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Chapitre 1 : la protection des équipements et des personnes Introduction généra

Chapitre 1 : la protection des équipements et des personnes Introduction générale : L’électricité est une forme d’énergie qui est très répandue. Elle est devenue très familière par son utilisation en milieu domestique ou industriel. L’électricité peut pourtant, dans certaines circonstances, compromettre la sécurité des personnes et des équipements. En effet, on ne la voit pas, ne l’entend pas et ne la sent pas. Elle reste pour beaucoup de personnes une notion abstraite et les risques liés à une mauvaise utilisation sont mal perçus. 1. Les principales perturbations sur les installations électriques : Le problème de la protection des installations consiste a définir la nature des perturbations contre les quels on doit se protéger puis a choisir l’appareil capable de les détecter et capable de les supprimer . Les perturbations sur une installation électrique se traduisent par : -les surintensités : surcharge ou court-circuit -les surtensions - baisses de tension 1.1 la surcharge  définition : Des courants de surcharge surviennent lorsque les charges nécessitent de façon inattendue un courant supérieur au courant nominal (In) prévu. Conséquences : Les courants de surcharge entraînent l’élévation de la température dans les conducteurs, la dégradation de leur isolant et leur vieillissement prématuré . Moyens de protection : Relais thermique ,fusible ,déclencheur thermique du disjoncteur . 1.2 Court-circuit Définition : Elévation brutale de l’intensité de 10 à 1000 In dans un circuit due à une liaison accidentelle de deux points de potentiel différents (exemple :PH et N , défaut d’isolement). Conséquences : Destruction très rapide des conducteurs et risque d’incendie. Moyens de protection : Déclencheur magnétique du disjoncteur, fusible. 1.3 La surtension  Définition : Augmentation soudaine et importante de la tension due par exemple à un coups de foudre, à un contact entre HTA et BTA. Les Conséquences : Claquage des isolants avec pour conséquence des courts-circuits éventuels. Moyens de protection : limiteur de surtension, relais de surtension, parafoudre. 1.4La baisse ou le manque de tension Définition : chute de tension, trop importante dans un réseau, déséquilibre d’un réseau triphasé de distribution. Conséquences : Mauvais fonctionnement des récepteurs Moyens de protection : Relais à minimum de tension, alimentation autonome. Résumé : 1.5 défauts d’isolement Définition : Pour assurer le bon fonctionnement et une parfaite sécurité des appareils et installations électriques, tous les conducteurs sont isolés : gaine pour les câbles, vernis pour les bobinages. Quand la qualité de ces isolements s’amoindrit, des courants de fuite peuvent circuler d’un conducteur à l’autre.  causes défauts d’isolement : Cause d’origine électrique : Principalement liés à des phénomènes de surtensions et surintensités . Cause d’origine mécanique : Les séquences de mise en marche et de mise à l’arrêt surtout lorsqu’elles sont fréquentes, les défauts d’équilibrage de machines tournantes et l’ensemble des chocs directs sur les câbles et plus généralement les installations. Cause d’origine chimique : La proximité de produits chimiques, d’huiles et de vapeurs corrosives et de façon générale la poussière affectent les performances d’isolement des matériaux. Cause liés aux variations de température : En combinaison avec les stress mécaniques provoqués par les séquences de marche et d’arrêt des équipements, des contraintes de dilatation ou contraction affectent les caractéristiques des matériaux isolants. Le fonctionnement aux températures extrêmes est également un facteur de vieillissement des matériaux. Les contaminations de l’environnement : Le développement de moisissures et le dépôt de particules dans des environnements humides et chauds participent également à la détérioration des caractéristiques d’isolement des installations. Situations augmentant le risque d'incendie Risques liés au défaut d’isolement Un défaut d’isolement, quelle que soit sa cause, présente des risques pour : -la vie des personnes ; -la conservation des biens ; -la disponibilité de l’énergie électrique. La mesure d’isolement : La mesure d’isolement s'inscrit dans une politique de maintenance préventive et, il convient de comprendre les différentes causes de dégradation possibles des performances d’isolement afin de pouvoir conduire la mise en place de mesures visant à corriger les dégradations. Mégohmmètre : Tous les multimètres numériques sont dotés d'une fonction de mesure de résistance (ohm). Mais cette fonction utilise une tension très faible et pour tester l'isolement on applique une tension DC relativement élevée (Même s'ils produisent une tension