Telechargé par abidine vall

Installations e lectriques BT - Protections

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Installations électriques BT
Protections
par
Roland AUBER
Ancien Ingénieur en Chef de la Fédération Nationale de l’Équipement Électrique (FNEE)
Secrétaire Général de l’Association Internationale des Entreprises
d’Équipement Électrique (AIE)
et
Claude RÉMOND
Ingénieur de l’École Supérieure d’Électricité
Ancien Ingénieur en Chef de l’Union Technique de l’Électricité (UTE)
1.
Généralités sur la protection contre les chocs électriques.........
2.
Protection contre les contacts directs ..............................................
—
8
3.
Protection contre les contacts indirects par coupure
automatique de l’alimentation ............................................................
—
10
4.
Protection contre les contacts indirects sans coupure
de l’alimentation ......................................................................................
—
22
5.
Prises de terre et conducteurs de protection..................................
—
23
6.
Protection contre les surintensités ....................................................
—
25
7.
Protection contre les surtensions.......................................................
—
30
8.
Protection différentielle ........................................................................
—
33
9.
Commande, sectionnement, coupure ................................................
—
36
Pour en savoir plus...........................................................................................
D 5 032 - 2
Doc. D 5 039
L
D 5 032
6 - 1993
’article Installations électriques fait l’objet de plusieurs articles :
— Installations électriques. Caractéristiques générales [D 5 030] ;
— Installations électriques BT. Protections [D 5 032] ;
— Installations électriques BT. Choix et mise en œuvre des matériels
[D 5 034] ;
— Installations électriques HT [D 5 036] ;
— Installations électriques. Conception. Vérification. Entretien [D 5 038];
et les sujets traités ne sont pas indépendants les uns des autres. Le lecteur
devra assez souvent se reporter aux différents articles.
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© Techniques de l’Ingénieur, traité Génie électrique
D 5 032 − 1
INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES BT _________________________________________________________________________________________________________
1. Généralités sur la protection
contre les chocs électriques
1.1 Définitions
■ Choc électrique
Il s’agit de l’effet physiopathologique résultant du passage du
courant électrique à travers le corps humain ou celui d’un
animal [D 5030].
Cette expression concerne à la fois les contacts directs et les
contacts indirects. Il n’y a pas de différence d’effet physiopathologique entre les deux types de contacts, mais les mesures
de protection à prendre sont très différentes.
■ Partie active
Cette expression désigne tout conducteur ou toute partie
conductrice destiné à être sous tension en service normal, y compris
le conducteur neutre, mais pas, par convention, le conducteur PEN.
Cette expression n’implique pas nécessairement un risque de
choc électrique.
■ Contact direct
Ce terme désigne un contact d’une personne ou d’un animal
d’élevage avec des parties actives (figure 1).
■ Contact indirect
Ce terme désigne un contact d’une personne ou d’un animal
d’élevage avec des masses mises sous tension par suite d’un
défaut d’isolement (figure 2).
■ Conducteur de protection [PE (figure 3)]
Ce conducteur, prescrit dans certaines mesures de protection
contre les chocs électriques, est destiné à relier électriquement des
parties telles que :
— masses ;
— éléments conducteurs ;
— borne principale de terre ;
— prise de terre ;
— point de l’alimentation relié à la terre ou à un point neutre
artificiel.
Un conducteur de protection peut être commun à plusieurs
circuits.
Lorsque ce conducteur est confondu avec le conducteur neutre,
il s’appelle conducteur PEN (figure 3b ).
■ Masse [M (figures 2 et 3)]
Ce terme désigne toute partie conductrice d’un matériel
électrique susceptible d’être touchée et qui n’est pas normalement
sous tension, mais peut le devenir en cas de défaut.
Citons, comme exemples de masses :
— les parties accessibles des matériels de classe I (§ 1.2) ;
— les conduits métalliques [D 5 034] ;
— les conducteurs blindés à isolant minéral.
Ne sont pas considérés comme des masses :
— les parties accessibles des matériels de classe II (§ 1.2) ;
— les câbles ne comportant aucun revêtement métallique et utilisés pour des tensions au plus égales à 500 V [D 5 034].
■ Élément conducteur
Il s’agit d’un élément susceptible d’introduire un potentiel,
généralement celui de la terre, et en faisant pas partie de
l’installation électrique.
À titre d’exemples sont considérés comme des éléments
conducteurs :
— les charpentes métalliques ;
— les canalisations métalliques d’eau, de gaz, de chauffage central,
etc. ;
— les appareils non électriques reliés à des canalisations
métalliques ;
— les sols et parois non isolants (béton, carrelages...).
Ne sont pas considérés comme des éléments conducteurs :
— les fenêtres et portes ;
— les rampes d’escalier ;
— les sols et parois isolants (parquets en bois, tapis et moquettes...) ;
— tous les objets métalliques de petites dimensions non reliés à
un élément conducteur (poignées, barres d’appui, etc.).
■ Défaut [d (figures 2 et 3)]
Ce terme désigne une défaillance de l’isolation d’une partie
active, produisant une réduction du niveau d’isolement et pouvant
provoquer une liaison accidentelle entre deux points de potentiels
différents.
Un défaut peut être franc ou présenter une certaine impédance :
— un défaut franc entre conducteurs actifs est un court-circuit ;
— un défaut entre une partie active et un point au potentiel de
la terre est un défaut à la terre.
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Figure 1 – Exemple de contact direct
Figure 2 – Exemple de contact indirect
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INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES BT
Figure 3 – Différentes tensions suivant le schéma des liaisons à la terre
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D 5 032 − 3
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■ Conducteur de terre
Le conducteur de terre (ou canalisation principale de terre) relie
la prise de terre à la borne principale de terre.
■ Borne de terre
La borne principale de terre est la borne ou la barre à laquelle
sont reliés :
— le ou les conducteur(s) de terre ;
— les conducteurs de protection ;
— les conducteurs de la liaison équipotentielle principale ;
— les conducteurs de mise à la terre fonctionnelle, s’il y a lieu.
■ Prise de terre [T (figure 3)]
Ce terme désigne un corps conducteur ou un ensemble de corps
conducteurs en contact intime avec le sol et assurant une liaison
électrique avec celui-ci.
■ Liaison équipotentielle
Cette liaison électrique met au même potentiel, ou à des
potentiels voisins, des masses ou des éléments conducteurs.
On distingue :
— la liaison équipotentielle principale générale [LEP (figure 3)],
reliant tous les éléments conducteurs, à leur pénétration dans
chaque bâtiment, et la prise de terre ;
— les liaisons équipotentielles locales réalisées au niveau de
chaque tableau, jouant un rôle analogue à celui de la liaison équipotentielle principale générale ;
— les liaisons équipotentielles supplémentaires reliant des
masses et des éléments conducteurs lorsque certaines conditions
de protection ne peuvent être respectées ;
— les liaisons équipotentielles locales non reliées à la terre
constituant une mesure de protection dans un emplacement
défini (§ 4.6).
■ Tension de défaut [Ud (figure 3)]
Cette tension apparaît lors d’un défaut d’isolement, entre une
masse et une prise de terre de référence, c’est-à-dire un point dont
le potentiel n’est pas modifié par l’écoulement du courant de
défaut Id correspondant.
La tension de défaut peut être mesurée avec un voltmètre ayant
une résistance interne de l’ordre de 40 k ; cette valeur :
— est le résultat d’un compromis ; si la résistance du voltmètre
est trop grande, la résistance d’isolement des appareils agit comme
un diviseur de tension, et des tensions élevées sont mesurées alors
qu’aucun défaut d’isolement n’existe ; si la résistance est trop faible,
les résistances des prises de terre auxiliaires influencent les
mesures ;
— a une signification pratique ; elle correspond approximativement à la valeur de l’impédance du corps humain pour un trajet du
courant entre les deux mains, avec des surfaces de contact de
quelques millimètres carrés, avant le claquage de la peau,
c’est-à-dire pour des tensions de quelques dizaines de volts.
■ Tension de contact [Uc (figure 3)]
Cette tension apparaît, lors d’un défaut d’isolement, entre des
parties simultanément accessibles.
Remarques
— Par convention, ce terme n’est utilisé que dans le cadre de
la protection contre les contacts indirects.
— Dans certains cas, la valeur de la tension de contact peut
être influencée notablement par l’impédance de la personne en
contact avec ces parties.
Les tensions de contact peuvent être mesurées par un voltmètre
ayant une résistance interne de 3 k . Une valeur moyenne de
l’impédance du corps humain de 3 kΩ est réaliste pour de grandes
D 5 032 − 4
surfaces de contact, pour un trajet du courant entre les deux mains,
et pour des tensions de l’ordre de quelques dizaines de volts. Pour
des tensions plus élevées, l’impédance du corps humain diminue
et c’est pourquoi la valeur de 3 kΩ présente une marge de sécurité
pour l’application de ces mesures.
■ Tension de contact présumée [Ucp (figure 3)]
C’est la tension de contact la plus élevée susceptible d’apparaître
en cas de défaut d’impédance négligeable se produisant dans
l’installation électrique. En pratique, elle est égale à la différence de
potentiel entre une masse en défaut et la liaison équipotentielle
principale.
Elle peut apparaître entre une masse et un élément conducteur
(par exemple, le sol) sur lequel se tient une personne, ou entre deux
masses en défaut, si ces parties peuvent être touchées simultanément. Dans le dernier cas, la tension de contact présumée constitue
une partie de la tension de défaut.
La tension de contact présumée peut être mesurée avec un
voltmètre ayant une résistance interne de l’ordre de 40 kΩ.
■ Les figures 3a et b montrent les différentes tensions suivant les
schémas des liaisons à la terre (§ 1.3) et l’emplacement des masses.
Dans ces figures, comme dans la suite de l’article, les principaux
symboles ont pour signification :
A
E
Id
L1 , L 2 , L 3
LEP
M
N
PE
PEN
RA
RB
source d’alimentation ;
terre de référence (terre lointaine) ;
courant de défaut ;
conducteurs de phase ;
liaison équipotentielle principale ;
masse ;
conducteur neutre ;
conducteur de protection ;
conducteurs neutre et de protection confondus ;
résistance de la prise de terre des masses
de l’installation ;
résistance de la prise de terre du neutre de
l’alimentation.
Remarque : nous avons donné, dans ce paragraphe, quelques
définitions pour une meilleure compréhension du texte qui suit.
D’autres définitions sont données dans le Vocabulaire Électrotechnique et dans les différentes normes d’installations et de
produits. On trouvera certaines définitions particulières dans
d’autres paragraphes.
1.2 Classification des matériels
électriques
Du point de vue des conditions de protection contre les
contacts indirects, quatre classes de matériels électriques sont
définies, le chiffre n’impliquant aucun ordre de sévérité.
■ Classe 0
Elle concerne les matériels ne possédant qu’une seule isolation,
dite principale, dont la défaillance, en mettant sous tension les
parties accessibles, peut provoquer un risque de choc électrique ;
en outre, aucune disposition n’est prévue pour mettre à la terre les
parties métalliques accessibles.
Le matériel de classe 0 peut être utilisé seulement dans des
conditions où les personnes ne peuvent le toucher en même temps
qu’un élément conducteur, c’est-à-dire dans des locaux secs et non
conducteurs.
La classe 0, qui était utilisée pour les appareils domestiques, est
en voie de disparition.
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■ Classe I
Elle concerne les matériels ne possédant également qu’une
seule isolation principale, mais dont toutes les parties métalliques
accessibles sont reliées à une borne de terre, ce qui permet son
raccordement à une prise de terre par l’intermédiaire de
conducteurs de protection.
La protection contre les contacts indirects est alors assurée par
coupure automatique de l’alimentation (§ 3).
INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES BT
1.3 Schémas des liaisons à la terre
Cette expression désigne la situation du neutre et des masses
d’une installation par rapport à la terre ; elle est symbolisée par un
code à deux lettres :
— la première lettre correspond à la situation du neutre par
rapport à la terre :
• la lettre T signifie que le neutre est directement relié à la terre,
• la lettre l signifie que le neutre est isolé ou relié à la terre par
l’intermédiaire d’une impédance ;
— la deuxième lettre correspond à la situation des masses de
l’installation :
• la lettre T signifie que les masses sont reliées à une prise de
terre indépendante de celle du neutre,
• la lettre N signifie que les masses sont reliées au neutre.
La combinaison de ces lettres permet de définir trois schémas
des liaisons à la terre.
■ Classe II
Elle concerne les matériels qui sont conçus de telle manière que
tout défaut entre les parties actives et les parties accessibles soit
rendu improbable. Ce matériel possède des propriétés telles qu’il
ne soit pas susceptible, dans les conditions d’utilisation prévues,
d’être le siège d’un défaut risquant de propager un potentiel
dangereux vers sa surface extérieure.
Les propriétés de la classe II peuvent résulter :
— soit d’une double isolation, en entourant l’isolation principale
d’une deuxième isolation dite supplémentaire ;
— soit d’un renforcement de l’isolation principale, devenant
ainsi une isolation renforcée, présentant les mêmes qualités
qu’une double isolation ;
— soit de dispositions constructives assurant une sécurité
équivalente ; les matériels, bien que ne répondant pas à toutes les
exigences de la classe II, comportent des caractéristiques leur
conférant le niveau de sécurité de la classe II ; il en est ainsi pour
les appareils électroniques, certains câbles et certains appareillages.
La classe II assure par elle-même sa propre sécurité et son
utilisation constitue une mesure de protection contre les contacts
indirects (§ 4.2).
Les matériels de la classe II ne comportent pas de dispositions
pour leur mise à la terre et ne doivent pas être mis à la terre.
■ Schéma TN : dans ce schéma (figure 4), les masses sont reliées
au conducteur neutre. En cas de défaut, le courant de défaut se
referme directement au point neutre par des liaisons galvaniques ;
le courant de défaut Id est, en fait, un courant de court-circuit entre
phase et neutre.
La désignation du schéma TN comporte une troisième lettre :
— la lettre C signifie que le conducteur neutre et le conducteur
de protection sont confondus (conducteur PEN) (figure 4a ) ;
— la lettre S signifie que le conducteur neutre et le conducteur
de protection sont séparés (figure 4b ).
Le schéma TN-C et le schéma TN-S peuvent exister dans une
même installation, mais le schéma TN-S doit toujours être en aval
du schéma TN-C.
■ Schéma TT : dans ce schéma (figure 5), les prises de terre du
neutre (R B ) et des masses (RA) sont distinctes. En cas de défaut, le
courant de défaut Id se referme par les deux prises de terre. Ce
schéma est, en France, celui des réseaux de distribution publique à
basse tension.
■ Classe III
Elle concerne les matériels dont la tension nominale U est une
très basse tension et qui doivent être alimentés exclusivement par
une installation TBTS ou TBTP (§ 1.5).
■ Le tableau 1 résume les mesures de protection contre les
contacts indirects correspondant aux différentes classes de
matériels. Ce tableau est établi sur le principe de la double barrière
entre les parties actives et les parties accessibles, consistant à
prévoir une deuxième protection en cas de défaillance de la
première.
■ Schéma IT : dans ce schéma, le neutre est isolé ou mis à la terre
par l’intermédiaire d’une impédance Z (figure 6) qui limite le
courant de premier défaut : ce courant est tel qu’il n’en résulte pas
de tension de contact dangereuse et que, par conséquent, une
coupure n’est pas nécessaire.
(0)
Tableau 1 – Mesures de protection appropriées aux classes de matériels
Classes
de matériels
Protection principale
Protection supplémentaire
Symbole
sur la plaque signalétique
0
Isolation principale
Locaux non conducteurs
Pas de symbole
Isolation principale
Mise à la terre et coupure automatique
de l’alimentation
I
Isolation principale
Isolation supplémentaire
ou
II
Isolation renforcée
ou
III
Isolation principale
Dispositions constructives appropriées
Alimentation en très basse tension
Séparation électrique de tout autre circuit
et de la terre
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D 5 032 − 5
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Figure 6 – Schéma IT : neutre relié à la terre
par l’intermédiaire d’une impédance
La prise de terre des masses peut être confondue avec celle du
neutre ou distincte.
Dans le schéma IT, il est fortement recommandé de ne pas
distribuer le conducteur neutre (§ 3.4).
1.4 Mesures de protection
1.4.1 Protection contre les contacts directs
Figure 4 – Schémas TN : masses reliées au neutre
mis directement à la terre
Elle est assurée par application de l’une ou plusieurs des
mesures de protection suivantes :
— emploi de la très basse tension TBTS ou TBTP (§ 1.5) ;
— limitation de l’énergie de décharge et du courant (§ 2.1) ;
— isolation des parties actives (§ 2.2) ;
— interposition de barrières ou d’enveloppes (§ 2.3) ;
— disposition d’obstacles (mesure partielle) (§ 2.4) ;
— mise hors de portée par éloignement (mesure partielle) (§ 2.5).
En outre, une protection complémentaire contre les contacts
directs peut être assurée, en cas de défaillance des mesures
précédentes, par l’emploi de dispositifs différentiels à haute
sensibilité (§ 2.6).
1.4.2 Protection contre les contacts indirects
Elles est assurée par application de l’une ou plusieurs des
mesures de protection suivantes :
— emploi de la très basse tension TBTS ou TBTP (§ 1.5) ;
— coupure automatique de l’alimentation (§ 3) ;
— emploi de matériels de classe II (§ 4.2) ou mise en œuvre
d’une isolation équivalente lors de l’installation (§ 4.3) ;
— séparation électrique (§ 4.4) ;
— éloignement ou interposition d’obstacles (§ 4.5) ;
— réalisation de liaisons équipotentielles non reliées à la
terre (§ 4.6).
Figure 5 – Schéma TT : masses et neutre reliés séparément à la terre
D 5 032 − 6
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1.5 Emploi de la très basse tension
1.5.1 Classification
Une très basse tension est une tension dont la valeur nominale
est au plus égale à :
• 50 V en courant alternatif ;
• 120 V en courant continu lisse, c’est-à-dire dont le taux d’ondulation n’est pas supérieur à 10 %.
Pour certaines applications (§ 1.5.3), ces valeurs peuvent être
diminuées.
On distingue trois sortes de très basses tensions :
— la très basse tension de sécurité (en abrégé TBTS, en anglais
SELV) est alimentée par une source de sécurité, ne comporte
aucune liaison à la terre, et ses circuits sont électriquement séparés de tout autre circuit ;
— la très basse tension de protection (en abrégé TBTP, en anglais
PELV) a les mêmes caractéristiques que la TBTS, à l’exception d’une
liaison d’un conducteur actif à la terre ;
— la très basse tension fonctionnelle (en abrégé TBTF, en anglais
FELV) ne répond pas à toutes les conditions des deux précédentes.
1.5.2 Caractéristiques
Le tableau 2 compare les caractéristiques particulières de
chacune des trois très basses tensions.
■ La très basse tension de sécurité (TBTS) est une mesure de
protection contre les contacts directs et contre les contacts
indirects. Sa qualité fondamentale consiste à limiter la tension des
circuits desservis à une valeur qui ne puisse jamais, même en cas de
défaut, être supérieure à la tension limite conventionnelle U L ,
généralement 50 V [D 5 030]. Il en résulte les caractéristiques essentielles qui suivent.
INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES BT
La TBTS est fournie par une source d’alimentation dont la
tension secondaire ne peut en aucun cas dépasser la limite U L ;
cette source peut être :
— un transformateur de sécurité, conforme à la norme européenne NF EN 60-742 (classement UTE C 52-742) ;
— un groupe moteur entraînant un générateur à enroulements
séparés, présentant une sécurité équivalente ;
— des batteries de piles ou d’accumulateurs ;
— certains dispositifs électroniques conformes à des normes
appropriées tels que, même en cas de défaut, la tension à leurs
bornes ne puisse être supérieure aux limites de la très basse
tension.
Il n’existe aucune liaison entre le circuit secondaire (aussi bien
les éléments actifs que les masses) et un élément susceptible
d’apporter un potentiel différent et de compromettre la sécurité de
la TBTS. En particulier, une liaison quelconque d’une partie active
ou d’un circuit TBTS avec une prise de terre pourrait produire des
conditions non conformes avec le principe de la sécurité ; en effet,
cette prise de terre pourrait être portée, en cas de défaut provenant
d’un autre circuit, à une tension proche de U L et il est facile de
constater que la tension du circuit à très basse tension se
trouverait, suivant le mode de liaison à la terre, à une tension de
2 U L (soit en pratique 100 V en courant alternatif) par rapport à la
terre. Il est évident que de telles conditions ne répondent pas à la
notion de la très basse tension de sécurité.
