Commentaires. Neutre isolé ou neutre relié à la terre par une impédance limitant le courant de défaut

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1 Commentaires Les trois Schémas des liaisons à la terre (TT, TN et IT) prévus par la réglementation sont équivalents si l on respecte toutes les règles d installation et d exploitation imposées. Il ne peut donc être question de faire un choix à priori. Le régime de neutre d une installation résulte essentiellement : 1. Soit d une imposition réglementaire (décret, arrêté ou circulaire) : Etablissements d enseignements secondaires (CES), technique (CET) ou locaux avec des TP Neutre à la terre 1 (Schéma TT) Blocs opératoires (salles d opération ou d anesthésie des hôpitaux et cliniques) Neutre Isolé 2 (Schéma IT) Installations alimentées par le réseau de distribution publique (EDF ou Régies) Neutre à la terre 3 (Schéma TT) Installations d éclairage de sécurité alimentées par une source centrale dans les établissements recevant du publics. Neutre Isolé 4 (Schéma IT) Installations des mines et carrières. Neutre Isolé 5 (Schéma IT) avec une particularité : coupure au premier défaut lors le seuil d isolement atteint une valeur préalablement définie. 2. Soit du choix de l utilisateur lorsqu il est alimenté par un transformateur HTA/BT dont il est propriétaire, ou qu il possède sa propre source d énergie ou un transformateur BT/BT à enroulements séparés. Neutre isolé ou neutre relié à la terre par une impédance limitant le courant de défaut Il n y a pas de différences fondamentales entre le régime de neutre isolé ou relié à la terre par une impédance. Considérons le schéma unifilaire joint en annexe, nous avons supposé que le neutre du transformateur est relié à la terre à travers une impédance de 1000Ω. Les réseaux dits à «neutre isolé» se ramènent à ce cas si l on prend en compte les capacités des conducteurs actifs par rapport à la terre et les perditances d isolement du réseau. En fonctionnement normal, l ensemble capacités et perditances constituent une impédance équivalente de mise à la terre du point neutre. Ordre de grandeur : Réseau 1km de câble C = 0,3µ F - Réseau U = 380V 6 I c = 380 0, π 3 = 60mA Impédance fictive entre le neutre et la terre 6 = Z = = Ω 3 Cω 3 0,3 100π Voir la circulaire de l éducation nationale. 2 Décret du 31 octobre 1973 et Arrêté du 23 mars Arrêté Technique. 4 Arrêté du 23 mars Décret n du 7 mai 1980 complété par le décret n du 23 septembre 1991 (Code minier)

2 Vous remarquerez sur le schéma joint en annexe la présence d un limiteur de surtension (son choix d ailleurs dépend de la connaissance du réseau de son mode de raccordement de la tenue diélectrique des équipements raccordés sur ce réseau et de sa tension d amorçage 100% à la fréquence industrielle). Le rôle de ce limiteur de surtension à été évoqué à de maintes reprises sur ce forum (claquage entre HTA et BT Art 5 IV et 34 du décret n du 14 novembre 1988). Il est obligatoire pour les installations réalisées suivant le schéma IT. Analyse du principe de fonctionnement lors d un premier défaut d isolement à la terre Si l on désigne par Z l impédance (Ici Z=1000Ω) de mise à la terre du neutre et en considérant que l ensemble des prises de terre est interconnecté (disposition réglementaire obligatoire ou installation de DDR dans le cas contraire), nous voyons qu un premier défaut d isolement à la terre affectant une masse donnera naissance à un courant de défaut dont l intensité Id prend pour valeur : U0 231 I d = = = 0, 231A Z 1000 Si l impédance Z (ou l impédance équivalente) de mise à la terre du point neutre est suffisamment élevée, le courant de Id sera suffisamment faible pour que la montée en potentiel du groupe de masses affectée par le défaut reste inférieure à la tension limite de sécurité (Ul = 50Volts). La montée en potentiel des masses prend pour valeur : VM = Id RM RM U0 Ulim ite Z L existence d un premier défaut, même franc, ne présentera pas de danger, la poursuite de l exploitation est donc permise. Ce premier défaut d isolement à la terre doit être signalé d où la nécessité d installer à l origine de l installation un CPI Cette condition est, en règle générale, facilement remplie dans les réseaux de la classe basse tension. Par contre l apparition d un second défaut d isolement (le premier défaut n ayant pas été éliminé) affectant un conducteur actif différent (Neutre ou phase) fera apparaître un danger immédiat entraînant la coupure obligatoire. Afin de ne pas alourdir cette note, je ne développerais pas l analyse du double défaut d isolement simultané, je laisse cette tâche à votre professeur. Note : eu égard à ce qui vient d être dit, vous comprendrez aisément la protection contre contacts indirects par séparation des circuits. Pour compléter votre information, vous trouverez ci-après des extraits des textes réglementaires principaux (la liste est loin d être complète) que vous devriez connaître avant de réaliser une installation électrique. La méconnaissance de ces textes et des normes (NFC , NFC et NFC ) vous conduira nécessairement à commettre des erreurs de conception.

