Mise à la terre et protections différentielles

Mise à la terre et protection différentielles
Régime TT – Principe de fonctionnement de la protection
différentielle.
Modélisation en Résistances
Avec
- R
CPh
, résistance des Conducteurs de Phase
- R
CN
, résistance des Conducteurs de Neutre*
- R
TT
, résistance de Terre au Tranfo
- R
TI
, Résistance de Terre de l’installation
- RU, Résistance Utile
- R
d
, Résistance de défaut
R
TT
R
TI
R
CN
R
CPh
RU
R
d

Si la résistance Utile est parfaitement connue et définie par le matériel, la Résistance de défaut
est définie comme la résistance au niveau de l’appareil, dans le circuit du courant de défaut.
Cette résistance peut être nulle ou quasi nulle en cas de défaut franc, ou non nulle, par
exemple dans le cas de la porosité d’un isolant de conducteur.
La mise à la terre de l’installation.
La mise à la terre de l’installation s’effectue par la prise de terre, mais aussi par d’autres
voies, comme les tuyauteries reliées à la LEP, par les murs en contact avec des éléments
métalliques raccordées à la LES ou à la LEP, ou par l’eau, contenue dans les tuyauteries.
Avec
- R
T
, résistance de la prise de Terre
- R
Tuy
, résistance de dispersion à la terre par les tuyauteries et leur contenu.
- R
Mur
, résistance de dispersion à la terre par les murs et la structure du bâtiment.
R
TI
= 1 / [ 1/R
T
+ 1/R
Tuy
+ 1/ R
Mur
]
La résistance de la mise à la terre de l’installation est toujours inférieure ou égale à chacune
des résistances qui y contribuent. Ainsi, une bonne résistance de prise de terre, garantie un
bonne mise à la terre de l’installation.
R
T
R
Tuy
R
Mur

Le calcul du courant de défaut
Le courant de défaut Id surveillé par le dispositif de protection différentiel, est égal à :
Id = 240 V / ( R
TT
+ R
CPh
+ R
d
+R
TI
)
La mesure de l’impédance de boucle
La mesure de l’impédance de boucle s’effectue, par exemple au tableau divisionnaire, ou sur
une prise, entre le neutre et un conducteur de protection.
R
B
= R
TT
+ R
CN
+R
TI
R
TT
R
TI
R
d
240
V
I
d
R
CPh
R
TT
R
TI
R
CN

La mesure par la méthode des 3 Piquets.
Le principe de la mesure est de générer un courant entre un point très éloigné et la prise de
terre, et de mesurer la tension entre un point situé dans une zone dite de potentiel 0V et le
point de mise à la terre.
On s’assure que l‘on est bien dans la zone de potentiel 0, en faisant bouger le piquet autour de
la position 62%. La mesure ne doit pas varier de façon significative.
La résistance de dispersion à la terre est alors égale R = Umes/Imes.
Cette résistance correspond à la résistance de la prise de terre R
T
, lorsque la mesure est faite
barrette ouverte.
Elle correspond à la résistance de terre de l’installation R
TI
si la mesure est faite barrette
fermée.
L’adéquation de la résistance de la prise de terre à la
sensibilité du dispositif de protection différentiel.
Afin d’assurer la sécurité des personnes, il convient que le dispositif de protection
différentielle coupe le circuit dès lors qu’un potentiel entre la carcasse métallique de l’appareil
en défaut, et la terre dépasse 50V.
Ainsi dans le circuit du courant de défaut, cette exigence peut se schématiser de la manière
suivante :
R
TT
R
TI
R
d
240
V
I
d
50V
0 100% 62%
Zone de potentiel 0, autour
de
62% d
’
éloignement

Au moment où la tension sur la carcasse métallique est de 50V
Id = 50 / R
TI
C’est donc bien la résistance de dispersion à la terre qui est représentative du niveau de
sécurité à un instant T.
Que faire de ces mesures de résistance dans la NF XP C16-
600 ?
Les objectifs de la norme en la matière selon le paragraphe 5 de la norme (rédaction reprise
dans la version 2011) :
« Le diagnostic vérifie, au regard des exigences de sécurité, l’existence et les caractéristiques ….d’au
moins un dispositif différentiel de sensibilité appropriée aux conditions de mise à la terre, à l’origine de
l’installation électrique »
Cette exigence se traduit dans la norme par deux points :
- Un essai de déclenchement avec un courant au plus égal à la sensibilité du dispositif
de protection différentiel.(B2.3.1h).
- La mesure de la prise de terre et la comparaison à une valeur seuil permettant
d’assurer une tension de 50V au plus sur la carcasse d’un appareil présentant un
défaut.(B3.3.1d).
Sur le premier point, je ne sais pas trop comment chaque appareil fonctionne. Par contre le
principe est de créer un courant de défaut entre la phase et le conducteur de protection.
Ce courant fait le même circuit qu’un courant de défaut réel sur l’installation (voir paragraphe
sur le calcul du courant de défaut). Ce test est, à mon avis la chose la plus représentative du
niveau de sécurité à l’instant T de l’installation, et de l’adéquation du dispositif différentiel
aux conditions de mises à la terre.
Sur le second point, et c’est là que l’on peut envisager d’être critique sur la norme, il se pose
les difficultés suivantes :
- La résistance de la prise de terre (R
T
dans le présent document) ne peut pas être
mesurée sans ouvrir barrette de mesure, ce qui nécessite, d’une part, un démontage,
puis un remontage susceptible d’engager notre responsabilité, et d’autre part qu’il y ait
une barrette, ce qui n’est pas le cas, loin de là sur toute les installations, sans pour
autant constituer une anomalie. Ainsi, on ne sait pas si la norme demande un mesure
barrette ouverte, ou barrette fermée, puisqu’elle a des exigences contradictoires
(mesure de la prise de terre, sans démontage autre que le plastron du tableau).
- La résistance de la prise de terre est une valeur par défaut de la résistance de
dispersion à la terre de l’installation. Il est possible que la valeur de la résistance de la
prise de terre ne soit pas bonne, mais que la valeur de la résistance de dispersion à la
terre de l’installation (R
TI
dans le présent document), soit en adéquation avec la
sensibilité du dispositif de protection différentielle. Dans ce cas, l’installation est en
sécurité, mais la prise de terre n’est pas « conforme ». La séparation entre les règles de
conception d’une prise de terre, et le diagnostic d’une installation existante n’a pas été
faite.
Ceci étant dit, c’est bien la valeur de la résistance de la prise de terre (R
T
dans le présent
document) que la norme demande de mesurer.