Mise à la terre et protections différentielles
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Mise à la terre et protection différentielles Régime TT – Principe de fonctionnement de la protection différentielle. Modélisation en Résistances RCPh RU RCN RTT Avec - RCPh, résistance des Conducteurs de Phase RCN, résistance des Conducteurs de Neutre* RTT, résistance de Terre au Tranfo RTI, Résistance de Terre de l’installation RU, Résistance Utile Rd, Résistance de défaut Rd RTI Si la résistance Utile est parfaitement connue et définie par le matériel, la Résistance de défaut est définie comme la résistance au niveau de l’appareil, dans le circuit du courant de défaut. Cette résistance peut être nulle ou quasi nulle en cas de défaut franc, ou non nulle, par exemple dans le cas de la porosité d’un isolant de conducteur. La mise à la terre de l’installation. La mise à la terre de l’installation s’effectue par la prise de terre, mais aussi par d’autres voies, comme les tuyauteries reliées à la LEP, par les murs en contact avec des éléments métalliques raccordées à la LES ou à la LEP, ou par l’eau, contenue dans les tuyauteries. RT RTuy RMur Avec - RT, résistance de la prise de Terre - RTuy, résistance de dispersion à la terre par les tuyauteries et leur contenu. - RMur, résistance de dispersion à la terre par les murs et la structure du bâtiment. RTI = 1 / [ 1/RT + 1/RTuy + 1/ RMur ] La résistance de la mise à la terre de l’installation est toujours inférieure ou égale à chacune des résistances qui y contribuent. Ainsi, une bonne résistance de prise de terre, garantie un bonne mise à la terre de l’installation. Le calcul du courant de défaut Le courant de défaut Id surveillé par le dispositif de protection différentiel, est égal à : Id = 240 V / ( RTT + RCPh + Rd +RTI ) RCPh 240 V Rd RTT RTI Id La mesure de l’impédance de boucle RCN RTT RTI La mesure de l’impédance de boucle s’effectue, par exemple au tableau divisionnaire, ou sur une prise, entre le neutre et un conducteur de protection. RB = RTT + RCN +RTI La mesure par la méthode des 3 Piquets. Zone de potentiel 0, autour de 62% d’éloignement 0 62% 100% Le principe de la mesure est de générer un courant entre un point très éloigné et la prise de terre, et de mesurer la tension entre un point situé dans une zone dite de potentiel 0V et le point de mise à la terre. On s’assure que l‘on est bien dans la zone de potentiel 0, en faisant bouger le piquet autour de la position 62%. La mesure ne doit pas varier de façon significative. La résistance de dispersion à la terre est alors égale R = Umes/Imes. Cette résistance correspond à la résistance de la prise de terre RT, lorsque la mesure est faite barrette ouverte. Elle correspond à la résistance de terre de l’installation RTI si la mesure est faite barrette fermée. L’adéquation de la résistance de la prise de terre à la sensibilité du dispositif de protection différentiel. Afin d’assurer la sécurité des personnes, il convient que le dispositif de protection différentielle coupe le circuit dès lors qu’un potentiel entre la carcasse métallique de l’appareil en défaut, et la terre dépasse 50V. Ainsi dans le circuit du courant de défaut, cette exigence peut se schématiser de la manière suivante : 240 V Rd RTT RTI Id 50V Au moment où la tension sur la carcasse métallique est de 50V Id = 50 / RTI C’est donc bien la résistance de dispersion à la terre qui est représentative du niveau de sécurité à un instant T. Que faire de ces mesures de résistance dans la NF XP C16600 ? Les objectifs de la norme en la matière selon le paragraphe 5 de la norme (rédaction reprise dans la version 2011) : « Le diagnostic vérifie, au regard des exigences de sécurité, l’existence et les caractéristiques ….d’au moins un dispositif différentiel de sensibilité appropriée aux conditions de mise à la terre, à l’origine de l’installation électrique » Cette exigence se traduit dans la norme par deux points : - Un essai de déclenchement avec un courant au plus égal à la sensibilité du dispositif de protection différentiel.(B2.3.1h). - La mesure de la prise de terre et la comparaison à une valeur seuil permettant d’assurer une tension de 50V au plus sur la carcasse d’un appareil présentant un défaut.