Les schémas de liaison à la terre

o Une distribution d'énergie électrique est caractérisée par la nature
du courant, le nombre de conducteurs actifs et les liaisons entre le
conducteur neutre, les masses et la terre, c'est ce que l'on appelle
les régimes de neutre.
o Les dispositions prises permettant d'assurer la protection des
personnes contre les contacts indirects par coupure automatique de
1'alimentation dépendent du type de régime de neutre.
1. Types de réseaux
Les réseaux de distribution en basse tension les plus courants sont
réalisés en fonction de l'alimentation des récepteurs, soit en courant
continu, soit en courant alternatif monophasé ou triphasé. 2. Notion d'isolement Tout réseau électrique est plus ou moins bien isolé par rapport aux masses
métalliques et à la terre. On peut représenter les fuites de courant à la
terre par une succession de résistances en parallèle entre chaque phase et
la terre ; ces résistances schématisent la résistance des isolants des
câbles et isolateurs. 3. Codification des régimes de neutre La norme C.15-100 définit trois régimes de neutre qui sont caractérisés par
deux lettres : > 1ère lettre : elle représente la situation du neutre de l'alimentation
par rapport à la terre
- T : liaison du neutre avec la terre.
- I : isolation de toutes les parties actives par rapport à la terre,
ou liaison à travers une impédance. > 2ème lettre : elle représente la situation des masses de
l'installation par rapport à la terre
- T : masses reliées directement à la terre ;
- N : masses reliées au neutre de l'installation, lui-même relié à la
terre. > Autres lettres éventuelles : elles représentent la disposition du
conducteur neutre et du conducteur de protection.
- S (séparé) : on dispose de deux conducteurs séparés. Le conducteur
neutre (N) est séparé du conducteur de protection électrique (PE).
- C (commun) : les fonctions neutres et protections sont combinées en
un seul conducteur (PEN).
On a défini trois régimes de neutre différents qui sont : [pic] Neutre à la terre : TT
Le neutre de l'alimentation est relié à la terre. Les masses de
l'installation sont aussi reliées à la terre. C'est cette disposition qui
est mise en ?uvre par EDF pour les réseaux de distribution d'abonnés.
[pic] Mise au neutre : TN [pic] Neutre isolé : IT Le neutre est isolé ou relié à la terre, mais par une forte impédance, les
masses sont reliées entre elles et à la terre. Cette disposition est
surtout utilisée lorsque l'on veut une grande continuité de service. 1. Principe Dans ce régime de neutre, le neutre de la source d'alimentation est mis à
la terre, les masses sont reliées entre elles et mises à la terre. Exemple : soit le réseau TT de distribution suivant.
Lorsqu'une phase touche la masse, il y a élévation du potentiel de cette
masse.
soit par exemple:
Rd = résistance du défaut = 0,1 (
RN = résistance de la prise de terre du neutre = 10 ( ;
RA = résistance de la prise de terre des masses = 20 (
Il s'établit dans le circuit en pointillé rouge un courant qui parcourt
cette boucle de défaut dont la valeur est :
Id = U0 = 230 = 7,64 A
Rd+RN+RA 0,1 +10+20 La tension de la masse par rapport à la terre est donnée par la loi d'Ohm.
(Ud = tension de défaut). Ud = RA x Id = 20 x 7,64 = 152,8 V ( = Uc tension de
contact) C'est une tension mortelle En conclusion, lorsque dans un réseau TT survient un défaut d'isolement,
il y a une élévation dangereuse du potentiel des masses métalliques, qui
normalement sont à un potentiel nul (0volt).
2. Règles de protection
1re règle
Coupure automatique de l'alimentation. En cas de défaut, il doit y avoir
coupure automatique du circuit alimentant l'appareil où s'est produit un
défaut (mise à la masse) dans le temps conventionnel prévu par la norme et
fonction de la tension du réseau.
Le temps de coupure ne doit jamais être supérieur à 5 s.
2e règle
Toutes les masses des matériels électriques, protégées par un même
dispositif de protection, doivent être interconnectées avec les conducteurs
de protection et reliées à une même prise de terre.
3e règle
La condition suivante doit être satisfaite :
RA = résistance de la prise de terre des masses
Ia = I(n courant de fonctionnement du dispositif de protection
bb bUL =
tension limite de contact, selon les conditions elle peut être de
50 V, 25 V, ou 12 V selon les locaux. 3. Dispositif de protection contre contacts indirects Dans les schémas TT, on assure la protection par un dispositif à courant
différentiel résiduel. Dans ce cas, le courant Ia est égal au courant
différentiel résiduel du disjoncteur. a) Sensibilité du différentiel I(n La sensibilité d'un disjoncteur différentiel résiduel est indiquée par le
symbole I(n .
