d'un différentiel capable d'afficher le niveau de fuite à la terre sur un écran et d'indiquer le niveau de fuite au moment du déclenchement.
• 2e conseil: Ajuster correctement la sensibilité du différentiel. Le différentiel doit être ajusté à un niveau supérieur à la fuite naturelle de l'installation. Nous conseillons, par expérience sur le terrain, que l'ajustement soit proche de 10 fois le niveau de fuite naturel, avec des temps de déclenchement le plus court possible.
• 3e conseil: Installer un différentiel pour chaque variateur de vitesse ou utiliser un seul filtre EMI pour plusieurs variateurs.
• 4e conseil: Étant donné que les harmoniques de tension sont habituellement causés par la circulation des courants harmoniques générés par les charges connectées, nous recommandons de réduire la circulation de ces courants harmoniques, en améliorant la qualité du réseau de l'installation, en utilisant des filtres actifs et en évitant l'augmentation des fuites de courant à la terre dans les filtres EMI.