Ir nasser hassan

Terre (électricité)

Définition légale

Puits de terre et liaison équipotentielle.

La définition légale est : « masse conductrice de la terre, » (comprendre : le sol) « dont le potentiel électrique en chaque point est considéré comme égal à zéro »¹.

Cette définition repose sur l'hypothèse, que la terre est parfaitement conductrice et que son potentiel est le même en tout point. Ceci peut être contredit ponctuellement, par exemple pendant le temps d'un choc de foudre en un point précis ; pendant cette période, certes très courte, le potentiel du sol n'est plus homogène et localement il n'est pas au potentiel moyen du globe. Il s'agit donc d'une convention, mais, fondamentalement, on aurait peine à obtenir une meilleure référence pour « zéro volt » et le sol suffit donc au quotidien. De plus, ce qui importe pour la sécurité n'est pas tant le potentiel dans l'absolu mais l’équipotentialité.

En pratique, aucun conducteur n'étant parfait, le potentiel d'un conducteur de mise à la terre, généralement nommé fil de terre, ne sera pas nécessairement nul mais, sauf problème d'installation, ce potentiel devrait être suffisamment faible pour ne pas être dangereux.

Il convient de n'avoir qu'un seul puits de terre par site et de s'assurer que toutes les liaisons de terre soient interconnectées pour assurer l'équipotentialité.

Caractéristiques

Résistivité du sol

connection du "fil de terre" sur le "piquet de terre"

La résistivité du sol se mesure à l'aide d'un telluromètre. Cette valeur dépend fortement de la constitution du sol, de l'hygrométrie, de la température, de la profondeur. Cependant on peut considérer que sa dépendance à l'humidité et à la température devient moins importante au delà de 2m de profondeur.

Courant tellurique

Le courant tellurique est un courant électrique (continu ou extrêmement basse fréquence) qui circule dans la croûte terrestre, qui est lié en particulier au champ magnétique terrestre et dont la densité moyenne est de 2 A/km².

Défaut d'isolement

Un défaut d'isolement se produit dans un équipement électrique, lorsqu'un fil sous tension (généralement la phase d'un câble d'alimentation) est dénudé et vient toucher la carcasse métallique d'un appareil. À partir de cet instant il y a un danger certain d'électrisation voire d'électrocution si une personne entre en contact avec l'appareil. Dans de très nombreux pays, les appareils comportant une carcasse métallique doivent réglementairement être reliés à la terre de l'installation, afin d'engendrer un courant de défaut en cas de problème, on parle alors de « terre de protection » (abréviation PE). Cette disposition permet le déclenchement d'un disjoncteur-différentiel placé en tête de circuit du tableau électrique.Attention : quand le neutre est relié à la terre par le distributeur d'électricité, cela ne dispense, en aucun cas, de la présence d'une mise à la terre locale; en son absence les défauts ne pourraient pas être détectés par le disjoncteur différentiel. C'est bien l'association d'un disjoncteur différentiel avec un fil supplémentaire de mise à la terre local, qui permet la sécurité des personnes.

Article détaillé : Schéma de liaison à la terre.

Afin d'être certain d'avoir un potentiel nul entre deux parties métalliques proches, et donc de ne pas risquer de s'électriser en touchant ces deux parties (exemple, dans une salle de bain), il est obligatoire de relier entre eux les tuyaux, huisseries et autres structures conductrices pour garantir l'équipotentialité. Cette interconnexion est nécessaire pour éviter tout problème, il convient de le faire « au plus court ». C’est-à-dire non seulement de faire le nécessaire pour que ce câble soit le plus court possible entre deux objets, mais aussi en répétant l'opération en plusieurs points si la longueur des objets est grande. De surcroît, bien sûr, il faut raccorder ces liaisons à la terre pour conserver le fonctionnement du disjoncteur différentiel si un courant venait à circuler dans les parties métalliques en cas de défaut (exemple : un chauffe-eau défectueux).

Il est fortement déconseillé de mettre à proximité deux appareils, a carcasse métallique, alimentés par des prises électriques distantes et a plus forte raison de deux bâtiments différents!!

Liaison équipotentielle

La terre est également utilisée comme référence de potentiel, pour sa conductivité relativement bonne, mais surtout grâce à sa grande capacité à écouler les charges électriques. Elle sert notamment à évacuer les décharges électrostatiques, les courants de mode commun des câbles de longueur importante, les surtensions dues à la foudre, les courants de défaut d'ouvrages haute tension, les pertes dans les grandes antennes hectométriques. La terre est ainsi un élément indispensable dans le domaine d'étude de la compatibilité électromagnétique.

