Chapitre 2 - E

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Chapitre 13
Régimes du neutre et mise à la terre de protection
1. Introduction :
Il est indispensable d’utiliser des systèmes de protection chargés d’interrompre le service
lorsqu’un défaut apparaît et perdure sur un réseau, pouvant mettre en péril la sécurité du
public ou la pérennité de l’appareillage.
La détection d’un défaut de court-circuit bi- ou triphasé à haute intensité de courant n’offre
pas de difficulté particulière. Il n’en est pas de même pour la détection d’un défaut
monophasé, qui résulte d’une défaillance de l’isolation entre une phase et la terre.
Les premiers systèmes de distribution HTA au début du vingtième siècle étaient constitués de
réseaux triphasés courts, le plus souvent aériens, formant une poche isolée de production-
distribution. Le neutre du réseau, même lorsqu’il était accessible, était isolé de la terre. En
cas de rupture en un point de l’isolement entre une phase et une masse reliée à la terre, il ne se
passait en général rien, sinon parfois un très léger arc grêle au niveau de ce point de
défaillance, dû au retour de courant par la très faible capacité du réseau. Dans la plupart des
cas, la défaillance était momentanée et le défaut s’éteignait de lui-même (défaut auto-
extincteur).
Plus tard, avec l’élévation du niveau de tension, l’utilisation croissante de câbles souterrains,
l’augmentation des longueurs de réseau issu d’une même source, l’interconnexion
d’ensembles initialement séparés, le courant de défaut monophasé finit par augmenter
suffisamment pour constituer un risque pour le public ou pour l’exploitant par les élévations
locales de potentiel qui en résultaient. Trois orientations majeures se dessinèrent alors :
- en Amérique du Nord, le neutre du réseau fut relié directement à la terre ;
- en Europe du Nord, sous l’influence de l’Allemagne, le neutre fut mis à la terre à
travers une réactance accordée à la capacité du réseau de façon à étouffer le courant
de défaut ;
- en Europe du Sud, sous l’influence de la France, le neutre fut relié à la terre à travers
une impédance réduisant le courant de défaut à une valeur raisonnable (un millier
d’ampères, ou moins).
Ensuite, à travers le monde, les différents exploitants adoptèrent l’une ou l’autre de ces trois
possibilités, avec parfois des valeurs différentes pour la limitation du courant de terre, lorsque
la troisième solution avait été choisie.
2. Réalisation des prises de terre :
La qualité d'une prise de terre (résistance aussi faible que possible) est essentiellement
fonction de deux facteurs : Mode de réalisation ET Nature du sol.

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2.1. Boucle à fond de fouille :
Cette solution est notamment conseillée pour toute construction nouvelle. Elle consiste à
placer un conducteur nu sous le béton de propreté, ou enfoui à 1 m au moins sous la terre en
dessous de la base du béton des fondations des murs extérieurs, voir Fig.1.
Fig.1. Conducteur posé à fond de fouille.
Il est important que ce conducteur nu soit en contact intime avec le sol (et non placé dans du
gravier, du mâchefer ou des matériaux analogues formant souvent l’assise du béton). Ni la
boucle de terre, ni les conducteurs de terre verticaux la reliant à la borne de terre, doivent être
en contact avec l’armature du béton armé : cette armature doit être raccordée directement à la
borne principale de terre. En règle générale, les conducteurs de terre verticaux reliant une
prise de terre à un niveau hors sol doivent être isolés pour la tension nominale des réseaux BT
(600V – 1000V).
Pour les bâtiments existants, le conducteur à fond de fouille doit être enterré tout autour des
murs extérieurs des locaux à une profondeur d’au moins 1 mètre.
Le conducteur peut être :
- En cuivre : câble (≥ 25 mm2) ou feuillard (≥ 25 mm2 et épaisseur ≥ 2 mm) ;
- En aluminium gainé de plomb : câble (≥ 35 mm2) ;
- En acier galvanisé : câble (≥ 95 mm2) ou feuillard (≥ 100 mm2 et épaisseur ≥ 3 mm).
La résistance de prise de terre obtenue est (en ohms) :
L
2
R
avec : L : longueur de la boucle (m) ; ρ : résistivité du sol en Ω.m
2.2. Piquets :
La boucle à fond de fouille peut être remplacée par plusieurs piquets (voir Fig.2), c'est
notamment le cas pour les bâtiments existants, voire pour améliorer une prise de terre
existante.
Le piquet peut être :
- En cuivre ou (plus couramment) en acier cuivré. Ces piquets sont de 1 à 2 mètres de
longueur et munis d'une prise et d'une terminaison filetée afin d'atteindre des

