Tout savoir sur les dispositifs GFCI/RCD

En ingénierie électrique, des normes existent pour protéger les personnes et les animaux contre les décharges électriques.

Cela est obtenu par une combinaison de :

• Protection de base comme précaution contre le contact direct avec des pièces actives au moyen d'une isolation de base dans un état sans défaut,
• Protection contre les défauts en cas de contact indirect avec des pièces touchables, par exemple le boîtier métallique d'un appareil électrique, qui peuvent devenir des pièces actives dangereuses en cas de défaut.

L'utilisation de dispositifs de courant résiduel sert de protection supplémentaire pour une meilleure protection contre les décharges électriques, une meilleure protection contre les défauts et une meilleure protection contre les incendies.

Un RCD ne limite pas l'intensité du courant de défaut qui s'écoule, mais en limite la durée.

La protection supplémentaire fait référence à une mesure sous certaines conditions. Cela inclut le dispositif de courant résiduel (RCD) avec son effet protecteur en cas de défaillance simultanée de la protection de base et de la protection contre les défauts. Cela signifie qu'un double ou même un multiple défaut se produit dans le système électrique ou l'appareil électrique. Le RCD n'empêche pas la décharge électrique et ne réduit pas l'ampleur du courant de défaut à travers le corps humain. Selon l'ampleur, cependant, la durée du flux de courant à travers le corps doit être limitée de telle sorte que le risque de fibrillation ventriculaire, en tant que trouble du rythme cardiaque immédiatement mortel, soit réduit au minimum. Le courant résiduel nominal admissible IΔn pour la protection des personnes est de 30 mA. L'utilisation du RCD comme seule protection contre les décharges électriques, c'est-à-dire sans protection de base ni protection contre les défauts, n'est pas autorisée.

Un RCD avec un courant résiduel nominal ne dépassant pas 30 mA doit être fourni pour :

• Les prises électriques avec un courant nominal ne dépassant pas 32 A, destinées à une utilisation par des profanes et à un usage général
• Les circuits finaux pour équipements portables utilisés à l'extérieur avec un courant nominal ne dépassant pas 32 A
• Pour les circuits d'éclairage (uniquement dans les bâtiments résidentiels)

Un RCD peut fournir une protection supplémentaire dans les cas suivants :

• Manipulation incorrecte ou utilisation abusive d'équipements électriques
• Manipulation de systèmes électriques, par exemple par des enfants (clou dans une prise)
• Dommages au système électrique dus à des influences externes (par ex. humidité, mise à la terre de protection interrompue, isolation cassée)
• Flux de courant à travers le corps vers la terre dû au non-respect des cinq règles de sécurité par des professionnels de l'électricité
• Manipulation d'appareils électriques ouverts à des fins de formation
• Défauts dans un système électrique ou un appareil électrique causés par des non-professionnels ou un travail incorrect par des professionnels.

Pour la protection contre les défauts, des dispositifs de courant résiduel (RCD) doivent être utilisés lorsque la condition de déconnexion automatique de l'alimentation électrique par des dispositifs de protection contre les surintensités en cas de défaut à la terre ne peut être remplie. C'est souvent le cas lorsqu'un système TT existe en raison du type de connexion à la terre. En raison de l'absence de connexion électrique entre le conducteur de mise à la terre du système et le conducteur de mise à la terre de fonctionnement, le courant de défaut est principalement limité par la résistance de propagation du conducteur de mise à la terre du système RA.

La condition suivante s'applique à la protection des personnes :

RA ≤ UT/IΔn, avec

• RA comme résistance de propagation de la terre du système incluant le conducteur de protection
• UT comme tension de contact avec un maximum de 50 V CA sans limite de temps
• IΔn comme courant résiduel nominal du disjoncteur différentiel

Ainsi, une résistance de propagation maximale serait possible de :

RA = 50V/30 mA ≈ 1,67 kΩ

Dans les cas suivants, des RCD avec un courant de fonctionnement résiduel nominal supérieur à 30 mA peuvent être utilisés pour :

• Les circuits de distribution
• Les circuits terminaux, si requis pour des raisons autres que la protection contre les décharges électriques.

Dans la condition de 4,6 fois le courant de fonctionnement résiduel nominal, les résistances de propagation suivantes seraient possibles en fonction du RCD utilisé respectif :

Selon les réglementations VdS, afin de protéger contre les incendies d'origine électrique, le courant de défaut entre le conducteur de phase et le conducteur de protection ou la terre ne doit pas dépasser 420 mA. Des disjoncteurs de courant de défaut avec un courant de défaut nominal allant jusqu'à 300 mA peuvent être utilisés à cet effet. Selon le courant de défaut nominal, les puissances thermiques suivantes peuvent se produire à un emplacement de défaut :

Ces puissances thermiques sont nettement inférieures à ce qu'elles seraient avec des dispositifs de protection contre les surintensités seuls. De plus, pour la protection contre les incendies, des dispositifs de détection de défaut d'arc dédiés sont également disponibles, qui doivent être installés en complément du disjoncteur différentiel et fournissent une protection contre les incendies de câbles pouvant survenir en cas de rupture de câble.

