Système de mise à la terre

dans les réseaux basse tension, qui distribuent l’énergie électrique à la classe la plus large d’utilisateurs finaux, la principale préoccupation pour la conception des systèmes de mise à la Terre est la sécurité des consommateurs qui utilisent les appareils électriques et leur protection contre les chocs électriques. Le système de mise à la terre, en combinaison avec des dispositifs de protection tels que des fusibles et des dispositifs à courant résiduel, doit en fin de Compte garantir Qu’une personne N’entre pas en contact avec un objet métallique dont le potentiel par rapport au potentiel de la personne dépasse un seuil de sécurité, généralement fixé à environ 50 V.,

dans la plupart des pays développés, des prises 220 V, 230 V ou 240 V avec contacts à la terre ont été introduites juste avant ou peu après la Seconde Guerre mondiale, mais avec des variations nationales considérables. Cependant, aux États-Unis et au Canada, où la tension d’alimentation n’est que de 120 V, les prises de courant installées avant le milieu des années 1960 n’incluaient généralement pas de broche de masse (terre). Dans le monde en développement, la pratique du câblage local peut ou non Fournir une connexion à une terre.,

sur les réseaux électriques basse tension avec une tension de phase à neutre supérieure à 240 V jusqu’à 690 V, qui sont principalement utilisés dans les équipements / machines industriels / miniers plutôt que dans les réseaux accessibles au public, la conception du système de mise à la Terre est tout aussi importante du point de vue de la sécurité que pour

pendant un certain temps, le US National Electrical Code a permis à certains gros appareils connectés en permanence à l’alimentation d’utiliser le fil neutre d’alimentation comme connexion de l’enceinte de l’équipement à la terre., Cela n’était pas autorisé pour les équipements enfichables, car le conducteur neutre et sous tension pouvait facilement être échangé accidentellement, créant un risque grave. Si le neutre était interrompu, le boîtier de l’équipement ne serait plus connecté à la terre. Des déséquilibres normaux dans un système de distribution à phase divisée pourraient créer des tensions neutres à la terre répréhensibles. Les éditions récentes du NEC ne permettent plus cette pratique. Pour des raisons similaires, la plupart des pays ont maintenant imposé des connexions de terre de protection dédiées dans le câblage grand public qui sont maintenant presque universelles., Dans les réseaux de distribution, où les connexions sont de moins en moins vulnérables, de nombreux pays permettent à la terre et au neutre de partager un conducteur.

Si le chemin de défaut entre les objets mis sous tension accidentellement et la connexion d’alimentation a une faible impédance, le courant de défaut sera si important que le dispositif de protection contre les surintensités du circuit (fusible ou disjoncteur) s’ouvrira pour effacer le défaut de terre., Lorsque le système de mise à la terre ne fournit pas de conducteur métallique à faible impédance entre les boîtiers de l’équipement et le retour d’alimentation (comme dans un système TT mis à la terre séparément), les courants de défaut sont plus faibles et ne feront pas nécessairement fonctionner le dispositif de protection contre les surintensités. Dans ce cas, un dispositif à courant résiduel est installé pour détecter la fuite de courant vers la terre et interrompre le circuit.

terminologie IECMODIFIER

la norme internationale IEC 60364 distingue trois familles de dispositifs de mise à la terre, en utilisant les codes à deux lettres TN, TT et IT.,

la première lettre indique la connexion entre la terre et l’équipement d’alimentation (Générateur ou transformateur):

« T »-connexion directe d’un point avec la terre (Français: terre) « I » — Aucun point n’est connecté à la terre (Français: isolé), sauf peut — être via une impédance élevée.

la deuxième lettre indique la connexion entre la terre ou le réseau et l’appareil électrique fourni:

« T » — la connexion à la Terre se fait par une connexion locale directe à la terre, généralement via une tige de terre., « N » — la connexion à la Terre est fournie par le réseau d’alimentation en électricité, soit séparément au conducteur neutre (TN-S), combiné avec le conducteur neutre (TN-C), soit les deux (TN-C-S). Celles-ci sont discutées ci-dessous.

types de réseaux TNMODIFIER

Dans un système de mise à la terre TN, l’un des points du générateur ou du transformateur est connecté à la terre, généralement le point en étoile dans un système triphasé., Le corps de l’appareil électrique est connecté à la terre via cette connexion à la terre au niveau du transformateur.Cette disposition est une norme actuelle pour les systèmes électriques résidentiels et industriels, en particulier en Europe.

le conducteur qui relie les parties métalliques exposées de l’installation électrique du consommateur est appelé Terre de protection (PE; voir aussi: Terre). Le conducteur qui se connecte au point étoilé dans un système triphasé, ou qui transporte le courant de retour dans un système monophasé, est appelé neutre (N)., Trois variantes de systèmes TN sont distinguées:

