Schéma de liaison à la terre

En électricité, un Schéma de Liaison à la Terre, ou SLT définit le mode de raccordement à la terre du point neutre d'un transformateur de distribution et des masses côté utilisateur.



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Sécurité électrique - Électrotechnique

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En électricité, un Schéma de Liaison à la Terre, ou SLT (Anciennement Régime de neutre) définit le mode de raccordement à la terre du point neutre d'un transformateur de distribution et des masses côté utilisateur.

Les schémas de liaison à la terre ont pour but de protéger les personnes et le matériel en maîtrisant les défauts d'isolement. En effet, pour des raisons de sécurité, toute partie conductrice d'une installation est isolée comparé aux masses. Cet isolement peut se faire par éloignement, ou par l'utilisation de matériaux isolants. Mais avec le temps, l'isolation peut se détériorer (à cause des vibrations, des choc mécaniques, de la poussière, etc. ), et par conséquent mettre une masse (la carcasse métallique d'une machine par exemple) sous un potentiel dangereux. Ce défaut présente des risques pour les personnes, les biens mais également la continuité de service.

Selon la norme CEI 60364 (remplacée par le guide de charge CEI 60076-7 Ed. 1), un schéma de liaison à la terre se définit par deux lettres. La première indique le raccordement du neutre du transformateur, elle peut être :

La seconde lettre indique la façon de connecter les masses utilisateurs, elle peut être :

Schéma TN

Généralités

Dans le SLT TN, le neutre du secondaire transformateur est relié à la terre et les masses utilisateurs sont connectées au conducteur de protection (nommé PE, de l'anglais :protective earth (PE) ) principal lui-même relié à la prise de terre. La totalité est par conséquent interconnecté à une barre collectrice en cuivre dont la prise de terre fond de fouille y est connecté. Les normes CEI 60364 et NF C 15-100 définissent 3 sous-schémas pour le SLT TN : TN-C (terre et neutre commun), TN-C/S (TNC pour les circuit principaux et TNS pour les circuits terminaux et section des conducteurs <10mm cuivre et <16mm2 aluminium) et TN-S(terre et neutre séparé).

Régime TT
Régime TN-C
Régime TN-S
Régime TT Régime TN-C Régime TN-S
Régime TN-C-S
Régime IT
Régime TN-C-S Régime IT

Cependant, il est indispensable de se reporter sur la norme NF-C 15-100 pour plus de précision.

TN-C

Régime TN-C

Dans le TN-C (Terre Neutre Confondus), les conducteurs de neutre (N) et de protection (PE) sont confondus pour former le PEN.

TN-S

Régime TN-S

Dans le TN-S, le conducteur de protection et le conducteur neutre sont reliés seulement au poste de distribution ainsi qu'à aucun autre point.

TN-C-S

Régime TN-C-S

Le conducteur de protection (PE) et le neutre (N) sont confondus du transformateur jusqu'au point de distribution, et ensuite scindés sur les circuits terminaux et section de conducteur < 10 mm cuivre. On peut aussi trouver une résitance qui relie le neutre à la terre. Cela permet de limiter le courant de court circuit d'une centaine d'ampères. Donc Id (Courant de Défaut) sera fonction de la résistance (Si R élevée... Id faible).

Schéma TT

Principe

Régime TT

Le neutre du transformateur est relié à la terre, et les masses des équipements des utilisateurs disposent de leur propre raccordement à la terre.

Défaut en régime TT

Schéma de principe d'un défaut en régime TT
Schéma équivalent d'un défaut en régime TT
Schéma de principe Schéma équivalent

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

Id=\frac{U}{Rf + Rc + Rn + \big( \frac {Ru * Rh}{Ru + Rh} \big)}

Uc=\big( \frac {Ru * Rh}{Ru + Rh} \big)*Id

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=230V

Rf=0, 1Ω

Rc=0 Ω (défaut Franc)

Ru=25 Ω

Rn=18 Ω

Rh= 1kΩ

Id=\frac{230}{0+ 0 + 18 + \big( \frac {25 * 1000}{25 + 1000} \big)}

Uc = 24, 4 * 5, 41 = 132 > 50V

La tension de contact est par conséquent dangereuse même en milieu sec. Il est indispensable de mettre en place un système de protection contre les contacts indirect (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 totalement isolé de la terre (il est dit «flottant», grâce à l'isolation galvanique propre au transformateur). Les trois phases et en particulier 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 (1 500 Ω). Les masses utilisateur sont interconnectées normalement et reliées à la terre.

On parle de premier défaut quand 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 quand un deuxième court-circuit avec la terre apparaît après un premier défaut, sur une des deux autres.

les points forts

Dans le cas d'un premier défaut, il n'existe en principe 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 particulièrement important explique son utilisation dans les domaines où la fourniture d'électricité est vitale : blocs opératoires des hopitaux, locaux à risques d'explosion, installations d'éclairage de sécurité, mais aussi les domaines industriels qui ont un impératif de continuité de service tel que les fonderie qui aurait énormément à perdre financièrement si elle devait se remettre en chauffe à chaque défauts.

les limitations

Si le premier défaut n'est pas rapidement traité, un second défaut peut apparaitre et s'avérer dangereux, ou alors mortel. C'est pourquoi on conserve les disjoncteurs. En effet, quand le deuxième défauts apparaît, cela entraîne un court-circuit entre 2 phases et par conséquent, dans le pire des cas, un seul des 2 disjoncteurs correspondant aux départs en défaut se déclenche. Dans ce dernier cas, on se retrouve par conséquent 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 par conséquent indispensable 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 par conséquent 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 batiments ayant leur propre terre sont alimentés par le même réseau IT, et qu'un défaut apparait sur deux phases différentes dans chaque batiment, alors un cable reliant les deux batiments (tel qu'un cable de télécommunication) pourra être porté au potentiel du secteur (généralement 400V) dans un des deux batiments. C'est pourquoi il est fortement conseillé interconnecter ensemble l'ensemble des terres d'un même réseau IT et que, quel que soit le régime de neutre, toute installation ne doit comporter qu'une seul terre.

L'utilisation de matériel électrique avec des courants de fuite importants (capacités parasites entre phase et chassis), 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 pour diminuer les variations de potentiel entre le réseau et la terre : elle est par conséquent spécifiquement importante dans les réseaux alimentant des appareils sensibles.

La localisation d'un défaut est complexe, ou alors quasiment impossible dans le cas d'un second défaut sur une même phase. Une technique de localisation consiste à injecter un courant de 10Hz au niveau du CPI, et de détecter la fuite avec 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, ou alors impossible dans les installations domestiques par exemple.

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

Le conducteur neutre est reconnu par la NFC 15-100 de 2002 comme un conducteur actif. A ce titre, le conducteur neutre doit être sectionné dans l'ensemble des régimes de neutre (IT, TN-S, TT).

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

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 indispensable sauf si :

Utilisations des SLT dans le monde

Compatibilité électromagnétique

Bibliographie

Notes


Voir aussi


Recherche sur Amazon (livres) :



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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 07/04/2010.
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