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Les Schémas de liaison à la Terre (SLT)

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1/5 : Introduction aux SLT : Schémas de Liaison à la Terre

Plusieurs schémas de liaison à la terre ?

Si nous avons déjà répondu à la question : pourquoi relier la terre (le sol) à une référence, la question qui se pose désormais est : pourquoi plusieurs choix de liaisons ?

En fonction du contexte, notamment de importance du maintien de l'énergie électrique, de la sensibilité aux défauts intempestifs d'une installation, ainsi que du risque de perturbations électromagnétiques (CEM) pour un environnement sensible....

En effet, aucun schéma ne répond simultanément à toutes ces contraintes. Le choix sera donc lié au compromis résultant de la sécurité des personnes et de l'environnement auquel le site est confronté.

Il y a aussi des cas où le pays impose un schéma de liaison à la terre.

Quelle différence avec les régimes du neutre ?
Régime du neutre est l'ancienne appellation des schémas de liaison à la terre.
Aucune différence donc... Si ce n'est... Générationnelle :-) !





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TT, TN-C, TN-S, IT ?

La première lettre désigne à quoi est relié le neutre coté transformateur de distribution électrique.


La deuxième lettre indique à quoi sont reliées les masses métalliques

Les masses ?

En clair : Toutes les carcasses des engins mais aussi les éléments de structure (piliers, fers à béton...) et plus généralement tout élément conducteur notamment pour améliorer le comportement en CEM.

Liaison Neutre régime neutreLiaison Masses régime neutre
La première lettre désigne la liaison du NEUTRELa deuxième lettre la liaison des MASSES
Symboles de la Terre :
Symbole de la Terre électrique
Symbole des Masses :
Symbole des masses électriques




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La maquette en détail :

Ci-dessous, notre maquette de mise en oeuvre pratique !
Maquette Tecnipass SLT liaison terre

En haut à gauche :
Le disjoncteur magnéto-thermique calibre 0.5 A courbe CCourbe C = 5 à 10 In pour l'Intensité de Court-Circuit (Icc) soit ici 2.5 à 5 A en Icc.
Voir le cours sur les court-circuits pour plus d'informations
.

En bas à gauche :
Le CPI lumineux et sonore pour le schéma IT.
L'interrupteur différentielInterrupteur DDR simple et non disjoncteur qui lui combine magnéto-thermique et différentiel 30 mA que l'on peut décider de bypasser (pour schémas / régimes : TNC ou IT).

En haut à droite :
Les transformateurs toriques blindés TBTTrès Basse Tension : en l’occurrence 24 Volts

En bas au milieu :
Le récepteur offrant la possibilité d'effectuer un court-circuit franc entre Phase et Masse ainsi qu'une résistance de fuite variable pour mesurer le seuil de déclenchement des DDR.

En bas à droite :
Un second récepteur avec la possibilité de réaliser un court-circuit franc Phase vers Masse.

Tout en bas :
La barre de terre qui symbolise avantageusementEn cuivre dont la résistance est extrêmement inférieure à la réalité qui utilise la terre résistive du sol... le sol...





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Petit quiz d'introduction...


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2/5 : Schéma de Liaison Terre Terre : TT

Maquette Tecnipass pour SLT, Schéma TT :

  1. T : Neutre à la Terre
  2. T : Masses à la Terre

Voici le premier des 4 Schémas de liaison à la terre, anciennement nommés 'Régimes du Neutre' que nous étudieront dans ce cours...




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Le schéma TT :

Comme le montre l'illustration ci-dessous, à gauche :
Le transformateur de distribution dont le neutre est plus que correctement relié à la terre localeCoté transformateur, la mise à la terre est soignée très loin du simple piquet des particuliers... Un respect de la surface et de la profondeur de fouille avec enfouissement par boucle, treillis....

A droite l'utilisation :
Ici un moteur dont la masse (carcasse métallique) est référencé par une liaison à sa propre terre locale.

