La Sécurité Electrique & Les Mesures Associées créé par Alain KOHLER Chef de Marché et Cécile LE GOUÉ Chef de Produits Présenté par S WOLFF Chef des ventes

SOMMAIRE  L’ÉLECTRICITÉ  Une énergie à bien maîtriser !  NORMES APPLICABLES  SCHÉMAS DE LIAISONS A LA TERRE -SLT- (ou RÉGIMES DE NEUTRE)  Schémas TT - IT - TN-C et TN-S  QUELLES MESURES ET POURQUOI ?  Terre - Isolement - Continuité - Différentiels  LA MESURE DE TERRE ET DE RÉSISTIVITÉ LA RÉSISTIVITÉ DES SOLS  Pourquoi, comment mesurer la résistivité ? LA MESURE DE TERRE  Quelle méthode utiliser suivant les cas ?  Quelle valeur de Terre faut-il trouver ?  Méthode des 62 %, en triangle, variante des 62 %  Mesure de boucle Phase-PE, de couplage  La Pince de Terre (Principe et Applications)  LA MESURE D'ISOLEMENT  Pourquoi mesurer l'isolement ?  Isolement entre conducteurs, de l'ensemble de l'installation par rapport à la Terre  Aspect normatif : valeurs d'isolement minimum  Intérêt d'un circuit de garde  Influence de l'environnement  Ratios de qualité de l'isolement  La mesure d'isolement sous tension  LA MESURE DE CONTINUITÉ  LE CONTRÔLE DES DISPOSITIFS DE PROTECTION (DDR, fusibles, disjoncteurs)  Le test de disjoncteurs différentiels (DDR)  La mesure du courant de court-circuit  CONCLUSIONS

L’électricité : Une énergie à bien maîtriser ! 1) UNE INSTALLATION ÉLECTRIQUE MAL RÉALISÉE OU MAL CONTRÔLÉE PEUT PRÉSENTER DES RISQUES :  Électrocution des personnes  Risques d’incendie  Non disponibilité de l’énergie

Effets d’un courant alternatif L’électricité : Une énergie à bien maîtriser ! (suite) 2) EXEMPLE DES RISQUES ENCOURUS PAR LE CORPS HUMAIN : Effets d’un courant alternatif (15Hz à 1000Hz)

NORMES APPLICABLES AUX INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES :

SCHÉMAS DE LIAISONS A LA TERRE -SLT- (ou RÉGIMES DE NEUTRE)  A QUOI SERVENT-ILS ? A protéger les personnes et les biens contre les défauts d’isolements  EN QUOI SONT-ILS DIFFÉRENTS ? Ils offrent la même efficacité en ce qui concerne la sécurité des personnes mais diffèrent en terme de disponibilité de l’énergie et de maintenance

Les 3 schémas définis dans la norme IEC 364 SCHÉMAS DE LIAISONS A LA TERRE -SLT- (suite)  QUE SIGNIFIE LEUR NOM ? : Liaison du Neutre du transformateur (du fournisseur d'énergie) par rapport à la Terre Liaison des Masses de l’installation 1ère lettre 2ème lettre Les 3 schémas définis dans la norme IEC 364 Schéma TT : - Neutre du transformateur à la Terre - Liaison des Masses à la Terre Schéma TN : - Neutre du transformateur à la Terre - Liaison des Masses reliées au Neutre Schéma IT : - Neutre Impédant (ou Isolé) de la Terre - Liaison des Masses reliées à la Terre

EDF (fournisseur d'énergie) SCHÉMAS DE LIAISONS A LA TERRE (suite) Le schéma TT EDF (fournisseur d'énergie) Client privé  Obligatoire pour toutes les installations des particuliers  Coupure du 1er défaut, par le DDR, dès que : UL = 50V (milieu sec/humide) UL = 25V (milieu mouillé)

Les schémas TN-C et TN-S Client privé  Installations tertiaires ou industrielles  Coupure du 1er défaut, par un dispositif contre les sur-intensités (fusibles ou disjoncteur)  Un schéma TN-S en aval permet d’utiliser des DDR

Client privé (y compris Z et CPI) Le schéma IT Client privé (y compris Z et CPI)  Installations sensibles aux coupures - industrie, - hôpitaux,…  Le 1er défaut est signalé par le CPI alarmes : - sonore - visuelle  Le 2ème défaut est coupé par un dispositif contre les sur-intensités (Disjoncteur, fusibles)

