SCHEMA DE LIAISON A LA TERRE

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Pierre-Yves Mongeau
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1 Nom : SCHEMA DE LIAISON A LA TERRE Prénom : Fiche : Date : 1 er ELEEC B Gr : Objectif terminal : Décoder un schéma d installation. Justifiez le choix des dispositifs de protection des biens et des personnes. Domaine : S 1.3 Schémas de liaison à la terre. COURS 2 Techno A classer : B S1 1) INTRODUCTION La mesure de protection des personnes par coupure automatique de l alimentation en énergie du système, est destinée à empêcher qu à la suite d un défaut d isolement, une personne puisse se trouver soumise à une tension de contact dangereuse pendant un temps tel qu elle puisse subir des dommages organiques (brûlures). La règle consiste à détecter tout défaut survenant dans un matériel électrique et à interrompre le courant engendré par celui-ci dans des délais compatibles avec la sécurité des personnes. Afin de respecter cette règle, il est nécessaire de réunir deux conditions primordiales : - La réalisation d un circuit nommé boucle de défaut pour permettre la circulation du courant de défaut. - La coupure du courant de défaut par un dispositif de protection approprié. La constitution de la boucle de défaut dépendra donc du type de schéma de liaison à la terre utilisé. 2) IDENTIFICATION DU SCHEMA DE LIAISON A LA TERRE Il existe trois principaux types de S.L.T, qui seront repérés grâce à des lettres (T, I, N, C, S) suivant le raccordement du transformateur source d une part et le raccordement des masses de l installation considérée d autre part. - Première lettre T ou I : Situation du neutre sortant du transformateur HTA/BTA par rapport à la terre. - Deuxième lettre T ou N : Situation des masses de l installation par rapport à la terre. 1

2 3) SCHEMA TT T : Le neutre du transformateur est relié à la terre. T : Les masses de l installation sont reliées à la terre. Ce schéma est utilisé principalement dans les postes de distributions publics comme par exemple, les locaux d habitation, les établissements scolaires. Schéma : Explication : Lors d un défaut d isolement, un courant de fuite circule entre une phase et la terre à travers la masse du récepteur. Comme la terre est reliée au point neutre du réseau de distribution via le sol, il se crée un circuit fermé de circulation du courant de défaut. 2

3 Schéma d'un défaut : Analyse d un défaut : On donne : Rd : résistance de défaut = 1 Ω Ra : résistance de la prise de terre = 20 Ω Rb : résistance de la prise de terre du neutre = 20 Ω Calcul de Id : Id = U / ΣR Id = 230 / ( ) Id = 5,6 A Calcul de Ul : Ul = Ra x Id Ul = 20 x 5,6 Ul = 112 V Or 112 V est une tension mortelle pour les personnes et les animaux. Le courant de défaut de 5,6 A ne provoquera aucune réaction de la part des disjoncteurs placés en amont du défaut si ceux-ci ont un calibre supérieur, ce qui est souvent le cas (impédance de la boucle de défaut). Pour assurer la sécurité des personnes, il faudra par conséquent associer au disjoncteur un dispositif à courant résiduel appelé aussi dispositif différentiel. 3

4 Tension limite de contact : Règle importante : la tension limite de contact Ul doit toujours être supérieure ou égale au produit de la résistance de la prise de terre des masses Ra par le courant de défaut Id. Ul Ra x Id Tension limite de contact normalisée en fonction des lieux ( NFC ) : SITUATION LOCAL SEC LOCAL HUMIDE LOCAL TREMPE Ul 50 V 25 V 12 V Calcul de la sensibilité d un dispositif différentiel : Pour calculer la sensibilité d un dispositif différentiel, il suffira donc de connaître la valeur de la prise de terre des masses Ra et la tension limite de contact Ul du local considéré. I n = Ul / Ra Exemple : Choisir Ul maximum égale à 25 V (local humide). I n = Ul / Ra I n = 25 / 20 I n = 1,25 A Afin d assurer la sécurité des personnes dans ce local, le calibre du dispositif différentiel ne pourra excéder 1,25 A. 4