Les circuits TBTS sont séparés de tout autre circuit de telle
manière qu’il ne puisse se produire aucun défaut entre les deux, ce
qui implique, en pratique, la réalisation d’une double isolation
entre tout circuit TBTS et tout autre circuit ; cette condition
concerne aussi bien les canalisations que certains matériels (par
exemple, télérupteurs ou contacteurs) dans lesquels les deux types
de circuits peuvent coexister.
■ La très basse tension de protection (TBTP), avec un point du
circuit mis à la terre, est seulement une mesure de protection contre
les contacts indirects.
(0)
Tableau 2 – Comparaison des caractéristiques des très basses tensions
Caractéristiques
TBTS
TBTP
TBTF
U 50 V ( ca )
U 50 V ( ca )
U 50 V ( ca )
U 120 V ( cc )
U 120 V ( cc )
U 120 V ( cc )
Transformateur de sécurité ou
dispositif présentant une
séparation équivalente (double
isolation)
Transformateur de sécurité ou
dispositif présentant une
séparation équivalente (double
isolation)
Quelconque
Liaison des parties actives à la terre
Interdite
Admise
Admise
Liaison des masses à la terre
ou à un conducteur de protection
Interdite
Interdite
Exigée pour assurer la protection
contre contacts indirects
Valeur de la tension (1)
Valeurs inférieures
certaines conditions
Source d’alimentation
Séparation des parties actives
avec celles d’autres circuits
Protection contre contacts
directs (1)
dans
Équivalente à une double isola- Équivalente à une double iso- Équivalente à une isolation printion
lation
cipale
Non nécessaire si :
U 25 V ( ca )
U 60 V ( cc )
Exigée quelle que soit la tension, Exigée quelle que soit la tension
sauf si les parties actives ont à
l’intérieur de la zone d’influence
de la liaison équipotentielle principale et si :
U 25 V ( ca )
U 60 V ( cc )
Prises de courant
Non interchangeables et sans Non interchangeables et sans Non interchangeables
contact de terre
contact de terre
(1) ca : courant alternatif.
cc : courant continu.
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D 5 032 − 7
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■ La très basse tension fonctionnelle (TBTF) n’est pas une
mesure de protection, ni contre les contacts directs ni contre les
contacts indirects. La protection contre les contacts indirects est
assurée par la mesure de protection du circuit primaire.
Les dispositions du tableau 2 sont celles de la norme
NF C 15-100. Elles diffèrent sur quelques points des prescriptions
du décret de protection des travailleurs du 14 novembre 1988. En
effet, ce dernier introduit une distinction suivant la nature des
locaux du point de vue des conditions d’humidité en limitant la
valeur de la tension en courant alternatif à 25 V dans les locaux
dits mouillés, c’est-à-dire ceux qui correspondent aux conditions
d’influences externes AD 4 [D 5 030].
Le schéma de la figure 7 montre les différences entre les deux
textes en ce qui concerne la protection contre les contacts
directs (CD) et contre les contacts indirects (CI).
1.5.3 Applications
La TBTS est la seule mesure de protection admise :
— dans certains volumes (0 et 1, norme NF C 15-100) des salles
d’eau et des piscines, sa valeur étant limitée à 12 V en courant
alternatif et à 30 V en courant continu ;
— pour l’alimentation des lampes baladeuses dans les enceintes
conductrices exiguës, sans limitation de la valeur de la tension ;
— pour l’alimentation de certains matériels ou équipements
comportant, pour des raisons fonctionnelles, des parties actives
non isolées, tels que :
• jouets électriques,
• certains équipements de chauffage du sol,
• appareils d’éclairage dont les suspensions ou les bras servent
de conducteurs.
2. Protection
contre les contacts directs
2.1 Limitation de l’énergie de décharge
et du courant
La protection contre les contacts directs est assurée pour
certains dispositifs si leur énergie de décharge et leur courant
débité ne sont pas supérieurs aux valeurs du tableau 3, tant en
service normal qu’en cas de défaut. Ces valeurs sont admises
lorsque, pour des raisons fonctionnelles, des parties accessibles se
trouvent reliées à des parties actives par l’intermédiaire d’impédances (par exemple, les interrupteurs à touches).
(0)
Tableau 3 – Valeurs limites de l’énergie de décharge
et du courant débité
Parties touchées
Autres parties
Courant ........................ (mA)
1
3,5
Énergie de décharge... (µC)
0,5
50
En fait, cette mesure de protection concerne la conception des
matériels ou des équipements, et non les installations.
2.2 Isolation des parties actives
La mesure de protection par isolation des parties actives
consiste à disposer autour de celles-ci une isolation appropriée,
dénommée isolation principale ; cette isolation est soit prévue par
construction, soit disposée lors de la mise en œuvre des matériels.
Cette isolation ne doit pouvoir être enlevée que par destruction.
Les peintures, vernis, laques et revêtements analogues ne sont pas
considérés comme assurant une isolation suffisante.
L’isolation doit pouvoir supporter les contraintes (thermiques,
mécaniques, chimiques, électriques...) auxquelles elle est
susceptible d’être soumise dans les conditions d’utilisation prévisibles.
Les qualités de l’isolation sont vérifiées par des essais et des
mesures, basés sur des estimations conventionnelles des critères
de référence, qui sont essentiellement les suivants :
— la tenue diélectrique à fréquence industrielle, mesurée par un
essai à la tension conventionnelle de 2 U + 1 000 V, U étant la
tension assignée du matériel ; cet essai permet de vérifier que,
après un certain temps de fonctionnement et après certaines
épreuves destinées à représenter les contraintes subies par le
matériel pendant sa durée de vie, ce matériel possède encore un
niveau d’isolement tel qu’il ne soit pas dangereux ;
— les lignes de fuite à la surface de l’isolation, dont les valeurs
sont déterminées en fonction notamment des effets de la
pollution ;
— les courants de fuite (ou courants de contact), qui sont les
courants pouvant circuler à travers l’isolation, dans des conditions
identiques à celles des essais diélectriques.
Les conducteurs et câbles électriques représentent l’application
type de cette mesure de protection.
Figure 7 – Protection contre les chocs électriques
pour la très basse tension (en courant alternatif). Comparaison
entre les dispositions prévues par la norme NF C 15-100
et celles du décret relatif à la protection des travailleurs
D 5 032 − 8
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INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES BT
2.3 Interposition de barrières
ou d’enveloppes
La mesure de protection par interposition de barrières ou
d’enveloppes consiste à enfermer les parties actives afin d’empêcher
tout contact de la main avec ces parties.
Les enveloppes doivent posséder au moins le degré de
protection IP 2 x [D 5 034] qui correspond à des ouvertures de diamètre inférieur à 12 mm, s’opposant ainsi à la pénétration d’un
doigt dont la dimension est celle d’un petit doigt féminin,
considéré comme le doigt ayant le plus petit diamètre.
Des critiques ont été formulées sur la signification du premier
chiffre des degrés IP, qui concerne à la fois la protection contre les
parties actives et celle contre la pénétration des corps solides.
■ La normalisation (CEI 529) a donc créé une lettre additionnelle au
code IP, utilisée lorsque la protection contre les contacts directs
nécessite un degré de protection supérieur à celui nécessaire pour
la pénétration des corps solides. C’est ainsi que certains matériels
peuvent admettre des ouvertures supérieures aux dimensions
exigées pour la protection contre les contacts directs.
Le tableau 4 indique la signification des lettres additionnelles,
avec la correspondance avec les degrés IP correspondants.
(0)
Tableau 4 – Protection contre les contacts directs :
lettre additionnelle au code IP
Lettre
additionnelle
Description de la protection
Degrés IP
correspondants
A
Protection contre l’accès
avec le dos de la main
1
B
Protection contre
avec un doigt
l’accès
2
C
Protection contre
avec un outil
l’accès
D
Protection
avec un fil
l’accès
contre
3
4
Du point de vue de la protection contre les contacts directs :
IP 1x B est équivalent à IP 2 x ;
IP 1x C et IP 2x C sont équivalents à IP 3 x ;
IP 1x D, IP 2 x D et IP 3x D sont équivalents à IP 4 x.
■ Les figures 8a et b donnent des exemples de réalisations dans
lesquelles le degré de protection contre les contacts directs est
supérieur à celui nécessaire pour la pénétration des corps solides :
— pour la réalisation de degré IP 1x B (figure 8a ), du point de
vue de la pénétration des corps solides, le degré de protection est
seulement 1, assurant une protection contre l’accès aux parties
dangereuses avec la main (50 mm) ; la protection contre les
contacts directs est caractérisée par la lettre additionnelle B, qui
indique une protection contre l’accès avec un doigt d’épreuve
(12 mm) équivalente au degré IP 2 x ;
— pour la réalisation de degré IP 2 x D (figure 8b ), du point de vue
de la pénétration des corps solides, le degré de protection est 2,
assurant une protection contre l’accès aux parties dangereuses avec
le doigt (12 mm) ; la protection contre les contacts directs est caractérisée par la lettre additionnelle D qui indique la protection contre
l’accès avec un fil (1 mm) équivalente au degré IP 4x.
■ Les éléments d’enveloppes assurant la protection contre les
contacts directs ne peuvent être démontés ou ouverts (si l’enveloppe
comporte des portes) qu’à l’aide d’une clef ou d’un outil, cette exigence reposant sur le principe qu’un tel démontage, ou une telle
ouverture, implique une action volontaire par une personne qui est
consciente des risques pouvant résulter d’une telle action. En outre,
Figure 8 – Protection contre les contacts directs :
interposition d’enveloppes
il est généralement imposé que, après ouverture des portes, des
dispositions soient prises pour empêcher tout contact involontaire
avec des parties actives, par exemple par interposition d’un écran.
2.4 Disposition d’obstacles
La mesure de protection au moyen d’obstacles est destinée à
empêcher toute approche physique et tout contact non intentionnel avec des parties actives, soit lors de manœuvres, soit lors
d’interventions en cours d’exploitation.
Les obstacles disposés à cet effet peuvent être démontés sans
l’aide d’un outil, mais leur fixation doit être telle que leur
enlèvement involontaire soit empêché. Ils ne s’opposent pas à un
contact volontaire avec les parties actives, par une tentative
délibérée de contournement des obstacles.
Cette mesure de protection ne peut être utilisée que dans des
locaux de service électrique, accessibles seulement aux personnes
averties ou qualifiées (BA 4 et BA 5 [D 5 030]).
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D 5 032 − 9
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2.5 Mise hors de portée par éloignement
La mesure de protection par éloignement consiste à mettre hors
de portée des parties se trouvant à des potentiels différents, telles
que des parties actives, des masses et des éléments conducteurs
(le sol étant considéré comme un élément conducteur s’il n’est pas
isolant).
Deux parties sont considérées comme simultanément accessibles
si elles ne sont pas distantes de plus de 2,50 m, cette distance étant
augmentée en fonction des objets conducteurs pouvant être
transportés.
Pour l’application de cette mesure de protection, un volume
d’accessibilité au toucher (figure 9) est défini autour de l’espace où
peuvent se trouver les personnes.
Cette mesure de protection est, comme la disposition d’obstacles,
utilisée dans les locaux de service électrique.
La figure 10 résume les distances qui sont alors imposées
autour des matériels électriques et de leurs organes de manœuvre.
2.6 Protection complémentaire
par dispositifs différentiels
à haute sensibilité
La protection par dispositifs différentiels à haute sensibilité
(courant différentiel résiduel assigné au plus égal à 30 mA) est une
mesure de protection complémentaire contre les contacts directs,
en cas de défaillance des autres mesures de protection (§ 8.6).
Elle ne constitue pas, en elle-même, une mesure de protection.
3. Protection
contre les contacts indirects
Dans ce paragraphe, nous traiterons la protection contre les
contacts indirects par coupure automatique de l’alimentation.
3.1 Généralités
3.1.1 Principe
La mesure de protection par coupure automatique de
l’alimentation est destinée à empêcher que, à la suite d’un défaut
d’isolement, une personne puisse se trouver soumise à une
tension de contact dangereuse, pendant un temps tel qu’il puisse
en résulter des dommages organiques [D 5030].
Pour respecter cette règle, tout défaut survenant dans un
matériel électrique provoque la circulation d’un courant qui fait
apparaître une tension de contact et doit être interrompu dans un
temps compatible avec la sécurité des personnes. Il en résulte que
cette mesure de protection repose sur l’association de deux
conditions.
■ Réalisation ou existence d’un circuit dénommé boucle de
défaut : cette boucle de défaut permet la circulation du courant de
défaut Id ; sa constitution dépend du schéma des liaisons à la terre
(TN, TT ou IT).
Figure 9 – Volume d’accessibilité au toucher
Cette condition implique la mise en œuvre de conducteurs de protection reliant les masses de tous les matériels électriques alimentés
par l’installation, de façon à constituer la boucle de défaut. Les
conducteurs de protection doivent être réalisés de façon sûre et
durable en suivant les prescriptions du paragraphe 5.3.
■ Coupure du courant de défaut par un dispositif de
protection approprié : le temps de coupure dépend de certains
paramètres tels que la tension de contact à laquelle peut être
soumise une personne et la probabilité de défauts et de contacts
avec les parties en défaut. La détermination du temps de coupure
est basée sur la connaissance des effets du courant électrique sur le
corps humain.
Cette condition implique la présence d’un dispositif de coupure
automatique dont les caractéristiques sont définies suivant le
schéma des liaisons à la terre (TN, TT ou IT).
3.1.2 Liaison équipotentielle principale
Figure 10 – Exemple de local de service électrique
avec protection au moyen d’obstacles
et mise hors de portée par éloignement
D 5 032 − 10
La liaison équipotentielle principale LEP (§ 1.1) évite la propagation de potentiels par les canalisations métalliques provenant de
l’extérieur du bâtiment et permet de réduire la tension de contact
en cas de défaut dans l’installation concernée, quel que soit le
schéma des liaisons à la terre.
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La liaison équipotentielle principale a une influence différente
suivant le schéma des liaisons à la terre, lors d’un défaut à la terre
dans le réseau d’alimentation :
— pour le schéma TN, et pour le schéma IT dans lequel les
masses sont interconnectées, elle permet de réduire la tension de
contact dans l’installation ;
— pour le schéma TT, et pour le schéma IT dans lequel les
masses ne sont pas interconnectées, un défaut à la terre dans le
réseau d’alimentation ne provoque pas de tension de contact dans
l’installation et, de ce fait, la liaison équipotentielle principale n’est
pas aussi importante.
Cette différence d’influence de la liaison équipotentielle principale est à prendre en considération lorsqu’il est difficile ou
impraticable de la réaliser ; il peut en être ainsi notamment dans
les installations extérieures telles que les parcs de caravanes, les
marinas, les foires et les expositions.
Néanmoins, quel que soit le schéma (TN, TT ou IT), la liaison
équipotentielle principale réduit le risque de choc électrique dans
les installations.
Figure 11 – Principe de la protection dans le schéma TN
3.2 Cas du schéma TN
3.2.1 Boucle de défaut
Dans le schéma TN, la boucle de défaut (en tireté sur la
figure 11) est constituée par le circuit galvanique formé par le
conducteur actif sur lequel se produit le défaut d et le conducteur
de protection relié directement au neutre de la source [conducteur
PE ou PEN suivant que le schéma est TN-S ou TN-C (figure 4)].
Dans le schéma TN, il n’y a pas lieu de tenir compte de
l’existence d’un défaut non franc présentant donc une certaine
résistance ; les énergies dissipées dans ce défaut, en raison de la
grande valeur du courant de défaut Id , sont telles qu’il est soit
transformé en défaut franc, soit éliminé par destruction dans un
temps très court.
3.2.2 Tension de contact présumée
La tension de contact présumée Ucp est celle qui apparaît entre
la masse M et le point O. Elle est égale à :
Ucp = Id Z PE
(1)
Z PE somme des impédances des conducteurs de protection
entre la masse M et le point O.
Dans les installations alimentées directement par un réseau de
distribution publique, les conditions de protection du schéma TN
nécessitent l’accord du distributeur d’énergie électrique ou du
concepteur de l’installation.
avec
Dans les installations alimentées par un poste de transformation
ou par une source autonome, les caractéristiques de la source (impédance homopolaire du transformateur ou réactance subtransitoire
de l’alternateur) peuvent être incompatibles avec les conditions de
protection et sont à prendre en considération.
3.2.3 Analyse des conditions de protection
■ En principe, la tension de contact présumée est égale à :
2
U cp
avec
2
R PE + X PE
Z PE
= U 0 --------------------------------------------------------------------------------------------------- = U 0 ----------Zs
2
2
( R i + R a + R PE ) + ( X i + X a × X PE )
Ra , Xa
somme des résistances et somme des réactances
du conducteur de phase depuis la source jusqu’à
la masse considérée M,
R i , Xi
RPE , XPE
U0
résistance et réactance internes de la source,
somme des résistances et somme des réactances
du conducteur de protection depuis la liaison
équipotentielle principale (point O) jusqu’à la
masse,
tension nominale entre phase et neutre de
l’installation,
Zs
impédance de la boucle de défaut.
Dans cette formule, les réactances Xa et XPE ont été séparées
afin de montrer la répartition des tensions le long de la boucle de
défaut, bien que ces réactances ne puissent être mesurées
séparément.
La tension de contact présumée est déduite de la formule
simplifiée :
R ′PE
U cp = U0 -------------(2)
Zs
avec
R ′PE
résistance du conducteur de protection entre la masse
considérée et le point de référence B.
■ Le point de référence B (figure 12) est le point le plus proche
de la masse en défaut, dont le potentiel, en cas de défaut, demeure
sensiblement égal au potentiel de l’emplacement où est située cette
masse et à celui des éléments conducteurs qui peuvent être touchés
simultanément avec la masse.
Ce point de référence peut être obtenu par la réalisation d’une
liaison équipotentielle locale LL (réalisée dans des conditions
analogues à celles définies pour la liaison équipotentielle principale LEP), au niveau du tableau de distribution d’où est issu le
circuit terminal alimentant la masse considérée.
Cette liaison équipotentielle locale n’est pas nécessaire si :
50
R PE Z s --------U0
(3)
■ Le dispositif de protection doit être choisi de telle manière que
le courant de défaut [relations (1) et (2)] :
U0
I d = -------Zs
(4)
assure son fonctionnement dans un temps t au plus égal à celui
prescrit en fonction de la tension de contact présumée [D 5 030].
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3.2.4 Application pratique
des conditions de protection
L’expérience a montré qu’il est souvent difficile d’estimer de
façon correcte la tension de contact présumée. La référence à la
tension de défaut serait trop sévère en utilisant des dispositifs de
protection contre les surintensités (§ 6) ; c’est pourquoi il est
nécessaire de faire certaines hypothèses en estimant la tension de
contact présumée.
Cette estimation est notamment basée sur la valeur du
coefficient c dont la valeur exacte dépend de la configuration de
l’installation.
Par ailleurs, il n’est pas possible d’être certain que l’élévation du
potentiel des masses des circuits terminaux ne dépassera pas les
valeurs de la courbe L1 [D 5 030] en cas de défaut dans une autre
partie de l’installation fixe, ou dans les circuits de distribution. C’est
pourquoi, afin de faciliter l’établissement des conditions d’application des règles de protection, les temps de coupure peuvent être
déterminés non en fonction de la tension de contact présumée, mais
en fonction de la tension nominale de l’installation, en tenant compte
de la relation (6).
■ L’influence des variations des différents paramètres sur la
valeur de la tension de contact présumée et sur le temps de coupure
correspondant a donc été étudiée :
— le facteur c peut varier, suivant la situation du circuit
considéré, entre 0,6 (circuit très éloigné de la source, par exemple)
et 1 (circuit issu directement de la source) ;
— le rapport m des sections des conducteurs (de même
matériau) de protection et de phase du circuit considéré peut varier
entre 1 et 3 pour les câbles ou les conducteurs isolés ;
— la
tension
d’alimentation
U0 ,
conformément
aux
recommandations de la publication 38 de la CEI, peut varier
de ± 10 %.
Les calculs montrent que, pour une valeur donnée de la tension
U0 , la tension de contact présumée varie, suivant les valeurs des
deux paramètres c et m, entre 0,3 U0 et 0,75 U0 .
