Dispositif perfectionné de protection parafoudre pour réseau électrique triphasé

Description

[0001] L'invention concerne, de façon générale, le domaine de la protection électrique.

[0002] Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de protection parafoudre pour un réseau électrique triphasé comprenant des premier, deuxième, et troisième conducteurs de phase, un conducteur de neutre et un conducteur de terre, ce dispositif comprenant trois composants de premier type disposés entre les trois conducteurs de phase respectifs et le conducteur de neutre, et au moins un composant de deuxième type disposé entre le conducteur de neutre et le conducteur de terre.

[0003] Un tel dispositif, selon le préambule de la revendication 1 est connu de DE 20 2007 014 192 U1.

[0004] Le renforcement des normes en matière de protection électrique contre la foudre conduit et oblige a priori à renforcer les performances du composant de deuxième type qui est disposé entre les conducteurs de neutre et de terre.

[0005] La présente invention a pour but d'offrir une alternative très avantageuse à cette solution.

[0006] A cette fin, le dispositif de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend une embase et des premier, deuxième, et troisième modules interchangeables, en ce que chaque module comprend un composant du premier type et un composant du deuxième type reliés l'un à l'autre par une borne commune, en ce que chaque module présente, outre la borne commune, une borne de phase et une borne de terre respectivement constituées par des bornes libres respectives des composants des premier et deuxième types de ce module, en ce que l'embase supporte physiquement chacun des modules et comporte des première, deuxième, troisième, quatrième et cinquième connexions propres à se raccorder respectivement aux premier, deuxième et troisième conducteurs de phase, au conducteur de neutre et au conducteur de terre, et en ce que l'embase comporte

• des première, deuxième et troisième liaisons électriques reliant respectivement les première, deuxième, et troisième connexions aux bornes de phase des premier, deuxième, et troisième modules,
• des quatrième, cinquième et sixième liaisons électriques reliant respectivement la quatrième connexion à la borne commune du premier module, la borne commune du premier module à celle du deuxième module, et la borne commune du deuxième module à celle du troisième module, et
• des septième, huitième et neuvième liaisons électriques reliant respectivement la borne de terre du premier module à celle du deuxième module, la borne de terre du deuxième module à celle du troisième module, et la borne de terre du troisième module à la cinquième connexion.

[0007] Grâce à cet agencement, les trois modules, qui sont des produits consommables, peuvent être identiques entre eux et peuvent être indifféremment utilisés dans un réseau triphasé et dans un réseau monophasé, ce qui simplifie la gestion de leur stock et en rationalise la production.

[0008] De préférence, les impédances des cinquième et septième liaisons sont sensiblement égales entre elles, cette expression s'appliquant à des impédances ne présentant entre elles qu'un écart relatif maximum de 5%.

[0009] De même, il est avantageux de faire en sorte que les impédances des sixième et huitième liaisons soient sensiblement égales entre elles.

[0010] Chaque composant du premier type présente de préférence une impédance variable et comprend par exemple une varistance.

[0011] Chaque composant du deuxième type présente avantageusement une impédance décroissante de façon discontinue et comprend par exemple un éclateur.

[0012] L'embase comprend de préférence trois prises multiconductrices dans chacune desquelles un module est enfiché de façon amovible.

[0013] Par exemple, l'embase comprend une carte imprimée supportant lesdites connexions et des pistes constituant lesdites liaisons électriques.

[0014] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :

• la figure 1 est un schéma électrique représentant un dispositif conforme à l'invention;
• la figure 2 est une vue en élévation illustrant un premier mode de réalisation possible d'une embase équipant un dispositif conforme à l'invention et observée du côté de sa face antérieure; et
• la figure 3 est une vue en perspective illustrant un deuxième mode de réalisation possible d'une embase équipant un dispositif conforme à l'invention et observée du côté de sa face postérieure.

[0015] Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un dispositif de protection parafoudre pour un réseau électrique triphasé.

[0016] Un tel réseau comprend classiquement (figure 1) trois conducteurs de phase L1, L2, L3, un conducteur de neutre N et un conducteur de terre T.

