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Protection des personnes : Les Schémas de Liaison à la Terre COURS Page 1 / 22

Protection des personnes : Les Schémas de Liaison à la Terre COURS Page 1 / 22 1. INTRODUCTION.................................................................................................................................................................2 2. GÉNÉRALITÉS....................................................................................................................................................................2 2.1. ORIGINE DES ACCIDENTS................................................................................................................................................2 2.2. RISQUES PAR RAPPORT AUX UTILISATEURS....................................................................................................................2 2.3. NORMES RÉGISSANT LA PROTECTION DES PERSONNES..................................................................................................2 2.4. COURBES DE SÉCURITÉ, TENSIONS DE SÉCURITÉ............................................................................................................3 3. DÉFINITIONS.......................................................................................................................................................................4 3.1. IDENTIFICATION, CODIFICATION DES RÉGIMES DE NEUTRE.............................................................................................4 4. LA PROTECTION DIFFÉRENTIELLE...........................................................................................................................4 4.1. DÉFINITION.....................................................................................................................................................................4 4.2. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT.....................................................................................................................................5 4.3. CONDITIONS DE DÉCLENCHEMENT.................................................................................................................................5 4.4. CARACTÉRISTIQUES........................................................................................................................................................5 4.5. TEST & CONTRÔLES DES INSTALLATIONS PROTÉGÉES PAR APPAREILS DIFFÉRENTIELS..................................................6 5. SÉLECTIVITÉ......................................................................................................................................................................6 5.1. DÉFINITION :...................................................................................................................................................................6 5.2. SÉLECTIVITÉ VERTICALE................................................................................................................................................7 5.3. SÉLECTIVITÉ HORIZONTALE...........................................................................................................................................7 5.4. SÉLECTIVITÉ CHRONOMÉTRIQUE :.................................................................................................................................7 5.5. SÉLECTIVITÉ AMPÈREMÉTRIQUE :..................................................................................................................................7 5.6. SÉLECTIVITÉ LOGIQUE :.................................................................................................................................................8 6. PRISE DE TERRE................................................................................................................................................................9 6.1. NATURE DES PRISES DE TERRE.....................................................................................................................................10 6.2. NOTION DE RÉSISTIVITÉ DE TERRAIN...........................................................................................................................11 6.3. MESURE DE LA PRISE DE TERRE...................................................................................................................................11 7. RÉGIME TT........................................................................................................................................................................11 7.1. DÉFINITION...................................................................................................................................................................11 7.2. PRINCIPE DE LA PROTECTION.......................................................................................................................................12 7.3. SCHÉMA DE PRINCIPE...................................................................................................................................................12 7.4. APPAREILS À ASSOCIER................................................................................................................................................12 7.5. CALCUL D’UNE INSTALLATION : VÉRIFICATION DE LA PROTECTION POUR :.................................................................13 7.6. CONDITIONS D’UTILISATION ;.......................................................................................................................................14 