Protection des personnes et des biens, continuité de service Schémas de Liaison à la Terre

Rappel des principales normes Internationale : CEI 364 Française : NF C 15-100 contact direct : Éloignement ou isolation TBTS ou TBTP (classe III)

Rappel des principales normes Internationale : CEI 364 Française : NF C 15-100 contact indirect : S.L.T.  TT, TN ou IT équipotentialité des masses (mise à la terre ou au neutre) isolation (classe II) "DDR  30 mA (H.S.)" si risque d’abs de PE HS = Haute Sensibilité

Schéma de Liaison à la Terre On s’intéresse à un conducteur actif : généralement le NEUTRE  1ère lettre (générateur) On s’intéresse également aux MASSES  2ème lettre (récepteur)

Schéma TT RB RA Neutre à la terre Masses à la terre PE = Protective Earth PE RB RA

Schéma TT - schéma équivalent RL1 Rd RB RPE RA L N V UC Id

Schéma TT - valeurs Dans l ’exemple de la figure 8 on constate : Remarque : Si RA = RB alors Uc = V/2 soit une tension généralement dangereuse ! il faut donc veiller à couper l ’alimentation du circuit de défaut.

Schéma TT - tdéclenchement Courbes de sécurité pour des tensions alternatives 12 V : salle d’eau 25 V : pièce humide 50 V : pièce sèche Si le défaut est coupé rapidement le danger est supprimé

On comprend ici la nécessité de mise à la terre ! Schéma TT - DDR On comprend ici la nécessité de mise à la terre ! B B B B

Schéma TT - déclenchement du DDR Pour que le défaut soit détecté, il faut que le DDR soit suffisamment sensible : IN : sensibilité DDR (déclenche à partir de IN /2) UL : tension limite de sécurité du local (généralt 50V~); RA : raccordt des masses à la terre.

Schéma TT - liaisons à la terre (1/2) RA

Schéma TT - liaisons à la terre (2/2) RA

Schéma TT - mesure de terre On fait circuler à l’aide d’un générateur approprié G, un courant alternatif constant à travers la prise auxiliaire H. On mesure la tension V entre les prises E et le point du sol où le potentiel est nul au moyen d’une autre prise auxiliaire S. I R = V/I

Schéma TT - méthode des 62% Distance entre E et H : environ 20m. Les mesures en S, S’ et S’’ doivent donner le même résultat sinon on augmente la distance entre E et H. Id V R = V/I

Schéma TT - mesure de boucle phase PE La mesure de boucle permet une mesure de terre en milieu urbain sans planter de piquet et en se raccordant tout simplement au réseau d’alimentation.

Schéma TT - valeur de R ? Dans une installation aux normes et pour garantir la sécurité des individus, il faut que les dispositifs de protection se déclenchent dès qu’une « tension de défaut » circulant dans l’installation dépasse la tension limite acceptée par le corps humain. Dans le but de minimiser les risques, nous considérerons : U limite = 25V AC De plus, de façon générale, dans les installations domestiques, le dispositif de coupure différentiel (DDR) associé à la prise de terre accepte une élévation de courant de 500 mA. U=RI R = 25 V / 0,5 A = 50 Ω Pour garantir la sécurité des individus, il faut : R ≤ 50 Ω

Schéma TT - conclusion La tension de contact peut être dangereuse, le défaut doit être supprimé très rapidement voir t = f(Uc) Le courant de défaut étant faible, un DDR est obligatoire (30mA sur les risques de contacts direct) La qualité des mises à la terre est essentielle. RA  UL / In

Schéma TN 1ère lettre : Neutre à la terre (RB) 2ème lettre : Masses au Neutre (RA) soit par un conducteur séparé (TN-S) Obligatoire pour les sections < 10 mm² (Cu) et < 16 mm² (Al) soit directement (TN-C) remarque : on peut avoir un TN-S à la suite d’un TN-C mais pas l’inverse !

Schéma TN - S RB RA Neutre à la terre Masses et neutre séparés Masses à la terre RB RA

Permet d’économiser un câble Schéma TN - C Neutre à la terre Masses et neutre confondus Masses à la terre RB RA Permet d’économiser un câble

Schéma TN - CS RB RA Neutre à la terre M et N confondus puis séparés Masses à la terre RB RA

Schéma TN - schéma équivalent RL1 Id Rd L RPE ou RPEN V UC N RB

Schéma TN - courant de défaut Que se soit en TN-C ou TN-S, lors de son apparition le défaut d ’isolement se traduit par un court-circuit. Afin de tenir compte des impédances en amont de l’installation, on admet une chute de tension de 20%.