Le schéma global :
Les connexions de terre étant distantes, une résistancePour les particuliers, cette résistance doit être inférieure à 100 Ω. Avec une boucle sous les fondations en complément du piquet, cette valeur est atteinte aisément ! électrique existe entre elles, due à la résistivité du solReprésentée en vert foncé dans le sol vert avec l'ancien symbole utilisé pour représenter une résistance électrique, engendrant une tension lorsque naît un courant de défaut (U = R terre × i défaut). Afin que cette tension n'atteigne pas une valeur dangereuse, un DDR 30 mAEn France, le distributeur installe un 300 ou 500 mA dont l'utilité est plus la lutte contre la fraude que la sécurité des personnes puisque 30 mA est une valeur déjà dangereuse ! sera installé.

Schéma TT

Notez que les 3 pôles et le neutre sont protégés :
ici simplement par des fusibles dans un souci de clarté
On utilisera donc des protections tétrapolairesTétrapolaire = 4 circuits (3 phases + neutre) en triphasé ou bipolairesBipolaire = 2 circuits (phase + neutre) en monophasé.





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Avantages du schéma TT :

  • Economique et simple à mettre en oeuvre
  • Bonne protection avec un D.D.R. différentiel 30 mA

Inconvénients du schéma TT :

  • Très sensible aux défauts à cause du 30 mA
  • Impédance de boucle (se formant entre circuit et terre (sol)) non maîtrisée entre usage et distribution
  • Plutôt mauvais comportement en CEM




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Quiz sur le schéma TT...


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3/5 : Le schéma de liaison Terre Neutre Communs : TN-C.

Le schéma TN-C

  1. T : Neutre à la Terre
  2. N : Masses au Neutre
  3. C : Communs
    (reliés au plus court)




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Le schéma TNC

Comme en schéma TT, coté transformateur une liaison locale à la terre.

Coté utilisation, point de liaison de terre, le fil de neutre achemine le référentiel de terre coté distribution. Le schéma est simplifié et comme il devient impossible d'installer de différentielLe différentiel mesure la différence entre ce qui 'sort' et ce qui 'rentre' et en déduit ce qui prend le mauvais chemin : la terre. Or comment le courant irait "s'embêter" à passer par la terre alors qu'un fil, bien meilleur conducteur lui offre déjà son retour..., il n'est pas soumis aux déclenchements "intempestifsLors d'orages ou d'appareils mal isolés par conception : difficile d'isoler des résistances thermoplongées dans certaines applications industrielles, ce régime ne déclenche pas pour 30 mA ou 300 mA mais pour le Icc des disjoncteurs de protection...".

Le fil de neutre n'assurant plus la seule fonction de neutre, il se nomme P.E.N pour Protection Electrique et Neutre.

Parce qu'il assure puissance et équipotentialité, il est (en france) proscrit sur des câbles d'alimentation inférieurs à 10 mm² cuivre ou 16 mm² aluminium. De plus, la forte intensité de fuite supportée engendre une tension dans le fil PEN ce qui le rends incompatible avec une installation en milieu explosif (ATEX).

Schéma TN-C

Notez que seules les 3 phases sont protégées !
Il est interdit de couper le neutre qui sert d'équipotentialité ! On ne laisse jamais de potentiel flottant sur une carcasse électrique en classe 1Prévue pour être reliée à la terre (contrairement à la classe 2). Au besoin, n'hésitez pas à consulter le cours correspondant

NB : on va donc utiliser des disjoncteurs tripolairesTripolaires = 3 circuits
Tétrapolaires = 4 circuits
 en triphasé ou unipolairesUnipolaire = 1 circuit unique
Bipolaire = 2 circuits
en monophasé.