5 4) SCHEMA TN. T : Le neutre du transformateur est relié à la terre. N : Les masses de l installation sont reliées au neutre. Il existe deux types de schéma TN. Le schéma TNC et le schéma TNS. Dans le schéma TNC, le neutre et le conducteur de protection sont confondus tandis que dans le schéma TNS le neutre et le conducteur de protection sont séparés. Schéma TNC : Schéma TNS : 5

6 Explication : Lors d un défaut d isolement, les masses des appareils étant reliées au neutre, il se produit un court-circuit entre la phase concernée et le neutre. Ce court circuit ou surintensité sera détecté par les disjoncteurs ou les fusibles selon leur sensibilité. Schéma d'un défaut : La valeur du courant de court-circuit dépendra donc de la tension V et de l impédance des câbles constituant la boucle de défaut. Protection : La coupure automatique en cas de défaut doit satisfaire à la condition suivante : Zs x Ia V Zs impédance de la boucle de défaut Ia courant de coupure des protections V tension simple nominale 6

7 Il faudra donc connaître l impédance de la boucle de défaut pour savoir si les conditions de coupure automatique sont respectées (NFC ). - Pour les fusibles, il faut que le courant de défaut Id provoque la fusion du ou des fusibles. Si la valeur de Id n est pas suffisante, il faudra prévoir soit un disjoncteur différentiel soit réduire l impédance de la boucle de défaut. - Pour les disjoncteurs, le courant de défaut Id doit être supérieur ou égal au courant de déclenchement magnétique Im du disjoncteur. Calcul simplifié de Id : Id = (0,8 x V) / ( Ra + Rpe ) V tension simple phase neutre Ra résistance d un conducteur de phase Rpe résistance du conducteur PE ou PEN Règles importantes : 1. Des précautions doivent être prises afin d éviter toute rupture du conducteur neutre lorsqu il est utilisé comme conducteur de protection (PEN). 2. Le schéma TNC est interdit : en aval du schéma TNS en aval d un dispositif différentiel dans les canalisations mobiles 3. Le schéma TNS est obligatoire pour des sections de câbles inférieures à : 10 mm² pour le cuivre 16 mm² pour l aluminiun ainsi que pour des câbles souples Remarques : L emploi de ces deux types de schémas TNC et TNS nécessite l emploi d un personnel d entretien et de maintenance très compétent. De plus, l utilisation de ces schémas accentue les risques d incendie du fait des forts courants de défaut qui deviennent des courants de court-circuit. 7

8 5) SCHEMA IT. I : Le neutre du transformateur est isolé ou impédant. T : Les masses de l installation sont reliées à la terre. Ce type de schéma est utilisé lorsque la continuité de service d une installation est prioritaire (pétrochimie, sidérurgie, blocs opératoire). Il nécessite d être alimenté par un poste de transformation privé et un service d entretien et de maintenance compétent. Schéma : Explication : Lors de l apparition d un premier défaut d isolement, les dispositifs contrôlent d isolement (CPI : contrôleur permanent d isolement) détectent le défaut mais il n y a pas coupure de l alimentation car le courant de défaut Id est soit nul (neutre isolé), soit faible (neutre impédant). 8

9 Premier défaut : Le courant de premier défaut est limité grâce à l impédance Z à une valeur telle qu il n en résulte pas de tension Ud dangereuse. Deuxième défaut : Explication : Après l apparition du premier défaut, la coupure est obligatoire au deuxième défaut. Lorsque ce deuxième défaut apparaît sur la même phase, il ne se passe rien. Par contre, si ce défaut apparaît sur une phase différente, alors il se présente sous la forme d un court-circuit entre deux phases. Protection : Si les masses sont interconnectées, la protection s effectuera dans les mêmes conditions que le schéma TN. Si les masses ne sont pas interconnectées (bâtiments différents), la protection s effectuera dans les mêmes conditions que le schéma TT. 9

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