Deux d'étudiants de l'INSA Strasbourg en 5ème année de Génie Électrique par alternance (FIPGE5), M. DOISE Romain et M. SCHALL Séraphin, ont uni leurs connaissances et leurs compétences dans le domaine de l'expertise des courants forts, afin de trouver les causes d'un déclenchement intempestif de Dispositif Différentiel Résiduel (DDR) lors de spectacles aquatiques. Ce projet a été réalisé en collaboration avec l'entreprise Aquatique Show, basée à Hoerdt (67720).

L’objectif de ce projet est de proposer des solutions permettant d’empêcher un déclenchement intempestif de DDR du côté client, menant à une perte de protection électrique pour les personnes lors de spectacles aquatiques.

Système réel et maquette

Le système générant des déclenchements intempestifs de DDR est une armoire modulaire appelée, « Armoire Process ». Celle-ci est composée de 8 à 16 branches comportant : un disjoncteur de protection, un filtre CEM, un DDR de type F, un variateur de vitesse et une bobine de ligne. Ces équipements permettent la réalisation d’une modulation de courant sur les motopompes immergées, connectées à ces armoires de façon à réaliser des spectacles aquatiques contrôlés.

Lors d’une visite à Mulhouse, au Parc des Expos, pour l’exposition « Folie’Flore », des mesures initiales ont été réalisées sur le système en fonctionnement.

Des résultats clairs sur les problématiques liées au système ont été trouvés. Ceux-ci ont permis d’axer le projet vers des mesures complémentaires afin de définir la fonction de chaque appareil dans le système, une maquette d’une branche d’armoire Process a donc été réalisée.

Résultats des mesures

Les mesures réalisées ont été définies afin de comprendre la fonction de chaque appareil dans le système. Des mesures en fonctionnement à vide (sans pompe) ont été réalisées en enlevant un appareil à la fois. La conclusion de ces mesures est que celles-ci ne sont malheureusement pas représentatives du système réel étant donné le fait que le système est composé de 16 fois les composants utilisés et, par extension, les phénomènes mesurés sont 16 fois plus importants dans un système réel.

Cependant, l’impact des différents composants a été déterminé, grâce à ces mesures :

• Variateur de vitesse : Il est l’appareil responsable des courants de fuite à la terre, il génère, à cause des commutations, une décharge de ses capacités parasites dans son dispositif de dissipation de chaleur, et par extension, dans sa masse raccordée à la terre.
• Filtre CEM : Il permet une filtration des composantes hautes fréquences dans le système, faisant passer les harmoniques présentes dans le système, d’une amplitude égale à 90% du fondamental, à 50% de celui-ci. Il permet également de réduire l’amplitude du phénomène présent dans la terre.
• Self de ligne : Elle permet, en théorie, de réduire les harmoniques de courant dans le système. Cependant, comme précisé dans le [4], celle-ci devrait être placée entre l’alimentation et le variateur de vitesse, et non pas entre le variateur et la charge.
• Dispositif Différentiel Résiduel : Il permet de protéger chaque branche des potentielles fuites de courant, mais nous avons constaté, lors de nos mesures, que celui-ci n’a pas déclenché.
• Câble de 100 mètres : La longueur de ce câble génère une inductance supplémentaire dans le circuit et celle-ci génère une légère hausse des harmoniques.

Solutions envisageables

Ces mesures, couplées à une étude bibliographique ont permis de mieux comprendre le domaine de la CEM (du parasitage au filtrage), ainsi que dans le fonctionnement d’un DDR.

Les solutions envisageables sont donc :

• Utilisation d’un DDR de type B, plutôt qu’un type F : Le DDR de type B est adapté à la protection de circuits composés d’un redressement en triphasé, ce qui est le cas dans notre système. Celui-ci devrait être placé en tête d’armoire et ainsi permettre la protection sans déclencher de manière intempestive chez le client
• « Redesign » complet du câblage des armoires « Process » : L’armoire est actuellement câblée de manière classique comme il est possible de voir partout en industrie. Cependant, de par la nature polluante de celle-ci, une refonte du câblage est nécessaire afin de respecter les standards de CEM (Compatibilité Électromagnétique).