Figure 12 – Exemple de point de référence
Ce choix nécessite le calcul de l’impédance Z s de la boucle de
défaut, ce qui n’est possible que si tous les éléments de la boucle,
y compris la source, sont connus ; si les conducteurs actifs et de protection sont à proximité immédiate, sans interposition d’éléments
ferromagnétiques, Z s peut être calculé ; dans le cas contraire, Z s ne
peut être que mesuré.
En pratique, la réactance peut généralement être négligée pour
les conducteurs de section inférieure ou égale à 35 mm2.
Le courant Id a alors pour valeur :
U0
I d = c -------------------------R a + R ′PE
(5)
Le facteur conventionnel c tient compte de l’impédance de la
partie de la boucle de défaut située en amont du point de
référence ; en l’absence d’informations précises, le facteur c peut
être pris égal à 0,8, l’expérience ayant montré que cette valeur était
valable dans la majorité des cas.
La tension de contact présumée Ucp est égale à :
m
U cp = R ′PE I d = cU 0 ----------------1+m
(6)
avec m = R ′PE /R a .
Si les conducteurs sont de même matériau, m est égal au
rapport des sections du conducteur de phase et du conducteur de
protection du circuit considéré. Si le conducteur de protection et le
conducteur de phase ont la même section, on a :
m = 1
D 5 032 − 12
et
c U0
U cp = -----------2
Par exemple, pour la tension de 230 V, la tension de contact
présumée varie entre 69 et 172 V. Le courant passant à travers le corps
humain qui en résulte varie entre 42 et 119 mA [D 5 030] : d’après la
courbe L1 de la figure 13a, le temps de coupure doit être compris
entre 220 et 800 ms.
En prenant une valeur moyenne du coefficient c de 0,8 et un
rapport m égal à l’unité, valeurs qui se présentent généralement
dans les circuits terminaux, la tension de contact présumée est,
d’après la formule (6) :
1
U cp = 0,8 × 230 ----- = 92 V
2
correspondant d’après la courbe L1 de la figure 10 dans l’article
[D 5 030] à un temps de coupure d’environ 0,4 s.
■ En fonction des valeurs réelles du coefficient c et du rapport m, le
point courant / temps se déplace sur le segment AB de la figure 13b.
En outre, en fonction de la valeur réelle de la tension U0 , le point
courant / temps du segment AB peut se déplacer sur une portion de
courbe qui est la caractéristique de fonctionnement du dispositif de
protection (fusible) ; compte tenu de ses variations :
— la ligne A′ B′ correspond à la valeur minimale de la tension,
soit 0,9 U0 ;
— la ligne A′′ B′′ correspond à la valeur maximale de la tension,
soit 1,1 U0 .
Le point correspondant au temps de coupure en fonction de la
tension de contact se situe à l’intérieur de la zone grisée. Il apparaît
que les conditions de coupure se trouvent dans tous les cas dans
la zone ➂ et au-dessous de la courbe C1 .
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Figure 13 – Temps de coupure maximal en situation normale : effets de la variation du coefficient c, du rapport m et de la tension (se reporter à
l’article [D 5 030] pour les zones temps-courant des effets du courant alternatif sur les personnes ②, ③ et ④)
Une valeur unique du temps de coupure peut ainsi être choisie
pour chaque tension nominale, indépendamment des valeurs du
facteur c et du rapport m.
Le tableau 5 donne les temps de coupure déterminés dans ces
conditions en fonction de la tension nominale de l’installation. Il
indique, également, les valeurs du schéma IT à titre de
comparaison.
(0)
Tableau 5 – Temps de coupure t 0 (en secondes)
en fonction de la tension nominale
de l’installation et du schéma
U L (V)
U0 (V)
TN
50
IT sans neutre
25 (1)
50
25 (1)
IT avec neutre
50
25 (1)
127/220
0,8
0,35
0,8
0,4
5
1,0
230/400
0,4
0,2
0,4
0,2
0,8
0,5
400/690
0,2
0,05
0,2
0,06
0,4
0,2
580/1 000
0,1
0,02
0,1
0,02
0,2
0,03
(1) Ces temps de coupure ne sont fixés que pour les situations dans
lesquelles la tension limite conventionnelle est réduite à 25 V (situation
particulière (ou situation 2) des personnes [D 5 030]).
Le tableau indique des temps de coupure différents suivant la
valeur de la tension limite conventionnelle U L (50 et 25 V).
Conformément aux études internationales, la réduction de la tension
limite conventionnelle U L à 25 V en courant alternatif concerne
seulement des installations particulières complètes où le risque
existe. Il convient de souligner que cette limitation (U L = 25 V) n’a
aucune influence lorsque la protection est assurée par disjoncteurs.
Lorsque la protection est assurée par fusibles, elle entraîne une
réduction de longueur des circuits protégés de l’ordre de 15 à 25 %
suivant la tension nominale, réduction qui est du même ordre de
grandeur que les erreurs commises sur l’estimation des longueurs
réelles des circuits.
Enfin, il n’y a pas de temps de coupure prescrit pour les situations
immergées, en raison des mesures de protection particulières prises
dans ces situations [D 5 030].
■ En pratique, les temps de coupure du tableau 5 ne sont à
prendre en considération que si le dispositif de coupure est un
fusible : la règle de protection consiste alors à s’assurer que le
courant de défaut Id provoque certainement la fusion du fusible
dans le temps t défini, en vérifiant que le point correspondant du
graphique de fonctionnement des fusibles I (t ) se trouve au-dessus
de la caractéristique supérieure de la zone de fusion du fusible
(figure 14).
Lorsque le dispositif de protection est un disjoncteur, il suffit de
s’assurer que le courant de défaut Id est au moins égal au plus petit
courant assurant le fonctionnement instantané du disjoncteur ; en
effet, les temps de fonctionnement des disjoncteurs sont alors généralement inférieurs aux temps définis par le tableau 5, à condition
qu’ils ne soient pas intentionnellement retardés (figure 15).
Par ailleurs, lorsque la tension de contact est inférieure à la tension
limite conventionnelle U L , la coupure de l’alimentation n’est pas
nécessaire du point de vue de la protection contre les contacts indirects. Toutefois, la coupure peut être nécessaire pour d’autres
raisons, telles que les risques d’incendie. Il en est notamment ainsi
lorsque le rapport entre l’impédance du conducteur de protection
et l’impédance de la boucle de défaut (Z PE /Z s ) est suffisamment
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D 5 032 − 13
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Figure 14 – Protection par fusible (t 0 est défini dans le tableau 5)
faible ; c’est le cas, par exemple, de l’utilisation, comme conducteur
de protection, de plusieurs conducteurs en parallèle d’un câble
multiconducteur, ou de l’armure d’un câble en parallèle avec un
conducteur extérieur nu et accolé.
Nota : les règles précédentes sont intégralement applicables aux circuits alimentant des
matériels mobiles ou portatifs.
3.2.5 Cas où un temps de coupure de 5 s est admis
Un temps de coupure supérieur aux valeurs du tableau 5, mais
non supérieur à 5 s, est permis pour des circuits n’alimentant
directement aucun appareil mobile ou portatif, pour les raisons
suivantes :
— des défauts dans de tels circuits sont plus rares ;
— le risque de contact avec les matériels alimentés par de tels
circuits, pendant que se produit un défaut, est peu probable ;
— les matériels alimentés par de tels circuits ne sont pas
habituellement tenus à la main, et peuvent être facilement lâchés
si un défaut se produit ;
— la tension de contact est réduite par la liaison équipotentielle
principale.
Le temps limite de 5 s est conventionnel : il est suffisant dans la
plupart des cas où un temps de coupure supérieur à ceux du
tableau 5 est nécessaire, par exemple pour des circuits de
distribution et des circuits alimentant des moteurs. Ce temps est
également compatible avec les tenues thermiques des matériels
constituant la boucle de défaut. L’attention est appelée sur le fait
qu’un temps de coupure supérieur aux valeurs du tableau 5 peut
être incompatible avec la protection des appareils mobiles ou
portatifs.
Lorsque des liaisons équipotentielles sont réalisées entre toutes
les masses et tous les éléments conducteurs simultanément
accessibles, il ne peut, en pratique, apparaître aucune tension de
contact dangereuse, et il est alors permis de ne pas déterminer les
conditions de protection contre les contacts indirects pour les
circuits situés en amont de ces liaisons équipotentielles. Il en est
notamment ainsi pour les circuits principaux et les circuits de
distribution. Cela est illustré par la figure 16 qui montre les différents cas possibles.
Ce temps limite de 5 s n’implique pas une temporisation
volontaire (retard) des dispositifs de protection, mais tient compte
D 5 032 − 14
Figure 15 – Protection par disjoncteur (t 0 est défini dans le tableau 5)
de leurs caractéristiques de fonctionnement pour des courants de
défaut éloignés dans des conditions analogues à celles définissant
le temps maximal admis pour la protection contre les courtscircuits (§ 6.2). Toutefois, une certaine temporisation peut être
nécessaire pour l’alimentation d’appareils ayant des courants de
démarrage ou d’appel importants (de l’ordre de 6 à 10 In ) lors de
leur mise sous tension, afin d’éviter des déclenchements intempestifs. Il peut en être notamment ainsi pour l’alimentation de
moteurs de forte puissance.
3.2.6 Cas d’un défaut direct à la terre
Lorsqu’un défaut peut se produire directement entre un
conducteur de phase et la terre, des dispositions sont à prendre
pour éviter que le conducteur de protection et les masses qui lui
sont reliées soient portés à un potentiel dangereux, c’est-à-dire
supérieur à 50 V. De tels défauts sont en fait exceptionnels, mais
peuvent se produire dans des lignes aériennes ou avec des câbles
sans revêtement métallique directement enterrés (figure 17a ).
La protection est alors assurée si la condition suivante, basée sur
le diagramme des tensions (figure 17b ), est satisfaite (U L = 50 V) :
RB
UL
-------- = --------------------RE
U0 – UL
résistance globale de toutes les prises de terre des
masses et du neutre en parallèle,
RE résistance minimale de contact avec la terre d’éléments
conducteurs non reliés à un conducteur de protection ou
à un conducteur d’équipotentialité, par lesquels un
défaut entre phase et terre peut se produire.
En l’absence d’indications sur la valeur de la résistance R E , une
valeur de 10 Ω peut être adoptée.
avec
RB
3.2.7 Protection par dispositifs différentiels
Lorsque les conditions de protection par des dispositifs contre
les surintensités (§ 6) ne peuvent être obtenues, la protection peut
être assurée par des dispositifs à courant différentiel-résiduel (§ 8) ;
il peut notamment en être ainsi pour des circuits alimentant des
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Figure 16 – Circuits pour lesquels un temps
de coupure jusqu’à 5 s est admis (se reporter à la
figure 12 pour le point de référence B)
socles de prises de courant dont la longueur n’est pas connue,
pour des circuits de grande longueur et de faible section dont
l’impédance est trop élevée... Dans ce cas, le conducteur de
protection de tels circuits doit être relié :
a) soit au conducteur de protection de l’installation (conducteur
PEN dans le schéma TN-C) en amont du dispositif à courant
différentiel-résiduel ;
b) soit à une prise de terre distincte qui doit alors satisfaire aux
conditions de protection du schéma TT (§ 3.3).
Dans le cas a), un court-circuit se produisant en aval du dispositif à courant différentiel-résiduel provoque une élévation du potentiel du conducteur de protection due au passage dans ce
conducteur du courant de court-circuit (figure 18). Cette élévation
de potentiel apparaîtra pendant la durée de coupure du dispositif
assurant la protection contre les courts-circuits, durée qui ne doit
pas être supérieure à 5 s, et qui sera généralement beaucoup plus
courte.
Le risque qui peut résulter de telles conditions paraît
suffisamment faible et exceptionnel pour qu’il puisse être négligé.
En outre, il n’existe pas si la résistance du conducteur de protection en amont du dispositif différentiel (entre O et A) est
[relation (3)] :
50
R PE Z s --------U0
ou si une liaison équipotentielle principale locale est
réalisée (§ 3.2.3) au tableau où est situé le dispositif différentiel
(point A).
3.3 Cas du schéma T T
3.3.1 Boucle de défaut
Dans le schéma TT (figure 5), la boucle de défaut (en tireté sur
la figure 19) est constituée par le conducteur actif sur lequel se
produit le défaut d, le conducteur de protection PE reliant la masse
à la prise de terre et les deux prises de terre des masses de
l’installation (RA ) et du neutre de l’alimentation (R B ).
3.3.2 Analyse des conditions de protection
La tension de contact présumée, en cas de défaut, est égale
à la tension de défaut :
Ucp = RA Id
(7)
En négligeant les résistances des liaisons galvaniques (conducteur
actif et conducteur de protection), qui sont généralement faibles par
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Figure 18 – Protection d’un circuit par un dispositif différentiel
Figure 19 – Principe de la protection dans le schéma TT
U0
I d′ = ---------------------RA + RB
Figure 17 – Défaut direct à la terre
avec
rapport aux résistances des prises de terre RA et R B et à la résistance
du défaut R d , le courant de défaut est [relation (2)] :
le temps de coupure du dispositif de protection étant au plus égal
à 5 s.
U0
I d = ----------------------------------RA + RB + Rd
Si le défaut n’est pas franc, le courant de défaut est plus faible
et le temps de coupure sera d’autant plus long, mais la tension de
contact étant inférieure à U L , les conditions de protection seront
assurées.
(8)
En effet, dans le schéma TT, à la différence du schéma TN (§ 3.2.1),
il y a lieu de tenir compte de l’existence d’un défaut non franc,
présentant donc une certaine résistance. Dans le schéma TT, le courant de défaut étant nettement plus faible que dans le schéma TN,
le défaut non franc peut se maintenir sans évoluer pendant un temps
supérieur à celui imposé pour assurer la protection contre les
contacts indirects (tableau 5).
Pour tenir compte de l’existence de tels défauts (dont la
résistance ne peut être connue), la sécurité est assurée en
imposant à la tension de contact présumée, déterminée pour un
courant de défaut correspondant à un défaut franc, d’être inférieure ou égale à la tension limite conventionnelle U L :
U cp = R A I d′ U L
D 5 032 − 16
(10)
Lorsque l’installation est alimentée par un réseau de distribution
à basse tension, la valeur de la résistance de la prise de terre du
neutre R B n’est généralement pas connue, et une valeur par excès
de (RA + R B ) est obtenue en mesurant l’impédance (ou la
résistance) de la boucle de défaut.
L’utilisation de dispositifs différentiels (§ 8), non retardés
intentionnellement, permet une élimination rapide des courants de
défaut ; les temps de coupure sont inférieurs à ceux définis pour
le schéma TN (tableau 5).
(9)
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INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES BT
3.3.3 Dispositifs de protection
L’ u t i l i s a t i o n d e d i s p o s i t i f s d e p r o t e c t i o n c o n t r e l e s
surintensités (§ 6) pour assurer la protection contre les contacts
indirects nécessite des prises de terre des masses de faible
résistance. Ainsi, un fusible de 20 A nécessite une prise de terre de
résistance inférieure à 0,7 Ω, et un disjoncteur de 32 A une prise de
terre de résistance inférieure à 0,5 Ω.
Des valeurs de résistance de prise de terre aussi faibles sont, en
pratique, difficilement réalisables et il n’est pas possible de garantir leur maintien dans le temps.
Par contre, l’emploi de dispositifs à courant différentiel-résiduel
permet d’assurer la protection contre les contacts indirects, quelle
que soit la résistance des prises de terre ; le courant différentielrésiduel assigné I∆n du dispositif est au plus égal à :
U L ( 50 V )
I ∆n ----------------------RA
Ainsi, un dispositif à courant différentiel-résiduel de 0,5 A permet
une résistance de prise de terre de 100 Ω, résistance qui peut être
facilement obtenue dans la plupart des terrains.
Figure 20 – Schéma IT isolé de la terre
3.4 Cas du schéma IT
3.4.1 Non-coupure au premier défaut
Dans le schéma IT (figure 6), lors de l’apparition d’un premier
défaut d’isolement, le courant de défaut est limité de telle sorte
qu’aucune tension de contact dangereuse, supérieure à la tension
limite conventionnelle U L , ne puisse apparaître dans l’installation.
Cette condition permet d’éviter toute coupure au premier défaut
et de continuer l’exploitation de l’installation. Mais, pour que cette
possibilité soit valable, il importe que le défaut soit rapidement
recherché et éliminé, sinon, l’installation fonctionnant alors en
schéma TN ou TT, une coupure doit intervenir si un deuxième
défaut apparaît avant l’élimination du premier, ce qui conduit à
perdre l’avantage du schéma IT.
3.4.2 Différentes configurations
L’installation est soit isolée de la terre, soit reliée à la terre à
travers une impédance de valeur suffisante.
■ Lorsque l’installation est isolée de la terre (figure 20), le
courant de premier défaut se referme par les capacités des deux
autres phases par rapport à la terre. Cela peut conduire à limiter les
longueurs de l’ensemble des circuits de l’installation.
■ Lorsque l’installation est reliée à la terre par une
impédance Z (figures 21 et 22), l’intensité du courant de premier
défaut est pratiquement limitée par la valeur de cette impédance, les
impédances des conducteurs de liaison étant négligeables devant
celle-ci ; les capacités des deux autres phases par rapport à la terre
présentent généralement une impédance nettement plus élevée, à
moins que l’installation ne comporte des câbles de grande longueur
ou ayant des revêtements métalliques.
Figure 21 – Schéma IT dans lequel le neutre est relié à la terre
par une impédance Z et dans lequel les prises de terre
de l’alimentation (R B) et des masses (RA) sont séparées
La liaison de l’installation à la terre par l’intermédiaire d’une
impédance est prévue notamment lorsque l’on craint des surtensions ou des oscillations du potentiel de l’installation, dues à
des phénomènes de résonance.
La valeur de l’impédance Z est choisie de manière à éviter de
telles oscillations et à provoquer la circulation d’un courant de
défaut qui puisse être détecté. Elle ne doit pas être trop élevée,
pour que la circulation permanente d’un courant de défaut, dans
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D 5 032 − 17
INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES BT _________________________________________________________________________________________________________
Figure 22 – Schéma IT dans lequel le neutre est relié à la terre
par une impédance Z et dans lequel les prises de terre
de l’alimentation (R B) et des masses (RA) sont confondues
(§ 3.4.1 pour la condition de non coupure au premier défaut et § 3.2.6
pour le risque d’un défaut direct entre une phase et la terre)
les conducteurs de protection et, éventuellement, dans les prises
de terre, n’entraîne pas des échauffements trop importants.
En général, la valeur de l’impédance Z est prise de l’ordre de 5 à 6
fois la valeur de la tension simple de l’installation, soit par exemple de
l’ordre de 1 000 Ω pour une installation à 230/400 V.
■ Sur les figures 20, 21 et 22, le conducteur neutre n’a pas été
représenté, car dans le schéma IT, il est fortement recommandé de
ne pas le distribuer. En effet, s’il est distribué, un défaut à la terre
l’affectant supprime les avantages attachés aux installations IT.
En outre, la distribution du conducteur neutre, lorsque celui-ci
n’est pas relié à la terre, nécessite de prendre des dispositions :
— pour éviter que, en cas de deux défauts survenant dans une
même installation sur deux circuits de sections différentes, le
conducteur neutre de plus faible section ne soit parcouru par des
courants d’intensité supérieure à son courant admissible (§ 3.4.5.2) ;
— pour que les appareils d’utilisation ne puissent être soumis à
des tensions supérieures à leur tension nominale.
Ces dispositions nécessitent une étude technique détaillée de
l’installation pour leur mise en œuvre.
Enfin, le fait de ne pas distribuer le conducteur neutre facilite le
choix des dispositifs de protection contre les surintensités et la
recherche des défauts.
3.4.3 Protection au deuxième défaut
3.4.3.1 Conditions générales
Si le premier défaut d a (masse Ma ) n’est pas éliminé et que se
produit un deuxième défaut d’isolement affectant une autre
phase d b (masse Mb), un courant de double défaut Iab va s’établir ;
Iab est un courant de court-circuit entre phases (ou entre phase et
neutre), mais son intensité est nettement inférieure à un courant de
court-circuit dans un seul circuit, du fait qu’il intéresse deux circuits
comme le montre la figure 23.