Le dispositif de courant résiduel (RCD) se déclenche au plus tard lorsque le courant résiduel nominal est atteint et coupe le circuit affecté sur tous les pôles du réseau amont, y compris le conducteur neutre dans les interrupteurs tétrapolaires. Le circuit de test interne est également déconnecté car sa résistance de limitation de courant n'est pas conçue pour un fonctionnement continu (usage abusif). Le conducteur de terre de protection ne fait pas partie du dispositif de courant résiduel et n'est pas déconnecté.

Les courants résiduels se produisent lorsqu'une partie du courant retourne à la source d'alimentation par un chemin de courant indésirable. Ce chemin de courant peut être le conducteur de terre de protection, le boîtier d'un appareil électrique, la terre incluant toutes les structures métalliques en contact électrique avec la terre, ainsi que le corps d'un humain ou d'un animal. Le dispositif de courant résiduel forme la somme arithmétique de toutes les valeurs instantanées des courants dans les conducteurs de phase et le conducteur neutre. Dans une installation sans défaut à la terre, la somme est toujours zéro.

La sommation est effectuée par un transformateur électrique à courant de sommation. Selon le nombre de pôles, deux, trois ou quatre enroulements primaires le traversent. Ils sont construits de telle sorte que leurs effets d'induction s'annulent dans l'état sans défaut. Aucun flux magnétique n'est généré dans le noyau du transformateur et, par conséquent, aucune tension n'est induite dans l'enroulement secondaire. Si un courant résiduel retourne à la source d'alimentation par un tel chemin de courant indésirable, la somme de tous les courants à travers le transformateur électrique à courant de sommation n'est plus nulle. Il en résulte un flux magnétique dans le noyau du transformateur, qui induit une tension dans l'enroulement secondaire. Le courant secondaire déclenche un interrupteur via le déclencheur à aimant de maintien et coupe le circuit sur tous les pôles.

Le transformateur électrique à courant de sommation fonctionne comme un transformateur et est également dépendant de la fréquence. Par conséquent, il ne peut détecter que les courants résiduels alternatifs ou les courants résiduels continus pulsés. Dans le cas de courants résiduels continus lisses, il n'y a pas de transmission, et donc pas d'induction dans l'enroulement secondaire - le courant résiduel n'est pas détecté. Sous une forme mixte (courant résiduel continu lisse superposé à un courant résiduel alternatif), le courant résiduel alternatif ne peut être qu'affaibli ou non transmis du tout, car le noyau en fer est partiellement ou complètement saturé par le courant résiduel continu lisse.

Les RCD sensibles à tous les courants (par ex. type B) possèdent parfois un deuxième noyau de transformateur pour une détection supplémentaire des courants résiduels continus lisses, qui peut être équipé d'un capteur à effet Hall pour détecter le champ magnétique directement, et/ou une électronique supplémentaire pour mieux détecter (ou supprimer) les réponses en fréquence et leurs dépendances au courant, offrant ainsi différents types pour l'objectif d'application correspondant.

Composants d'un disjoncteur différentiel bipolaire :

1. Mécanisme de commutation
2. Enroulement secondaire
3. Tore du transformateur électrique à courant de sommation
4. Bouton de test

Le transformateur électrique à courant de sommation contient un noyau toroïdal bobiné à partir de ruban magnétique doux cristallin ou nanocristallin. Les noyaux de ferrite ne sont pas adaptés en raison de leur faible perméabilité et de leur induction de saturation. Afin d'atteindre la puissance nécessaire pour déclencher le disjoncteur différentiel, des noyaux de ruban toroïdaux d'une certaine taille et masse sont nécessaires, pesant généralement environ 40 g. Les noyaux sont souvent encapsulés avec une isolation, et aucune force ne doit être exercée sur les noyaux par un retrait éventuel des résines, car cela modifierait les propriétés magnétiques. Les boîtiers en plastique, dans lesquels les noyaux sont insérés sans serrage, sont également courants. Deux à quatre enroulements de courant de travail en fil de cuivre épais sont enroulés autour du noyau, ainsi que l'enroulement secondaire et éventuellement un enroulement de test, tous deux en fil fin.

Le verrouillage de l'interrupteur est le mécanisme qui connecte l'opération manuelle (levier ou bouton-poussoir) et le déclencheur du transformateur électrique à courant de sommation aux contacts de l'interrupteur. À l'intérieur du verrouillage de l'interrupteur se trouve le ressort de libération, qui est précontraint lors de la mise en marche (manuellement), et assure la force et la vitesse nécessaires pour une déconnexion sûre. De plus, le mécanisme de déclenchement est logé ici. Le verrouillage de l'interrupteur précontraint peut être déclenché avec une force minimale et ne peut pas être bloqué de l'extérieur.