Des liaisons équipotentielles devraient être établies à chaque fois que des pièces conductrices d'électricité (métaux, eau, etc.) risquent de se trouver au contact de l'électricité ou de personnes utilisant un appareil alimenté par de l’électricité. Pour éviter que ce risque ne se transforme en problème, toutes les pièces conductrices d’électricité doivent se trouver connectées à la terre de référence. Cela peut se traduire par différents types de liaisons équipotentielles, mise à la terre selon le lieu où l'on se trouve:

• Mise à la terre des poutres métalliques, des tuyaux d'alimentation en eau, des tuyaux métalliques de la climatisation, etc. d'un bâtiment,
• Mise à la terre de l'arrivée d'eau et de tous les tuyaux métalliques (eau, gaz ou chauffage central) dans une maison ou un batiment.
• Mise à la terre d'une baignoire a structure métallique, d'une armoire métallique, des tuyaux d'alimentation en eau, etc. dans une salle d'eau.

Couleur

Câble monophasé avec terre: Le fil de terre est caractérisé par un isolant teinté en vert et jaune

Le câble de terre (appelé « conducteur de protection ») a une couleur spécifique qui le distingue : selon les pays (c'est le cas pour l'Union européenne) on peut le trouver en jaune et vert       (le plus fréquent), voire en vert ou même sans isolant (tresse ou câblette). On le trouvait anciennement parfois en gris (désormais interdit).

Du fait de son rôle spécifique de sécurité, les prises de courant distinguent toujours sans confusion possible ce conducteur particulier sur une broche spécifique. La manière de faire dépend du type de prise électrique.

Autres sens du mot terre

La plupart du temps, par extension et abus de langage, le terme de « terre » désigne également :

la prise de terre 

c'est-à-dire l'ensemble du ou des conducteurs enterrés et interconnectés entre eux et qui sont donc au potentiel du sol (la terre électrique) ;

un bornier de terre ou barrette de terre 

en général une lamelle conductrice dévissable qui assure la connexion entre la prise de terre et le reste de l'installation ;

un fil de terre ou conducteur de mise à la terre 

qui désigne le câble de protection en lui-même (connecté au bornier de terre) et qui parcourt toute l'installation ;

une broche de terre 

que l'on retrouve sur les prises électriques et qui est connectée à un fil de terre et à « la terre ».

Défaut en régime TT

Schéma de principe	Schéma équivalent

Si nous calculons la tension due au défaut d’isolement nous obtenons :

Où :

• Id : Courant de défaut (A)
• U : Tension du réseau (V)
• Uc : Tension du défaut (V)

Avec des valeurs courantes pour les différentes variables :

• U=230 V
• Rf=0,1 Ω
• Rc=0 Ω (défaut Franc)
• Ru=25 Ω
• Rn=18 Ω
• Rh= 1 kΩ

La tension de contact est donc dangereuse même en milieu sec. Il est nécessaire de mettre en place un dispositif de protection contre les contacts indirects (Dispositif Différentiel Résiduel).

Schéma IT

Caractéristiques

Régime IT

La caractéristique principale de ce schéma est que le point neutre du transformateur en amont de l'installation est complètement isolé de la terre (il est dit « flottant », grâce à l'isolation galvanique propre au transformateur). Les trois phases et surtout le neutre ne sont pas reliés à la terre, contrairement aux autres schémas. En réalité, le neutre peut être relié à la terre via les capacités parasites des câbles, ou volontairement via une impédance de forte valeur (typiquement 1 500 Ω). Les masses utilisateur sont interconnectées normalement et reliées à la terre.

• On parle de premier défaut lorsqu'un appareil ou un utilisateur connecte une des trois phases à la terre (au travers du châssis de l'appareil par exemple).

• On parle de second défaut lorsqu'un deuxième court-circuit avec la terre apparaît après un premier défaut, sur une des deux autres phases.

les points forts

Dans le cas d'un premier défaut, il n'existe en théorie aucun danger pour les personnes et les appareillages : du fait de l'isolation du transformateur en amont, le fait de mettre une phase à la terre n'induit aucun courant électrique. Contrairement aux autres schémas, ce cas n'oblige pas la coupure de la fourniture d'électricité : ce point très important explique son utilisation dans les domaines où la fourniture d'électricité est vitale : blocs opératoires des hôpitaux, locaux à risques d'explosion, installations d'éclairage de sécurité, ainsi que les domaines industriels qui ont un impératif de continuité de service tel que les fonderies qui auraient beaucoup à perdre financièrement si elles devaient se remettre en chauffe à chaque défaut.