On peut employer selon les cas des disjoncteurs différentiels pour la
protection en cas de court-circuit, ou des interrupteurs différentiels dont
le pouvoir de coupure est beaucoup plus faible. b) Emplacement des dispositifs différentiels
Toute installation TT doit être protégée au moins par un dispositif
différentiel résiduel à l'origine de l'installation.
Il est possible de protéger différents départs avec des dispositifs
différentiels de différentes sensibilités ce qui évite la coupure générale
de l'installation en cas de défaut. Remarque : La tendance est à disposer un maximum d'interrupteurs ou de
disjoncteurs différentiels. On risque alors d'avoir des déclenchements
intempestifs, qui iraient à l'encontre de la continuité de service.
4. Résumé
[pic] Régime de neutre type TT : neutre à la terre et masses à la
terre.
[pic] Protection par dispositif différentiel résiduel.
[pic] Condition de protection : Ra * I(n < UL
[pic] Le neutre ne doit jamais être relié à la terre en aval du DDR
[pic] Les masses sont reliées à une seule terre 5. Exemple d'application Soit le disjoncteur diff. de l'EDF 500 mA et en milieu sec Donnez la valeur max de la prise de terre.
1. Principe Le neutre de l'alimentation est mis à la terre et les masses sont reliées
au neutre. Dans ces conditions, tout défaut d'isolement est transformé en
un défaut entre phase et neutre, ce qui se traduit par un court-circuit
entre phase et neutre. a) Schéma électrique
On distingue trois représentations :
[pic] TN-C : le conducteur de protection et le neutre sont confondus en
un seul conducteur PEN. [pic] TN-S : le conducteur neutre est séparé du conducteur de protection
électrique PE. [pic] TN-C-S : c'est le rassemblement des deux dispositions précédentes,
mais on n'a pas le droit de réaliser un schéma TN-C après un schéma TN-S Attention si le fil neutre doit être coupé, on ne coupe jamais un
conducteur PE ou PEN. b) boucle de défaut 2. Courbes de sécurité.
3. liaisons équipotentielles. 4. Règles de protection pour le régime TN 1ère règle
S'il se produit dans un endroit quelconque un défaut d'isolement, entre
phase et masse, ou phase et neutre, la coupure automatique doit être
effectuée dans un temps précis. 2ème règle
La coupure automatique en cas de défaut doit satisfaire à la condition
suivante :
Uo Zd = impédance de la boucle de défaut (()
Id = > Ia Ia = courant assurant le fonctionnement du
dispositif de protection (A)
Zd U0 = tension nominale entre phase et terre (V). Conséquences:
Il faut connaître l'impédance de boucle pour savoir si les conditions de
coupure automatique sont bien remplies ; on peut le faire :
. par le calcul, si le conducteur PE suit le même parcours que les
conducteurs de phase
. par mesure de l'impédance de boucle, lorsque le conducteur de
protection électrique PE a une disposition différente des conducteurs
actifs. 5. Dispositifs de protection contre contacts indirects.
Le défaut d'isolement étant transformé en un court-circuit entre phase et
neutre, ou phase et PE, il faut vérifier que le courant dans la boucle de
défaut est suffisant pour provoquer l'ouverture du circuit dans le temps
prévu par la norme C 15-100.
a) Protection par fusible
I1 faut s'assurer que le courant de défaut Id provoque la fusion du
fusible.
- Courbe de fusion d'un fusible : t = f (I)
tl = temps de fusion du fusible pour le courant de défaut Id
t0 = temps de coupure prescrit en fonction de la tension nominale de
l'installation.
Trois cas sont possibles :
- 1er cas :
t1 < t0 : la protection est assurée ; - 2ème cas : to < tl < 5s : la protection n'est assurée que si le circuit
protégé est un circuit de distribution terminale n'alimentant
que du matériel fixe ; - 3ème cas : t1 > 5s, on doit prévoir :
soit une protection par dispositif à courant différentiel
résiduel DR ;
soit des liaisons équipotentielles entre les masses pour réduire
1 impédance de défaut et augmenter le courant de défaut ;
soit augmenter les sections des conducteurs PE. b) Protection par disjoncteur I1 suffit de s'assurer que le courant de défaut Id est au moins égal au
plus petit courant, Im assurant le fonctionnement instantané du
disjoncteur.
Id = courant de défaut
Im = courant de déclenchement du relais magnétique du disjoncteur
Id > Im = I magnétique En effet, les temps de déclenchement des disjoncteurs sont généralement
inférieurs aux temps prescrits.
Dan