Le transformateur électrique à courant de sommation agit sur le verrouillage de l'interrupteur, par exemple via un déclencheur à aimant de verrouillage. Celui-ci est connecté à l'enroulement secondaire du transformateur électrique à courant de sommation. Un déclencheur à aimant de verrouillage se compose d'un aimant permanent, de deux branches avec shunt magnétique, d'une armature en matériau magnétique doux et d'un enroulement d'excitation. Le flux magnétique de l'aimant permanent passe à travers les deux branches et l'armature. En conséquence, l'armature est maintenue contre la force du ressort dirigé vers le déclencheur de verrouillage de l'interrupteur. Si un courant circule à travers l'enroulement d'excitation, un second flux magnétique est généré. Dans une demi-onde, le flux total est amplifié, et dans l'autre demi-onde, il est affaibli de sorte que le ressort éloigne l'armature des faces polaires des deux branches. Cela conduit au déclenchement du verrouillage de l'interrupteur et à l'arrêt des circuits affectés.

La fonction de protection d'un disjoncteur différentiel ne se produit pas dans les cas suivants :

• Une personne touche des pièces actives de potentiels différents. Il s'agit de deux ou plusieurs conducteurs de phase avec des angles de phase différents ou d'un conducteur de phase et du conducteur neutre. La personne est située sur un emplacement électriquement relativement bien isolé par rapport à la terre et n'a aucun contact avec des objets mis à la terre ou le conducteur de protection.
• Lorsqu'un transformateur (tel qu'un transformateur d'isolement) sépare le circuit et qu'une personne touche simultanément les deux pôles du côté secondaire.
• En cas de surintensité sous forme de surcharge ou de court-circuit, la protection ne peut être assurée que par une déconnexion automatique de l'alimentation électrique via un dispositif de protection contre les surintensités.
• Un défaut de conducteur n'est pas détecté car aucun courant de défaut ne circule vers la terre.
• Selon le type de courant de défaut, il existe un risque qu'un disjoncteur différentiel ne se déclenche pas. Il n'a pas la capacité de détecter tous les types de courant (notamment le courant continu).
• Un disjoncteur différentiel de type B+ pour la prévention avancée des incendies détecte les courants de défaut avec des fréquences allant jusqu'à 20 kHz uniquement vers la terre. Pour détecter un tel courant de défaut entre deux conducteurs actifs, un dispositif supplémentaire de détection de défaut d'arc serait requis.

Les dispositifs de courant résiduel sont classés en types en fonction du type de courant de défaut qu'ils peuvent détecter. Par ordre croissant de sensibilité, les types sont classés comme Type AC, Type A, Type F, Type B et Type B+.

Voici la classification de chaque type :

1. Type AC: Ce type est conçu pour détecter des courants de défaut alternatifs purement sinusoïdaux qui peuvent se produire soudainement ou augmenter lentement. Il fonctionne correctement tant qu'un courant de défaut continu lisse ne dépasse pas 6 mA. (Plus autorisé en Allemagne.)
2. Type A: En plus de la fonctionnalité du Type AC, ce type détecte également les courants de défaut continus pulsés. Le Type A est le type de RCD le plus couramment utilisé pour les applications standards.
3. Type F: En plus de la fonctionnalité du Type A, ce type peut détecter un mélange de courants de défaut avec différentes fréquences allant jusqu'à 1 kHz. De tels courants de défaut peuvent se produire, par exemple, dans des appareils électriques monophasés avec convertisseurs de fréquence. Il fonctionne correctement tant qu'un courant de défaut continu lisse ne dépasse pas 10 mA.
4. Type B: En plus de la fonctionnalité du Type F, ce type peut détecter les courants de défaut continus lisses. Il peut détecter différentes formes d'onde de courant de défaut indépendamment de l'angle de phase, de la polarité, et qu'ils se produisent soudainement ou augmentent lentement. Le Type B est également appelé sensible à tous les courants.
5. Type B+: En plus de la fonctionnalité du Type B, ce type peut détecter les courants de défaut alternatifs sinusoïdaux jusqu'à une fréquence de 20 kHz. Le Type B+ est principalement utilisé pour les mesures avancées de protection contre les incendies.

Cette classification basée sur le type de courant de défaut permet la sélection du type de RCD approprié pour des exigences et des appareils spécifiques dans une installation électrique. Il est important de tenir compte des réglementations et des normes du pays spécifique, car l'admissibilité de certains types peut varier.

Il existe également des RCD combinés avec des disjoncteurs (LS) (par ex. RCD 30 mA et disjoncteur 13 A), appelés RCBO (communément appelés "FI/LS"). Un RCBO avec un nombre de pôles de 1P + N a généralement la même largeur d'installation (ou le même nombre d'unités modulaires, abréviation TE) qu'un disjoncteur bipolaire ou un RCD bipolaire (deux TE).

Les prises RCD (SRCD) (communément appelées "prises GFCI") surveillent les charges connectées pour détecter les courants de défaut à la terre (sécurité supplémentaire). Elles sont utilisées là où, par exemple, il n'y a pas de RCD installés dans des installations existantes bénéficiant d'une protection légale (droits acquis), mais où une sécurité accrue est tout de même souhaitée. Elles ne remplacent pas un RCD selon la norme DIN EN 61008-1 (VDE 0664-10) là où il est requis.

Si les unités individuelles d'un RCD, telles que le circuit de détection de courant différentiel, l'évaluation du courant différentiel et l'interrupteur de charge, sont situées dans des boîtiers physiquement séparés, cette unité est appelée dispositif de protection à courant résiduel modulaire (MRCD).