3 EXTRAIT du DECRET n Décret n du 14 novembre 1988 pris pour l exécution des dispositions du livre II du Code du travail (titre III :: Hygiène, sécurité et conditions de travail) en ce qui concerne la protection des travailleurs dans les établissements qui mettent en oeuvre des courants électriques. Art Installations électriques réalisées suivant le schéma IT (neutre isolé ou neutre relié à la terre par une impédance limitant le courant de défaut) Art. 34. Dans les installations électriques réalisées suivant le schéma IT, toutes les masses doivent être reliées à la terre, soit individuellement, soit par groupe, soit par un réseau général d interconnexion. Le produit de la résistance de prise de terre des masses par le courant de premier défaut franc entre un conducteur de phase et une masse doit être inférieur à la tension limite conventionnelle de sécurité. Un contrôleur permanent d isolement doit signaler l apparition d un premier défaut à la masse ou à la terre d une partie active quelconque, entre compris, de l installation. A moins que ce contrôleur permanent d isolement ne provoque la coupure automatique 6 de l installation ou d une de ses parties dès ce premier défaut, l apparition d un autre défaut affectant un autre conducteur actif doit provoquer la coupure automatique de l un au moins des circuits en défaut. Lorsque toutes les masses de l installation sont interconnectées, des dispositifs de protection contre les surintensités ou des dispositifs à courant différentiel résiduel peuvent être utilisés. Si toutes les masses ne sont pas interconnectées, un dispositif à courant différentiel résiduel doit protéger chaque groupe de masses interconnectées. Dans les installations des domaines BTA ou BTB alimentées par un transformateur à primaire haute tension, un dispositif limiteur de surtension doit protéger l installation en cas de défaut d isolement entre les circuits haute tension et basse tension. Extrait de la circulaire du 6 février 1989 modifiée le 29 juillet 1994 Article 34 - Installations électriques réalisées suivant le schéma IT La définition du schéma IT de l'article 2 7 caractérise ce schéma par le fait que la boucle de défaut comprenant systématiquement une impédance de limitation, un premier défaut d'isolement d'un conducteur de phase n'entraîne pas la circulation d'un courant suffisant pour provoquer l'apparition d'une tension de contact supérieure à la tension limite conventionnelle de sécurité, compte tenu de la valeur de la résistance de prise de terre des masses. Le courant de premier défaut à prendre en considération est le courant de fuite naturel de l'installation, tenant compte à la fois du niveau général d'isolement de celle-ci et des fuites capacitives des canalisations et des autres matériels. Afin d'assurer efficacement la surveillance de l'installation, le contrôleur permanent d'isolement doit être réglé pour donner l'alerte avant que l'isolement de l'installation ne s'abaisse au point de permettre, lors de l'apparition ultérieure d'un seul défaut franc, de porter le potentiel des masses à un niveau dangereux. 6. Décret n du 7 mai 1980 complété par le décret n du 23 septembre 1991 (Code minier) 7 Schéma IT : type d installation dans lequel la source d alimentation est isolée ou présente un point, généralement le neutre, relié à la terre par une impédance de valeur suffisamment élevée pour qu un premier défaut d isolement entre un conducteur de phase et la masse ne provoque pas l apparition d une tension de contact supérieure à la tension limite conventionnelle de sécurité.

4 Pratiquement, le seuil de détection doit être réglé à une valeur légèrement inférieure au niveau global naturel d'isolement, c'est-à-dire celui qui est mesuré après élimination des défauts ponctuels. Il convient de noter par ailleurs que le schéma IT ne peut être utilisé pour des installations alimentant des appareils d'utilisation présentant, du fait même de la technologie mise en jeu, un faible niveau d'isolement ou des courants de fuite capacitifs importants. L'apparition d'un second défaut (cf. définition du «premier défaut» à l'article 2) doit provoquer la coupure automatique de l'un au moins des circuits en défaut L'usage à cette fin des dispositifs de protection contre les surintensités n'est possible que lorsque toutes les masses de l'installation sont interconnectées et que l'impédance de la boucle de défaut est suffisamment faible pour permettre le respect du temps maximal de coupure prescrit à l'article 2 de l'arrête du 15 décembre 1988 en fonction des tensions de contact présumées; Compte tenu du fait que l'emplacement du premier défaut ne peut être connu a priori, les règles pratiques fixées par des normes (essentiellement la norme NF C pour les installations des domaines BTA et BTB), considèrent donc que les conditions de protection en schéma IT sont satisfaites si le dispositif de protection contre les surintensités de chaque circuit assure la coupure dès que le courant de défaut atteint la moitié du courant de défaut franc qui circulerait si l'installation était réalisée en schéma TN.

5 Q A1 Q A2 Q B Q TA1 Q TA2 Q TB S 3 C/C Soléfuse 24kV 31,5A TR3 S= 1000kVA U 1 = 20kV U 2 = 400V U cc = 6% Dyn11 S NT 16H1-42kA Micrologic 5.0A 4P 4D 1600A I r = 0,9xI n I m = 10xI r t = 80ms Q 1 O S p0 Ib = 1440A O Limiteur de surtension S pe L=5m C0 A 1 A 2 B S p0 Z CPI S P0 = 150² Al S Pe = 300² Al = 25² Cu Vers TGBT 3.1 C1 U1000AR2V 4x (4x1x300²)+ 1x300² L=25m 1 R P Réseau HTA 20kV Interne à l'usine Distribution en coupure d'artère Pcc = 150MVA Impédance de limitation Z=1000Ω R B R PAB = 1Ω Légende des serrures avec: Clé absente Clé libre Clé prisonnière Poste 3 HTA/BTA Panneau ou porte Tableau Général : TGBT Folio N 1 Vérouillage mécanique