(B3.3.1d). Sur le premier point, je ne sais pas trop comment chaque appareil fonctionne. Par contre le principe est de créer un courant de défaut entre la phase et le conducteur de protection. Ce courant fait le même circuit qu’un courant de défaut réel sur l’installation (voir paragraphe sur le calcul du courant de défaut). Ce test est, à mon avis la chose la plus représentative du niveau de sécurité à l’instant T de l’installation, et de l’adéquation du dispositif différentiel aux conditions de mises à la terre. Sur le second point, et c’est là que l’on peut envisager d’être critique sur la norme, il se pose les difficultés suivantes : - La résistance de la prise de terre (RT dans le présent document) ne peut pas être mesurée sans ouvrir barrette de mesure, ce qui nécessite, d’une part, un démontage, puis un remontage susceptible d’engager notre responsabilité, et d’autre part qu’il y ait une barrette, ce qui n’est pas le cas, loin de là sur toute les installations, sans pour autant constituer une anomalie. Ainsi, on ne sait pas si la norme demande un mesure barrette ouverte, ou barrette fermée, puisqu’elle a des exigences contradictoires (mesure de la prise de terre, sans démontage autre que le plastron du tableau). - La résistance de la prise de terre est une valeur par défaut de la résistance de dispersion à la terre de l’installation. Il est possible que la valeur de la résistance de la prise de terre ne soit pas bonne, mais que la valeur de la résistance de dispersion à la terre de l’installation (RTI dans le présent document), soit en adéquation avec la sensibilité du dispositif de protection différentielle. Dans ce cas, l’installation est en sécurité, mais la prise de terre n’est pas « conforme ». La séparation entre les règles de conception d’une prise de terre, et le diagnostic d’une installation existante n’a pas été faite. Ceci étant dit, c’est bien la valeur de la résistance de la prise de terre (RT dans le présent document) que la norme demande de mesurer. Elle se fait normalement par la méthode des 3 piquets, barrette de mesure ouverte. Ce point me semble malheureusement confirmé dans la nouvelle norme, puisque ce point se situe dans la fiche de contrôle N°3, et non dans la fiche de contrôle N°2 qui contient déjà l’essai de déclenchement. Quelques exemples : 1 - Dans le cas où la mesure d’impédance de boucle donne 137 Ohms et la mesure de la prise de terre, barrette ouverte donne 87 Ohm, que doit-on dire pour le Point B3.3.1d, en présence d’un disjoncteur 500mA ? Dans ce cas, il n’y a pas d’anomalie. En effet, on mesure directement la résistance de la prise de terre par la méthode des trois piquets est elle est inférieure à 100 Ohm. On a vus dans le paragraphe « la mise à la terre de l’installation » que la résistance de dispersion à la terre de l’installation était forcément inférieure à celle de la prise de terre, garantissant une ddp inférieure à 50V sur les carcasses avant que le courant de défaut fasse ouvrir le dispositif de protection. (ce point nécessite toutefois que la continuité des conducteurs de protection soit satisfaisante, point vérifié par ailleurs) 2 – Dans le cas où la mesure d’impédance de boucle est de 20 Ohm, mais que la mesure de la résistance de prise de terre est de 600Ohm parce qu’il n’y a rien derrière la prise de terre, en présence d’un disjoncteur 500mA ? Dans ce cas, et bien que l’installation soit « en sécurité », puisque la résistance de dispersion à la terre de l’installation garantie que le courant de défaut fera déclencher le dispositif de protection avant que la tension de défaut n’atteigne 50V, il y a anomalie au sens de la norme. Je soupçonne ce cas d’être très théorique. En effet, lorsque la mise à la terre d’une installation effectuée uniquement par la tuyauterie permet d’atteindre 20 Ohm, c’est que le moindre piquet planté dans la terre est suffisant pour permettre une mise à la terre efficace. Pour ma part, ce sont des cas que je ne rencontrerais je crois jamais, car il est très rare qu’il y ait une barrette de mesure, et, disons exceptionnel, que je décide de l’ouvrir. J’ai trop peur de ne pas pouvoir la refermer correctement, ou qu’elle me reste entre les mains, ou que pas de vis foire, bref, autant de problèmes que l’on pourrait me reprocher alors que la norme dit clairement qu’il n’y a pas de démontage hormis celui des capots de tableau électrique, lorsque c’est possible, et que de plus, c’est la résistance de dispersion à la terre de l’installation qui importe pour la sécurité, et elle se mesure justement barrette fermée.