Le paramètre le plus important est le courant de défaut nominal, IΔn, auquel un disjoncteur différentiel doit se déclencher au plus tard. Les valeurs pour IΔn sont 10 mA, 30 mA, 100 mA, 300 mA, 500 mA et 1 A. En pratique, le déclenchement d'un courant de défaut alternatif purement sinusoïdal se produit généralement entre 0,6 · IΔn et 0,8 · IΔn.

Le courant de défaut de non-déclenchement, IΔn0, est égal à 0,5 · IΔn pour un courant de défaut alternatif purement sinusoïdal. Un disjoncteur différentiel ne doit pas se déclencher en dessous de la moitié du courant de défaut nominal.

Pour différentes formes d'onde de courant de défaut, les plages de déclenchement suivantes sont définies :

• 0,5 · IΔn à 1 · IΔn pour les courants de défaut alternatifs purement sinusoïdaux
• 0,35 · IΔn à 1,4 · IΔn pour les courants de défaut continus pulsés
• 0,25 · IΔn à 1,4 · IΔn pour les courants redressés demi-onde avec un angle de commande de phase de 90°
• 0,11 · IΔn à 1,4 · IΔn pour les courants redressés demi-onde avec un angle de commande de phase de 135°
• Jusqu'à 1,4 · IΔn pour les courants continus pulsés superposés avec un courant de défaut continu lisse de maximum 6 mA
• 0,5 · IΔn à 1,4 · IΔn pour les courants de défaut à fréquence mixte
• 0,5 · IΔn à 2 · IΔn pour les courants de défaut continus lisses

Le courant nominal In est une valeur prédéterminée qu'un disjoncteur différentiel peut transporter en continu sur chaque conducteur de phase. Les valeurs préférées pour In incluent 10 A, 13 A, 16 A, 20 A, 25 A, 32 A, 40 A, 63 A, 80 A, 100 A et 125 A.

Selon la norme DIN EN 61008-1 (VDE 0664-10):2013-08 (spécifications du fabricant) pour les disjoncteurs différentiels sans temporisation, les temps de déclenchement maximaux admissibles sont de 0,3 seconde à un courant de IΔn, 0,15 seconde à 2 · IΔn, et 0,04 seconde à 5 · IΔn. Cela rend l'occurrence d'une fibrillation ventriculaire (létale) très improbable mais ne peut pas être totalement exclue, entre autres parce que l'effet physiologique d'une impulsion de courant dépend de la phase du rythme cardiaque dans laquelle elle tombe.

Pour les disjoncteurs différentiels sélectifs - ceux avec temporisation - les temps de déclenchement maximaux admissibles sont de 0,5 seconde à un courant de IΔn, 0,2 seconde à 2 · IΔn, et 0,15 seconde à 5 · IΔn.

Les temps de non-déclenchement ne sont définis que pour les disjoncteurs différentiels sélectifs. Les temps de non-déclenchement les plus courts sont de 0,13 seconde à un courant de IΔn, 0,06 seconde à 2 · IΔn et 0,05 s à 5 · IΔn.

Pour obtenir la sélectivité, les disjoncteurs différentiels peuvent être connectés en série. Dans cette configuration, seul le disjoncteur différentiel immédiatement associé au circuit défaillant doit se déclencher sans temporisation. Un disjoncteur différentiel avec temporisation est connecté en amont en tant que dispositif de protection supplémentaire et est marqué d'un symbole S pour la sélectivité. La sélectivité est obtenue lorsque :

• Le temps de non-déclenchement le plus court du disjoncteur différentiel amont avec temporisation est supérieur au temps de déclenchement le plus élevé du disjoncteur différentiel aval sans temporisation.
• Le courant de défaut nominal du disjoncteur différentiel amont avec temporisation est au moins trois fois la valeur du disjoncteur différentiel aval sans temporisation (sélectivité totale).

Les disjoncteurs différentiels avec temporisation sont souvent appelés disjoncteurs différentiels sélectifs ou temporisés. Comme pour les dispositifs de protection contre les surintensités, l'objectif est d'atteindre une plus grande disponibilité de l'installation électrique grâce à la sélectivité. De plus, les points suivants doivent être notés :

• Les disjoncteurs différentiels avec temporisation ne peuvent pas être utilisés pour des mesures de protection supplémentaires car leur courant de défaut nominal est d'au moins 100 mA. Dans ce cas, la caractéristique courant-temps pour le temps de déclenchement le plus élevé se situe toujours dans une plage où il existe un risque accru de fibrillation ventriculaire.
• Le disjoncteur différentiel aval ne doit pas avoir une sensibilité plus élevée (détection selon la forme d'onde du courant de défaut) par rapport au disjoncteur différentiel amont. Par exemple, un disjoncteur différentiel de Type B ne doit pas être installé en aval d'un disjoncteur différentiel de Type A.

Pour éviter les déclenchements intempestifs, des disjoncteurs différentiels avec une courte temporisation sont utilisés. Les causes de déclenchements intempestifs peuvent inclure :

• Les surtensions dues aux opérations de commutation et aux influences atmosphériques.
• Les processus d'égalisation suivant la connexion ou le changement de charge des appareils capacitifs ou inductifs.