D 5 032 − 18
Figure 23 – Courant de double défaut dans le schéma IT
lorsque les masses sont reliées à la même prise de terre
Les conditions d’élimination de ce courant de double défaut
dépendent de la situation des prises de terre ; comme il ressort
des figures 21 et 22, le cas de la figure 21 correspond pour le
deuxième défaut à un schéma TT (figure 19, § 3.3), tandis que le
cas de la figure 22 correspond à un schéma TN (figure 11, § 3.2).
■ Lorsque, dans une même installation, toutes les masses ne sont
pas reliées à la même prise de terre, la protection est assurée, si
deux défauts se produisent dans des groupes différents de masses
interconnectées, dans les conditions du schéma TT (§ 3.3).
À l’intérieur d’un groupe de masses interconnectées, la protection
est assurée, si deux défauts se produisent dans ce groupe, dans les
conditions indiquées au paragraphe 3.4.4.
■ Lorsque, dans une même installation, toutes les masses, y
compris celles de la source, sont reliées à la même prise de terre, la
protection est assurée, si deux défauts se produisent dans
l’installation, dans les conditions indiquées au paragraphe 3.4.4.
3.4.3.2 Tension de contact présumée
Si l’on néglige les risques de contact simultané entre deux
masses dans lesquelles se produisent les deux défauts d’isolement, en raison de la faible probabilité de tels contacts, la tension
de contact présumée à prendre en considération est celle qui
apparaît, lors du deuxième défaut, entre une masse en défaut et la
liaison équipotentielle principale LEP. En considérant le schéma de
la figure 23, cette tension est égale à la chute de tension dans le
conducteur de protection, entre Ma et Oa , due à la circulation du
courant Iab de double défaut.
Z a est l’impédance du conducteur de phase entre la masse Ma et
le tableau dont sont issus les deux circuits, tableau considéré
comme le point de référence ; c’est le plus souvent la borne de
terre du tableau général.
Z b est l’impédance du conducteur de phase entre la masse Mb
et ce même tableau.
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La tension de contact présumée de la masse Ma est :
U cp = m a Z a I ab
ma Za U
U cp = -----------------------------------------------------------------------------------2Z 0 + Z a ( 1 + m a ) + Z b ( 1 + m b )
ou
avec
m a et m b
U
Z0



 (11)



valeurs des rapports m (résistance du conducteur
de protection à la résistance du conducteur de
phase) de chacun des deux circuits,
tension nominale entre phases,
impédance de chaque conducteur de phase en
amont du tableau d’où sont issus les deux circuits.
En posant :
Z a ( 1 + m a ) + Z b ( 1 + m b)
c′ = -------------------------------------------------------------------------------------2Z 0 + Z a ( 1 + m a ) + Z b ( 1 + m b)
(12)
z = Z a /Z b
(13)
m a z c ′U
U cp = --------------------------------------------------------z ( 1 + ma ) + ( 1 + mb )
(14)
et :
il vient :
La formule (14) suppose que le rapport m a la même valeur
depuis l’origine de l’installation jusqu’à la masse considérée. S’il
n’en est pas ainsi, on a :
∑ mi Zi
U cp = ------------------------------------- c ′ U
∑ ( 1 + mi ) Zi
(15)
mi valeur du rapport m dans le circuit i,
Zi impédance du conducteur du circuit i.
Nous avons supposé que le conducteur neutre n’était pas
distribué. Si le conducteur neutre était distribué, les mêmes
considérations seraient valables (§ 3.4.5.1), la tension U étant U0
entre phase et neutre.
1 + mb
Si z > --------------------- , I ab > I a / 2 .
1 + ma
1 + ma
Si z > --------------------- , I ab > I b / 2 .
1 + mb
Il a été supposé que le coefficient c ′ était le même pour le calcul
du courant de double défaut et pour les courants de défaut entre
phase et masse ; en fait, ce coefficient n’a pas rigoureusement la
même valeur, mais la valeur unique de 0,8 est retenue.
3.4.4 Conditions de protection
Les conditions de protection doivent être déterminées de telle
manière que le courant de double défaut assure la coupure dans
un temps correspondant, d’après la courbe L1 (figure 10 [D 5 030]),
à la tension de contact présumée entre la masse considérée et la
liaison équipotentielle principale.
La tension de contact présumée Ucp est donnée par la relation (14)
et le courant de double défaut Iab , rapporté au courant de défaut
entre phase et masse (Ia et Ib ), par les relations (18) et (19).
■ En pratique, les conditions de protection de chaque circuit
doivent pouvoir être déterminées sans tenir compte des
caractéristiques des autres circuits. Ainsi, la formule (14) doit être
appliquée en ne tenant compte que du seul rapport m du circuit
considéré ; pour la valeur 1 du rapport z, on a pour la tension de
contact présumée :
m
U cp1 = 0,5 c ′ U ----------------1+m
avec
3.4.3.3 Courant de double défaut
U
I ab = --------------------------------------------------------------------------------------2 Z0 + Z a ( 1 + ma ) + Z b ( 1 + m b )
(16)
ou, en tenant compte du rapport c ′ [relation (12)] :
c ′U
I ab = ---------------------------------------------------------------------Za ( 1 + ma ) + Z b ( 1 + mb )
(17)
Si Ia est l’intensité du courant de défaut franc entre phase et
masse en Ma et Ib l’intensité du courant de défaut franc entre
phase et masse en Mb , on a :
c ′U
I a = -------------------------------Za ( 1 + ma )
et
c′U
I b = --------------------------------Z b ( 1 + mb )
Ia et Ib sont, respectivement, les courants de défaut en Ma et Mb
qui circuleraient si l’installation était en schéma TN.
On en déduit, avec la relation (17), que :
I ab
1 + ma
-------- = ----------------------------------------------------------Ia
1 + m a + [ ( 1 + m b)/z ]
(18)
I ab
1 + mb
-------- = ----------------------------------------------------------Ib
1 + m b + [ ( 1 + m a ) /z ]
(19)
(20)
Le courant de double défaut a, conventionnellement, pour
valeur :
Iab1 = 0,5 Ia
c′U
I ab1 = 0,5 ------------------------R a + R PE
soit
(21)
résistance du conducteur actif du circuit considéré en
aval du point d’alimentation correspondant au point de
référence,
R PE résistance du conducteur de protection, en aval du
point de référence.
L’étude des variations de la tension de contact et du courant de
double défaut en fonction du rapport z des impédances des deux
circuits sièges des deux défauts, et suivant les valeurs des rapports m
de ces deux circuits, montre la validité des formules (20) et (21).
avec
Le courant de double défaut est [d’après (11)] :
INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES BT
Ra
■ Ainsi, les conditions de protection en schéma IT sont satisfaites si
le dispositif de protection de chaque circuit assure la coupure
d’un courant au moins égal à la moitié du courant de défaut franc
qui circulerait si l’installation était en schéma TN [relation (5)].
Le temps de fonctionnement correspondant est celui fixé par la
courbe L1 (figure 10 [D 5 030]) pour une tension de contact présumée U ′cp égale à une fraction de la tension de contact présumée
Ucp en schéma TN :
U cp
′
------------- = 0,5
U cp
U ′cp
------------- = 0,5
U cp
si le conducteur neutre est distribué dans
l’installation ;
3
si le conducteur neutre n’est pas distribué dans
l’installation.
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D 5 032 − 19
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3.4.5 Schémas IT avec et sans neutre
3.4.5.1 Courant de double défaut
Dans les formules (14) à (21), la tension U est celle qui est à
l’origine de la boucle de défaut, c’est-à-dire :
— la tension U 0 3 entre phases, lorsque le neutre n’est pas
distribué ;
— la tension U0 entre phase et neutre, si le neutre est distribué.
Lorsque le neutre est distribué, les conditions de double défaut
dont l’un intéresse le conducteur neutre sont les plus défavorables,
puisqu’elles conduisent au courant de double défaut le plus faible,
et c’est le courant de double défaut (pris égal à la moitié du courant
de défaut en schéma TN) qui est déterminant pour la protection
contre les contacts indirects. Si les conditions de protection sont
satisfaites pour un double défaut entre phase et neutre, elles le seront
d’autant mieux pour un double défaut entre phases.
■ Si la protection est assurée par des disjoncteurs [D 5 034], les
conditions de protection imposent que le seuil de fonctionnement
instantané du disjoncteur soit inférieur à la moitié du courant de
défaut franc si l’installation était en schéma TN, c’est-à-dire, si le
neutre n’est pas distribué :
U0 3
I m = -----------------2 Zs
(22)
avec
Zs impédance de la boucle de défaut en schéma TN(§ 3.2.3).
Si le neutre est distribué, le courant de double défaut entre
phase et neutre est :
U0
= 0,58 I m
I d = ----------(23)
2Z s
c’est-à-dire nettement inférieur au seuil de fonctionnement
instantané du disjoncteur qui fonctionnera par relais thermiques,
dans un temps indéterminé qui peut être de plusieurs secondes
(ou même plus), ce qui ne permet de respecter ni les conditions de
protection contre les contacts indirects, ni les conditions de
contraintes thermiques des conducteurs.
■ La situation est analogue lorsque la protection est assurée par
des fusibles gl [D 5 034] ; le courant de double défaut entre phases
(en 230/400 V) doit assurer la coupure dans un temps :
Figure 24 – Schéma IT avec neutre distribué :
protection du conducteur neutre
admissible pour le conducteur de 1,5 mm2 est de 0,08 s ; il en
résulte la fusion de ce conducteur et un risque d’incendie.
En outre, après coupure du conducteur neutre, l’appareil Ma se
trouve alimenté entre phases, ce qui peut provoquer sa
destruction. Il en résulte la nécessité de protéger dans chaque
circuit le conducteur neutre par un dispositif entraînant la coupure
des conducteurs de phase.
3.4.6 Choix des dispositifs de protection
Le dispositif de protection est choisi de telle manière que le
courant Idf assure son fonctionnement dans un temps au plus égal
à celui fixé par la courbe L1 (figure 10 [D 5 030]) en fonction de la
′ ; ce courant a pour valeur :
tension de contact présumée U cp
U′
I df = 0,5 -------Zs
t 0,4 s
Lorsque le neutre est distribué, le courant de double défaut entre
phase et neutre doit provoquer la fusion du fusible dans un temps :
1
t = 0,4 -------------0,58
4
= 3,6 s
4
compte tenu de la caractéristique de fusion du fusible I t = Cte . Ce
temps ne permet pas, non plus, de garantir les conditions de
protection contre les contacts indirects ni celles de contraintes
thermiques des conducteurs.
3.4.5.2 Protection du conducteur neutre
Si un premier défaut d a se produit dans l’appareil Ma de forte
puissance (figure 24), protégé par un dispositif de protection DP
dont le courant assigné est de 100 A, le courant de premier défaut
est limité par l’impédance Z et le dispositif DP ne s’ouvre pas.
Si un deuxième défaut d b se produit dans l’appareil Mb de faible
puissance et protégé par un fusible de 20 A, un courant de double
défaut va s’établir en se refermant par le conducteur neutre de
faible section (1,5 mm2) et le courant ne sera interrompu par le
dispositif DP que dans un temps nettement supérieur à celui
admissible par le conducteur de 1,5 mm2.
Ainsi, si le courant de double défaut Id est de 600 A, le fusible DP
ne fond qu’en 5 s alors que, pour ce même courant, le temps
D 5 032 − 20
avec
U′
(24)
tension entre phases, si le conducteur neutre n’est pas
distribué dans l’installation, ou tension entre phase et
neutre si le conducteur neutre est distribué dans
l’installation.
Si les réactances peuvent être négligées, le courant I df est égal
à [relation (21)] :
U′
I df = 0,5 c ------------------------R a + R PE
les valeurs c, R a et R PE étant, alors, celles appliquées lorsque
l’installation est en schéma TN (§ 3.2.3).
(0)
Si les conducteurs de phase et le conducteur de protection sont
disposés à proximité immédiate, la tension de contact
′ est [relation (20)] :
présumée U cp
m′
U ′cp1 = 0,5cU ′ ------------------1 + m′
avec
(25)
m′ rapport entre les résistances du conducteur de
protection et du conducteur actif (le conducteur de
phase si le conducteur neutre n’est pas distribué et le
conducteur neutre s’il est distribué) du circuit considéré ;
si les conducteurs sont de même matériau, m ′ est pris
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INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES BT
Tableau 6 – Comparaison des différents schémas
PRINCIPE
Schéma TN (§ 3.2)
Le courant de défaut entraîne le
fonctionnement d’un dispositif de
protection contre les surintensités. Cette
condition détermine une relation, qui est
celle de la protection contre les courts-circuits, entre l’impédance de la boucle de
défaut et le courant de fonctionnement du
dispositif de protection :
■ Le courant de premier défaut ne
provoque le fonctionnement d’aucun dispositif de coupure, sous réserve que
l’intensité de ce courant ne soit pas
supérieure à :
UL
I d --------RA
CONDITIONS DE RÉALISATION
Zs Id U0
■ Un dispositif de coupure (différentiel)
doit couper l’alimentation dès que la
tension de défaut est supérieure à U L .
Cette condition détermine une relation
entre la résistance de la prise de terre des
masses et le courant différentiel assigné
du dispositif :
R A ⋅ I ∆n U L
en fonction de la résistance de prise de
Toutes les masses protégées par un terre des masses.
■ Le conducteur de protection doit être même dispositif différentiel doivent être
■ Un contrôleur permanent de l’isoleefficacement mis à la terre de façon que reliées à la même prise de terre.
ment doit signaler l’apparition d’un
son potentiel soit maintenu aussi voisin
■ Les masses simultanément accessibles premier défaut d’isolement.
que possible de celui de la terre.
doivent être reliées à la même prise de ■ E n c a s d e d e u x i è m e d é f a u t , l a
■ Des précautions doivent être prises terre.
protection doit être assurée dans les
pour éviter toute rupture du conducteur
mêmes conditions que dans un
neutre lorsqu’il est utilisé comme
schéma TN (mais avec des conditions
conducteur de protection.
limitées) si toutes les masses sont interconnectées ou TT si elles ne le sont pas.
Utilisable dans les installations alimentées à partir d’un poste de transformation privé ou, sous certaines
conditions, public.
■
Utilisé généralement dans les
installations alimentées directement par
un réseau de distribution publique à
basse tension.
Coupure au premier défaut d’isole- ■ C o u p u r e
ment.
d’isolement.
■
AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS
Schéma IT (§ 3.4)
Le courant de premier défaut est limité à
une valeur telle qu’il n’en résulte pas de
tensions de contact dangereuses
(figures 20, 21 et 22).
■
UTILISATION
Schéma TT (§ 3.3)
Le courant de défaut se referme par le Le courant de défaut se referme par la
conducteur neutre et devient un courant boucle comprenant les prises de terre du
de court-circuit entre phase et neutre neutre et des masses (figure 19).
(figure 11).
au
premier
défaut
Utilisable seulement dans les
installations alimentées par un poste de
transformation privé et exploitées par un
service d’entretien.
Pas de coupure au premier défaut d’isolement et possibilité de maintenir la
continuité de l’exploitation.
■
Utilisation des dispositifs de protection ■ Nécessité d’installer des dispositifs
contre les surintensités pour assurer la différentiels assurant la protection contre ■ Surveillance de l’isolement, ce qui
protection contre les contacts indirects.
les contacts indirects.
nécessite un service d’entretien, permettant l’élimination rapide des défauts.
■ Exigences concernant la mise à la terre
du conducteur de protection.
■ Non-distribution du conducteur neutre,
sinon nécessité de protéger ce
■ Passage du conducteur de protection
conducteur.
dans les mêmes canalisations que les
■ Nécessité pratique de réaliser une équiconducteurs actifs des circuits
correspondants.
potentialité des masses, sinon installation
de dispositifs différentiels.
■ Nécessité de réaliser souvent des
■ Installation de limiteurs de surtension.
liaisons
équipotentielles
supplémentaires.
■ Restriction de l’étendue des
■ Économie d’un pôle et d’un conducteur
installations pour limiter l’intensité du
dans les canalisations fixes d’au moins
courant de premier défaut.
10 mm2
■
égal au rapport des sections de ce même conducteur
actif et du conducteur de protection du circuit considéré.
Nota : en pratique, les temps de coupure du tableau 5 ont été déterminés de la même
manière que pour le schéma TN.
3.5 Liaison équipotentielle supplémentaire
La liaison équipotentielle supplémentaire est une mesure
compensatrice qui est réalisée lorsque les conditions de protection
déterminées pour le schéma correspondant ne sont pas satisfaites.
Elle peut être nécessaire, par exemple, dans les schémas TN ou
IT, dans des circuits de grande longueur et tels que l’impédance de
la boucle de défaut soit trop élevée pour assurer le fonctionnement
du dispositif de protection dans le temps prescrit.
Elle n’a pas pour but de diminuer le temps de fonctionnement du
dispositif de protection, mais de réduire la tension de contact à une
valeur non dangereuse ; c’est pourquoi la condition est basée sur
la tension limite conventionnelle U L qui peut être maintenue
indéfiniment sans danger.
En ce qui concerne le temps de coupure, le temps de 5 s est
valable si le dispositif de protection est un fusible. S’il s’agit d’un
disjoncteur, le courant à prendre en considération est le plus petit
courant assurant le fonctionnement instantané du disjoncteur
(figure 15).
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3.6 Comparaison des différents schémas
Cette comparaison est donnée dans le tableau 6. Elle présente
les avantages et les inconvénients de chacun des schémas. Ce
tableau montre également leurs conditions de réalisation et les
utilisations.
4. Protection
contre les contacts indirects
sans coupure de l’alimentation
4.1 Généralités
Ces mesures consistent à prendre des dispositions destinées à
supprimer tout danger, soit en rendant les contacts avec des masses
non dangereux, soit en empêchant tout contact simultané avec des
éléments susceptibles de présenter une tension de contact dangereuse. Elles ne nécessitent généralement ni conducteur de protection, ni dispositif de coupure automatique.
L’application de ces mesures est, en fait, limitée à des appareils
individuels ou à des équipements localisés. Certaines sont imposées
dans des conditions où les dangers sont particulièrement grands,
comme mesures complémentaires des mesures avec coupure
automatique intéressant l’ensemble d’une installation.
C’est ainsi que la très basse tension de sécurité (§ 1.5), ou la
séparation de sécurité (§ 4.4) des circuits avec alimentation d’un
appareil de la classe II, est imposée pour les outils portatifs dans
des enceintes conductrices exiguës, quel que soit le schéma de
l’installation et quelles que soient les mesures de protection prises
par ailleurs.
Il s’agit donc de mesures de protection préventives, basées soit
sur des dispositions constructives, soit sur les conditions
d’alimentation des circuits intéressés.
4.2 Emploi de matériels de la classe II
Rappelons que les matériels de la classe II sont des matériels
conçus de telle manière que tout défaut entre parties actives et
parties accessibles soit improbable, dans les conditions normales
d’utilisation (§ 1.2). Ils ne doivent pas être mis à la terre ni reliés à
un conducteur de protection ; en effet, ils comportent par
construction leur propre sécurité et une mise à la terre de leurs
parties métalliques accessibles risquerait de compromettre celle-ci.
Certains matériels électroniques nécessitant une mise à la terre
fonctionnelle pour des raisons techniques, qui n’ont rien à voir
avec les mesures de protection contre les contacts indirects, des
dispositions appropriées sont prises pour que cette mise à la terre
ne compromette pas la sécurité conférée par la classe II.
4.3 Protection par isolation équivalente
à la classe II lors de l’installation
Cette mesure consiste en fait à réaliser des matériels ou des
équipements de la classe II, lorsque cette classe n’est pas prévue
par construction. Il s’agit donc de disposer autour des matériels
(qui sont de la classe 0 ou équivalents) une isolation supplémentaire conférant à l’ensemble la sécurité équivalente à celle de
la classe II.
D 5 032 − 22
■ Cette mesure peut notamment s’appliquer :
— à des canalisations constituées de conducteurs isolés posés
dans des conduits isolants, des goulottes isolantes ou des
enveloppes fermées pouvant jouer le rôle d’isolation
supplémentaire ;
— à des matériels électriques (par exemple de l’appareillage)
enfermés dans des armoires ou des coffrets en matière isolante et
remplissant les conditions imposées.
