Calculer et choisir un SLT

Le TT en chiffres : pourquoi le différentiel est indispensable

En TT, le courant de défaut revient au transformateur par le sol. Il traverse deux prises de terre en série : celle de l'installation, R_A, et celle du neutre du transformateur, R_B. Exemple : R_A = 30 Ω, R_B = 5 Ω.

• Courant de défaut : Id = 230 / (30 + 5) ≈ 6,6 A ;
• tension entre la carcasse et le sol : Uc = 30 × 6,6 ≈ 197 V. Mortelle !

Et le disjoncteur 16 A du circuit ne voit que 6,6 A : il ne déclenchera jamais. Seul un différentiel détecte ce courant. C'est l'origine de la fameuse valeur de 100 Ω : avec le 500 mA du disjoncteur de branchement, 50 / 0,5 = 100 Ω. Avec un 30 mA, la terre pourrait monter jusqu'à 50 / 0,03 ≈ 1 670 Ω : c'est pour cela que le 30 mA protège même avec une mauvaise terre (voir le cours sur le différentiel).

Le TN en chiffres : la tension de contact et le temps

En TN, les masses sont reliées au neutre par le conducteur de protection. Un défaut devient un court-circuit : le courant revient par le PE, sans passer par le sol.

Ce que vaut la tension de contact : si le PE a la même section que la phase, le défaut se partage la tension à égalité entre les deux conducteurs. La carcasse monte à environ la moitié de 230 V, soit 115 V : bien au-delà des 50 V supportables. La tension est dangereuse, mais le courant est énorme : c'est lui qui sauve. Il faut que le disjoncteur coupe très vite, en quelques dixièmes de secondeLe temps maximal de coupure est fixé par la norme selon la tension et le type de circuit : valeur à vérifier dans la version en vigueur. : c'est le rôle du magnétique.

Exemple : 30 m de câble 2,5 mm², phase et PE. Chaque conducteur : 0,0225 × 30 / 2,5 = 0,27 Ω. Avec 0,1 Ω en amont : Id ≈ 230 / (0,1 + 0,27 + 0,27) ≈ 360 A. Un C16 déclenche en magnétique au plus tard à 160 A : il coupe instantanément.

• Si la ligne est trop longue, l'Id tombe sous le seuil magnétique : c'est la longueur maximale du cours sur le court-circuit, qui devient ici une question de sécurité des personnes.
• Solution quand la longueur est dépassée : augmenter la section, choisir une courbe B, ou ajouter un différentiel.
• En TN-C, une coupure du PEN laisse les masses reliées à la phase à travers les récepteurs : d'où l'interdiction de le couper et sa section minimale.

L'IT : premier et second défaut

Au premier défaut, le neutre isolé n'offre pas de chemin franc de retour. Seul un petit courant passe à travers les capacités du réseau.
Exemple : réseau de 0,5 µF par phase par rapport à la terre. Le courant du premier défaut vaut environ 3 × C × ω × U₀ = 3 × 0,5 × 10⁻⁶ × 314 × 230 ≈ 0,11 A. Les masses étant à la terre par R_A = 10 Ω, la tension de contact reste de 10 × 0,11 ≈ 1,1 V. Aucun danger, aucune coupure : le CPI signale. Au second défaut, sur une autre phase, le courant passe d'une phase à l'autre par les masses : c'est un court-circuit, sous la tension composée de 400 V si le neutre n'est pas distribué.
Exemple : deux moteurs en défaut, chacun alimenté par un départ de 0,4 Ω phase et PE compris. La boucle fait 0,8 Ω : Id = 400 / 0,8 = 500 A. Les disjoncteurs des deux départs doivent déclencher, exactement comme en TN.

• Mêmes calculs de longueur maximale qu'en TN : à défaut, un différentiel par départ ou par groupe de départs.
• Neutre distribué : les calculs se font avec 230 V, les longueurs permises sont plus courtes, et le neutre doit être protégé (chapitre 5).

Chercher le premier défaut en IT

Le schéma IT n'a de sens que si l'on élimine le premier défaut avant qu'un second n'arrive. Le contrôleur permanent d'isolement, le CPI, mesure en continu la résistance d'isolement entre le réseau et la terre, en injectant un petit signal.

• L'électricien règle ses seuils : une préalarme, puis une alarme, lorsque l'isolement descend sous les valeurs choisies.
• Sur beaucoup de CPI, l'isolement s'affiche en permanence : une baisse lente, mois après mois, annonce un défaut à venir.

La recherche, départ par départ :

1. Le CPI, ou un injecteur mobile, envoie un signal basse fréquence dans le réseau ;
2. ce signal ne retourne à la terre que par le défaut ;
3. une pince de détection, placée autour de chaque départ, le repère : on remonte ainsi jusqu'au départ, puis jusqu'à l'appareil en défaut, sans rien couper.

Tant que le premier défaut n'est pas trouvé, l'installation fonctionne... mais n'a plus de filet de sécurité. D'où l'exigence d'un personnel compétent présent sur le site.

Groupe électrogène, onduleur : vous créez le schéma

Le distributeur choisit le schéma de son réseau. Mais dès qu'une installation fabrique son propre 230 V, avec un groupe électrogène, un onduleur de secours ou le convertisseur d'un site isolé, c'est l'installateur qui décide du schéma.

• Sortie laissée flottante : c'est un IT sans CPI. Le premier défaut passe inaperçu, le second peut tuer, et un différentiel ne déclenche pas faute de chemin vers la terre.
• Relier le neutre de la source à une prise de terre et installer un différentiel 30 mA : on retrouve un schéma TT ou TN, et une protection qui fonctionne.
• Ou bien garder volontairement un IT, avec un CPI et un personnel formé : c'est le choix des blocs opératoires et de nombreux navires.

Attention au basculement réseau / secours : l'inverseur de source doit être conçu pour le schéma choisi, notamment pour la coupure ou non du neutre. Certains onduleurs hybrides relient d'eux-mêmes le neutre à la terre lorsqu'ils passent en secours : la notice précise leur comportement.

Choisir un schéma

	TT	TN-C	TN-S	IT
Au 1er défaut	coupure par le différentiel	coupure par le disjoncteur	coupure par le disjoncteur	alarme, pas de coupure
Protection des personnes	bonne, avec 30 mA	par le seul disjoncteur	bonne, différentiel possible	excellente si le 1er défaut est traité
Déclenchements intempestifs	sensible	très peu	sensible avec 30 mA	très peu
CEM	moyenne	mauvaise	très bonne	délicate
Coût, compétence	simple, économique	économique	un conducteur de plus	CPI, électricien sur place
Où ?	logements, petites entreprises	grosses sections en industrie	industrie, tertiaire, informatique	hôpitaux, process continus, navires

En France, le distributeur impose le TT aux particuliers. Ailleurs, le choix est un compromis entre la sécurité des personnes, la continuité de service, la sensibilité aux perturbations et le coût. Souvent, plusieurs schémas cohabitent sur un même site : TN-C pour la grosse puissance, TN-S en aval pour les bureaux, IT pour un atelier qui ne doit jamais s'arrêter.