[0017] Un dispositif de protection parafoudre pour un tel réseau comprend de façon connue trois composants de premier type C11, C12, et C13, disposés entre les trois conducteurs de phase respectifs L1, L2, et L3 et le conducteur de neutre N, et un composant de deuxième type C21 disposé entre le conducteur de neutre N et le conducteur de terre T.

[0018] Les composants du premier type, C11, C12, et C13, présentent typiquement une impédance variable et décroissante en fonction du courant qui les traverse, et sont généralement constitués chacun d'une varistance.

[0019] Les composants du deuxième type, C21, C22, et C23, présentent typiquement une impédance qui décroît de façon discontinue en fonction de la tension qui leur est appliquée, et sont généralement constitués chacun d'un éclateur.

[0020] Le dispositif de l'invention comprend une embase E et trois modules interchangeables M1, M2, et M3, ces modules étant de préférence identiques entre eux.

[0021] Chacun de ces modules M1, M2, et M3 comprend un composant du premier type, respectivement noté C11, C12, et C13, et un composant du deuxième type C21, C22, et C23, les composants des premier et deuxième types de chaque module étant reliés l'un à l'autre par une borne commune respectivement notée BN1, BN2, et BN3.

[0022] Outre cette borne commune BN1, BN2, et BN3, chaque module M1, M2, et M3 présente une borne de phase, respectivement notée BL1, BL2, et BL3, et constituée par la borne libre, c'est-à-dire non commune, du composant du premier type C11, C12, et C13 de ce module.

[0023] Par ailleurs, chaque module M1, M2, et M3 présente une borne de terre, respectivement notée BT1, BT2, et BT3, et constituée par la borne libre, c'est-à-dire non commune, du composant du deuxième type C21, C22, et C23 de ce module.

[0024] L'embase E est conçue pour supporter physiquement chacun des modules M1, M2, et M3 et comporte cinq connexions K1, K2, K3, K4, et K5.

[0025] Les trois premières connexions K1, K2, et K3 sont conçues pour se raccorder respectivement aux trois conducteurs de phase L1, L2, et L3.

[0026] La quatrième connexion K4 est conçue pour se raccorder au conducteur de neutre N, et la cinquième connexion K5 est conçue pour se raccorder au conducteur de terre T.

[0027] Par ailleurs, l'embase E comporte au moins neuf liaisons électriques P1 à P9, à savoir :

• une première liaison électrique P1 reliant la première connexion K1 à la borne de phase BL1 du premier module M1,
• une deuxième liaison électrique P2 reliant la deuxième connexion K2 à la borne de phase BL2 du deuxième module M2,
• une troisième liaison électrique P3 reliant la troisième connexion K3 à la borne de phase BL3 du troisième module M3,
• une quatrième liaison électrique P4 reliant la quatrième connexion K4 à la borne commune BN1 du premier module M1,
• une cinquième liaison électrique P5 reliant la borne commune BN1 du premier module M1 à la borne commune BN2 du deuxième module M2,
• une sixième liaison électrique P6 reliant la borne commune BN2 du deuxième module M2 à la borne commune BN3 du troisième module M3,
• une septième liaison électrique P7 reliant la borne de terre BT1 du premier module M1 à la borne de terre BT2 du deuxième module M2,
• une huitième liaison électrique P8 reliant la borne de terre BT2 du deuxième module M2 à la borne de terre BT3 du troisième module M3, et
• une neuvième liaison électrique P9 reliant la borne de terre BT3 du troisième module M3 à la cinquième connexion K5.

[0028] Pour équilibrer au mieux la charge des composants C21 et C22, il est souhaitable de faire en sorte que les impédances des cinquième et septième liaisons, P5 et P7, soient sensiblement égales entre elles, c'est-à-dire qu'elles ne présentent entre elles qu'un écart relatif au plus égal à 5 % en valeur relative.