■ La norme NF C 15-100 donne des règles assez complètes sur la
construction et les dispositions à prendre pour l’installation de
tels matériels, qui constituent l’essentiel des prescriptions imposées
à la classe II :
— qualités de l’enveloppe appropriées aux contraintes auxquelles
elle peut être exposée, de telle manière que ces qualités soient
conservées dans le temps ;
— interdiction de toute disposition ou de tout élément susceptible
de compromettre la sécurité de la classe II ;
— interdiction de toute liaison avec une prise de terre ou avec
un conducteur de protection ;
— fixation sûre et durable des éléments assurant l’isolation
supplémentaire.
■ Pour être sûre et efficace, la réalisation de cette mesure de
protection doit être soigneusement vérifiée par un examen détaillé
et par des essais appropriés. Certains, tels que des essais
diélectriques, sont souvent difficiles à exécuter sur le lieu même du
montage de ces matériels. C’est pourquoi l’emploi de cette mesure
ne peut être que réservé à des applications particulières, lorsque les
conditions de réalisation et de montage sont parfaitement
surveillées et contrôlées.
Toutefois, il est possible d’installer des enveloppes dont les
qualités et caractéristiques sont connues, et ont pu être vérifiées en
usine ou en laboratoire.
4.4 Protection par séparation électrique
■ Cette mesure revient à réaliser un petit circuit à neutre isolé, la
sécurité étant assurée par l’isolement de ce circuit. En effet, en cas
de défaut d’isolement, la masse correspondante se trouve portée à
un certain potentiel non fixé, et un contact avec cette masse ne présente pas de danger puisque le circuit de défaut n’est pas fermé.
Toute la sécurité de cette mesure reposant sur son niveau
d’isolement, il importe que cet isolement soit maintenu en permanence à la valeur nécessaire, aussi bien en ce qui concerne la
source d’alimentation que l’ensemble du circuit. La source est, en
général, un transformateur de séparation dont l’isolement entre le
réseau d’alimentation et le circuit séparé est équivalent à une
double isolation.
■ Cette mesure trouve son emploi pour alimenter des machines,
en particulier des machines amovibles, par exemple sur des
chantiers ou dans des installations industrielles. Elle est très
rarement employée dans les installations domestiques. Toutefois,
dans les salles d’eau, elle est utilisée pour alimenter la prise de
courant destinée à de petits appareils tels que le rasoir.
Les circuits séparés devant conserver partout le même niveau
d’isolement par rapport aux autres circuits, des précautions sont à
prendre de ce point de vue pour que les masses du circuit intéressé ne se trouvent pas au contact d’autres masses, ce qui aurait
pour effet de diminuer le niveau d’isolement et, par conséquent,
d’annihiler la sécurité produite par cette mesure. Celle-ci trouve sa
complète justification si l’alimentation du circuit séparé est limitée
à un seul appareil d’utilisation, car elle ne nécessite aucune
précaution particulière. Par contre, si un circuit séparé alimente
plusieurs appareils, on reconstitue une petite installation du type IT
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et des mesures complémentaires sont nécessaires, telles que
liaisons équipotentielles et coupure au deuxième défaut (§ 3.4).
La séparation électrique n’est pas la réalisation d’un schéma IT,
et elle ne doit pas être confondue avec ce schéma ; elle n’est pas
destinée à alimenter des appareils présentant un faible niveau
d’isolement tels que des fours ou des appareils de chauffage de
forte puissance ; en pratique, ces appareils sont généralement
alimentés, si nécessaire par l’intermédiaire d’un transformateur,
suivant un schéma TN.
4.5 Protection par éloignement
ou interposition d’obstacles
Cette mesure consiste à disposer les masses et les éléments
conducteurs de telle façon qu’une personne ne puisse toucher,
dans les circonstances habituelles, simultanément soit une masse
et un élément conducteur, soit deux masses.
Cette mesure de protection peut résulter :
— soit de l’éloignement respectif des masses et des éléments
conducteurs ;
— soit de l’éloignement respectif de deux masses ;
— soit de l’interposition d’obstacles efficaces, de préférence
isolants.
Ces dispositions nécessitent que le sol soit isolant ou soit revêtu
d’un revêtement isolant.
En pratique, cette mesure de protection permettait l’utilisation des
matériels de la classe 0 ; elle n’était admise que dans les installations
domestiques. Du fait de la disparition des appareils de la classe 0
et de la généralisation de la mise en œuvre du conducteur de protection dans tous les locaux, y compris les locaux d’habitation, elle
ne trouve plus guère d’application.
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5. Prises de terre et conducteurs
de protection
L’efficacité des mesures de protection par coupure automatique
de l’alimentation (§ 3) prises contre les dangers de contacts
indirects étant fonction de la valeur de la résistance de la prise de
terre des masses, de la continuité et de la résistance des
conducteurs de protection, il est donc nécessaire de les établir, et
de les maintenir, dans de bonnes conditions.
Par ailleurs, il y a lieu de tenir compte, pour leur réalisation, de
l’importance des courants susceptibles de les parcourir, tant en
permanence (courants de fuite) qu’en cas de défaut, pendant la
durée de leur élimination.
5.1 Prises de terre
5.1.1 Prises de terre spécialement établies
Elles sont constituées par des éléments conducteurs noyés dans
le sol (§ 1.1) :
— plaques ou grilles soit en cuivre, soit en acier galvanisé ;
— piquets ou tubes soit en cuivre, soit en acier galvanisé ou
revêtu, foncés ou forés (suivant la nature du terrain et la
profondeur à atteindre) ;
— conducteurs, rubans, feuillards en cuivre ou en acier galvanisé, enterrés dans une tranchée ou constituant une boucle à fond
de fouille posée lors de la construction des bâtiments ; dans tous
les cas, on emploie des éléments que leur nature ou leur mode de
pose mettent à l’abri de la corrosion.
5.1.2 Prises de terre de fait
4.6 Protection par liaisons
équipotentielles locales
non reliées à la terre
Il ne faut pas confondre ces liaisons équipotentielles locales avec
les autres liaisons équipotentielles (principales et supplémentaires).
Il s’agit en effet d’une mesure de protection indépendante, dont
l’application est limitée en pratique à certains emplacements, tels
que des postes de travail, où les autres mesures de protection sont
difficilement réalisables ou d’application compliquée ou contraire
aux conditions d’exploitation du poste considéré.
Ces liaisons équipotentielles ne doivent pas être reliées à la
terre, l’ensemble équipotentiel local ainsi constitué ne devant pas
être susceptible d’élever le potentiel d’autres masses en cas de
défaut dans une masse reliée à cet ensemble.
Des dispositions doivent être prises pour assurer sans danger
l’accès des personnes à la surface conductrice, c’est-à-dire à
l’ensemble équipotentiel, au moyen d’un sas isolant de dimensions
suffisantes pour que l’efficacité de cette mesure ne puisse être
compromise par un contact entre une personne se trouvant sur la
surface équipotentielle et une autre personne située au-dehors. Cette
condition se trouve remplie si les emplacements contigus à la surface
de l’ensemble équipotentiel sont secs et non conducteurs.
Elles utilisent les éléments conducteurs de la construction en
liaison avec la terre. Il s’agit, par exemple, d’armatures métalliques
des fondations, de canalisations métalliques de distribution d’eau
et de gaines de plomb des câbles enterrés (sous réserve, pour les
deux dernières, de l’accord éventuel du distributeur s’il s’agit d’un
réseau public).
Dans les bâtiments anciens où aucune prise de terre volontaire
n’a été établie, c’est une solution couramment pratiquée.
5.1.3 Combinaisons des deux systèmes
Une telle combinaison peut être effectuée, par exemple, en
reliant les poteaux métalliques (ou les armatures des poteaux en
béton armé) par des liaisons enterrées en conducteurs nus. On
améliore ainsi, par l’utilisation des prises de fait, la valeur de la
résistance de terre des prises exécutées volontairement, tout en
réalisant un ensemble équipotentiel sur la surface ainsi couverte,
auquel seront reliées tous les éléments conducteurs provenant de
l’extérieur (canalisations, chemins de câbles, etc.).
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D 5 032 − 23
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5.1.4 Conditions générales
5.3.1 Détermination de la section minimale
Outre la protection contre la corrosion, par nature ou par choix
du mode de pose, les prises de terre doivent, lors de leur
réalisation, tenir compte de leur évolution prévisible dans le temps
et de l’augmentation possible de leur résistance en raison des
effets suivants :
— corrosion superficielle ;
— assèchement du sol dû aux variations climatiques, saisonnières (y compris le gel) ;
— contraintes mécaniques éventuelles (passages répétés de
véhicules, travaux superficiels...).
Dans le cas de terrains mauvais conducteurs, l’efficacité de
prises de terre de faibles dimensions peut être améliorée par
utilisation de procédés visant à augmenter la surface en contact
avec le sol (remplissage de la fosse par de la terre arable, arrosage
à l’aide de produits spécialement adaptés).
On s’abstiendra totalement de l’utilisation de solutions
susceptibles d’apporter une amélioration passagère, mais nuisible
à terme (arrosages répétés, utilisation de sel, etc.).
D’une façon générale, deux méthodes sont utilisées :
— une méthode par calcul ;
— une méthode par comparaison avec les autres conducteurs
actifs du circuit.
5.2 Conducteurs et bornes de terre
La jonction entre conducteur de terre et borne principale de terre
(§ 1.1) doit comporter un dispositif permettant la mesure de la résistance de la seule prise de terre, dispositif utilisable seulement à l’aide
d’un outil, mécaniquement et électriquement sûr.
Les sections minimales conventionnelles pour les conducteurs
de terre sont données dans le tableau 7.
(0)
■ Le calcul de la section minimale se fait par application de la
formule :
2
Id t
S min = --------------k
valeur efficace du courant de défaut,
Id (A)
S (mm2) section du conducteur,
t (s )
temps de fonctionnement du dispositif de
protection.
Cette formule, identique à celle relative à la protection contre les
courts-circuits (§ 6.2), est basée sur la limitation de la contrainte
thermique des conducteurs.
avec
Le facteur k dépend de la nature du métal du conducteur, des
isolations du conducteur ou des conducteurs proches, et de la
température initiale et des températures finales admissibles pour
ces isolants.
Les tableaux 8 et 9 indiquent les valeurs de k pour les cas les
plus fréquents.
(0)
Tableau 8 – Valeurs de k pour les conducteurs
de protection isolés non incorporés aux câbles
et les conducteurs de protection nus
en contact avec le revêtement des câbles
Nature de l’isolant des conducteurs de
protection ou des revêtements de câbles
Tableau 7 – Sections minimales conventionnelles
des conducteurs de terre
Conducteur de terre
Protégé
mécaniquement
Non protégé
mécaniquement
Protégé contre
la corrosion
par une gaine
Calculé suivant
la formule (26)
Cuivre : 16 mm2
Acier galvanisé :
16 mm2
Non protégé
par une gaine
Cuivre : 25 mm2
Acier galvanisé : 50 mm2
5.3 Conducteurs de protection
(26)
Polyéthylène
Polychlorure réticulé (PR)
de vinyle
Éthylène
Caoutchouc
(PVC)
propylène
(EPR)
Température finale (oC)
160
250
200
k pour conducteur en
cuivre ........................
aluminium ................
acier...........................
143
95
52
176
116
64
166
110
60
La température initiale du conducteur est supposée être 30 oC.
(0)
Dans un circuit ou un ensemble de circuits électriques, les
conducteurs de protection (§ 1.1) peuvent :
— être nus, et sans risques dommageables pour leur voisinage ;
— être isolés ou nus, avec risque de dommage pour leur
voisinage ;
— faire partie d’un câble multiconducteur ;
— constituer l’armature ou la gaine d’un câble ;
— être des éléments conducteurs particuliers (enveloppes
métalliques de canalisations préfabriquées, charpentes, etc.).
Selon ces différentes possibilités, et en raison de la température
qu’ils sont susceptibles d’atteindre, différents paramètres doivent
être considérés pour le calcul de leur section.
D 5 032 − 24
Tableau 9 – Valeurs de k pour les conducteurs
de protection constitutifs d’un câble multiconducteur
Nature de l’isolant
Polyéthylène
Polychlorure réticulé (PR)
de vinyle
Éthylène
Caoutchouc
(PVC)
propylène
(EPR)
Température initiale (oC)
70
90
85
Température finale (oC)
160
250
200
k pour conducteur en
cuivre ........................
aluminium ................
115
76
143
94
134
89
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Si le calcul conduit à une valeur non normalisée, il faut utiliser
la valeur normalisée immédiatement supérieure.
On peut également citer les mises à la terre de systèmes
électroniques où il s’agit de fixer un potentiel qui ne doit pas
d e m e u r e r fl o t t a n t [ é g a l e m e n t , l a t r è s b a s s e t e n s i o n
fonctionnelle (§ 1.5)].
■ Les sections des conducteurs sont indiquées dans le tableau 10,
par comparaison avec les autres conducteurs actifs du circuit.
5.3.2.4 Conducteurs utilisés pour des raisons fonctionnelles
et de protection combinées
Pour les autres conditions d’installation, on se reportera à la
norme NF C 15-100 qui fixe les valeurs à retenir.
Les valeurs ne sont applicables que si le même métal constitue
l’ensemble des conducteurs ; si tel n’est pas le cas, l’équivalence
est établie sur la base du rapport des conductivités.
(0)
Tableau 10 – Détermination, par comparaison,
de la section minimale du conducteur de protection
Section S des conducteurs
de phase du circuit
(mm2)
Section minimale
du conducteur de protection
(mm2)
S 16
16 < S 35
S > 35
S
16
S/2
5.3.2 Différents types de conducteurs de protection
Les conducteurs de protection peuvent être classés selon leurs
fonctions.
5.3.2.1 Conducteurs utilisés en liaison
avec des dispositifs de protection
contre les surintensités
Comme il importe, dans ce cas (§ 6), de réduire l’impédance de
la boucle de défaut, il est fortement recommandé d’utiliser des
conducteurs faisant partie des mêmes câbles ou, s’il est fait usage
de conducteurs séparés, de les placer à proximité immédiate des
conducteurs actifs du circuit, sans interposition d’éléments ferromagnétiques.
5.3.2.2 Conducteurs utilisés dans le cas de protection
à tension de défaut
Ce type de protection, réservé à des cas particuliers, nécessite
une prise de terre indépendante de toute autre. La liaison du relais
de protection à cette prise de terre ne doit en aucun cas être
perturbée ou shuntée, donc doit être entièrement isolée.
C’est notamment le cas des conducteurs PEN dans le schéma
TN (§ 3.2). Dans ce schéma, et pour les seules installations fixes, le
conducteur de protection et le conducteur neutre peuvent être
confondus si la section du conducteur PEN est au moins égale
à 10 mm2 en cuivre ou 16 mm2 en aluminium ; cette condition est
justifiée par une notion de résistance mécanique, la rupture de ce
conducteur étant dangereuse. C’est la raison pour laquelle aucun
dispositif de coupure ne doit être introduit sur son parcours sauf,
le cas échéant, d’un appareil omnipolaire pour un appareil
d’utilisation. De plus, il ne doit exister, en amont de ce conducteur,
aucun dispositif de protection à courant différentiel.
5.3.2.5 Conducteurs d’équipotentialité
■ Équipotentialité principale : leur section doit au moins être égale
à la moitié de celle du plus grand conducteur de protection de
l’installation (avec un minimum de 6 mm 2 pour le cuivre ou
de 10 mm2 pour l’aluminium). Toutefois, en général, ces liaisons sont
réalisées en conducteurs de 25 mm2 en cuivre.
■ Équipotentialité supplémentaire : si ce conducteur relie deux
masses, sa section ne doit pas être inférieure à la plus petite de celle
des conducteurs de protection des masses. S’il relie une masse à un
élément conducteur (charpente par exemple), sa section ne doit pas
être inférieure à la moitié de celle du conducteur de protection de
cette masse.
■ Équipotentialité locale : ne devant pas être reliée à la terre, cette
liaison ne doit pas être repérée par la double coloration vert-et-jaune.
5.3.3 Disposition des conducteurs de protection
Les conducteurs de protection doivent être réalisés de façon telle
que leur continuité soit assurée dans le temps ; en raison du fait
que, sauf dans des cas fonctionnels, leur discontinuité ne peut être
mise en évidence hors cas de vérifications, leur fiabilité justifie des
exigences accrues :
— ils doivent être protégés contre les dégradations mécaniques,
chimiques et contre les efforts électrodynamiques ;
— les connexions doivent rester accessibles, pour inspection,
sauf cas particuliers (jonctions brasées ou soudées, boîtes ou joints
scellés, etc.) ;
— aucun appareillage ni élément de masse ne doit être interposé dans le circuit.
5.3.2.3 Conducteurs utilisés
pour mise à la terre fonctionnelle
C’est notamment le cas des matériels informatiques ; ceux-ci
peuvent :
— être le siège de courants de fuite importants, dus à leurs
systèmes de filtres ;
— être sensibles aux perturbations véhiculées par les conducteurs
de mise à la terre, en cas de défauts sur d’autres matériels.
Leur mise à la terre doit donc être particulièrement soignée ;
toutefois, plutôt que de rechercher une valeur très basse de
résistance de terre, on s’attache à mettre en place des terres sans
bruit réalisées par des circuits entièrement isolés, raccordés
directement à la prise de terre et repérés de façon telle que l’on ne
risque pas de leur connecter une quelconque masse de matériel électrique.
6. Protection
contre les surintensités
Les surintensités sont classées en deux groupes :
— les surcharges, faibles et souvent dues à un nombre trop
grand d’appareils d’utilisation alimentés ou à des appareils trop
puissants ;
— les courts-circuits, pouvant avoir des valeurs très importantes
et dus à des défauts entre conducteurs de polarités différentes.
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D 5 032 − 25
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6.1 Protection contre les surcharges
6.2 Protection contre les courts-circuits
Les règles de protection contre les surcharges sont rappelées
ci-après et représentées sur la figure 25, avec les symboles
suivants :
Ib
courant d’emploi du circuit ;
In (ou Ir ) courant assigné (ou de réglage) du dispositif de
protection ;
courant admissible dans les conducteurs du circuit ;
Iz
f
facteur de correction tenant compte, s’il y a lieu, de la
température ambiante, du mode de pose, des
groupements de circuits, etc. ;
k3
rapport du courant conventionnel I2 de fonctionnement
du dispositif à son courant assigné divisé
par 1,45 (k 3 = I2 /1,45 In ).
En pratique, on a :
— pour les fusibles :
■ Les règles de protection contre les courts-circuits, quelle que
soit la nature du dispositif de protection, sont les suivantes :
— le pouvoir de coupure Ipc du dispositif de protection doit être
au moins égal au courant maximal Icc max de court-circuit présumé
au lieu de son installation :
I pc I cc max
(27)
k 3 = 1,31 pour I n 10 A
k 3 = 1,21 pour I n = 12, 16, 20 ou 25 A
k 3 = 1,10 pour I n > 25 A
— le temps t de fonctionnement du dispositif de protection doit
2
être compatible avec les contraintes thermiques ( I cc t ) admissibles
des conducteurs du circuit qu’il protège :
2
( I cc t )
t -----------------2
I cc min
(28)
Le courant minimal Icc min de court-circuit dans le circuit protégé
est généralement le courant de court-circuit monophasé (courant
entre phase et neutre) à l’extrémité de la canalisation.
Pour les canalisations en conducteurs isolés ou en câbles, la
contrainte thermique admissible est [relation (26)] :
2
( I cc t ) = k 2 S 2
— pour les disjoncteurs :
k3 = 1
Le courant assigné In ou de réglage (Ir ) du dispositif de
protection doit satisfaire aux deux conditions suivantes :
— être au moins égal au courant d’emploi Ib du circuit qu’il
protège ;
— ne pas être supérieur au courant admissible Iz affecté d’un
coefficient qui tient compte de la nature du dispositif de protection
et des facteurs de correction éventuellement nécessaires.
Le courant assigné In du dispositif de protection (fusible ou
disjoncteur) est choisi d’après la première règle ( I b I n ) , tandis
que la deuxième règle détermine la section S des conducteurs
du circuit.
La valeur de k peut être calculée par la formule :
k =
avec
c [J/(K · mm3)]
B (oC)
θf – θi
c ( B + 20 )
---------------------------- In 1 + ---------------ρ
α + θi
(29)
capacité thermique du conducteur,
inverse du coefficient α de température de
la résistivité,
θ f (oC)
température maximale admissible en courtcircuit (160 oC pour les conducteurs isolés
au polychlorure de vinyle, 250 oC pour les
conducteurs isolés au polyéthylène),
θ i (oC)
température initiale du conducteur prise
généralement égale à la température de
régime (70 oC pour les conducteurs isolés
au polychlorure de vinyle et 90 oC pour les
conducteurs isolés au polyéthylène),
ρ (en 10 – 6 Ω · m) résistivité électrique du conducteur, à 20 oC.