Les temps de déclenchement maximaux admissibles sont les mêmes que ceux des disjoncteurs différentiels sans temporisation. Les fabricants utilisent leurs propres marquages spécifiques, tels que :

• ABB indiquant AP-R et utilisant le terme "temporisation courte."
• Siemens utilisant un symbole K et des termes comme "super-résistant" ou "temporisation courte."
• Doepke utilisant les symboles G ou KV et le terme "temporisation courte."

L'utilisation de disjoncteurs différentiels avec temporisation (sélectivité) est également possible si la mesure de protection supplémentaire peut être omise.

Dans les normes allemandes, les termes suivants étaient précédemment utilisés :

• Disjoncteur différentiel (FI) pour les dispositifs indépendants de la tension secteur (sans source d'alimentation auxiliaire),
• Disjoncteur de courant différentiel (DI) pour les dispositifs dépendants de la tension secteur (avec source d'alimentation auxiliaire).

Dans le commerce, on peut également trouver :

• Dispositif de protection des personnes est un nom marketing et n'est pas techniquement défini.
• Interrupteur de protection des personnes est une désignation utilisée pour les disjoncteurs différentiels dans les lignes d'alimentation et les rallonges ainsi que dans les prises intermédiaires, mais n'est pas précisément défini autrement. BGI608 fournit des spécifications pour de tels dispositifs de protection portables lorsqu'ils sont utilisés comme source d'alimentation pour les soi-disant petits chantiers de construction.

Les désignations suivantes étaient utilisées pour les disjoncteurs différentiels combinés avec des disjoncteurs :

• Disjoncteur FI/LS lorsqu'ils étaient indépendants de la tension secteur,
• Disjoncteur DI/LS lorsqu'ils étaient dépendants de la tension secteur.

La distinction entre les dispositifs de protection indépendants de la tension secteur et dépendants de la tension secteur n'est pas faite dans les normes anglophones et n'est pas non plus utilisée dans les normes IEC et EN. Les désignations suivantes sont utilisées dans les normes internationales sur les dispositifs :

Dans les règlements d'installation pour les systèmes électriques, les disjoncteurs différentiels sont uniformément désignés par le terme général RCD. La différenciation entre FI, DI ou conceptions spéciales n'est plus faite dans les règlements d'installation pour les systèmes électriques. L'objectif de protection est ici déterminant. Celui-ci doit être réalisé avec des conceptions différentes en fonction du lieu d'utilisation.

L'utilisation de dispositifs de courant résiduel est obligatoire dans de nombreux pays pour les nouvelles installations ou modifications dans les environnements résidentiels et industriels, au moins pour les prises (jusqu'à 20 A ou 32 A) (telles que DIN VDE ou ÖVE), en complément des dispositifs de protection contre les surintensités installés. Un dispositif de courant résiduel avec un différentiel de courant de déclenchement de 300 mA est souvent requis par certaines compagnies d'électricité comme mesure de protection contre les incendies pour l'ensemble du système électrique si l'alimentation de la maison ne se fait pas par des câbles souterrains mais par des lignes électriques aériennes.

En Europe, à l'exception de la Grande-Bretagne, les dispositifs de courant résiduel (RCD) qui ne dépendent pas de la tension secteur sont obligatoires. La philosophie de sécurité sous-jacente remet en question la fiabilité des circuits amplificateurs électroniques utilisés dans les interrupteurs de courant différentiel électroniques plus simples et plus petits (interrupteurs DI) utilisés dans le monde anglophone.

En Allemagne, les dispositifs de courant résiduel (RCD) sont requis dans les nouveaux bâtiments depuis mai 1984 pour les pièces avec baignoire ou douche selon la norme DIN VDE 0100-701 (la seule exception étant les chauffe-eau fixes).

Depuis juin 2007, tous les circuits de prises destinés à être utilisés par des profanes et à un usage général dans les nouveaux bâtiments doivent également être équipés d'un dispositif de courant résiduel avec un courant résiduel nominal ne dépassant pas 30 mA. Cela s'applique aux circuits finaux avec un courant nominal jusqu'à 20 A à l'intérieur et jusqu'à 32 A à l'extérieur (DIN VDE 0100-410:2007-06, section 411.3.3, période de transition jusqu'en janvier 2009).

Depuis octobre 2018, ces exigences s'appliquent également à l'intérieur aux circuits de prises jusqu'à 32 A, ainsi qu'aux circuits d'éclairage dans les bâtiments résidentiels (DIN VDE 0100-410:2018-10, section 411.3.3, période de transition jusqu'en juillet 2020).

Les dispositifs de courant résiduel sont également requis pour les piscines, les bassins extérieurs, et les pièces et cabines avec chauffages de sauna. Le terme souvent mal compris "Feuchtraum" (pièce humide) ne fait pas référence aux salles de bain ou aux toilettes dans les espaces de vie. Selon la définition de la norme DIN 68800, une pièce est considérée comme une pièce humide si l'humidité est supérieure à 70 % pendant une période prolongée. Les cuisines dans les appartements et les zones de salle de bain dans les appartements et les hôtels sont explicitement classées comme des pièces sèches concernant l'installation conformément à la norme DIN VDE 0100-200:2008-06 section NC.3.3 (car ces pièces ne connaissent qu'une humidité occasionnelle).