 Terre Contrôler que les courants de défauts QUELLES MESURES ET POURQUOI ?  Terre Contrôler que les courants de défauts pourront s’écouler dans la terre et que la tension de défaut ne dépassera pas, selon le cas, 50 V ou 25 V  Isolement Contrôler qu’aucun courant de fuite ne circulera dans l’installation  Continuité Contrôler que la résistance du conducteur de masse (PE) est faible  Différentiel Contrôler que les dispositifs de Courant CC de protection sont compatibles avec la sécurité

Exemple en HABITAT DOMESTIQUE Barrette de Terre 0% 62% 100% L N PE Distance minimum : 50m (Tests de câblage du coffret) Attention : Toujours déconnecter la barrette de terre pendant la mesure !! Piquet de terre existant RE  Mesure de terre (méthode des 2 piquets) : Il faut trouver RE < 100 W pour permettre l'écoulement d'éventuels courants de défaut.  Isolement par rapport à la terre relier L et N  Continuité ( I = 200 mA) : Vérifier que le conducteur PE écoule les défauts à la terre = en bon état et raccordé La bonne mesure est : RPE < 2W (Tests de câblage de prises) Mais aussi :  Contrôle du bon fonctionnement des différentiels : Contrôleur d'installations - Terre, - Impédance de boucle, - Isolement, - Continuité, - Test Disjoncteurs Différentiels - Rotation de phase - Courant, Tension, Fréquence (C.A 6115N) Contrôleur de Terre Analogique (C.A 6421) en mesure d'isolement (MX 435B) Contrôleur d'isolement (C.A 6525) Contrôleur de Continuité et d'isolement (C.A 6511) de disjoncteurs Différentiels (CDA 10) 2P+T Tresse de Masse (Phase) (Neutre) (Terre) Exemple en HABITAT DOMESTIQUE  Isolement (mesure HORS TENSION ) Vérifier : 1 - qu'aucun conducteur n'a subi de dommage mécanique 2 - que tous les conducteurs sont isolés de la terre 3 - qu'un appareil ne présenta pas un défaut d'isolement Tension de l'installation Choix du calibre Isolement à trouver < 50 V de 50 à 500 V de 500 à 1000 V 250 V 500 V 1000 V ³ 250 kW ³ 500 kW ³ 1 MW Aspects Normatifs - Généralités : IEC/EN 61557-1 - ISOLEMENT : IEC/EN 61557-2 - IMPÉDANCE DE BOUCLE : IEC/EN 61557-3 - CONTINUITÉ : IEC/EN 61557-4 - TERRE : IEC/EN 61557-5 - R.C.D (Différentiels) : IEC/EN 61557-6 - ROTATION DE PHASES : IEC/EN 61557-7 Toutes ces mesures sont réalisables avec un seul et unique Contrôleur d'installations électriques ! le C.A 6115N

La mesure de terre et de résistivité

d'un cylindre de terrain LA RÉSISTIVITÉ DES SOLS  Qu’est-ce que la résistivité d’un terrain ?  Elle s'exprime en Ω (Ohm) fois mètre et correspond à la résistance théorique d'un cylindre de terrain de 1 m² de section et de 1 m de longueur  Elle traduit la résistance d’un terrain face à la circulation d’un courant Longueur = 1 m Section = 1 m2

LA RÉSISTIVITÉ DES SOLS (suite)  La résistivité des sols est très variable suivant les régions et la nature des terrains  La résistivité dépend du taux d'humidité et de la température  Le gel ou la sécheresse augmente la résistivité

 Pourquoi mesurer la résistivité ? LA RÉSISTIVITÉ DES SOLS (suite)  Pourquoi mesurer la résistivité ?  Choisir quand c’est possible l’emplacement et la forme des prises de terre et réseaux de terre, avant leur construction  Prévoir les caractéristiques électriques des prises de terre et réseaux de terre  Optimiser les coûts de construction des prises de terre et réseaux de terre (gains de temps pour obtenir la résistance de terre souhaitée)

Méthode de Wenner ρ = 2 π a . R  Comment mesurer la résistivité ? LA RÉSISTIVITÉ DES SOLS (suite)  Comment mesurer la résistivité ? Méthode de Wenner ρ = 2 π a . R  La valeur trouvée doit être la plus faible possible r : résistivité du sol à la profondeur h = (3/4) a R : résistance lue sur l'appareil a : distance entre piquets Nota: La distance "a" doit être au minimum 15 fois supérieure à la profondeur d'enfoncement des piquets.

