Schéma de liaison à la terre - Site de cours en électrotechnique

COURS N° 1 : Schéma des liaisons à
la terre : I.T.
DÉROULEMENT DE LA SÉANCE
TITRE
ACTIVITÉS PROF
ACTIVITÉS ÉLÈVES
DURÉE
FIN DU COURS {? heures}
Page 1 sur 13
Tableau du comité de lecture
Date de lecture
Lecteurs
22 septembre 2000
24 mai 2001
CROCHET David
Mars 2002
BEAUSSY Jean-Marie
Observation
Première Version + Améliorations mineures
Mise à jour des données de cette page (mail et adresse)
Correction d'erreurs typo et amélioration mineurs
Remarques rédacteur
Merci la contribution du lecteur
Date modifications
22 septembre 2000
24 mai 2001
6 avril 2002
Quote of my life :
Fournir ma contribution aux autres est ma philosophie.
Et la vôtre ?
Si vous avez lu ce T.P. et que vous avez des remarques à faire, n'hésiter pas et écrivez-moi à l'adresse suivante :
Ce dossier contient :
E-Mail :
Adresse Professionnelle :
[email protected]
CROCHET David
Professeur de Génie électrique
 Un dossier élève (pages 4 à 8)
Lycée Joliot CURIE
 Un dossier prof (pages 9 à 13)
Place du Pigeon Blanc
 Un transparent (page - à -)
02500 HIRSON
(Adresse valable jusqu'au 30 juin 200
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COURS N° 1
Schéma des liaisons à la terre : I.T.
Niveau : 1 STI GET
Lieu : Salle de cours
Durée : ? heures
Organisation : Classe entière
LIAISON AU RÉFÉRENTIEL
PRÉ-REQUIS
Les élèves doivent être capables :
-
OBJECTIFS
Les élèves devront être capables de :
-
NIVEAU D'APPRENTISSAGE
MÉTHODE
-
Passive
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B 2 – ÉLECTROTECHNIQUE
S.T.I. - G.E.T.
SCHÉMA DES LIAISONS À LA TERRE
DOSSIER PÉDAGOGIQUE
COURS
N° 1
Schéma des liaisons à la
terre : I.T.
Objectif :
 Définir les différents schémas des liaisons à la terre
 Expliciter le schéma I.T.

Documents :


Secteur : Salle de cours
Durée : ? heures
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Schéma des liaisons à la terre : I.T.
1. Généralités
Un réseau de distribution est caractérisé par :
- La nature du courant
CC : Courant Continu (DC)
CA : Courant alternatif (AC)
- Le nombre de conducteurs actifs
De 2 à 4 conducteurs
- Le schéma des liaisons à la terre (SLT)
La sécurité des personnes et du matériel est assurée différemment en fonction
du schéma de liaison à la terre utilisé dans une installation électrique.
1.1. Les trois schémas de liaison à la terre
Caractérisés par deux lettres :
- 1ère lettre : Situation du conducteur de neutre de l'alimentation par rapport à la
terre
 T : Liaison d'un point avec la terre – le neutre est directement relié à la terre
 I : Le neutre, non relié directement à la terre, peut-être
- Isolé de la terre
- Ou relié à la terre par une impédance relativement élevée
ème
- 2 lettre : Situation des masses de l'installation par rapport à la terre
 T : Masses reliées directement à la terre
 N : masses reliées au neutre de l'installation
Il y a 3 schémas de liaison à la terre :
- T.T.
- T.N.C. T.N.S.
- I.T.
2. Le schéma de liaison à la terre I.T., neutre isolé de la terre et masse à la terre
2.1. Principe
RA : Résistance de la prise de terre des masses d'utilisation
RN : Résistance de la prise de terre du neutre
Id : Courant de défaut
UC : Tension de contact
Z : Impédance du réseau ou impédance de limitation
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 Élévation du potentiel des masses en régime T.T.
HT / 400 V
Id
La présence d'un
défaut
d'isolement
provoque un courant
de défaut, limitée par
l'impédance de la boucle de défaut à la terre.
L'intensité Id est suffisante pour élever la
tension de défaut UC de la masse.
Boucle de
défaut
Par un contact entre cette masse et un
U
autre simultanément accessible, une
R = 10 
R = 15 
personne est soumise à une tension de
contact Uc dangereuse car elle peut être supérieure à la tension limite de contact UL.
L1
L2
L3
N
C
n
A
 Élévation du potentiel des masses en régime I.T.
HT / 400 V
L'intensité Id est
maintenant limité par
l'impédance
de
limitation et celle-ci
peut-être suffisante pour éviter l'élévation
trop importante de la tension de défaut
UC de la masse.
Id
L1
L2
L3
N
Z = 2 000 
Boucle de
défaut
UC
Rn = 10 
RA = 15 
 Résistances et condensateur de fuite
Si le réseau est étendu (> 1 km),
des condensateurs de fuite et des
résistances de fuite existe et celles-ci
peuvent être rassemblées par une
seule impédance.
C1  C 2  C 3 
L1
L2
R1
R2
R3
L3
C1 C2 C3
Ct
et R 1  R 2  R 3  3.R t
3
Ordre de grandeur :
R = 10 M.km-1
C = 0,3 µF.km-1
Ct
Rt
Pour 1 km de réseau, cela donne :
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L'impédance des condensateurs : ZC 
t
La résistance : Rt =
1
1