Il n'y a aucune obligation de moderniser les anciennes installations en Allemagne. Cela signifie qu'une installation peut continuer à être exploitée et réparée si elle était conforme aux normes et directives applicables au moment de sa construction et si elle l'est toujours aujourd'hui (droits acquis).

Cependant, en Allemagne, la modernisation d'un RCD est inévitable dans les circonstances suivantes :

• lorsque des changements d'utilisation sont effectués
• en cas d'expansion de l'utilisation, de mesures de construction ou de rénovations qui interfèrent avec la substance (pas seulement des réparations/restauration)
• si de nouvelles réglementations légales exigeant une modernisation entrent en vigueur (observer TAB)
• après l'expiration des périodes de transition
• en cas de dangers immédiats pour les personnes et les biens

Dans l'agriculture également, les disjoncteurs différentiels doivent être utilisés, notamment dans l'élevage. La réduction de la tension de contact admissible en permanence à 25 V CA et 60 V CC a été éliminée selon la norme DIN VDE 0100-705:2007-10.

Selon la norme DIN VDE 0100-530:2018-06, les RCD pour une protection supplémentaire dans les systèmes CA doivent correspondre à :

• DIN EN 61008-1 (VDE 0664-10) et DIN EN 61008-2-1 (VDE 0664-11) pour les disjoncteurs différentiels sans protection contre les surintensités intégrée (RCCB) ; ou
• DIN EN 61009-1 (VDE 0664-20) et DIN EN 61009-2-1 (VDE 0664-21) pour les disjoncteurs différentiels avec protection contre les surintensités intégrée (RCBO) ; ou
• DIN EN 62423 (VDE 0664-40) pour les disjoncteurs différentiels avec et sans protection contre les surintensités intégrée (RCBO et RCCB).

En revanche, les PRCD et SRCD (selon DIN VDE 0662) ne fournissent pas de protection supplémentaire au sens de la norme DIN VDE 0100-410, mais servent uniquement à augmenter localement le niveau de sécurité.

En Autriche, un dispositif de courant résiduel est légalement requis depuis 1980. Selon ÖVE E8001-1/A1:2013-11-01, des dispositifs de courant résiduel avec un courant résiduel nominal de 30 mA maximum sont requis pour tous les circuits qui contiennent des prises et dont le courant nominal ne dépasse pas 20 A.

L'utilisation du type AC n'est pas généralement interdite. Dans la plupart des cas (risque de dommages en cas de panne de courant), un dispositif de courant résiduel de type G à temporisation courte et résistant aux surtensions doit être utilisé. Un fusible avec le courant nominal du dispositif de courant résiduel n'est autorisé que si cela est explicitement indiqué par le fabricant ; sinon, par exemple, un dispositif de courant résiduel de 40 A doit être protégé par un maximum de 25 A. En raison de ces particularités, plusieurs fabricants vendent des variantes spécifiques à l'Autriche (et nettement plus chères) de leurs produits, qui sont appelées, par exemple, à temporisation courte, type G, fusibles ou protégés par fusible.

Sur les chantiers de construction, une protection supplémentaire doit être fournie pour tous les circuits de prises avec un courant nominal allant jusqu'à 32 A, dans les installations agricoles et horticoles (pas dans les bâtiments résidentiels adjacents), dans les zones de sauna, dans les piscines, dans les installations de baignade en plein air, dans les montages expérimentaux dans les salles de classe, dans les locaux à usage médical, dans les salles de bain, sur les campings, sur les quais de bateaux, et pour les lampes murales portatives dans les vestiaires, quel que soit leur courant nominal.

En Suisse, jusqu'en 2009, selon la Norme d'installation à basse tension (NIN) 2005 4.7.2.3.1-8, un maximum de 30 mA était requis pour les salles de bain, les prises extérieures, les pièces humides, les environnements corrosifs, les atmosphères explosives, les chantiers de construction, les parcs des foires commerciales, les places de marché et les montages de test électriques (toutes prises ≤ 32 A).

Pour les installations dans des environnements corrosifs, des pièces explosives et sujettes aux incendies, et dans les entreprises agricoles, 300 mA est requis pour l'ensemble de l'installation, toutes les prises dans l'agriculture étant équipées de dispositifs de courant résiduel de 30 mA.

Depuis le 1er janvier 2010, la nouvelle NIN 2010 est entrée en vigueur. Désormais, chaque prise librement accessible ≤ 32 A doit être protégée par un dispositif de protection à courant résiduel (RCD) de 30 mA maximum. Les exceptions incluent les prises dans les systèmes informatiques où la sécurité opérationnelle est plus importante et où la pièce ne peut être accessible que par un groupe de personnes instruites.

Dans la construction résidentielle, le type A est généralement utilisé pour toutes les applications.

Pour tester le temps de déconnexion admissible dans l'installation, 0,4 s s'applique aux circuits ≤ 32 A. Le test avec un demi-courant et un courant différentiel complet avec un temps de déclenchement <0,3 s est un test de dispositif pur et n'a aucune importance pour la vérification de la sécurité des installations électriques (SiNa).