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profondeurs importantes si nécessaires (par exemple, le niveau de nappes d'eau dans
des lieux à sols très résistifs) ;
- Constitué de tubes en acier galvanisé de diamètre ≥ 25 mm ou de barres de diamètre
≥ 15 mm et de longueur ≥ 2 mètres dans les 2 cas.
Fig.2. Piquets.
Il est souvent nécessaire d'utiliser plusieurs piquets. Ceux-ci doivent toujours être distants 2 à
2 de plus de 2 à 3 fois la profondeur d'un piquet. La résistance résultante est alors égale à la
résistance unitaire divisée par le nombre de piquets. La résistance de prise de terre obtenue
est :
Ln
1
R
avec : L : longueur du piquet (m) ; ρ : résistivité du sol en Ω.m ; n : nombre de piquets
2.3. Plaques verticales :
Ces plaques sont soit carrées, soit rectangulaires (périmètre ≥ 0,5 m), voir Fig.3. Elles doivent
être enterrées de telle façon que leur centre soit au moins à 1 m de la surface.
Les plaques peuvent être :
- En cuivre de 2 mm d'épaisseur ;
- En acier galvanisé de 3 mm d'épaisseur.
Fig.3. Plaques verticales.
La résistance de prise de terre obtenue est :

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L
8,0
R
avec : L : périmètre de la plaque (m) ; ρ : résistivité du sol en Ω.m
3. Régimes du neutre MT :
Le choix du régime du neutre d’un réseau MT engage l’avenir, car chaque système entraîne
l’installation de matériels spécifiques pour le niveau d’isolement, les conditions d’exploitation
et d’entretien, les systèmes de protection contre les défauts.
Le système de neutre adopté doit être cohérent avec la structure du réseau MT (niveau de
tension, longueur des départs, réseau souterrain ou aérien, densité de charge) et a une
incidence sur les niveaux de sécurité et de qualité de service.
On rencontre ainsi à travers le monde des systèmes variés, voir tableau ci-dessous.
Tableau 1 – Différents régimes de neutre MT utilisés dans le monde

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3.1. Neutre relié directement à la terre (réseau du type américain) :
3.1.1. Principe d’exploitation et de fonctionnement :
Par suite de la mise directe du neutre à la terre au poste source, complétée par la distribution
généralisée de ce neutre par un quatrième conducteur mis régulièrement à la terre le long du
réseau, la valeur du courant de défaut monophasé est délibérément augmentée à son
maximum.
Le défaut monophasé, dont l’intensité de courant peut être très forte (jusqu’à 10 000 A voire
davantage), est ainsi facilement détecté et éliminé, d’autant plus rapidement que sa valeur est
élevée, grâce à des protections à temps dépendant. Près des transformateurs MT/BT, ou en
tête de petites dérivations, on installe des fusibles à expulsion et ailleurs sur le réseau des
interrupteurs à coupure automatique dans le creux de tension, mais le plus souvent des
disjoncteurs réenclencheurs, qui tirent leur énergie de manœuvre du courant de défaut,
suffisant pour cela compte tenu de sa valeur élevée.
La plupart du temps, le réseau principal et les dérivations les plus importantes sont constitués
de quatre conducteurs : trois phases et le neutre, confondu avec le conducteur de terre qui
est ainsi distribué.
Par contre les raccordements de transformateurs ou les dérivations moins importantes sont
réalisés en monophasé entre deux conducteurs : la phase et le neutre.
D’une façon générale, distribuer l’énergie en basse tension monophasée constitue un handicap
coûteux dans les pays du tiers-monde, où il faut alimenter de très faibles charges dispersées,
contrairement à l’Amérique du Nord où le réseau basse tension n’existe pas, les charges
domestiques étant directement raccordées sur le transformateur.
3.1.2. Avantages et difficultés :
La qualité de service est bonne puisque les protections éliminent normalement une portion
limitée du réseau en défaut, mais il existe quatre inconvénients majeurs :
- Le réglage des protections le long des lignes est complexe et délicat : le calcul
théorique engendrant ce réglage masque les approximations ou les incertitudes qui
expliquent un certain nombre de dysfonctionnements des protections ; par exemple :
o en amont d’un défaut, l’impédance réelle de ligne peut être plus forte que la
valeur théorique calculée (présence de mauvais contacts par exemple) ;
o la résistance d’un défaut à la terre dépend bien sûr de la résistance du
conducteur de retour mais aussi des valeurs de résistance de mise à la terre le
long du quatrième conducteur, qui ne sont pas connues ;
o même si les temps de fusion sont garantis pour les fusibles neufs (la fabrication
doit en être très soignée), les caractéristiques d’un fusible installé depuis
quelque temps en réseau et qui a vu passer des défauts auxquels il a résisté
peuvent varier.