Schéma TN - résistances Pour simplifier, on ne considère que les résistances (réactances négligées si S<120 mm²). On peut déterminer la résistance d ’un câble en faisant : NF C 15-500 : Cu 0 = 18,51.10-3 .mm²/m Al 0 = 29,41.10-3 .mm²/m

Schéma TN - longueur des circuits Le fort courant de défaut sera détecté par la partie magnétique des disjoncteurs. Il faut alors veiller à toujours avoir de forts courants ! C ’est à dire que la longueur des circuits doit être calculée précisément :

Schéma TN - tdéclenchement La partie magnétique des disjoncteurs protège ici les personnes !! Il faut donc toujours connaître précisément Id (Icc)

Schéma TN - conditions En TN, la sécurité des personnes est assurée par la partie magnétique des disjoncteurs !! Il faut donc toujours veiller à avoir Icc > Imag Pour satisfaire cette condition, on peut : augmenter la section des conducteurs R ; Icc utiliser des déclencheurs à faible seuil (type G ou électroniques)  diminuer Imag

La maîtrise des impédances de boucle est essentielle. Schéma TN - conclusion La maîtrise des impédances de boucle est essentielle. Le courant de défaut étant élevé, ce régime est interdit lors des risques d’explosion(ou TN-S + DDR). DDR- HS obligatoire si risques de contacts direct. Les PE(N) ne doivent jamais être coupé, donc TN-C interdit si S  10 mm² (Cu), S  16 mm² (Al). TN-C-S  oui TN-S-C  Non

Schéma IT Neutre isolé Masses à la terre RA RB

Schéma IT - isolation Le limiteur de surtension permet une liaison du neutre à la terre si une surtension apparaît.

Schéma IT - isolation Légende : Le limiteur de surtension permet une liaison du neutre à la terre si une surtension apparaît. Légende : 1 & 2. Électrodes 3. Anneau isolant 4. Ressort 5. Enveloppe stéatite 6. Équerres de raccordement 7. Joints d ’étanchéité 8. Tresse conductrice 9. Fourreau de protection 10. Socle isolant

Schéma IT - isolation N T Surtension  arc entre (1) et (2)  destruction isolant (3) donc soudure électrodes  les 2 points de raccordement sont connectés N  le Neutre est relié à la Terre. T

Schéma IT => TT Après un défaut de surtension (foudre), le régime IT se transforme en régime "TT".

Schéma IT - C.P.I. fonctionnement Une tension continue est injectée entre le neutre et la terre, à travers une résistance. Le CPI mesure le courant de fuite qui y circule pour déterminer la résistance d’isolement. Indication de l’isolement CPI Réglage du seuil

Schéma IT - sch. équiv. 1er défaut RL1 RB RPE RA L1 N V UC Id  100 k CPI Liaisons entre prise de terre Rd

Schéma IT - calcul en 1er défaut Vue l’impédance importante du CPI, la tension V se retrouve à ses bornes laissant ainsi une tension Uc très faible. Dans le cas d’un 1er défaut, aucun danger n’est présent . Id =

Schéma IT - fonctionnement Cas d’un 1er défaut (ex : Ph1/masse) : Courant et tension faible. Absence de danger. Aucun déclenchement n’est nécessaire mais signalisation obligatoire. Cas d’un 2ème défaut (ex : Ph2/masse) : on se trouve maintenant en présence d ’un court-circuit entre phase (ici Ph1 / Ph2) ! On peut alors se considérer en TN.

Liaisons entre prise de terre Schéma IT - 2ème défaut Si défaut dans un autre récepteur RL2 Icc Rd2 L2 Icc RL1 Rd1 L1 RPE Icc RPE V UC1 UC2 Liaisons entre prise de terre RA RB N CPI Long. Maxi.  100 k

Schéma IT - courant de 2ème défaut De même qu’en régime TN, on considère une chute de tension en ligne de 20%. Le courant de court-circuit peut par contre être plus important : si 2ème défaut entre phase : si 2ème défaut entre phase/neutre :

Schéma IT - 2ème défaut - longueur •• ou moins important ! Si Icc est trop faible, la sécurité des personnes n’est pas assurée : Si le trajet du défaut est trop long, Icc faible = déclenchement des disjoncteurs à vérifier ! si 2ème défaut entre ph/N et 2 récepteurs éloignés :

Schéma IT - règles 1er défaut : (ex : Ph1/masse, N/masse, ...) pas de coupure mais signalisation. Réparation ! masses à la terre correctement (RA x Id  50V). 2ème défaut : (ex : Ph2/masse)   TN coupure impérative. prises de terre reliées ensembles sinon DDR. comme en TN, maîtrise de la boucle de défaut. (Icc = 0,8 x U/Z)

Schéma IT - recherche de 1er défaut Pour localiser un 1er défaut on peut : ouvrir chaque départ ! (on perd ainsi la continuité de service !) injecter un courant basse fréquence (10Hz) dans l ’installation puis détecter l ’endroit où il passe.

Tableau comparatif

Exercice 1 Uc1 = Uc2 = Uc21 =

Exercice 2 Uc1 = Uc2 = Uc21 =

Exercice 3 Uc1 = Uc2 = Uc21 =

Exercice 4 Uc1 = Uc2 = Uc21 =

Exercice 5 Uc1 = Uc2 = Uc21 =