7.7. DOMAINE D’APPLICATION, EXEMPLES D’INSTALLATION..............................................................................................14 8. RÉGIME IT.........................................................................................................................................................................14 8.1. DÉFINITION...................................................................................................................................................................15 8.2. PRINCIPE DE LA PROTECTION.......................................................................................................................................15 8.3. SCHÉMAS DE PRINCIPE.................................................................................................................................................16 8.4. APPAREILS À ASSOCIER :..............................................................................................................................................16 8.5. ETUDE D’UN DÉFAUT SIMPLE :.....................................................................................................................................17 8.6. ETUDE D’UN DÉFAUT DOUBLE :....................................................................................................................................17 8.7. DOMAINE D’APPLICATION............................................................................................................................................18 9. RÉGIME TN........................................................................................................................................................................18 9.1. DÉFINITION...................................................................................................................................................................18 9.2. PRINCIPE DE LA PROTECTION.......................................................................................................................................19 9.3. SCHÉMAS DE PRINCIPE.................................................................................................................................................19 9.4. APPAREILS À ASSOCIER................................................................................................................................................19 9.5. VÉRIFICATION DE LA PROTECTION...............................................................................................................................19 9.6. CONDITIONS D’UTILISATION.........................................................................................................................................20 10. UTILISATION DE LA TRÈS BASSE TENSION TBT...................................................................................................21 11. CHOIX D’UN SCHÉMA DE LIAISON À LA TERRE...................................................................................................21 12. LIENS UTILES...................................................................................................................................................................22 Protection des personnes : Les Schémas de Liaison à la Terre COURS Page 2 / 22 1. Introduction L’électricité est une forme d’énergie très répandue de nos jours ; devenue très familière, aussi bien dans les milieux industriels que domestiques, elle peut cependant dans certaines circonstances compromettre la sécurité des utilisateurs. 2. Généralités 2.1. Origine des accidents Les accidents d’origine électrique peuvent avoir deux causes : Causes humaines : - Ignorance, ou incompétence des usagers de l’électricité, - Faute de comportement, comme effectuer une intervention sous tension en négligeant les risques, - Mauvais entretien ou modification d’une installation sans respecter les réglementations sur les installations électriques, - Mauvaise utilisation, surexploitation d’une installation. Causes matérielles : - Installations vétustes (défaut d’isolement, qualité de prise de terre dégradée, …) L’électrisation conduit vers deux types de lésions : Conséquences directes : brûlures internes, fibrillation, tétanisation des muscles, … Conséquences indirectes : chutes, brûlures externes dues à une élévation de température des parties actives, à des projections d’arcs électriques ou un incendie, explosion, … 2.2. Risques par rapport aux utilisateurs Le danger pour le corps humain est d’autant plus grand si : - l’intensité passant dans le corps est grande, - la durée de passage du courant est grande. On met en évidence la relation entre la gravité des lésions, l’intensité et le temps dans le graphe ci-contre. On retiendra que le courant électrique alternatif est dangereux à partir de 10 mA, et mortel à partir de 30 mA (pour une durée de plus de 5 s). 