L'édition actuelle (18e) du règlement IEE sur le câblage électrique exige que toutes les prises de courant dans la plupart des installations soient dotées d'une protection RCD, bien qu'il existe des exemptions. Les câbles non armés enterrés dans les murs doivent également être protégés par RCD (là encore avec certaines exemptions spécifiques). La fourniture d'une protection RCD pour les circuits présents dans les salles de bain et les salles d'eau réduit l'exigence de liaison équipotentielle supplémentaire dans ces endroits. Deux RCD peuvent être utilisés pour couvrir l'installation, les circuits d'éclairage et d'alimentation du haut et du bas étant répartis entre les deux RCD. Lorsqu'un RCD se déclenche, l'alimentation est maintenue sur au moins un circuit d'éclairage et d'alimentation. D'autres dispositions, telles que l'utilisation de RCBO, peuvent être employées pour se conformer aux réglementations. Les nouvelles exigences pour les RCD n'affectent pas la plupart des installations existantes à moins qu'elles ne soient recâblées, que le tableau de distribution soit changé, qu'un nouveau circuit soit installé ou que des modifications soient apportées telles que des prises supplémentaires ou de nouveaux câbles enterrés dans les murs.

Les RCD utilisés pour la protection contre les décharges électriques doivent être de type "immédiat" (non temporisés) et doivent avoir une sensibilité au courant résiduel ne dépassant pas 30 mA.

Si un déclenchement intempestif causait un problème plus grave que le risque d'accident électrique que le RCD est censé prévenir (des exemples pourraient être une alimentation pour un processus d'usine critique, ou pour un équipement de maintien en vie), les RCD peuvent être omis, à condition que les circuits affectés soient clairement étiquetés et que l'équilibre des risques soit pris en compte ; cela peut inclure la mise en place de mesures de sécurité alternatives.

L'édition précédente du règlement exigeait l'utilisation de RCD pour les prises de courant susceptibles d'être utilisées par des appareils extérieurs. La pratique normale dans les installations domestiques consistait à utiliser un seul RCD pour couvrir tous les circuits nécessitant une protection RCD (généralement les prises et les douches) mais à avoir certains circuits (généralement l'éclairage) non protégés par RCD. C'était pour éviter une perte d'éclairage potentiellement dangereuse si le RCD se déclenchait. Les dispositifs de protection pour les autres circuits variaient. Pour mettre en œuvre cette disposition, il était courant d'installer une unité de consommation incorporant un RCD dans ce qu'on appelle une configuration de charge divisée, où un groupe de disjoncteurs est alimenté directement depuis l'interrupteur principal (ou le RCD temporisé dans le cas d'une terre TT) et un deuxième groupe de circuits est alimenté via le RCD. Cette disposition présentait les problèmes reconnus que les courants de fuite à la terre cumulatifs provenant du fonctionnement normal de nombreux articles d'équipement pouvaient provoquer des déclenchements intempestifs du RCD, et que le déclenchement du RCD déconnecterait l'alimentation de tous les circuits protégés.

Les GFCI (disjoncteurs différentiels) sont requis en Amérique du Nord pour les prises de courant situées dans des zones avec un chemin facile vers la terre, telles que les zones humides et les pièces avec des sols en béton découvert, pour protéger contre les décharges électriques.

Au Canada comme aux États-Unis, les anciennes prises NEMA 1 à deux fils, non mises à la terre, peuvent être remplacées par des prises NEMA 5 protégées par un GFCI (intégré à la prise ou au disjoncteur correspondant) au lieu de recâbler tout le circuit avec un conducteur de mise à la terre. Les prises GFCI ont des faces rectangulaires et acceptent des plaques de recouvrement Decora, et peuvent être mélangées avec des prises régulières ou des interrupteurs dans une boîte multi-appareils avec des plaques de recouvrement standard. Dans de tels cas, les prises doivent être étiquetées "pas de terre d'équipement" et "protégé par GFCI."

Le National Electrical Code des États-Unis exige que les dispositifs situés à certains endroits soient protégés par des GFCI depuis les années 1960. Les GFCI sont couramment disponibles en tant que partie intégrante d'une prise ou d'un disjoncteur installé dans le tableau de distribution. Les éditions successives du code ont étendu les zones où les GFCI sont requis pour inclure les chantiers de construction (1974), les salles de bain et les zones extérieures (1975), les garages (1978), les zones près des bains à remous ou des spas (1981), les salles de bain d'hôtel (1984), les prises de comptoir de cuisine (1987), les vides sanitaires et les sous-sols inachevés (1990), près des éviers de bar humide (1993), près des éviers de buanderie (2005), et dans les buanderies (2014).