élevée, le courant produit est en revanche strictement limité) pour que les fuites de courant soient plus visibles. On utilise pour cela le contrôleur d'installation ou un Mégohmmètre qui est capable de mesurer des grandes résistances. Les étapes a suivre pour Mesurer de la résistance d’isolement Avant les mesures : 1. Enlever les fusibles ou déclencher le disjoncteur 2. Vérifier l’absence de tension 3. Une tension étant générée lors de la mesure 4. débrancher les appareils électroniques Quelques exemples de test d’isolement -Mesure d’isolement sur une installation électrique La résistance d’isolement entre un conducteur polaire et la terre ou entre un conducteur neutre et la terre doit atteindre au minimum les valeurs suivantes : -Mesure d’isolement sur une machine tournante -Mesure d’isolement sur un appareil et moteur électrique Après les mesures : -Décharger les lignes -Replacer les fusibles ou réenclencher le disjoncteur -Connecter les appareils d’utilisation 2. Schémas de liaison à la terre (SLT) ou régimes du neutre la norme d’installation -CEI 60364 au niveau international a officialisé trois Schémas des Liaisons à la Terre -SLT- et définissent les règles d’installation et de protection correspondantes. sont : - la mise au neutre (TN) ; - le neutre à la terre (TT) ; - le neutre isolé (IT). Ces trois schémas ont une même finalité en terme de protection des personnes et des biens : la maîtrise des effets des défauts d’isolement . Ils sont considérés comme équivalents sur le plan de la sécurité des personnes contre les contacts indirects. 2.1 Symbolisation des liaisons L’identification des types de schémas est ainsi définie au moyen de 2 lettres ,la première pour le raccordement du neutre du transformateur et la deuxième pour le type de raccordement des masses d’utilisation. 2.2 Classification des régimes de neutre 2.2.1 Régime TT Le neutre de la source d’énergie est mis à la terre, et la masse de l’installation électrique est mise à son tour à la terre, c’est le cas le plus simple.² 2.2.2 Régime IT Le neutre de la source de tension est isolé ou relié à la terre par une forte impédance(généralement de 1 kΩ à 2 kΩ), les masses des récepteurs électriques sont reliées à la terre comme l’indique la figure suivante. 2.2.3Régime TN Dans ce régime le neutre est mis à la terre et les masses sont reliées au neutre par un conducteur de protection. Deux cas qui se présentent : Régime TNC Le conducteur de protection de PE et le conducteur N de l’alimentation peuvent être confondus en un seul conducteur PEN. Régime TNS Le conducteur de protection PE et le conducteur N du coté de l’alimentation peuvent être séparés 2.3Caractéristiques des différents régimes de neutre Le tableau suivant se récapitule selon la norme CEI les montages de chaque régime de neutre, ainsi les précautions pour assurer la protection des appareils et personnes. 2.4 Analyse d'un défaut d'isolement en régime TT Supposons qu'un défaut apparaisse entre une phase (ex : la phase 3) et la masse au niveau d'un récepteur qui est en cas de contact avec un organe d'un être humain. Calcul du courant de défaut et de la tension de contact le courant de défaut quitte le transformateur par la phase 3, traverse le récepteur et rejoint le neutre du transformateur par la terre (au passage il traverse les 2 résistances de terre : celle où est relié le neutre et celle où sont reliées les masses) on note : RT : résistance de prise des masses ; RN : résistance de la prise de terre neutre ; Rd : résistance de défaut (cas le plus défavorable Rd = 0Ω) ; Id : courant de défaut ; Ud : tension de défaut. Si on considère que le transformateur est un transformateur 20kV / 400V, que la résistance de la prise de terre des masses des récepteur égale 20 Ω et que la résistance de la prise de terre du neutre égale 10 Ω, calculer le courant de défaut Id. Calcule le courant et la tension de défaut Id = 230/RA+RB = 7.7A Si une personne touche une masse des récepteurs en défaut, elle sera soumise à la tension de contact Uc que l’on peut calculer : Uc = RA x Id = 20 x 7,7 = 154 V Cette tension est dangereuse quelque soit la tension limite choisie et il faut donc couper, le plus rapidement possible, pour protéger les personnes. 2.5 Tableau des tensions limites : Ce tableau récapitule les tensions de défauts tolérées par la norme internationale CEI 60364 en fonction des lieux d’application. , 3. La classification des matériels électriques Le matériel est classé en fonction de ses protections et donc des usages autorisés. Il existe deux classifications : les classes d’isolation ;  Degrés de protection IP, IK, AF. Ces deux classifications sont complémentaires et doivent être étudiées toutes les deux avant de choisir un matériel. 3.1La uploads/s3/ 1-rappel-de-quelques-notions-sur-les-schemas-electriques.pdf