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Avantages du schéma TNC :

  • Economique et simple à mettre en oeuvre
  • Très peu sensible aux courants de fuite

inconvénients du schéma TNC :

  • Absence de protection des personnes, un défaut doit atteindre IccIl n'y a pas et on ne peut pas installer de différentiel DDR !
    Donc en cas de 'fuite' par la masse : seul le disjoncteur magnétothermique protège !
    comme vu en vidéo !
  • A cause du point précédent : habilitation électrique requise !
  • Coupure du neutre interdite !
  • Interdit en zone ATEX car présente de tension (chute de tension U = Z × I) dans le conducteur d'équipotentialité du fait de son impédance Z et car il sert aussi de neutre !
  • Mauvais comportement en CEM...




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Alors ce TN-C, vous l'avez intégré ? ...


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4/5 : T.N.S Terre Neutre Sécurité

Schéma TN-S

  1. T : Neutre à la Terre
  2. N : Masses au Neutre
  3. S : Séparés ou Sécurité
    (équipotentialité et neutre utilisent 2 fils distincts)




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Le schéma TNS

Hybride entre le TNC et le TT dans la mesure où la masse du récepteur est reliée à la terreLa liaison masse vers terre à droite coté récepteur n'est pas systématique sur chaque appareil. Suivant la distance, l'équipotentialité avec la terre sera assurée simplement par le fil PE : Protection Electrique, le fameux, vert/jaune mais aussi au neutre. L'équipotentialité est optimale puisque réalisée via un fil qui assure cette seule fonction.

Un différentiel 30 mA est installé et ne mesure que les courants de fuite par différentiation de tous les autres courant : phases, neutre. Puisque les éventuels défauts circulent via le fil PE : fil de Protection Electrique.

Le comportement en CEM bénéficie de ce maillage.

Ce schéma est bien plus efficace que le régime TT mais aussi plus coûteux...

Schéma TNS





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Avantages du schéma TNS :

  • Meilleure protection des personnes : équipotentialité neutre masse et présence d'un DDR 30 mA
  • Très efficace en CEM du fait de la bonne équipotentialité
  • Compatible avec le TNC : TNC en amont, TNS en aval, l'ensemble se nomme alors TN-CS

inconvénients du schéma TNS :

  • Plus onéreux (1 fil de plus)
  • Sensible aux courants de défauts (30 mA)




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Résumons le TNS...


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5/5 : I.T. Neutre Impédant, masses à la Terre

Schéma IT

  1. I : Neutre Isolé ou Impédant
  2. T : Masses à la Terre




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Isolé ou impédant ?

Si on raisonne en courant continu, il est isolé mais les isolants forment des condensateurs avec les conducteursChaque fois que l'on sépare des conducteurs actifs : phase, neutre... Ou non actifs : masses, infrastructures métalliques...
Se forme un condensateur 'naturel'
Voir électronique pour plus d'informations...
dont la capacité, liée au déploiement du réseau, va former une impédanceZc = 1 / ω ; ω = 2 × π × F(Hz)
Les générateurs homopolaires viennent contrer cette impédance incontrôlée.
de fait. Le terme impédant est donc approprié.

Comportement :

Au premier défaut, le potentiel de la terre qui était proche de celui du neutre change pour rejoindre celui de la phase en défaut. Cela n'a aucune incidence pour un utilisateur en contact avec le sol et avec la masse par ses mains du fait de l'absence de différence de potentielSol et masse sont reliés et changent de potentiel simultanément, aucune ddp donc : comme l'oiseau qui se pose sur un fil, l'opérateur change 'simplement' de potentiel électrique....

Par contre, comme vu dans la vidéo, un second défaut entraîne un court-circuit franc entre phases en défaut. Ce courant de défaut circule généralement dans les masses et créé une chute de tensionU + Z fil × I. L'opérateur qui aurait la malchance d'être en contact avec les masses concernées serait en parallèle sur cette liaison avec un risque d'électrisation dû à cette chute de tension... dans les fils qui les relient.