 3540 Ω
6
C t ω 0,9.10  2π  50
10 MΩ
 3,3MΩ
3
On remarque que l'impédance des condensateurs est plus faible que celui des
résistances.
 Conditions de coupure automatique de l'alimentation :
 Déclenchement non obligatoire au 1er défaut
 Obligation d'éliminer le défaut dès son apparition
 En cas de deux défauts d'isolement simultanés, déclenchement des
dispositifs de protection contre les courts circuits.
 Dispositif obligatoire permettant la détection et la signalisation d'un
défaut
3. Appareils obligatoires en régime I.T.
Pour assurer correctement l'exploitation de ce régime du neutre, deux appareils sont
obligatoires à l'origine de l'installation entre le neutre et la terre :
3.1. Un contrôleur permanent d'isolement (C.P.I.) afin de surveiller en permanence
l'isolation de l'installation et déclencher une alarme sonore et visuelle lors de
l'apparition du premier défaut. L'agent chargé de la maintenance de
l'installation doit alors localiser le défaut et chercher à
l'éliminer sans attendre le deuxième défaut qui provoquerait la
mise hors tension de celle-ci.
3.2. Un dispositif limiteur de surtension afin de limiter la
différence de potentiel qui pourrait apparaître entre la terre et
l'installation électrique lors d'un défaut dans le transformateur
H.T. / B.T. entre le primaire et le secondaire. La tension limite
d'amorçage est de 250 V.
De plus, le distributeur d'énergie électrique impose, en basse tension,
le SLT T.T, il faut donc posséder son propre transformateur afin de
pouvoir effectuer le changement de régime.
Le C.P.I. injecte une tension continue ou de basse fréquence (< 10 Hz). S'il y a
apparition d'un courant de fuite (non provoqué par les condensateurs), c'est qu'un
défaut est apparu.
La recherche de défaut se fait automatiquement, si l'installation dispose de détecteur à
chaque départ ; ou la recherche se fait manuellement. Pour effectuer la recherche
manuelle, on utilise une pince que recherche le courant de défaut soit en utilisant le
générateur de tension du C.P.I., soit en rajoutant un appareil qui injecte cette tension
de basse fréquence.
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4. Apparition du deuxième défaut HT / 400 V
I
L
Comme le montre le schéma ciL
contre, l'apparition d'un deuxième
L
défaut provoque un court-circuit.
N
Ce courant ne sera limité que par
les valeurs d'impédance de ligne des
phases, de l'impédance interne du
Z = 2 000 
transformateur
et
impédance
équivalente du réseau H.T. (Voir
cours étude T.G.B.T.). De plus, le
Boucle de
défaut
R
=
10

R
=
15

choix du type de disjoncteur (valeur
du magnétique) doit être optimal en cas de réseau étendu (valeur des impédances trop
élevées qui risque de produire un courant de court-circuit relativement faible).
d
1
2
3
n
HT / 400 V
Si les conditions précédentes
ne peuvent pas être remplies afin
d'assurer l'élimination du défaut, ou
dans les locaux présentant des
risques d'incendie, on utilise des
disjoncteurs différentiels.
A
Id
L1
L2
L3
N
Z = 2 000 
Rn = 10 
RA = 15 
Boucle de
défaut
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B 2 – ÉLECTROTECHNIQUE
S.T.I. - G.E.T.
SCHÉMA DE LIAISON À LA TERRE
DOSSIER PROFESSEUR
Schéma de
terre
COURS
N° 1
liaison à la
: I.T.
Objectif :
 Définir les différents schémas de liaison à la terre
 Expliciter le schéma I.T.

Documents :