[0029] De même, pour équilibrer au mieux la charge des composants C22 et C23, il est souhaitable de faire en sorte que les impédances des sixième et huitième liaisons, P6 et P8, soient sensiblement égales entre elles, l'équilibrage optimal étant donc obtenu en donnant la même valeur aux impédances des liaisons P5, P6, P7 et P8.

[0030] Comme le montrent les figures 2 et 3, l'embase E est de préférence essentiellement constituée par une carte imprimée supportant les connexions K1 à K5, ainsi que trois prises multiconductrices PM1, PM2, et PM3, dans chacune desquelles est enfiché, de façon amovible, un module correspondant M1, M2, ou M3.

[0031] Comme le montre la figure 2, les liaisons électriques P1 à P9 peuvent alors être constituées par des pistes portées par cette carte imprimée.

[0032] Cependant, comme le montre la figure 3, les liaisons électriques P1 à P9 peuvent aussi être constituées par des fils conducteurs isolés, par exemple disposés sur la face postérieure de cette carte imprimée.

Revendications

1. Dispositif de protection parafoudre pour un réseau électrique triphasé comprenant des premier, deuxième, et troisième conducteurs de phase (L1, L2, L3), un conducteur de neutre (N) et un conducteur de terre (T), ce dispositif comprenant trois composants de premier type (C11, C12, C13) disposés entre les trois conducteurs de phase respectifs (L1, L2, L3) et le conducteur de neutre (N), et au moins un composant de deuxième type (C21) disposé entre le conducteur de neutre (N) et le conducteur de terre (T), caractérisé en ce qu'il comprend une embase (E) et des premier, deuxième, et troisième modules interchangeables (M1, M2, M3), en ce que chaque module (M1, M2, M3) comprend un composant du premier type (C11, C12, C13) et un composant du deuxième type (C21, C22, C23) reliés l'un à l'autre par une borne commune (BN1, BN2, BN3), en ce que chaque module (M1, M2, M3) présente, outre la borne commune (BN1, BN2, BN3), une borne de phase (BL1, BL2, BL3) et une borne de terre (BT1, BT2, BT3) respectivement constituées par des bornes libres respectives des composants des premier (C11, C12, C13) et deuxième (C21, C22, C23) types de ce module (M1, M2, M3), en ce que l'embase (E) supporte physiquement chacun des modules (M1, M2, M3) et comporte des première, deuxième, troisième, quatrième et cinquième connexions (K1, K2, K3, K4, K5) propres à se raccorder respectivement aux premier, deuxième et troisième conducteurs de phase (L1, L2, L3), au conducteur de neutre (N) et au conducteur de terre (T), et en ce que l'embase (E) comporte :

- des première, deuxième et troisième liaisons électriques (P1, P2, P3) reliant respectivement les première, deuxième, et troisième connexions (K1, K2, K3) aux bornes de phase (BL1, BL2, BL3) des premier,

deuxième, et troisième modules (M1, M2, M3),

- des quatrième, cinquième et sixième liaisons électriques (P4, P5, P6) reliant respectivement la quatrième connexion (K4) à la borne commune (BN1) du premier module (M1), la borne commune (BN1) du premier module (M1) à celle (BN2) du deuxième module (M2), et la borne commune (BN2) du deuxième module (M2) à celle (BN3) du troisième module (M3), et

- des septième, huitième et neuvième liaisons électriques (P7, P8, P9) reliant respectivement la borne de terre (BT1) du premier module (M1) à celle (BT2) du deuxième module (M2), la borne de terre (BT2) du deuxième module (M2) à celle (BT3) du troisième module (M3), et la borne de terre (BT3) du troisième module (M3) à la cinquième connexion (K5).

2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les impédances des cinquième (P5) et septième (P7) liaisons sont sensiblement égales entre elles.

3. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les impédances des sixième (P6) et huitième (P8) liaisons sont sensiblement égales entre elles.

4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque composant du premier type (C11, C12, C13) présente une impédance variable.

5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque composant du premier type (C11, C12, C13) comprend une varistance.

6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque composant du deuxième type (C21, C22, C23) présente une impédance décroissante de façon discontinue.