Pour les canalisations préfabriquées, la contrainte thermique
admissible est indiquée par le constructeur.
■ La deuxième condition [relation (28)] est automatiquement
satisfaite lorsque le dispositif de protection assure à la fois la
protection contre les surcharges et la protection contre les courtscircuits, et la vérification des contraintes thermiques des
conducteurs n’est pas nécessaire.
Cette vérification est, par contre, nécessaire dans les cas suivants :
— le dispositif de protection contre les surcharges n’est pas
placé à l’origine du circuit qu’il protège (figure 26) ;
— le conducteur neutre ou le conducteur de protection a une
section inférieure à celle des conducteurs de phase ; toutefois, on
admet que si cette section n’est pas inférieure à la moitié de celle
des conducteurs de phase, cette vérification n’est pas nécessaire ;
— le dispositif protège une canalisation préfabriquée, les
contraintes thermiques admissibles par ces canalisations, indiquées
par les constructeurs, étant sans relation avec les conditions de
protection.
Figure 25 – Protection contre les surcharges
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La vérification des contraintes thermiques est différente suivant
que le dispositif de protection est un fusible ou un disjoncteur :
— pour les fusibles (figure 27a ), il suffit de vérifier que Icc min
est au moins égal au courant IF correspondant à l’intersection de
la caractéristique F de fusion du fusible et de la courbe C de
contrainte thermique des conducteurs du circuit ;
— pour les disjoncteurs (figure 27b ), deux conditions doivent
être vérifiées :
• d’une part, Icc min doit être au moins égal au seuil de
fonctionnement instantané Im (= µ Ir ) du disjoncteur,
• d’autre part, Icc max ne doit pas être supérieur au courant Ipc correspondant à l’intersection de la caractéristique D de contrainte
thermique du disjoncteur et de la courbe C de contrainte thermique
des conducteurs du circuit ; cette deuxième condition n’est à vérifier que dans des cas limités, notamment dans le cas de
conducteurs de faibles sections issus d’un tableau dont le niveau
de court-circuit est très élevé (par exemple, des conducteurs de 1,5
ou 2,5 mm2 issus du tableau général de l’installation).
6.3 Conditions d’installation
6.3.1 Généralités
Les conditions auxquelles doivent satisfaire les disjoncteurs et
les fusibles dépendent des fonctions qu’ils doivent assurer et, de
ce point de vue, deux cas sont à distinguer.
■ Lorsque la protection du circuit est assurée contre les surcharges
et contre les courts-circuits par le même dispositif, celui-ci est placé
à l’origine du circuit (DP sur la figure 28). Pour des raisons
pratiques, une distance d’au plus trois mètres est admise entre le
point de dérivation de la canalisation et le dispositif de protection.
La figure 28 résume les différentes conditions auxquelles les
fusibles et les disjoncteurs doivent satisfaire.
INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES BT
■ La protection contre les surcharges et la protection contre les
courts-circuits sont assurées par des dispositifs distincts, lorsque le
circuit ne comporte pas de dispositif de protection à son origine. Le
dispositif assurant la protection contre les surcharges est placé en
aval ou n’existe pas du fait que le circuit n’est pas susceptible d’être
parcouru par des courants de surcharge. Le circuit est alors protégé
contre les courts-circuits par le dispositif en amont, dispositif qui
protège le circuit alimentant le circuit considéré.
La figure 29 résume les différentes conditions auxquelles les
fusibles et les disjoncteurs doivent satisfaire. Les conditions de
protection du circuit peuvent être déterminées par la méthode du
triangle (figure 30). Cette méthode peut également s’appliquer à la
détermination des longueurs de canalisations protégées contre les
contacts indirects dans les schémas TN et IT. Elle peut être extrapolée
à trois canalisations en série de sections décroissantes, protégées
contre les courts-circuits par le même dispositif de protection.
En outre, lorsque le disjoncteur assure la protection contre les
contacts indirects (pour les schémas TN et IT), le retard doit être
inférieur au temps t 0 prescrit, soit en 230/400 V, 0,4 s en général
ou 5 s pour les circuits de distribution.
6.3.2 Sélectivité
Nota : le lecteur pourra utilement se reporter à l’article Protection des installations
industrielles et tertiaires [D 4 820] dans ce traité.
La sélectivité consiste à assurer la coordination entre les
caractéristiques de fonctionnement de dispositifs de protection
placés en série de telle manière qu’en cas de défaut ou de courtcircuit, seul le dispositif placé immédiatement en amont du siège
du défaut ou du court-circuit fonctionne. Ainsi, la sélectivité permet
de limiter les conséquences d’un défaut ou d’un court-circuit à la
seule partie d’installation affectée par ce défaut ou ce court-circuit.
La réalisation d’une sélectivité nécessite la comparaison des
caractéristiques de fonctionnement des dispositifs de protection
concernés. La sélectivité peut être totale ou partielle suivant qu’elle
est valable quelle que soit la valeur du courant de défaut ou de
court-circuit ou seulement pour une plage limitée de courants. Les
conditions de réalisation d’une sélectivité dépendent de la nature
des dispositifs de protection concernés (tableau 11).
■ Sélectivité entre disjoncteurs
La sélectivité entre disjoncteurs peut être une sélectivité ampèremétrique, une sélectivité chronométrique ou une combinaison des
deux.
Dans le cas de la sélectivité chronométrique, le temps de retard
doit être compatible avec les conditions de protection.
■ Sélectivité entre fusibles
Compte tenu de leurs caractéristiques normalisées, la sélectivité
entre deux fusibles nécessite que le courant assigné du fusible
amont soit au moins égal à 2,5 fois celui du fusible aval. Par
exemple, un fusible de 50 A est sélectif par rapport à un fusible de
20 A en aval mis pas avec un fusible de 25 A.
■ Sélectivité entre disjoncteurs et fusibles
Elle nécessite la comparaison des caractéristiques de
fonctionnement des deux dispositifs.
Figure 26 – Protections contre les surcharges et les courts-circuits
assurées par deux dispositifs différents [relation (28)]
■ Association entre fusibles et disjoncteurs
Il ne s’agit pas à proprement parler d’une sélectivité mais d’une
solution permettant d’utiliser des disjoncteurs ne possédant pas le
pouvoir de coupure voulu. Un fusible ayant le pouvoir de coupure
nécessaire, est placé en amont du disjoncteur.
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Figure 28 – Protection contre les surcharges
et protection contre les courts-circuits assurées
par le même dispositif de protection : conditions d’installation
Figure 27 – Vérification des contraintes thermiques des conducteurs
■ Quels que soient le mode de sélectivité et la nature des dispositifs
de protection concernés, le dispositif placé en amont doit avoir un
pouvoir de coupure supérieur ou au moins égal à celui placé en
aval. En outre, il doit pouvoir supporter les contraintes thermiques
dues au courant de court-circuit maximal coupé par le dispositif aval
pendant le temps de retard. Cette dernière condition est facilitée,
dans le cas des disjoncteurs, par l’utilisation de disjoncteurs
limiteurs en aval.
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Figure 29 – Protection contre les surcharges
et protection contre les courts-circuits assurées
par deux dispositifs de protection : conditions d’installation
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6.3.3 Filiation
La filiation consiste en une coordination entre deux disjoncteurs
de telle manière que le courant de court-circuit soit éliminé par
l’ouverture des deux disjoncteurs. Cette disposition permet
l’utilisation de disjoncteurs ayant des pouvoirs de coupure limités,
les tensions d’arc s’ajoutant pendant la coupure du courant de
court-circuit.
La filiation nécessite la vérification des caractéristiques de
fonctionnement des deux disjoncteurs. Elle est indiquée par le
constructeur, après essai en laboratoire.
Soulignons que la filiation n’est possible qu’entre deux disjoncteurs du même constructeur et que, si elle permet des
économies sur l’appareillage, elle ne permet pas une sélectivité
totale.
(0)
Figure 30 – Méthode du triangle
Tableau 11 – Conditions de réalisation d’une sélectivité
Sélectivité
ampèremétrique
entre disjoncteurs
Elle repose sur la différence de réglage des seuils de
fonctionnement instantané des disjoncteurs. Elle est totale si le courant de court-circuit maximal au niveau du disjoncteur aval B est
inférieur au seuil de fonctionnement instantané du disjoncteur
amont A.
Sélectivité
chronométrique
entre disjoncteurs
Elle repose sur la différence des temps de fonctionnement des disjoncteurs et nécessite l’utilisation de disjoncteurs retardés. Elle
permet de réaliser une sélectivité totale si le temps de
fonctionnement du dispositif aval B est inférieur au temps de nonfonctionnement ou temps de retard du disjoncteur amont A.
Combinaison
d’une sélectivité
ampèremétrique
et d’une sélectivité
chronométrique
entre disjoncteurs
Elle permet de réaliser une sélectivité totale dans les meilleures
conditions.
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Tableau 11 – Conditions de réalisation d’une sélectivité (suite)
La sélectivité chronométrique est améliorée par la réduction de la
Sélectivité
par emploi
de disjoncteurs
limiteurs
contrainte thermique I 2 t que laisse passer le disjoncteur limiteur
aval B (courbe L). Cette sélectivité nécessite l’étude comparative
des courbes de contraintes thermiques de chaque disjoncteur,
étude qui ne peut être effectuée que par le constructeur.
Sélectivité
entre
disjoncteurs
et fusibles
Elle est assurée si la limite supérieure de la zone de fonctionnement
du fusible se trouve au-dessous de la caractéristique de fonctionnement du disjoncteur. Elle n’est utilisable que si le fusible se
trouve en aval du disjoncteur.
Association
de fusibles
et disjoncteurs
Le disjoncteur D assure la protection pour tout courant de défaut
ou de court-circuit supérieur à Im et inférieur à IF .
Le fusible F assure la protection pour les courants de court-circuit
supérieurs à IF .
7. Protection
contre les surtensions
Les surtensions pouvant affecter les installations électriques
sont :
— les surtensions à fréquence industrielle ;
— les surtensions transitoires.
7.1 Surtensions à fréquence industrielle
Ces surtensions proviennent de défauts entre installations HT et
installations BT. Les règles destinées à limiter leurs valeurs
dépendent des caractéristiques de l’installation HT et du schéma
des liaisons à la terre du poste de transformation ; elles sont
définies dans les normes traitant des installations HT (NF C 13-100
et NF C 13-200 [D 5 036]).
Ces règles limitent la valeur de la résistance de la prise de terre
des masses du poste de transformation HT/BT de telle façon que
le niveau de surtension ne soit pas supérieur à la tension U t de
tenue à fréquence industrielle des matériels alimentés par l’installation BT.
D 5 032 − 30
La figure 31 montre que si le courant écoulé dans la prise de
terre R B des masses du poste est trop élevé, l’ensemble de
l’installation BT est porté à un potentiel, par rapport à la terre,
supérieur à la tension de tenue diélectrique des matériels BT
[généralement U t = (2U + 1 000)], soit 1 500 V pour une tension
d’utilisation maximale U de 250 V.
Lorsque la surtension est due à un coup de foudre à proximité
des lignes du réseau HT, le courant qui circule dans la prise de
terre des masses du poste est le courant de suite après amorçage
du dispositif de protection contre les surtensions, disposé sur
l’arrivée HT. Ce courant est limité à 300 A dans les réseaux
aériens et à 1 000 A dans les réseaux souterrains.
En pratique, un tel courant de suite n’existe que si le dispositif
de protection est un éclateur à cornes ; soumis à une surtension
de choc, il est le siège d’un arc électrique qui ionise l’air, le rend
conducteur et laisse passer un courant qui n’est interrompu que
par l’ouverture (en 0,2 s) du dispositif de protection contre les
surintensités de la ligne HT ; ce temps est suffisant pour provoquer des amorçages dans les installations BT, amorçages pouvant être destructifs pour certains matériels (tels que ceux
comportant des composants électroniques).
Lorsque le dispositif de protection contre les surtensions est un
parafoudre constitué de varistances à oxyde de zinc, la durée du
courant s’écoulant par le parafoudre est limitée à la durée de la
surtension transitoire, et il ne se produit aucun courant de suite.
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C’est pourquoi les éclateurs équipant les réseaux de distribution
HT doivent être remplacés progressivement par des parafoudres
(article Parafoudres [D 4 755] dans ce traité).
7.2 Surtensions d’origine atmosphérique
7.2.1 Généralités
Nota : le lecteur pourra utilement se reporter à l’article Protection contre les perturbations. Composants de protection [D 5 171] dans ce traité.
Les surtensions de choc propagées par les réseaux de
distribution sont produites par effet d’induction dans les conducteurs
de la ligne du réseau, résultant de l’écoulement d’un courant de
foudre au voisinage de la ligne.
La valeur de la surtension induite dans la ligne dépend d’un
certain nombre de facteurs tels que l’intensité If du courant de
foudre, la distance D entre le coup de foudre et la ligne ainsi que
de la surface de la boucle d’induction (SABO) constituée par la
ligne et le sol (figure 32).
INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES BT
Il en résulte que la valeur de la surtension induite par un coup
de foudre dans une ligne souterraine est pratiquement négligeable à condition qu’elle ne comporte aucun parcours aérien.
Dans le cas de ligne aérienne, la valeur de la surtension de
choc dépend des conditions de mise à la terre de la ligne
(c’est-à-dire de celle du neutre), la surtension étant nettement
plus élevée si la ligne est seulement mise à la terre à la source,
que si elle est également mise à la terre à son extrémité,
c’est-à-dire à l’origine de l’installation. C’est pourquoi il est difficile d’estimer avec précision les valeurs des surtensions de choc
pouvant être propagées par les réseaux de distribution ; mais il
résulte de mesures statistiques, que les valeurs de crête de ces
surtensions sont généralement inférieures à 6 kV et, le plus souvent, inférieures à 4 kV.
De telles valeurs de surtension seraient certainement dépassées en cas de coup de foudre direct sur la ligne aérienne, mais
la protection contre de tels coups de foudre directs ne peut être
assurée que par des mesures prises par le distributeur d’électricité.
Les surtensions de choc induites par des coups de foudre à
proximité des lignes aériennes du réseau d’alimentation BT sont
caractérisées par :
— une onde de tension dite 1,2 /50 µs : 1,2 µs étant le temps
de montée de la tension et 50 µs le temps de réduction à la
moitié ;
— une onde de courant dite 8 /20 µs : 8 µs étant le temps de
montée du courant et 20 µs le temps de réduction à la moitié.
7.2.2 Situations contrôlées
et situations non contrôlées
Deux théories s’opposent :
— d’une part, la théorie américaine basée sur une atténuation
de l’onde de surtension et correspondant à des situations
contrôlées ;
— d’autre part, la théorie européenne qui ne tient compte
d’aucune atténuation de l’onde de surtension, et qui correspond
à des situations non contrôlées.
Figure 31 – Surtensions à fréquence industrielle
■ Une situation contrôlée correspond à une installation dans
laquelle le niveau de surtension est limité à une valeur définie par
des moyens appropriés. La pratique consiste à prévoir des parafoudres, non seulement à l’origine de toute installation, mais aussi à
différents niveaux, de façon à limiter la valeur de la surtension à
celle admissible par les matériels raccordés en aval.
■ Une situation non contrôlée correspond à une installation dans
laquelle aucun moyen n’est prévu pour limiter le niveau des surtensions provenant du réseau d’alimentation. Cette pratique est
fondée sur de nouvelles expériences et sur des calculs qui ont montré
que les liaisons n’apportaient aucune atténuation de l’onde de surtension qui se propageait dans toute l’installation ; ainsi, si l’on dispose (figure 33), deux parafoudres en parallèle à des niveaux
différents d’une installation et de tensions résiduelles décroissantes,
l’impédance entre les points A1 et A2 est négligeable ; le courant le
plus élevé traverse le parafoudre ayant la plus faible résistance,
c’est-à-dire le parafoudre P2, qui a la plus faible tension résiduelle.
Le parafoudre P2 absorbe la plus grande partie de l’énergie de l’onde
de surtension. Autrement dit, le parafoudre P1 situé à l’origine de
l’installation ne contribue pas à la limitation de l’onde de surtension.
Il pourrait donc être suffisant d’installer un seul parafoudre à
l’origine d’une installation, ce parafoudre devant limiter la valeur
des surtensions à celle acceptable par le matériel ayant la plus
faible tension de tenue aux chocs.
Figure 32 – Surtensions induites dans une ligne aérienne
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D 5 032 − 31
INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES BT _________________________________________________________________________________________________________
7.2.3 Installation de parafoudres
7.2.3.1 Critères
Les règles pour l’installation de parafoudres reposent sur trois
critères.
■ Le niveau de surtension présumé à l’origine de l’installation
dépend de plusieurs paramètres : l’intensité du courant de foudre, la
distance du point d’impact de la foudre à la ligne du réseau de
distribution, la hauteur des conducteurs au-dessus du sol... Les
deux premiers paramètres sont tout à fait aléatoires et ne peuvent
en aucun cas être connus. Il est seulement possible de tenir compte
d’études statistiques donnant des probabilités de valeurs de surtensions pouvant être atteintes. C’est pourquoi ce critère peut être
négligé, considérant que si une surtension est induite dans le réseau
de distribution, elle peut toujours atteindre une valeur dangereuse
pour les matériels électriques.
■ La nature du réseau d’alimentation est, en fait, le critère
fondamental, car elle conditionne l’existence ou non d’une boucle
d’induction (§ 7.2.1) :
— dans un réseau souterrain sans aucune portion aérienne, il
n’existe aucune boucle d’induction, et un coup de foudre à proximité ne peut induire aucune surtension dans un tel réseau ;
— une ligne aérienne présente une boucle d’induction permettant la génération de surtensions induites et ce quelle que soit la
longueur du parcours aérien ; ainsi, un passage aérosouterrain
dans un réseau souterrain suffit à créer un risque de surtension.
Figure 33 – Comportement de parafoudres
à différents points d’une installation
■ Le niveau kéraunique de la région où se trouve l’installation
(article Protection contre les perturbations. Composants de
protection [D 5 171]), bien que de caractère peu scientifique, est le
seul critère dont on dispose actuellement. La valeur de 25 retenue
résulte d’une information fournie par les Compagnies suisses
d’assurances contre l’incendie, qui ont constaté que les dommages
causés par la foudre étaient beaucoup plus importants lorsque le
niveau kéraunique était supérieur à 25 (figure 34).
7.2.3.2 Application
Il résulte des considérations du paragraphe 7.2.3.1 que, en
pratique, les règles de protection contre les surtensions d’origine
atmosphérique sont applicables de la manière suivante :
— si l’installation est alimentée par un réseau entièrement
souterrain ne comportant aucun parcours aérien, il n’est pas
nécessaire de prévoir l’installation de parafoudres ;
— si l’installation est alimentée par un réseau de distribution
comportant tout ou partie des lignes aériennes, il est nécessaire
d’installer des parafoudres à l’origine de l’installation, si celle-ci est
située dans une région dont le niveau kéraunique est supérieur
à 25 ; dans les mêmes conditions d’alimentation, l’installation de
parafoudres peut être nécessaire, même si le niveau kéraunique
est inférieur à 25, lorsque l’installation alimente des matériels
sensibles et coûteux.
Le niveau de protection assurée par les parafoudres est (en
valeur de crête) de 2,5 kV en général et de 1,5 kV lorsque
l’installation alimente des matériels particulièrement sensibles aux
surtensions, tels que matériels électroniques, ordinateurs.
7.2.4 Choix des matériels
La catégorie de surtensions correspond à une situation contrôlée
en un point d’une installation (§ 7.2.2), selon les règles de
coordination de l’isolement. Elle s’applique aux matériels en tenant
compte de leurs conditions d’installation.
Figure 34 – Importance des dommages
causés par des surtensions atmosphériques
en fonction du niveau kéraunique (d’après une statistique suisse)
— soit par une catégorie de surtensions, lorsque la relation entre
la catégorie de surtensions et la tension de tenue aux chocs est
univoque : il en est ainsi pour les appareils d’utilisation, qui sont
spécifiés par une seule tension assignée ;
— soit par une tension de tenue aux chocs, lorsque le matériel
peut fonctionner sous différentes tensions ; c’est, par exemple, le
cas de l’appareillage spécifié par une tension assignée qui est la
valeur maximale de la tension sous laquelle il peut fonctionner, ses
caractéristiques de fonctionnement étant souvent différentes
suivant la tension d’alimentation.