Secteur : Salle de cours
Durée : ? heures
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Schéma de liaison à la terre I.T.
1. Généralités
Un réseau de distribution est caractérisé par :
- La nature du courant
CC : Courant Continu (DC)
CA : Courant alternatif (AC)
- Le nombre de conducteurs actifs
De 2 à 4 conducteurs
- Le schéma des liaisons à la terre (SLT)
La sécurité des personnes et du matériel est assurée différemment en fonction
du schéma de liaison à la terre utilisé dans une installation électrique.
1.1. Les trois schémas de liaison à la terre
Caractérisés par deux lettres :
- 1ère lettre : Situation du conducteur de neutre de l'alimentation par rapport à la
terre
 T : Liaison d'un point avec la terre – le neutre est directement relié à la terre
 I : Le neutre, non relié directement à la terre, peut-être
- Isolé de la terre
- Ou relié à la terre par une impédance relativement élevée
ème
- 2 lettre : Situation des masses de l'installation par rapport à la terre
 T : Masses reliées directement à la terre
 N : masses reliées au neutre de l'installation
Il y a 3 schémas de liaison à la terre :
- T.T.
- T.N.C. T.N.S.
- I.T.
2. Le schéma de liaison à la terre I.T., neutre isolé de la terre et masse à la terre
2.1. Principe
RA : Résistance de la prise de terre des masses d'utilisation
RN : Résistance de la prise de terre du neutre
Id : Courant de défaut
UC : Tension de contact
Z : Impédance du réseau ou impédance de limitation
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 Élévation du potentiel des masses en régime T.T.
HT / 400 V
Id
La présence d'un
défaut
d'isolement
provoque un courant
de défaut, limitée par
l'impédance de la boucle de défaut à la terre.
L'intensité Id est suffisante pour élever la
tension de défaut UC de la masse.
Boucle de
défaut
Par un contact entre cette masse et un
U
autre simultanément accessible, une
R = 10 
R = 15 
personne est soumise à une tension de
contact Uc dangereuse car elle peut être supérieure à la tension limite de contact UL.
L1
L2
L3
N
C
n
A
 Élévation du potentiel des masses en régime I.T.
HT / 400 V
L'intensité Id est
maintenant limité par
l'impédance
de
limitation et celle-ci
peut-être suffisante pour éviter l'élévation
trop importante de la tension de défaut
UC de la masse.
Id
L1
L2
L3
N
Z = 2 000 
Boucle de
défaut
UC
Rn = 10 
RA = 15 
 Résistances et condensateur de fuite
Si le réseau est étendu (> 1 km),
des condensateurs de fuite et des
résistances de fuite existe et celles-ci
peuvent être rassemblées par une
seule impédance.
C1  C 2  C3 
L1
L2
R1
R2
R3
L3
C1 C2 C3
Ct
et R1  R 2  R 3  3.R t
3
Ordre de grandeur :
R = 10 M.km-1
C = 0,3 µF.km-1
Ct
Rt
Pour 1 km de réseau, cela donne :
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L'impédance des condensateurs : ZC 
t
La résistance : Rt =
1
1

 3540 Ω
6
C t ω 0,9.10  2π  50
10 MΩ
 3,3MΩ
3
On remarque que l'impédance des condensateurs est plus faible que celui de la
résistances.
 Conditions de coupure automatique de l'alimentation :
 Déclenchement non obligatoire au 1er défaut
 Obligation d'éliminer le défaut dès son apparition
 En cas de deux défauts d'isolement simultanés, déclenchement des
dispositifs de protection contre les courts circuits.
 Dispositif obligatoire permettant la détection et la signalisation d'un
défaut
3. Appareils obligatoires en régime I.T.
Pour assurer correctement l'exploitation de ce régime du neutre, deux appareils sont
obligatoires à l'origine de l'installation entre le neutre et la terre :
3.1. Un contrôleur permanent d'isolement (C.P.I.) afin de surveiller en permanence
l'isolation de l'installation et déclencher une alarme sonore et visuelle lors de
l'apparition du premier défaut. L'agent chargé de la maintenance de
l'installation doit alors localiser le défaut et chercher à
l'éliminer sans attendre le deuxième défaut qui provoquerait la
mise hors tension de celle-ci.
3.2. Un dispositif limiteur de surtension afin de limiter la
différence de potentiel qui pourrait apparaître entre la terre et
l'installation électrique lors d'un défaut dans le transformateur
H.T. / B.T. entre le primaire et le secondaire. La tension limite
d'amorçage est de 250 V.
De plus, le distributeur d'énergie électrique impose, en basse tension,
le SLT T.T, il faut donc posséder son propre transformateur afin de
pouvoir effectuer le changement de régime.
Le C.P.I. injecte une tension continue ou de basse fréquence (< 10 Hz). S'il y a
apparition d'un courant de fuite (non provoqué par les condensateurs), c'est qu'un
défaut est apparu.
La recherche de défaut se fait automatiquement, si l'installation dispose de détecteur à
chaque départ ; ou la recherche se fait manuellement. Pour effectuer la recherche
manuelle, on utilise une pince que recherche le courant de défaut soit en utilisant le
générateur de tension du C.P.I., soit en rajoutant un appareil qui injecte cette tension
de basse fréquence.
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4. Apparition du deuxième défaut HT / 400 V
I
L
Comme le montre le schéma ciL
contre, l'apparition d'un deuxième
L
défaut provoque un court-circuit.
N
Ce courant ne sera limité que par
les valeurs d'impédance de ligne des
phase, de l'impédance interne du
Z = 2 000 
transformateur
et
impédance
équivalente du réseau H.T. (Voir
cours étude T.G.B.T.). De plus, le
Boucle de
défaut
R
=
10

R
=
15

choix du type de disjoncteur (valeur
du magnétique) doit être optimal en cas de réseau étendu (valeur des impédances trop
élevées qui risque de produire un courant de court-circuit relativement faible).
d
1
2
3
n
HT / 400 V
Si les conditions précédentes
ne peuvent pas être remplies afin
d'assurer l'élimination du défaut, ou
dans les locaux présentant des
risques d'incendie, on utilise des
disjoncteurs différentiels.
A
Id
L1
L2
L3
N
Z = 2 000 
Rn = 10 
RA = 15 
Boucle de
défaut
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