Il convient donc d'intervenir au 1° défaut

Le CPI

Le Contrôleur permanent d'Isolement est associé à un parasurtenseurEn cas notamment d'orage une surtension détruirait l'installation de par le coté flottant de celle-ci. Le parasurtenseur ou éclateur (cardew) limite cette surtension en réalisant un cct (court-circuit) entre neutre et terre et signale tout potentiel dangereux à ses bornes et donc entre neutre et terre. Les modèles récents précisent l'état de l'isolement (mesure d'impédance) et contribuent au dépannage par injection de courant haute fréquence (HF).

La CEM

La boucle qui se forme entre masse, sol, CPI et neutre est à relativement haute impédance. Ainsi tout courant de fuite dû notamment aux filtres EMIFiltres utilisés en CEM pour renvoyer la HF, haute fréquence, due aux électroniques à découpage vers la masse...
Voir Compatibilité Electromagnétique, CEM
engendre une tension non négligeable néfaste car propice aux dysfonctionnements...

Boucle CEM en régime, schéma IT





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Le schéma IT en images !

Schéma IT
Le schéma IT en fonctionnement normal

Schéma IT 1° premier défaut
Ici la phase marron est entrée en contact avec la carcasse du moteur : le sol et donc la terre est aussi à ce potentiel : le CPI signale le défaut !

Schéma IT 2° deuxième défaut !
Phase noire 2 et marron 3 sont en court-circuit via les masses et donc la terre, le déclenchement doit atteindre Icc du disjoncteur de tête. Heureusement, bien que non représenté, un fil relie toutes les masses entre elles et la terre (sol) n'est pas seule pour acheminer cette intensité de cct !




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Avantages du schéma IT :

  • Continuité de service maximale
    Quand tout va bien :-)
  • Utilisé quand l'énergie est vitale : blocs opératoires, éclairages et aérations de sécurité...
  • Le plus sécurisant, aucun risque au 1° défaut
    Mais au 1° défaut seulement...
  • Intensité lors du 1° défaut "nulleThéoriquement le neutre est isolé dont l'intensité de fuite I = U / R = infiniment faible. C'est pour cela qu'il est primordial de veiller avec le CPI !" ce qui le rends prisé en zone ATEX

Inconvénients du schéma IT :

  • Complexe à mettre en oeuvre
  • Pose des soucis de vieillissement du fait que la dégradation des isolants engendre une tension au niveau du CPI (Contrôleur Permanent d'Isolement)
  • Exige une intervention au 1° défaut et donc la présence permanente d'un électricien confirmé sur site...
  • Comportement en CEM délicat

En haute tension ?

  • Aucun régime de neutre, pardon SLT !
  • Mais, de par les impédances dues aux capacités parasites entre lignes et aussi entre phases et sol...
  • Un schéma proche du IT se crée naturellement, mais sans CPI :-)
Pylônes électriques, éclateurs, impédances IT




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Le régime IT ? ...


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Photos d'une habitation ayant subi la foudre

impact de foudre mur d'antenne
Voici le point d'entrée qui à provoqué ce trou dans le mur !
Foudre applique ampoule
Un point de passage : plafond fissuré...
Remarquez aussi la noirceur de l'ampoule
Destruction du faux plafond
La 'boule de feu' a détruit le faux plafond
Destruction du faux plafond suite
Autre vue du plafond
Laine de roche éparpillée
La laine de roche éparpillée au sol...
Impacts de foudre sur le mur...
Notez les impacts de foudre sur la cloison
Tuiles soulevées par la foudre...
La 'boule de feu' a soulevé les tuiles !
Le compteur électrique pulvérisé par la foudre !
Quant au disjoncteur + compteur électrique ils ont carrément été pulvérisés !

Conseil+, complément, prérequis :
Foudre : dégats

Cours connexes recommandés par l'auteur :
Crée le 01 / 03 / 2017, der. màj le 05 / 12 / 2017 par : Guillaume (Guillaume DUPAS)
Contributeur Guillaume DUPAS Gu5835e07c1389f
Cours vu 280 fois ★★★★☆
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Gu5835e07c1389f
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