Ainsi, les normes de matériels comprendront à l’avenir un essai
de tenue aux surtensions transitoires, et les matériels seront
spécifiés :
D 5 032 − 32
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8. Protection différentielle
INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES BT
tels déclenchements, dus notamment aux surtensions transitoires
induites dans les lignes du réseau de distribution, peuvent se produire lors d’orages à proximité.
Les constructeurs ont donc recherché des dispositions permettant d’éviter de tels déclenchements et des essais ont été mis au
point dans ce sens (tableau 12).
La plupart des dispositifs différentiels comportent maintenant
des dispositions constructives garantissant leur immunité contre
les surtensions transitoires de choc ; ces dispositifs portent le
marquage d’un symbole en forme d’aileron de requin qui est analogue à celui d’une onde de tension de choc.
8.1 Principe et différents types
de dispositifs
La protection différentielle se compose de trois parties
(figure 35) qui peuvent être incorporées dans le même appareil ou
être séparées :
— la détection, constituée d’un tore qui entoure tous les
conducteurs actifs du circuit à protéger ; lorsque la somme
vectorielle des courants dans les conducteurs est nulle, aucun
courant ne parcourt le circuit secondaire du tore ; si une différence
se produit, par exemple en cas d’un défaut à la terre en aval, un
courant va être induit dans le circuit secondaire ;
— la mesure du courant détecté par le tore ; lorsque ce courant
atteint une valeur prédéterminée, il envoie un signal. Ce dispositif
peut comporter un amplificateur et nécessiter une source
d’alimentation auxiliaire, indépendante ou prise sur le réseau
d’alimentation ; il peut être électronique ;
— le dispositif qui, recevant le signal provenant de la mesure,
provoque la coupure de l’alimentation ; la coupure est généralement électromécanique et intéresse l’ouverture des contacts de
chacun des pôles.
■ Les dispositifs de protection différentielle peuvent être :
— des interrupteurs différentiels qui remplissent les fonctions
de protection différentielle et de commande ; de ce fait, leur
courant assigné est limité, et ils n’ont pas de pouvoir de coupure ;
— des disjoncteurs différentiels qui, en plus des fonctions des
interrupteurs différentiels, remplissent les fonctions de protection
contre les surintensités ;
— des déclencheurs qui sont constitués de tores indépendants
mesurant le courant différentiel, associés à des relais pouvant agir
soit sur la bobine d’un contacteur, soit sur la bobine d’un disjoncteur.
8.2 Limitation des déclenchements
indésirables
Figure 35 – Protection différentielle : principe
Les utilisateurs se sont souvent plaints de déclenchements
indésirables des dispositifs différentiels qui étaient provoqués pour
des raisons autres que l’apparition de défauts dans l’installation. De
(0)
Tableau 12 – Essais d’immunité contre les déclenchements indésirables des dispositifs différentiels
Causes
Surtensions de foudre
Surtensions de coupure
Caractéristiques des essais
 Onde de tension 1,2 /50 µs ; 6 kV

 Onde de courant 8 /20 µs ; 200 A
5 ns, 4 kV par rafales d’ondes à front raide
Normes de référence
NF C 61-140 ; NF C 62-411
CEI 60
CEI 801-4
Courant de démarrage de moteurs
6 In
NF C 61-140
Courant d’allumage de tubes fluorescents
0,5 ns ; 100 kHz ; 200 A
IEEE 587
Fermeture sur charges capacitives
Fermeture sur une capacité de 470 nF
NF C 62-411
Champs électromagnétiques rayonnés
27 à 500 MHz ; 10 V/m
CEI 801-3
Décharges électrostatiques
15 kV ; 5 à 30 ns
CEI 801-2
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D 5 032 − 33
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8.3 Influence des composantes continues
Les matériels d’utilisation comportent de plus en plus des dispositifs électroniques redresseurs qui permettent un fonctionnement mieux adapté aux besoins, mais qui ont l’inconvénient de
déformer l’onde sinusoïdale de courant, qui comprend alors une
quantité appréciable d’harmoniques.
En cas de défaut à la terre en aval de tels matériels, le courant
de défaut qui traverse le dispositif différentiel comporte une
composante continue qui peut désensibiliser ce dispositif, au point
qu’il ne puisse déclencher ; la désensibilisation dépend de la
nature du dispositif de détection et de mesure du courant de
défaut. Un certain nombre de solutions permettent de remédier à
ces inconvénients ; en particulier, la réalisation en classe II de la
partie du matériel en aval du dispositif redresseur permet d’éviter
l’apparition de toute composante continue dans le courant de
défaut, mais une telle réalisation ne paraît pas possible pour tous
les matériels électriques.
Il ne semble pas que la présence de composantes continues ait
été, jusqu’à présent, la cause d’accidents, d’autant qu’elle n’inhibe
pas complètement le fonctionnement correct du dispositif
différentiel en cas de défaut dans un autre appareil ou dans une
autre partie de l’installation.
Les dispositifs différentiels à haute sensibilité ( I ∆n 30 mA ) ne
peuvent jamais être du type S.
8.5 Sélectivité
8.5.1 Sélectivité totale
La sélectivité est destinée à n’éliminer, en cas de défaut, que la
partie d’installation dans laquelle se trouve ce dernier. Elle est
totale si les deux conditions suivantes sont respectées (figure 36) :
— le courant de non-déclenchement du dispositif en amont doit
être supérieur au courant de déclenchement du dispositif en aval :
I ∆n A
-------------- > I ∆nB
2
— le temps minimal de non-déclenchement du dispositif en
amont doit être supérieur au temps minimal de déclenchement du
dispositif en aval :
t nf A > t f B
La figure 37 donne un exemple de réalisation avec une
sélectivité totale des circuits.
8.5.2 Sélection des circuits (sélectivité horizontale)
8.4 Caractéristiques des dispositifs
différentiels
Du point de vue de leurs caractéristiques de fonctionnement, il
existe deux types de dispositifs différentiels.
— Les dispositifs à usage général ne comportent aucun retard
intentionnel.
— Les dispositifs dits sélectifs (type S) comportent un retard
intentionnel et sont définis par :
• une caractéristique de non-déclenchement fixant, en fonction
du courant différentiel, le temps pendant lequel il ne doit pas
s’ouvrir ;
• une caractéristique de déclenchement fixant, en fonction du
courant différentiel, le temps pendant lequel il doit s’ouvrir.
Les temps de déclenchement sont indiqués dans le tableau 13
en fonction du courant différentiel qui les traverse. Les temps de
non-déclenchement sont compatibles avec les temps de coupure
définis pour la protection contre les chocs électriques [D 5 030].
Le tableau 13 montre, de plus, que les temps de non-déclenchement des dispositifs du type S permettent d’assurer la sélectivité,
compte tenu des conditions du paragraphe 8.5.
(0)
Tableau 13 – Temps de déclenchement
et de non-déclenchement des dispositifs différentiels
Dispositif
Courant
différentiel
assigné
Courant différentiel
Caractéristiques
> 0,03 A
D 5 032 − 34
2 I n 5 I n 500 A
(s)
(s)
(s)
0,5
0,2
0,04
0,04
de non-déclenchement 0,13
0,06 0,05
0,04
de déclenchement
0,2
0,15
à usage général quelconque de déclenchement
sélectif
(type S)
I n
0,5
0,15
(s)
La sélection des circuits consiste à répartir une installation en
plusieurs groupes de circuits, et à protéger chacun d’eux par un
dispositif différentiel de sensibilité appropriée aux risques
rencontrés dans les locaux desservis par ces circuits (figure 38).
Dans ce schéma, il est possible de ne pas prévoir de dispositif
différentiel à l’origine de l’installation sous réserve que la partie
d’installation comprise entre l’origine et les dispositifs différentiels
(rectangle en tireté) soit réalisée suivant les conditions de la classe II
ou de l’isolation supplémentaire lors de l’installation.
8.6 Protection complémentaire
contre les contacts directs
La plupart des accidents d’origine électrique sont dus à des
contacts directs résultant du manque d’entretien des matériels, de
la négligence ou de l’imprudence des usagers. Ainsi, l’usure des
câbles souples peut entraîner la disparition de l’isolation des
conducteurs ou la rupture du conducteur de protection, rupture qui
n’est pas détectée ; tout contact avec le câble souple devient
dangereux. De nombreux accidents sont également dus à des
interventions sur des matériels à des fins de réparation sans mettre
hors tension l’appareil.
Afin d’assurer la sécurité des usagers, la protection différentielle
à haute sensibilité ( 30 mA ) coupe le courant avant que son passage à travers la personne n’ait des conséquences dangereuses ; le
dispositif ne limite pas le courant, mais intervient dans un temps
compatible avec la sécurité. Les améliorations et perfectionnements
apportés par les constructeurs, dans la conception et la construction
de ces dispositifs, ont permis d’imposer leur emploi dans toutes les
circonstances où ils pouvaient contribuer à l’amélioration de la
sécurité.
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INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES BT
Figure 38 – Sélection des circuits
Figure 36 – Sélectivité totale : principe
Figure 37 – Sélectivité totale : exemple
La protection par ces dispositifs est imposée pour les circuits
alimentant des socles de prises de courant, du fait que ces socles
alimentent des appareils raccordés par câbles souples. Elle peut
intéresser un circuit ou plusieurs circuits, si les conséquences du
fonctionnement du dispositif n’affectent pas le fonctionnement des
autres appareils alimentés. Dans les installations domestiques, un
seul dispositif est en principe suffisant pour protéger tous les
circuits, mais, pour des raisons de confort d’exploitation, il est
souvent préférable de prévoir au moins deux dispositifs
différentiels, dont l’un protège également le circuit desservant la
salle d’eau.
Toutefois, une telle protection peut être incompatible avec le fonctionnement des installations, notamment lorsque les circuits alimentent des matériels produisant des courants de fuite dont la
somme pourrait être supérieure au courant de non-déclenchement
du dispositif différentiel, soit 15 mA. Ainsi, l’alimentation, par un
même circuit, d’une dizaine d’appareils dont chacun produit en
service normal un courant de fuite de 2 mA, peut conduire à l’impossibilité de maintenir le dispositif différentiel fermé. L’application la
plus générale est constituée des appareils électroniques et
informatiques ; ils sont maintenant munis d’alimentations à découpage produisant un taux d’harmoniques excessif et limité par des
filtres avec des condensateurs qui sont une source de courants de
fuite. Théoriquement, les normes tolèrent un courant de fuite de
3,5 mA par appareil, mais, en pratique, de telles valeurs ne sont
jamais atteintes.
Différentes dispositions doivent donc être prises afin d’éviter des
incompatibilités de fonctionnement, telles que :
— effectuer l’alimentation des matériels produisant de tels
courants de fuite par des circuits spécialisés sans protection
différentielle, ces circuits étant alimentés par des transformateurs
ou des onduleurs ;
— protéger chaque socle de prise de courant par un dispositif
différentiel ;
— répartir les socles de prises de courant protégés par un même
dispositif différentiel sur les trois phases d’un circuit triphasé, les
courants de fuite se compensant et pouvant s’annuler.
En outre, il convient d’éviter, dans de telles installations, le
schéma IT, car, après un premier défaut d’isolement, les courants
de fuite des appareils alimentés par les autres phases sont
augmentés dans un rapport de 2 à 3.
Cette protection n’est pas imposée pour les socles de prises de
courant assigné supérieur à 32 A dans les locaux non mouillés
(c’est-à-dire correspondant aux conditions d’influences externes
AD1, AD2 ou AD3 [D 5 030]) car les appareils alimentés par de telles
prises de courant sont des appareils fixes, ou installés à poste fixe,
et sont utilisés dans des installations surveillées par un personnel
d’entretien.
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D 5 032 − 35
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Cette protection par dispositifs différentiels à haute sensibilité
doit être considérée comme une protection complémentaire contre
les contacts directs pour pallier la défaillance des mesures
normales, mais ne saurait dispenser en aucun cas des mesures
de protection imposées pour la protection contre les chocs électriques et, en particulier, de relier les masses des appareils à une
prise de terre ; s’il est vrai que ces dispositifs assurent la coupure
avant que la personne touchant un élément sous tension ne soit
dans une situation dangereuse, il n’en est pas moins vrai qu’il
convient d’éviter que ce soit le contact d’une personne qui provoque le fonctionnement du dispositif.
Toutefois, dans certaines circonstances où il n’existe pas de
prise de terre, et où la réalisation d’une prise de terre se révèle
difficile, pour des raisons pratiques ou économiques, des appareils peuvent être protégés par des dispositifs différentiels à
haute sensibilité sans mise à la terre. Une telle utilisation doit
être strictement limitée et n’est admise que dans des installations
existantes et dans des locaux secs (condition d’influence externe
AD1).
De toute manière, une telle protection ne protège pas une
personne qui toucherait simultanément deux parties actives à des
potentiels différents, car le dispositif ne saurait faire de distinction
entre un appareil d’utilisation et une personne. Heureusement, de
telles circonstances sont très rares. Ainsi, la généralisation des
dispositifs différentiels à haute sensibilité constitue une
amélioration importante du niveau de sécurité des installations et
peut être considérée également comme un élément de confort pour
l’usager.
8.7 Compatibilité entre dispositifs
différentiels et parafoudres
La notion de disjoncteur de branchement (frontière entre réseau
de distribution publique et installation intérieure) est le plus
souvent associée à celle de protection différentielle. Il en existe
trois types :
— le disjoncteur de branchement avec fonction différentielle
(500 mA) non retardée ;
— le disjoncteur de branchement avec fonction différentielle
(500 mA) retardée (type S) ;
— le disjoncteur de branchement sans fonction différentielle.
Le tableau 14 montre les avantages et inconvénients respectifs
de ces trois solutions.
9. Commande,
sectionnement, coupure
Ces trois fonctions ont été codifiées, pour bien distinguer les cas
d’application et les matériels à utiliser. Nous ne ferons ici qu’un
rappel, les dispositions étant développées dans l’article
Appareillage électrique à basse tension. Généralités. Principes.
Technologie [D 4 860] de ce traité.
commande fonctionnelle, ainsi désignée pour la distinguer des
autres fonctions de coupure qui concernent la sécurité.
Les matériels correspondants (interrupteurs, commutateurs,
contacteurs ou relais, thermostats, gradateurs, etc.) peuvent être
soit à action directe, soit asservis à la variation d’une grandeur
physique (tableau 15).
■ Règles
Indépendamment de l’adaptation de tout appareil de commande
à sa fonction, les organes de commande doivent être signalés de
façon compréhensible : indication en clair des appareils, circuits,
locaux concernés, pour éviter toute interprétation erronée.
9.2 Sectionnement
■ Définition
C’est une fonction destinée à assurer la mise hors tension de
tout ou partie d’une installation, en séparant celle-ci de toute
source d’énergie électrique, pour des raisons de sécurité.
Les matériels correspondants (interrupteurs, disjoncteurs,
coupe-circuit, sectionneurs) sont conformes, outre leurs normes
propres, à des règles spécifiques au sectionnement (tableau 15).
■ Règles
En application de ce principe, les conditions régissant les
appareils de sectionnement, en plus par exemple des distances
d’ouverture de contacts propres à la commande, tiennent compte
des possibilités d’amorçage par surtensions, dans la gamme des
contraintes prévues. De la même façon, la position ouverte doit
être indiquée sans ambiguïté, même en cas de dysfonctionnement
de la chaîne cinématique.
Un sectionnement doit intéresser tous les conducteurs actifs, et
être disposé sur tout circuit pour permettre les interventions hors
tension en aval. Il peut être effectué par des dispositifs unipolaires,
sous réserve d’un regroupement fonctionnel évident, repéré,
séparé d’autres groupements similaires.
La déconnexion d’un conducteur d’une borne n’est pas admise
comme moyen de sectionnement.
Des dispositions doivent être prises pour que des dispositifs de
sectionnement, non capables d’assurer une coupure ou une
commande, ne puissent être manœuvrés en charge (blocage,
verrouillage, indications). Ils ne doivent pas pouvoir être refermés
intempestivement, cette prescription pouvant être réalisée soit par
construction, soit par installation.
9.3 Coupure
C’est une action destinée à couper (en charge) l’alimentation
d’un appareil ou d’un circuit, pour des raisons et sous les
conditions relatives au type de coupure considéré.
9.3.1 Coupure pour entretien mécanique
9.1 Commande
■ Définition
C’est une action destinée à assurer la fermeture, l’ouverture ou
la variation de l’alimentation électrique de tout ou partie d’un
circuit, à des fins de fonctionnement normal. Il s’agit ici de la
D 5 032 − 36
■ Elle est destinée à éviter les dangers autres que les chocs
électriques et les arcs, lors des travaux d’entretien d’ordre non
électrique sur des matériels.
Citons, par exemple, la non-remise en marche intempestive d’un
broyeur.
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INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES BT
(0)
Tableau 14 – Avantages et inconvénients des différents types de disjoncteurs de branchement
Disjoncteur
de branchement
Protection
en cas de défaut
à la terre
Protection
contre
les surtensions
En cas de défaut à la
terre en aval du dispositif différentiel
(30 mA), le disjoncteur
de branchement amont
peut également déclencher.
Le fonctionnement
du parafoudre provoque l’ouverture du
disjoncteur de branchement.
En cas de défaut à la
terre en aval du dispositif différentiel
(30 mA), grâce à la
temporisation du disjoncteur de brancheI∆n = 30 mA
ment
différentiel
sélectif, seule l’alimenA f i n d ’ a s s u r e r l a tation des circuits en
sélectivité avec ce dis- aval est interrompue.
positif, le disjoncteur de
branchement est du En cas de défaut sur les
type S.
autres circuits, la totalité de l’installation est
La sélectivité est par- coupée, à moins d’instielle à moins d’installer taller en amont de ces
un dispositif différentiel circuits une protection
à moyenne sensibilité différentielle approen A.
priée.
Le fonctionnement
du parafoudre ne provoque pas l’ouverture
du disjoncteur de
branchement.
Les différents circuits
de l’installation sont
protégés par groupes
par des dispositifs
différentiels de sensibilité appropriée aux
risques :
— circuit alimentant
les socles de prises de
courant et la salle d’eau,
par des dispositifs à
haute sensibilité :
L’installation de parafoudres nécessiterait
un dispositif de
déconnexion automatique incorporé ou
en amont du parafoudre.
Le fonctionnement
du parafoudre ne provoque pas l’ouverture
du disjoncteur de
branchement.
Sélectivité
Les circuits alimentant
des socles de prises de
courant et la salle d’eau
sont protégés par un
dispositif différentiel :
I∆n = 30 mA
La sélectivité est non
assurée.
DIFFÉRENTIEL
NON RETARDÉ
I∆n = 500 mA
Les circuits alimentant
des socles de prises de
courant et la salle d’eau
sont protégés par un
dispositif différentiel :
DIFFÉRENTIEL
SÉLECTIF
TYPE S
I∆n = 500 mA
∆t < 40 ms
NON
DIFFÉRENTIEL
I∆n = 30 mA
En cas de défaut à la
terre, seuls les circuits
protégés par le même
dispositif différentiel
sont coupés.
La partie entre le disjoncteur et les dispositifs différentiels doit
être réalisée en double
isolation.
Des dispositifs différentiels doivent protéger
tous les circuits (par
groupes).
La totalité de l’installation est alors coupée.
L’ensemble de l’installation restée saine
est toujours alimenté.
— les autres circuits
par des dispositifs à
moyenne sensibilité :
I∆n = 100 ou 300 mA
Ce schéma assure une
sélectivité totale par
sélection des circuits.
BT
PE
T
borne principale de terre de l’installation.
conducteur de protection.
prise de terre.
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D 5 032 − 37
INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES BT _________________________________________________________________________________________________________
■ Règles
Les dispositifs doivent être conçus de façon à empêcher toute
remise en marche intempestive, ou être sous la surveillance
constante des personnes effectuant cet entretien. Ils sont, de
préférence, disposés dans le circuit principal d’alimentation. Leur
insertion dans les seuls circuits de commande n’est admise que
sous réserve de sécurités complémentaires (asservissements
mécaniques par exemple).
9.3.2 Coupure d’urgence
■ Elle est destinée à supprimer, aussi rapidement que possible, les
dangers qui peuvent survenir de façon imprévue (choc électrique,
incendie, explosion).