 Quelle méthode utiliser suivant les cas ? LA MESURE DE TERRE  Quelle méthode utiliser suivant les cas ?  Méthode des 62%  Méthode en triangle  Méthode variante des 62%  Mesure de boucle Phase-PE  Bâtiment à la campagne, avec possibilité de planter des piquets  Bâtiment en milieu urbain, sans possibilité de planter des piquets  Méthode variante des 62%  Mesure de boucle Phase-PE  Réseaux de terres multiples en parallèle  Pince de terre  Méthode variante des 62%

 Quelle valeur de terre faut-il trouver ? LA MESURE DE TERRE (suite)  Quelle valeur de terre faut-il trouver ?  Aucune tension supérieure à 50 V en milieu "sec/humide" et 25 V en milieu "mouillé" ne doit apparaître sur les masses accessibles par les utilisateurs Exemple : en milieu "mouillé" :

qui donne des résultats fiables !  Méthode des 62% ES = 62 % de la distance EH  ATTENTION : Dans un bâtiment neuf, toujours déconnecter la barrette de terre avant la mesure Issue de nombreux essais de terrain, c’est la seule méthode qui donne des résultats fiables !

La mesure ne doit pas varier !  Méthode des 62% (suite)  Le piquet tension "S" doit être dans une zone neutre de référence (0 V) hors des zones d'influence des piquets "E" et "H" Distance EH > 25 m (EDF préconise 100 mètres)  Vérification : il faut déplacer le piquet "S" de +/- 10% en avant ou en arrière La mesure ne doit pas varier !

donne des résultats moins fiables que  Méthode en triangle Cette méthode donne des résultats moins fiables que la méthode des 62%  En effet, les distances entre piquets étant plus faibles, les risques de chevauchement des zones d’influence sont plus forts

Cette méthode donne la valeur exacte de la Terre du client (RE)  Méthode variante des 62 % EDF Schéma TT  Cette méthode est identique et aussi précise que la méthode 62%  La mesure est alimentée à partir du secteur  un seul piquet "S" est à planter Mesures rapides Cette méthode donne la valeur exacte de la Terre du client (RE)

 Méthode variante des 62 % (suite) Schéma TN  Dans ce schéma, les terres sont fonctionnelles et non de sécurité puisque les courants de défauts se rebouclent principalement dans le neutre  On peut tout de même mesurer sélectivement chaque mise à la terre du PEN grâce à une pince de courant associée au contrôleur multifonction La terre globale n’a pas vraiment de sens ici. La tension de défaut et l’impédance de la boucle Phase-PE sont plus intéressantes

 Méthode variante des 62 % (suite) Schéma IT  Avant la mesure, vérifier que l’installation n'est pas en état de premier défaut non corrigé Le transformateur ne doit pas être isolé de la terre La mesure donne la valeur exacte de la terre des masses (RE)

Soit environ la Terre à mesurer  Mesure de boucle Phase-PE  But : Mesurer la terre rapidement en milieu urbain sans planter de piquets  La mesure inclut : - Terre à mesurer - Terre du transfo - R interne transfo - R câbles Soit environ la Terre à mesurer Schéma TT La mesure est une mesure par excès (valeur réelle toujours inférieure)

 Mesure de boucle Phase-PE (suite)  Schéma TN : La mesure de boucle Phase-PE fournit la résistance de la boucle de défaut. Cela permet de calculer le courant de court-circuit et donc de dimensionner les fusibles ou disjoncteurs, mais aussi de vérifier la tension de défaut  Schéma IT : La mesure de boucle Phase-PE inclut la forte impédance de mise à la terre du transformateur. La mesure fournit donc la résistance de la boucle de 1er défaut et non pas la terre. Si le transfo est isolé, la mesure est erronée.

 Mesure de couplage Couplage = influence d’une terre sur une autre (en cas de foudre...) 1) Mesurer la terre des masses (méthode 62%) 2) Mesurer la terre du neutre 3) Mesurer la résistance masses/neutre (voir schéma 4 fils ci-contre)

Z = Egénérée / Imesuré  LA PINCE DE TERRE  Principe : Z = Egénérée / Imesuré Réseau de terres en parallèle La résistance équivalente aux terres en parallèle avec la terre à mesurer est négligeable

 LA PINCE DE TERRE - Applications Terre des bâtiments Faradisés Terre masses & neutre transfos MTBT Continuité des boucles fond de fouille Lignes télécoms