les limitations

Si le premier défaut n'est pas rapidement traité, un second défaut peut apparaitre et s'avérer dangereux, voire mortel. C'est pourquoi on conserve les disjoncteurs. En effet, lorsque le deuxième défaut apparaît, cela entraîne un court-circuit entre 2 phases et donc, dans le pire des cas, un seul des 2 disjoncteurs correspondant aux départs en défaut se déclenche. Dans ce dernier cas, on se retrouve donc à la situation d'un seul défaut mais avec une productivité diminuée car il faut résoudre impérativement la panne avant de ré enclencher le disjoncteur ou les disjoncteurs si ce sont les 2 qui se sont déclenché. Afin d'éviter ce cas de figure il est donc nécessaire d'utiliser un contrôleur permanent d'isolement (CPI) pour signaler un premier défaut. Ce contrôleur doit signaler le défaut à une équipe de maintenance qui doit partir à sa recherche. Les normes de sécurité imposent donc la disponibilité permanente d'un personnel de maintenance qualifié sur le site.

Il existe un cas pour lequel un risque mortel peut apparaitre dès le premier défaut : si deux bâtiments ayant leur propre terre sont alimentés par le même réseau IT, et qu'un défaut apparait sur deux phases différentes dans chaque bâtiment, alors un câble reliant les deux bâtiments (tel qu'un câble de télécommunication) pourra être porté au potentiel du secteur (généralement 400 V) dans un des deux bâtiments. C'est pourquoi il est fortement conseillé d'interconnecter ensemble toutes les terres d'un même réseau IT et que, quel que soit le régime de neutre, toute installation ne doit comporter qu'une seule terre.

L'utilisation de matériel électrique avec des courants de fuite importants (capacités parasites entre phase et châssis), ou en grand nombre va augmenter le courant dans le CPI, au point de présenter des risques d'incendie.

Le matériel et les protections doivent être adaptés afin d'accepter des tensions importantes entre neutre/phase et la terre. Du fait du caractère flottant du neutre, des perturbations BF de mode commun peuvent être à l'origine de ces surtensions. Une impédance de l'ordre du kohm peut être raccordée entre le neutre du transfo et la terre, ceci afin de réduire les variations de potentiel entre le réseau et la terre : elle est donc particulièrement importante dans les réseaux alimentant des appareils sensibles.

La localisation d'un défaut est difficile, voire pratiquement impossible dans le cas d'un second défaut sur une même phase. Une technique de localisation consiste à injecter un courant de 10 Hz au niveau du CPI, et de détecter la fuite à l'aide d'une pince ampèremétrique et d'un filtre sélectif.

Pour protéger l'installation contre les surtensions (la foudre par exemple) du côté haute-tension, la norme NF C 15-100 oblige à placer un limiteur de surtension entre le point neutre du transformateur et la terre (non représenté sur le schéma).

Toutes ces contraintes expliquent que ce schéma est déconseillé, voire impossible dans les installations domestiques par exemple.

Protection du neutre selon les SLT (source NFC 15-100)

Le conducteur neutre est considéré par la NFC 15-100 de 2002 comme un conducteur actif. À ce titre, le conducteur neutre doit être sectionné dans tous les régimes de neutre (IT, TN-S, TT)^{[Pourquoi ?]}.

En Schéma IT, il n'est pas conseillé de distribuer le neutre. Lorsque ce n'est pas le cas, il est nécessaire de protéger le conducteur neutre contre les surintensités (à cause du double défaut phase/neutre) qui doit entrainer la coupure de tous les conducteurs actifs du circuit correspondant. Cependant, cette disposition n'est pas nécessaire si :

• La détérioration des appareils est admissible et n'est pas susceptible de provoquer un incendie.
• Le conducteur neutre est effectivement protégé contre les courts-circuits par un dispositif placé en amont (le conducteur doit pouvoir supporter les contraintes thermiques pendant le temps de coupure. On peut considérer être correctement protégé lorsque l'on n'a pas plus d'un calibre et d'une section d'écart entre le disjoncteur amont et les circuits en aval).
• Un disjoncteur différentiel commun à un ensemble circuits terminaux dont la sensibilité est de 0.15 fois l'intensité maximum admissible dans le conducteur neutre correspondant. Ce dispositif doit couper tous les conducteurs sous réserve que tous les circuits soient identiques (nature, section, courant admissible, disjoncteur).

En TN-C le conducteur PEN ne doit pas être coupé, car il est aussi le conducteur de protection. Cependant il doit être surveillé si sa section est inférieure à celle des conducteurs de phases. En cas de surintensité, cette détection doit provoquer l'ouverture du disjoncteur du circuit correspondant.

En Schéma TN-S et TT, la protection du conducteur neutre n'est pas nécessaire sauf si :

• Le conducteur Neutre est chargé (voir le taux d'harmoniques).
• La section du conducteur de neutre est inférieure a celle des conducteurs de phases.
• Il s'agit de la liaison entre la source (Groupe électrogène, Transformateur) et le Tableau Général Bas