On peut citer, par exemple, la coupure d’une chaufferie et celle des
enseignes lumineuses extérieures (coupures pompiers), la coupure
d’urgence des grandes cuisines.
■ Règles
Cette action doit être conçue pour assurer :
— la coupure en charge de tous les conducteurs actifs ;
— une action aussi directe que possible, en une seule
manœuvre, d’un organe de commande, sur tous les conducteurs
concernés.
Elle doit être aisément reconnaissable, facilement et rapidement
accessible.
Elle peut être adaptée à un appareil, un circuit, voire à un
ensemble de circuits terminaux ; il est, par exemple, admis qu’une
petite installation soit munie d’un seul dispositif (interrupteur
général, disjoncteur de branchement, etc.). Dans le cas
d’installation d’un tel appareil dans un emplacement où peuvent
circuler des personnes étrangères à l’exploitation (public), ce dispositif peut être à accès conditionnel (bris de vitre par exemple).
Les prises de courant ne sont pas admises comme étant de tels
dispositifs.
9.3.3 Arrêt d’urgence
■ C’est un cas particulier de la coupure d’urgence, destiné à arrêter
un mouvement devenu dangereux ; il peut, éventuellement, maintenir temporairement une partie d’alimentation des systèmes de
freinage ou de blocage.
Ce type de coupure concerne, par exemple, l’arrêt d’un escalier
mécanique, d’un ascenseur ou d’une machine-outil.
9.4 Choix et nature des dispositifs
Un dispositif peut assurer plusieurs fonctions s’il satisfait aux
prescriptions de chacune de ces fonctions.
Il faut noter que les prises de courant d’intensité assignée In
inférieure ou égale à 16 A sont réputées pouvoir assurer la fonction
de commande et, bien entendu, celle de sectionnement.
Par exemple, les fonctions de coupure d’urgence et de commande
fonctionnelle peuvent être assurées par le même dispositif si celui-ci
est conçu et mis en œuvre pour chacune de ces différentes fonctions.
Ce dispositif peut également remplir la fonction de sectionnement s’il
est apte au sectionnement.
Selon les normes qui leur sont applicables, les différents dispositifs peuvent assurer les fonctions données dans le tableau 15.
(0)
Tableau 15 – Fonctions de coupure assurées par divers dispositifs
Dispositifs
Commande
fonctionnelle
Interrupteurs, commutateurs, thermostats, etc...................
Sectionneurs...........................................................................
Contacteurs.............................................................................
Disjoncteurs ............................................................................
Télérupteurs............................................................................
Prises de courant ( I n 16 A ) ................................................
Prises de courant (In > 32 A)..................................................
Fusibles ...................................................................................
Dispositifs de commande à semi-conducteurs ; gradateurs
Appareil de commande et de protection autocoordonnées
O
X
O
O
O
O
X
X
O
O
O
S
X
(1)
(2)
(3)
Coupure
Sectionnement pour entretien
mécanique
S
O
X (1)
S
X
O
O
O
X
S
O
X (2)
O
O
X
O
X (3)
X
X
O
Coupure
d’urgence
Arrêt
d’urgence
O
X (2)
O
O
X
X
X (3)
X
X
O
O
X (2)
O
O
X
X
X (3)
X
X
O
Fonction assurée.
Fonction assurée si le dispositif est reconnu apte au sectionnement par sa norme.
Fonction non assurée.
Dans certains cas, la fonction peut être assurée suivant la conception et la mise en œuvre du dispositif.
La fonction peut être assurée par la manœuvre d’un sectionneur équipé de contacts de précoupure commandant un dispositif de coupure en charge sous
réserve qu’ils fassent partie d’un ensemble d’appareillage coordonné et qu’il soit à sécurité positive ou à double signalisation ouvert-fermé.
L’article 20 du décret du 14.11.88 exige que la réunion ou la séparation des deux constituants des prises de courant supérieures à 32 A ne puisse s’effectuer
que hors charge.
D 5 032 − 38
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P
O
U
R
Installations électriques
par
E
N
Roland AUBER
Ancien Ingénieur en Chef de la Fédération Nationale de l’Équipement Électrique (FNEE)
Secrétaire Général de l’Association Internationale des Entreprises
d’Équipement Électrique (AIE)
et
Claude RÉMOND
Ingénieur de l’École Supérieure d’Électricité
Ancien Ingénieur en Chef de l’Union Technique de l’Électricité (UTE)
Bibliographie
Revues françaises
Spécialisées en installations électriques
Enjeux (courrier de la normalisation).
Journal des Électriciens (JE). Journal de l’Équipement Électrique et Électronique (J3E).
EPURE (DER-EDF).
L’Artisan Électricien, Électronicien.
Lux.
Spécialisées en électricité, traitant parfois de
sujets relatifs aux installations
Revue Internationale de l’Éclairage.
Spécialisées en éclairage
Sécurité
Bulletin de l’UTE.
Revues des constructeurs de matériels
électriques
Revue Générale de l’Électricité (RGE).
Revue Brown Boveri.
Les Cahiers de l’Ingénierie (CINELI).
Cahiers Techniques Merlin Gérin.
Industrie – Cahiers Français de l’Électricité (CFE).
Revue GEC-Alsthom.
Traitant occasionnellement de sujets
relatifs aux installations électriques
Mazda Contact.
Maintenance et Entreprise.
Les Cahiers Techniques du Bâtiment.
Revue Technique des APAVE.
DEBOMY (P.). – La maintenance des équipements
gaz et électricité. CEGIBAT, Eyrolles (1981).
BARBIER, BECHU et DUMESNY. – Aide-mémoire de
métreur en électricité. Eyrolles (1966).
Électro-Négoce (FGMEE).
FOLLIOT (D.). – Les accidents d’origine électrique.
Masson (1982).
CHOQUET (R.) et GILLET (J.C.). – Vademecum de la
sécurité électrique. Sté Alpine de publication
(1991).
Publication 479 de la CEI. Effets du courant électrique
sur le corps humain.
Les Cahiers de notes documentaires de l’INRS
(Institut National de Recherche et de Sécurité).
Établissement des prix. Maintenance
GUIGNARD (F.). – La pratique des contrats de
maintenance dans les immeubles. Ed. du
Moniteur (1982).
Les cahiers de l’OPPBTP (Office Professionnel de
Prévention du Bâtiment et des Travaux Publics).
Normalisation
Doc. D 5 039
9 - 1994
L’Union technique de l’électricité (UTE) met à la disposition des lecteurs les
collections de normes françaises, étrangères et internationales, ainsi que des
reproductions de textes réglementaires : les unes et les autres peuvent
également être acquises à l’Association française de normalisation (AFNOR).
Dans chaque pays, le service national de normalisation peut rendre les mêmes
services.
NF C 11-201
9-91
Textes officiels relatifs à la sécurité contre l’incendie
dans les immeubles de grande hauteur.
C 12-101
2-92
Textes officiels relatifs à la protection des travailleurs
dans les établissements qui mettent en œuvre des
courants électriques.
C 12-201
4-94
Textes officiels relatifs à la protection contre les risques
d’incendie et de panique dans les établissements
recevant du public (extraits concernant les installations
électriques).
C 12-330
5-80
Textes officiels relatifs à la protection du personnel
dans les mines et carrières qui mettent en œuvre des
courants électriques.
Textes
UTE C 00-105 9-86
La directive Basse Tension du Conseil des Communautés
Européennes. Décret d’application de 1975. Décret
d’application de 1981.
UTE C 00-106 6-88
La directive Basse Tension du Conseil des Communautés
Européennes. Application.
C 00-230
5-86
Réseaux de distribution publique d’énergie électrique.
C 12-061 10-82
Arrêté ministériel du 29 mai 1986 : tensions normales de
1re catégorie des réseaux de distribution d’énergie électrique.
Normes
C 00-300 10-69
Arrêté ministériel du 22 octobre 1969 : Règlement des
installations électriques des bâtiments d’habitation.
NF C 04-200 12-80
Repérage des conducteurs (CEI 152, 391 et 446).
NF C 04-445
9-91
C 00-301 12-72
Textes officiels relatifs au contrôle et à l’attestation de
conformité des installations électriques intérieures aux
règlements et normes de sécurité en vigueur.
Identification des bornes de matériels et des extrémités
de certains conducteurs désignés et règles générales
pour un système alphanumérique (NF EN 60-445 ;
CEI 445).
C 11-001
Textes officiels relatifs aux conditions techniques
auxquelles doivent satisfaire les distributions d’énergie
électrique (arrêté du 2.4.91).
NF C 13-100
6-83
Postes de livraison établis à l’intérieur d’un bâtiment et
alimentés par un réseau de distribution publique de
deuxième catégorie.
4-91
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie
est strictement interdite. − © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie électrique
Doc. D 5 039 − 1
S
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R
P
L
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S
P
O
U
R
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N
S
A
V
O
I
R
P
L
U
S
INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES
___________________________________________________________________________________________________________
NF C 13-101 12-85
Postes de livraison. Postes semi-enterrés préfabriqués
sous enveloppe, alimentés par un réseau de distribution
publique de deuxième catégorie.
UTE C 15-421 12-86
Installations électriques à basse tension. Guide pratique.
Installations alimentées à des fréquences de 100
à 400 Hz.
NF C 13-102 12-85
Postes de livraison. Postes simplifiés préfabriqués sous
enveloppe, alimentés par un réseau de distribution
publique de deuxième catégorie.
UTE C 15-476 12-91
Installations électriques à basse tension. Guide pratique.
Sectionnement, commande, coupure.
UTE C 15-520 3-92
NF C 13-103 12-85
Postes de livraison. Postes sur poteau, alimentés par un
réseau de distribution publique de deuxième catégorie.
Installations électriques à basse tension. Guide pratique.
Canalisations. Modes de pose. Connexions
UTE C 15-531 12-86
NF C 13-200 12-89
Installations électriques à haute tension : Règles.
Installations électriques à basse tension. Guide pratique.
Protection contre les surtensions d’origine atmosphérique. Installation de parafoudres.
UTE C 15-559 7-94
Installations électriques à basse tension. Installations
d’éclairage en très basse tension.
UTE C 15-720 2-75
Équipement de chauffage électrique des locaux. Équipements de chauffage électrique incorporés à la
construction des bâtiments. Règles de sécurité
électrique : prescriptions provisoires.
C 13-211
9-85
Installations électriques à haute tension. Installations
des chaudières à électrodes immergées ou à jets.
NF C 14-100
2-84
Installations de branchement de première catégorie
comprises entre le réseau de distribution et l’origine
des installations intérieures : Règles.
NF C 15-100
5-91
Installations électriques à basse tension : Règles.
UTE C 15-103 9-92
Installations électriques à basse tension. Guide pratique.
Choix des matériels électriques (y compris les canalisations) en fonction des influences externes.
UTE C 15-104 12-91
Installations électriques à basse tension. Guide pratique.
Méthode simplifiée pour la détermination des sections
de conducteurs et le choix des dispositifs de protection.
UTE C 15-105 6-91
Guide pratique. Détermination des sections des
conducteurs et choix des dispositifs de protection.
UTE C 15-106 5-93
Guide pratique. Sections des conducteurs de protection,
des conducteurs de terre et des conducteurs de liaison
équipotentielle.
C 15-801
9-85
Produits mobiliers comportant un équipement
électrique. Mise en œuvre des règles de sécurité
électrique.
NF C 17-100
2-87
Protection contre la foudre. Installations de paratonnerres : règles.
NF C 17-200
3-93
Installations d’éclairage public : règles.
UTE C 17-205 9-92
Éclairage public. Guide pratique. Détermination des
caractéristiques des installations d’éclairage public.
NF C 17-300
8-88
Conditions d’utilisation des diélectriques liquides.
Première partie : risques d’incendie.
UTE C 18-510 11-88
Recueil d’instructions générales de sécurité d’ordre électrique (mise à jour 1991).
UTE C 18-530 5-90
Carnet de prescriptions de sécurité électrique destiné au
personnel habilité – non électricien (B0, H0), exécutant
(B1, H1), chargé d’interventions (BR).
NF C 20-000 12-90
Construction électrique. Classification des conditions
d’environnement.
UTE C 15-107 5-92
Guide pratique. Détermination des caractéristiques des
canalisations préfabriquées et choix des dispositifs de
protection.
UTE C 15-131 2-82
Conditions particulières d’installation des appareils
d’utilisation alimentés par des circuits appartenant à des
installations différentes : Prescriptions provisoires.
NF C 15-140
1-63
Clôtures électriques : Règles d’établissement et d’entretien.
NF C 15-150 12-82
Installations de lampes à décharge à cathode froide
alimentées en haute tension à partir d’une installation
électrique à basse tension.
UTE C 15-201 9-92
Installations électriques à basse tension. Guide. Installations électriques des grandes cuisines.
NF C 20-030
7-77
Matériel électrique à basse tension. Protection contre les
chocs électriques : règles de sécurité.
NF C 15-211 12-90
Installations électriques à basse tension. Installations
dans les locaux à usage médical.
NF C 20-070
5-93
UTE C 15-401 5-93
Installations électriques à basse tension. Guide pratique.
Installations des groupes moteurs thermiques-générateurs.
Codage des dispositifs indicateurs et des organes de
commande par couleurs et moyens supplémentaires
(NF EN 600-73 ; CEI 73).
UTE C 15-411 9-86
Installations électriques à basse tension. Guide pratique.
Installation des systèmes d’alarme. Sécurité électrique.
NF C 20-010 10-92
Degrés de protection procurés par les enveloppes.
NF C 20-015
Classification des degrés de protection procurée par les
enveloppes contre les impacts mécaniques (code iK)
(en projet).
Normes de matériels électriques d’installation (voir catalogue
méthodique de l’UTE)
Textes officiels
Réglementation de la construction
Arrêté du 22 octobre 1969 (pris en application du décret du 14 juin 1969).
Obligation de la conformité aux normes NF C 14-100, NF C 15-100, JO du
30 octobre 1969 (C 00 -300).
Contrôle des installations électriques
Décret 72-1120 du 14 décembre 1972 et arrêté du 17 octobre 1973. Contrôle
et attestation de conformité des installations électriques intérieures aux règles
et normes de sécurité en vigueur (C 00-301).
Protection des travailleurs
Décret no 65-48 du 8 janvier 1965. Mesures particulières de protection et de
salubrité applicables aux établissements dont le personnel exécute des
travaux du bâtiment, des travaux publics et tous autres travaux concernant les
immeubles. JO Publ. 65-10.
o
Décret n 77-1321 du 29 novembre 1977 et du 10 février 1982. Travaux
effectués dans un établissement par une entreprise extérieure. OPPBTP no 191.
Doc. D 5 039 − 2
Décret no 88-1056 du 14 novembre 1988. Protection des travailleurs dans les
établissements qui mettent en œuvre des courants électriques (JO Publ. 1078
et C 12-101 UTE).
Décret no 82-167 du 16 février 1982. Mesures particulières destinées à
assurer la sécurité des travailleurs contre les dangers d’origine électrique lors
des travaux de construction, d’exploitation et d’entretien des ouvrages de
distribution d’énergie électrique. JO du 17 février 1982.
Nota : l’ensemble de ces textes fait l’objet de la publication ED 723 de l’INRS.
Établissements recevant du public
Décret no 73-1007 du 31 octobre 1973 – Arrêté du 25 juin 1980. Règlement
de sécurité contre les risques d’incendie et de panique dans les établissements
recevant du public. JO Publ. 1477.
Décret no 76-589 du 15 juin 1976 modifié le 30 décembre 1983. Protection
contre les risques d’incendie et de panique dans les immeubles de grande
hauteur (Publ. JO 1536 et C 12-061 UTE).
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie
est strictement interdite. − © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie électrique
___________________________________________________________________________________________________________ INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES
Réseaux
Matériels
Arrêté du 2 avril 1991. Conditions techniques auxquelles doivent satisfaire
les distributions d’énergie électrique. JO Publ. 1112 (C 11-001 UTE).
Décret no 78-779 du 17 juillet 1978. Règlement de la construction du matériel
électrique utilisable en atmosphère explosive (JO du 25 juillet 1978).
Arrêté du 29 mai 1986. Tension normale des réseaux BT portée à 230 volts.
(JO du 25 juin 1986 – C 00-230).
Décret no 75-848 du 26 août 1975 mod. 30 décembre 1981. Application de la
directive basse tension de la CEE. Sécurité des matériels électriques (Publ.
UTE C 00-105).
Environnement
Loi du 19 juillet 1976. Installations classées pour la protection de l’environnement. JO Publ. 1001.
Décret no 81-1238 du 30 décembre 1981. Sécurité des prises de courant
électrique (JO du 10 janvier 1982).
Décret no 87-59 du 2 février 1987 : mise sur le marché, utilisation et élimination des polychlorobiphényles et polychloroterphényles.
Mémentos professionnels Promotelec
Locaux d’habitation : installation électrique intérieure.
E - Canalisations électriques enterrées.
Exploitations agricoles : installation électrique.
F - Moulures, plinthes et goulottes dans les locaux d’habitation.
Établissements recevant du public : installation électrique.
G - Installation triphasée dans les locaux d’habitation.
Locaux recevant des travailleurs : installation électrique haute et basse tension.
H - Mise à la terre.
Locaux artisanaux et commerciaux : installation électrique.
I - Prise de terre.
Piscines et établissements sportifs : installation électrique.
J - Prise de terre dans les immeubles anciens.
Équipements frigorifiques thermodynamiques : installation électrique.
K - Liaison équipotentielle principale d’un bâtiment.
Locaux d’habitation. Étude thermique et isolation.
L - Conduits isolants conformes à une norme internationale.
Enseignes lumineuses : installations électriques d’éclairage à haute tension.
Information PROMOTELEC
Automates programmables.
no 1 - Installation électrique intérieure.
Installations d’éclairage public.
no 2 - Symboles normalisés.
Immeubles collectifs. Installation électrique des services généraux
no 3 - Alimentation électrique de la maison individuelle.
Feuillets d’information A à L
no 4 - Éclairage de sécurité dans les établissements recevant des travailleurs.
A - Appareils électriques dans la salle d’eau.
no 5 - Éclairage de sécurité dans les établissements recevant du public.
B - Équipement électrique de la salle d’eau.
no 7 - Éclairage de sécurité des immeubles d’habitation.
C - Liaison équipotentielle dans la salle d’eau.
no 8 - Alimentation appareils heures creuses et EJP.
D - Chaufferies, sous-stations et locaux annexes.
no 9 - Éclairage de sécurité par blocs autonomes.
Technique générale des installations
Guide de l’ingénierie électrique des réseaux intérieurs d’usines, GIMELECEDF-SYNTEC, Technique et Documentation, LAVOISIER, 1985.
Avenir du génie électrique, Actes du colloque national. Ministère de la Recherche
et de l’Enseignement supérieur, janvier 1987. GIMELEC.
L’électricité dans l’industrie. Questions et réponses. L’Usine nouvelle 1986.
Le transformateur de puissance. CEM 1982.
Assises interprofessionnelles de l’électricité. Actes du colloque. Lyon. GIMELEC
mai 1988.
L’équipement électrique des bâtiments. C. RÉMOND. Eyrolles 1986.
Guide NORMELEC. Pratique des règles pour les installations électriques à
basse tension. SEPP.
Guide de l’installation électrique. Merlin Gérin. France Impression Conseils
1991.
300 questions pratiques d’électricité dans le bâtiment. Éd. du Moniteur –
CEGIBAT 1992.
Comparatif entre les NF C 15-100 de 1977 et 1991. C. RÉMOND – SEPP 1990.
Les installations électriques dans l’industrie et le tertiaire. P. JOURDREN,
Masson 1990.
Les Cahiers techniques du J3E-NORMELEC – SEPP :
— no 1 - La protection différentielle ;
— no 2 - La protection par fusibles et disjoncteurs ;
— no 3 - Les canalisations ;
— no 4 - Méthodes de calcul des installations électriques ;
— no 6 - Les installations d’éclairage public ;
— no 8 - Les installations électriques à haute tension ;
— no 9 - Les postes MT et HT dans l’industrie et le tertiaire ;
— no 12 - La coordination de l’isolement ;
— no 13 - Protection contre la foudre.
Le Mémo : 85 fiches de calcul pour la conception des équipements électriques
- J3E-SEPP.
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie
est strictement interdite. − © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie électrique
Doc. D 5 039 − 3
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