2.3. Normes régissant la protection des personnes NF C 15 100 : Installations électriques basse tension NF : Distinction des produits fabriqués conformément aux normes françaises C : Indice de Classe c Electrotechnique 15 : Indice de sous classe 100 : Numéro d’ordre de la norme Protection des personnes : Les Schémas de Liaison à la Terre COURS Page 3 / 22 Autres normes en France : AFNOR (Association Française de NORmalisation) UTE (Union Technique d’Electricité) En Europe : CENELEC (Comité Européen de Normalisation ELECtrique) Dans le monde : CEI (Commission Electrotechnique Internationale) 2.4. Courbes de sécurité, tensions de sécurité La résistance du corps humain évolue suivant beaucoup de paramètres (tension, conditions atmosphériques, anatomie, conditions physiques, etc.). Sa valeur peut être évaluée entre quelques kilo ohm et quelques mégohms La caractéristique ci-contre donne les variations de cette résistance en fonction de la tension de contact, et de l’état de la peau. Selon ces considérations, la norme définit une valeur limite de tension de contact à ne pas dépasser en cas de défaut d’isolement dans l’installation. Ces valeurs ont été déterminées de façon à ce que la sécurité des personnes soit vérifiée dans tous les cas. Tension limite : Locaux Secs Locaux Humides Immergés - en AC 50 V 25 V 12 V - En DC 120 V 60 V 30 V De ce tableau, ainsi que du graphe t = f(I), on déduit le graphe ci-contre, qui définit le temps maximum de déclenchement des appareils de protection, en fonction de la tension de contact, et de la tension limite de sécurité : Protection des personnes : Les Schémas de Liaison à la Terre COURS Page 4 / 22 3. Définitions Conducteurs actifs : conducteur normalement affecté à la transmission de l’énergie, tels que les conducteurs de phase ou de neutre (le PEN n’est pas un conducteur actif). Conducteur de protection équipotentielle : conducteur destiné à mettre au même potentiel toutes les parties métalliques d’une installation (carcasses, structures, …). Neutre : conducteur actif relié directement ou indirectement à la terre. Masses : partie métallique d’un matériel électrique susceptible d’être en contact avec une personne, et qui pourrait être accidentellement sous tension. Prise de terre : ensemble des pièces conductrices enfoncées dans le sol et assurant une liaison électrique efficace avec la terre. Contact direct : contact d’une personne avec une partie active du circuit (barre conductrice, borne de raccordement non protégée, …) Contact indirect : contact d’une personne avec une masse mise accidentellement sous tension suite à un défaut d’isolement Défaut franc : conducteur actif mis accidentellement en contact direct, sans résistance de contact avec la masse métallique de l’appareil Défaut non franc : conducteur actif mis accidentellement en contact indirect, avec résistance de contact avec la masse métallique de l’appareil 3.1. Identification, codification des régimes de neutre L’identification du régime de neutre se fait à partir de deux lettres : - la première indique la position du neutre (T pour relié à la Terre, I pour Isolé ou Impédant par rapport à la terre) - la seconde indique la position des masses (T pour reliées à la Terre, N pour reliées au Neutre) Une troisième lettre peut compléter dans certains cas la désignation du régime de neutre. 4. La protection différentielle 4.1. Définition On appelle DDR (Dispositif Différentiel Résiduel) ou ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker) tout appareil de protection « destiné à détecter un courant résiduel consécutif à la somme des courants vectoriels des conducteurs actifs ». Ces appareils sont classifiés selon trois familles : Le relais différentiel : il comporte simplement un détecteur de défaut et qui émet un signal. Il est associé mécaniquement ou électriquement à un disjoncteur ou un contacteur (Fig. 3). La mesure du courant de fuite à la terre peut être réalisée par un tore séparé (Fig. 4). L'interrupteur différentiel : il établit, supporte et coupe des courants dans les conditions de service normales et provoque l'ouverture des contacts quand le courant différentiel atteint, dans des conditions spécifiques, la valeur de sensibilité. L'interrupteur différentiel n'est pas protégé thermiquement et doit être associé à une protection magnéto-thermique (Fig. 2). Protection des personnes : Les Schémas de Liaison à la Terre COURS Page 5 / 22 Le disjoncteur différentiel : il comporte en plus de la fonction différentielle, un dispositif de protection contre les surcharges et les courts-circuits (Fig.1). 4.2. Principe de fonctionnement Le DDR est conçu autour d'un transformateur d'intensité qui enserre les conducteurs actifs (phases et neutre). Dans le cas d'un circuit sans défaut, la somme vectorielle 0 3 2 1     In I I I , il n'y a donc pas de courant dans la bobine de détection. Lors d'un défaut la somme vectorielle Id In I I I     3 2 1 , il apparaît donc un courant dans la bobine de détection proportionnel au courant de défaut Id. La bobine alimente un dispositif à seuil de courant qui donnera l'ordre de déclenchement à l'appareil de coupure (interrupteur, disjoncteur). 4.3. Conditions de déclenchement Le seuil de réglage est appelé In. La norme de construction des DDR (NF C 61-140) tolère une zone dans laquelle, le système différentiel peut ou non déclencher. Cette zone est fonction du courant de défaut Id et du seuil du DDR In : - Si Id > In : déclenchement obligatoire du DDR, - Si Id < In/2, pas de déclenchement du DDR - pour Id compris entre ces deux valeurs, le DDR peut ou non déclencher 4.4. Caractéristiques Les DDR sont des matériels définis par la norme internationale CEI 60755 qui prescrit trois types de protections, ainsi que des seuils de déclenchement ou sensibilités : - Type AC : détecte les défauts en courant AC - Type A : détecte les défauts en courant AC et CC impulsionnels (à condition que le courant CC s’annule au moins une fois chaque demi cycle) - Type B : détecte les défauts en courant AC, CC impulsionnels et CC lissés Protection des personnes : Les Schémas de Liaison à uploads/Geographie/ slt-cours-recap2a 1 .pdf