Les GFCI approuvés pour la protection contre les décharges électriques se déclenchent à 5 mA en 25 ms, tandis qu'un dispositif de protection d'équipement (EPD) est autorisé à se déclencher jusqu'à 30 mA de courant pour la protection de l'équipement au lieu de la protection des personnes. L'American Boat and Yacht Council exige à la fois des GFCI pour les prises et des interrupteurs de fuite d'équipement (ELCI) pour l'ensemble du bateau, les ELCI se déclenchant à 30 mA après jusqu'à 100 ms pour assurer une protection tout en minimisant les déclenchements intempestifs. Des RCD à courant élevé avec des courants de déclenchement atteignant 500 mA sont parfois déployés dans des environnements (tels que les centres de calcul) où un seuil plus bas comporterait un risque inacceptable de déclenchements accidentels, servant à la protection de l'équipement et contre les incendies au lieu de la protection contre les risques de décharges électriques.

Selon le règlement 36 du règlement sur l'électricité de 1990

1. Pour un lieu de divertissement public, une protection contre le courant de fuite à la terre doit être fournie par un dispositif de courant résiduel d'une sensibilité ne dépassant pas 10 mA.
2. Pour un lieu où le sol est susceptible d'être humide ou où le mur ou l'enceinte est de faible résistance électrique, une protection contre le courant de fuite à la terre doit être fournie par un dispositif de courant résiduel d'une sensibilité ne dépassant pas 10 mA.
3. Pour une installation où un équipement, un appareil ou un appareil portatif est susceptible d'être utilisé, une protection contre le courant de fuite à la terre doit être fournie par un dispositif de courant résiduel d'une sensibilité ne dépassant pas 30 mA.
4. Pour une installation autre que l'installation aux points (1), (2) et (3), une protection contre le courant de fuite à la terre doit être fournie par un dispositif de courant résiduel d'une sensibilité ne dépassant pas 100 mA.

Les disjoncteurs différentiels (RCCB) peuvent être utilisés dans tous les systèmes CA (systèmes TN, TT et IT). Dans les systèmes TN, ils sont principalement utilisés comme protection supplémentaire car la protection contre les défauts est déjà assurée par les dispositifs de protection contre les surintensités. Dans les systèmes TT, les RCCB fournissent souvent une protection contre les défauts car le déclenchement des dispositifs de protection contre les surintensités n'est pas garanti. Dans les systèmes IT, leur utilisation doit être l'exception. Un RCCB séparé est requis pour chaque appareil électrique.

Dans les nouvelles constructions, rien n'empêche de sécuriser l'ensemble de l'alimentation électrique. Au moins deux RCCB devraient être installés dans un tableau de répartition pour les appartements afin de garantir que l'ensemble du système ne soit pas arrêté en cas de défaut. Cependant, cela peut être gênant, il est donc recommandé de limiter les circuits protégés à l'aide de RCCB. La sélection doit également prendre en compte les courants de fuite des charges électroniques (par ex. ballasts électroniques) ou leur type de courant de défaut possible (par ex. convertisseur de fréquence intégré dans une machine à laver).

Les RCCB peuvent également être déclenchés par des événements externes, tels que des surtensions causées par la foudre sur les lignes électriques aériennes. Cela peut souvent entraîner des effets secondaires désagréables, tels que l'arrêt des systèmes de chauffage ou de refroidissement alors qu'il n'y a aucun défaut dans le système. Pour cette raison, des disjoncteurs ont été développés qui rallument automatiquement la tension deux à trois fois peu de temps après avoir été déclenchés. Ils ne restent définitivement éteints que si le défaut persiste. Ces modèles sont particulièrement utiles pour les systèmes télécommandés où il n'y a pas de personnel sur place pour rallumer le disjoncteur.

Le disjoncteur différentiel a été breveté par Schuckert en 1903 sous le nom de "circuit de courant de sommation" pour la détection des défauts à la terre (DRP-No. 160 069). Kuhlmann a décrit une méthode pour mesurer les courants de défaut à la terre dans le réseau de Berlin chez AEG. La technologie, sur laquelle reposent également les disjoncteurs différentiels d'aujourd'hui, a été développée par Nicholsen (1908, US-Pat-No. 959 787).

Au début des années 1950, après de nombreuses suggestions et études techniques sur l'applicabilité fondamentale du circuit en tant que dispositif de protection, un disjoncteur différentiel mature pour une utilisation généralisée par les clients de l'électricité a été présenté pour la première fois. En 1951, un disjoncteur différentiel portant le nom commercial "Spiderweb" a été développé par Schutzapparate-Gesellschaft & Co. mbH. KG, Schalksmühle/Westf. (Schupa), conçu en versions bipolaires, tripolaires et tétrapolaires pour un courant nominal de 25 A et des tensions allant jusqu'à 380 V avec un courant de défaut de déclenchement de 0,3 A. Un seuil de déclenchement plus bas a été discuté mais rejeté car économiquement irréalisable. Les courants de fuite admissibles pour les appareils de chauffage à cette époque auraient conduit à des déclenchements intempestifs fréquents avec un seuil de déclenchement plus bas.

En 1957, Gottfried Biegelmeier chez Felten & Guilleaume en Autriche a développé un disjoncteur différentiel. En Autriche, ceux-ci sont devenus légalement requis dans les ménages privés en 1980, le courant de déclenchement étant progressivement réduit de 100 mA à l'origine à 70, 65 et 30 mA. Depuis le début de 1985, cela s'applique également en Suisse avec l'introduction du règlement SEV 1000-1.1985.