La mesure d’isolement

 Pourquoi mesurer l'isolement ?  Une baisse du niveau d’isolement signifie : - Un danger potentiel d’électrocution des personnes - Un danger pour les installations et les matériels : court-circuit, incendie…  La mesure de la résistance d’isolement permet : - La sécurisation pour les personnes des installations et matériels électriques utilisés - La surveillance du vieillissement des machines, permettant la réduction des temps d’immobilisation

 Isolement entre conducteurs  But : Vérifier qu’aucun conducteur n’a subi de dommage mécanique lors de l’installation  Méthode : La mesure est faite avant la mise en service, récepteurs débranchés, sur une installation hors tension

 Isolement de l'ensemble de l'installation par rapport à la Terre  But : Vérifier que tous les conducteurs sont isolés de la terre  Méthode : La mesure est faite avant la mise en service, conducteurs actifs reliés, récepteurs branchés, installation hors tension

 La NF C 15-100 exige les valeurs minimum ci-dessous :  Aspect normatif : valeurs d'isolements minimum  La NF C 15-100 exige les valeurs minimum ci-dessous :

 Intérêt d'un circuit de garde  Au-delà de 1 G, l’influence de courants parasites à la surface d’un éventuel isolant entre les deux points de mesure fausse le résultat  Un circuit de garde permet de sortir ces courants parasites du circuit de mesure et ainsi de garantir la précision du résultat

 Influence de l'environnement  L’isolement est très sensible aux variations de température et d’hygrométrie  Il est donc important de noter les conditions de T° / %HR lors des mesures d’isolement, surtout si celles-ci sont élevées Important : l’isolement d’une machine tournante est divisé par deux pour chaque augmentation de température de 10°C (et inversement) nota : %HR = pourcentage d'Humidité Relative

 Ratios de qualité d'isolement  La mesure d’isolement sur des éléments capacitifs ou inductifs (moteurs, longs câbles…) est instable car elle implique 3 courants lors du test :  Un 1er courant « capacitif » qui s’annule dès la composante capacitive chargée  Un 2ème courant « d’absorption diélectrique » qui s’annule après le courant capacitif  Un 3ème courant « de fuite » constant, seul représentatif de l’isolement

 Ratios de qualité d'isolement (suite)  La mesure d'un bon isolement (IFUITE faible et constant) sera donc perturbée au départ par les courants parasites  la mesure va croître dans le temps

 Sans défaut d’isolement :  La mesure d'isolement sous tension Utilisation d'une "pince de fuite"  Sans défaut d’isolement : I entrant = I sortant Mesure = 0  Avec défaut d’isolement : Mesure = I fuite \ Ce cas est fréquent dans les installations IT qui ne peuvent être interrompues

La mesure de continuité

 La mesure de continuité  La NF C 15-100 recommande de faire la mesure avec un courant de 200 mA sous une tension à vide de 4 à 24V  Le but est de vérifier la résistance du conducteur de masses (PE) qui écoule les défauts à la terre.

dispositifs de protection (DDR, fusibles, disjoncteurs) Le contrôle des dispositifs de protection (DDR, fusibles, disjoncteurs)

 Le test de Disjoncteurs Différentiels (DDR)

Mesures possibles :  Le test de Disjoncteurs Différentiels (suite)  Tension de défaut : essai avec I <50% Idn de la résistance de boucle et de la tension de défaut ( UF = Rboucle x Idn )  Non déclenchement à 50% Idn : essai avec courant constant égal à 50% Idn  Temps de déclenchement : essai avec courant constant égal à Idn, 2 x Idn ou 5 x Idn  Courant de déclenchement : essai avec rampe de courant allant de 50% Idn jusqu’à In > Idn

 La mesure du courant de court-circuit Schéma TN  En schéma TN, sauf présence de DDR, la protection est assurée par des dispositifs contre les sur-intensités (fusibles, disjoncteurs) dès le 1er défaut

 La mesure du courant de court-circuit (suite)  Dans ce schéma, la protection est assurée par des dispositifs contre les sur-intensités (fusibles, disjoncteurs) dès le 2ème défaut  Dans la formule ci-dessous, il faut venir remplacer U phase-neutre par U phase-phase si le neutre n’est pas distribué Schéma IT

La sécurité des personnes  CONCLUSION La sécurité des personnes est trop importante pour être négligée !  Les mesures nécessaires pour garantir cette sécurité sont simples à mettre en œuvre…  Utilisez des appareils "métrologiques", respectant en tous points les normes en vigueur.