7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque composant du deuxième type (C21, C22, C23) comprend un éclateur.

8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les trois modules (M1, M2, M3) sont identiques.

9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'embase (E) comprend trois prises multiconductrices (PM1, PM2, PM3) dans chacune desquelles un module (M1, M2, M3) est enfiché de façon amovible.

10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'embase (E) comprend une carte imprimée supportant lesdites connexions (K1 à K5) et des pistes constituant lesdites liaisons électriques (P1 à P9).

Claims

1. A lightning protection device for a three-phase electrical system comprising first, second and third phase conductors (L1, L2, L3), a neutral conductor (N) and an earth conductor (T), said device comprising three components of a first type (C11, C12, C13) disposed between the three respective phase conductors (L1, L2, L3) and the neutral conductor (N), and at least one component of a second type (C21) disposed between the neutral conductor (N) and the earth conductor (T), characterized in that it comprises a base (E) and first, second and third interchangeable modules (M1, M2, M3), in that each module (M2, M2, M3) comprises a component of the first type (C11, C12, C13) and a component of the second type (C21, C22, C23) connected to one another by a common terminal (BN1, BN2, BN3), in that, apart from the common terminal (BN1, BN2, BN3), each module (M1, M2, M3) has a phase terminal (BL1, BL2, BL3) and an earth terminal (BT1, BT2, BT3) respectively formed by respective free terminals of the components of the first type (C11, C12, C13) and of the second type (C21, C22, C23) of this module (M1, M2, M3), in that the base (E) physically supports each of the modules (M1, M2, M3) and has first, second, third, fourth and fifth connections (K1, K2, K3, K4, K5) suitable for respectively linking up with the first, second and third phase conductors (L1, L2, L3), the neutral conductor (N) and the earth conductor (T), and in that the base (E) has:

- first, second and third electrical connections (P1, P2, P3) respectively connecting the first, second and third connections (K1, K2, K3) to the phase terminals (BL1, BL2, BL3) of the first, second and third modules (M1, M2, M3),

- fourth, fifth and sixth electrical connections (P4, P5, P6) respectively connecting the fourth connection (K4) to the common terminal (BN1) of the first module (M1), the common terminal (BN1) of the first module (M1) to that (BN2) of the second module (M2), and the common terminal (BN2) of the second module (M2) to that (BN3) of the third module (M3), and

- seventh, eighth and ninth electrical connections (P7, P8, P9) respectively connecting the earth terminal (BT1) of the first module (M1) to that (BT2) of the second module (M2), the earth terminal (BT2) of the second module (M2) to that (BT3) of the third module (M3), and the earth terminal (BT3) of the third module (M3) to the fifth connection (K5).

2. A device according to Claim 1, characterized in that the impedances of the fifth (P5) and seventh (P7) connections are substantially equal to one another.

3. A device according to any one of the preceding claims, characterized in that the impedances of the sixth (P6) and eighth (P8) connections are substantially equal to one another.

4. A device according to any one of the preceding claims, characterized in that each component of the first type (C11, C12, C13) has a variable impedance.

5. A device according to any one of the preceding claims, characterized in that each component of the first type (C11, C12, C13) comprises a varistor.

6. A device according to any one of the preceding claims, characterized in that each component of the second type (C21, C22, C23) intermittently exhibits a decreasing impedance.

7. A device according to any one of the preceding claims, characterized in that each component of the second type (C21, C22, C23) comprises a spark gap.

8. A device according to any one of the preceding claims, characterized in that the three modules (M1, M2, M3) arc identical.

9. A device according to any one of the preceding claims, characterized in that the base (E) comprises three multiconductive sockets (PM1, PM2, PM3), into each of which a module (M1, M2, M3) is removably plugged in.

10. A device according to any one of the preceding claims, characterized in that the base (E) comprises a printed circuit board bearing said connections (K1 to K5) and tracks forming said electrical connections (P1 to P9).

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Überspannungsschutz für ein dreiphasiges Stromnetz mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Phasenleiter (L 1, L2, L3), einem neutralen Leiter (N) und einem Erdleiter (T), wobei die Vorrichtung drei Komponenten eines ersten Typs (C11, C12, C13) aufweist, die zwischen jeweils den drei Phasenleitern (L1, L2, L3) und dem neutralen Leiter (N) angeordnet sind, und wenigstens eine Komponente eines zweiten Typs (C21) aufweist, die zwischen dem neutralen Leiter (N) und dem Erdleiter (T) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Sockel (E) und ein erstes, ein zweites und ein drittes austauschbares Modul (M1, M2, M3) aufweist und dass jedes Modul (M1, M2, M3) eine Komponente des ersten Typs (C11, C12, C13) und eine Komponente des zweiten Typs (C21, C22, C23) aufweist, die über eine gemeinsame Klemme (BN1, BN2, BN3) miteinander verbunden sind, dass jedes Modul (M`, M2, M3) außer der gemeinsamen Klemme (BN1, BN2, BN3) eine Phasenklemme (BL1, BL2, BL3) und eine Erdklemme (BT1, BT2, BT3) aufweist, welche jeweils durch entsprechende freie Klemmen der Komponenten des ersten (C11, C12, C13) und des zweiten (C21, C22, C23) Typs dieses Moduls (M1, M2, M3) gebildet werden, dass der Sockel (E) jedes Modul (M1, M2, M3) physisch trägt und einen ersten, einen zweiten, einen dritten, einen vierten und einen fünften Anschluss (K1, K2, K3, K4, K5) aufweist, welche geeignet sind, jeweils mit dem ersten, dem zweiten und dem dritten Phasenleiter (L1, L2, L3), dem neutralen Leiter (N) und dem Erdleiter (T) verbunden zu werden, und dass der Sockel (E) umfasst:

- eine erste, eine zweite und eine dritte elektrische Verbindung (P1, P2, P3), welche den ersten, den zweiten und den dritten Anschluss (K1, K2, K3) mit den Phasenklemmen (BL1, BL2, BL3) des ersten, des zweiten bzw. des dritten Moduls (M1, M2, M3) verbinden,

- eine vierte, eine fünfte und eine sechste elektrische Verbindung (P4, P5, P6), welche den vierten Anschluss (K4) mit der gemeinsamen Klemme (BN1) des ersten Moduls (M1), die gemeinsame Klemme (BN1) des ersten Moduls (M1) mit der (BN2) des zweiten Moduls (M2) bzw. die gemeinsame Klemme (BN2) des zweiten Moduls (M2) mit der (BN3) des dritten Moduls (M3) verbinden, und

- eine siebte, eine achte und eine neunte elektrische Verbindung (P7, P8, P9), welche die Erdklemme (BT1) des ersten Moduls (M1) mit der (BT2) des zweiten Moduls (M2), die Erdklemme (BT2) des zweiten Moduls (M2) mit der (BT3) des dritten Moduls (M3) bzw. die Erdklemme (BT3) des dritten Moduls (M3) mit dem fünften Anschluss (K5) verbinden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzen der fünften (P5) und siebten (P7) Verbindung im Wesentlichen gleich zueinander sind.

3. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzcichnet, dass die Impedanzen der siebten (P6) und der achten (P8) Verbindung im Wesentlichen gleich zueinander sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Komponente des ersten Typs (C11, C12, C13) eine variable Impedanz aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Komponente des ersten Typs (C11, C12, C13) einen Varistor umfasst.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Komponente des zweiten Typs (C21, C22, C23) eine diskontinuierlich abnehmende Impedanz aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Komponente des zweiten Typs (C21, C22, C23) eine Funkenstrecke aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Module (M1, M2, M3) identisch sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (E) drei Mehrleiter-Dosen (PM1, PM2, PM3) aufweist, wobei in jede ein Modul (M1, M2, M3) lösbar eingesteckt ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel (E) eine gedruckte Schaltungsplatte aufweist, welche die Anschlüsse (K1 bis K5) und Bahnen trägt, welche die elektrischen Verbindungen (P bis P9) bilden.

Dessins