TN−S PE et N sont des conducteurs séparés qui ne sont connectés ensemble qu’à proximité de la source d’alimentation. TN-C Un conducteur de stylo combiné remplit les fonctions D’un conducteur PE et D’un conducteur N. (sur les systèmes 230/400 V normalement utilisés uniquement pour les réseaux de distribution) TN−C-S une partie du système utilise un conducteur de stylo combiné, qui est à un moment donné divisé en lignes PE et N distinctes. Le conducteur de stylo combiné se produit généralement entre la sous-station et le point d’entrée dans le bâtiment, et la terre et le neutre sont séparés dans la tête de service., Au Royaume-Uni, ce système est également connu sous le nom de mise à la terre multiple de protection (PME), en raison de la pratique consistant à connecter le conducteur combiné neutre et terre via la voie la plus courte possible aux tiges de terre locales à la source et à intervalles le long des réseaux de distribution à chaque local, pour fournir Des systèmes similaires en Australie et en Nouvelle-Zélande sont désignés comme neutres à terre multiple (MEN) et, en Amérique du Nord, comme neutres à terre multiple (MGN).,

il est possible que les alimentations TN-S et TN-C-S proviennent du même transformateur. Par exemple, les gaines de certains câbles souterrains se corrodent et cessent de fournir de bonnes connexions à la terre, de sorte que les maisons où se trouvent des « mauvaises terres » à haute résistance peuvent être converties en TN-C-S. Cela n’est possible que sur un réseau lorsque le neutre est suffisamment robuste contre les pannes et que la conversion Le stylo doit être convenablement renforcé contre la défaillance, car un stylo à circuit ouvert peut impressionner la tension de phase complète sur tout métal exposé connecté à la terre du système en aval de la rupture., L’alternative est de fournir une terre locale et de la convertir en TT.L’attraction principale d’un réseau TN est le chemin de terre à faible impédance qui permet une déconnexion automatique facile (ADS) sur un circuit à courant élevé dans le cas d’un court-circuit ligne-PE car le même disjoncteur ou fusible fonctionnera pour les défauts L-N ou L-PE, et un RCD n’est pas nécessaire pour détecter les défauts,

TT networkEdit

Dans un système de mise à la terre TT (français: terre-terre), la connexion de terre de protection pour le consommateur est assurée par une électrode de le générateur. Il n’y a pas de « fil de terre » entre les deux.L’impédance de la boucle de défaut est plus élevée, et à moins que l’impédance de l’électrode ne soit très faible, une installation TT devrait toujours avoir un RCD (GFCI) comme premier isolateur.,

Le grand avantage du système de mise à la terre TT est la réduction des interférences conduites par les équipements connectés des autres utilisateurs. TT a toujours été préférable pour des applications spéciales comme les sites de télécommunication qui bénéficient de la mise à la terre sans interférence. En outre, les réseaux TT ne posent aucun risque sérieux en cas de neutre cassé. De plus, dans les endroits où l’énergie est distribuée au-dessus de la terre, les conducteurs de terre ne risquent pas de devenir sous tension si un conducteur de distribution au-dessus de la Terre est fracturé par, par exemple, un arbre ou une branche tombé.,

dans l’ère pré-RCD, le système de mise à la terre TT était peu attrayant pour une utilisation générale en raison de la difficulté d’organiser une déconnexion automatique fiable (ADS) dans le cas d’un court-circuit ligne-PE (en comparaison avec les systèmes TN, où le même disjoncteur ou fusible fonctionnera pour les défauts L-N ou L-PE). Mais comme les dispositifs à courant résiduel atténuent cet inconvénient, le système de mise à la terre TT est devenu beaucoup plus attrayant à condition que tous les circuits D’alimentation CA soient protégés contre le RCD., Dans certains pays (comme le Royaume-Uni), le TT est recommandé pour les situations où une zone équipotentielle à faible impédance n’est pas pratique à maintenir par collage, où il existe un câblage extérieur important, tel que l’alimentation des maisons mobiles et de certains milieux agricoles, ou où un courant de défaut élevé pourrait poser d’autres dangers, comme

le système de mise à la terre TT est utilisé dans tout le Japon, avec des unités RCD dans la plupart des environnements industriels., Cela peut imposer des exigences supplémentaires sur les variateurs de fréquence et les alimentations à découpage qui ont souvent des filtres importants transmettant du bruit à haute fréquence au conducteur de masse.

réseau ITMODIFIER

dans un réseau it (isolé-terre), le système de distribution électrique n’a aucune connexion à la terre, ou il n’a qu’une connexion à haute impédance.,

ComparisonEdit

autres terminologiesmodifier

tandis que les règlements nationaux sur le câblage pour les bâtiments de nombreux pays suivent la terminologie IEC 60364, en Amérique du Nord (États-Unis et Canada), le terme « conducteur de mise à la terre de l’équipement » se réfère aux terrains de l’équipement et aux fils de mise à la Terre sur les circuits de dérivation, et « conducteur d’électrode de mise à la Terre » est utilisé pour, « Conducteur mis à la Terre « est le système »neutre ».Les normes australiennes et néo-zélandaises utilisent un système de mise à la terre PME modifié appelé neutre à mise à la Terre Multiple (MEN). Le neutre est mis à la terre (mis à la terre) à chaque point de service du consommateur, ce qui porte efficacement la différence de potentiel neutre à zéro sur toute la longueur du BT lines.In au Royaume-Uni et dans certains pays du Commonwealth, le terme « PNE », qui signifie terre neutre en Phase, est utilisé pour indiquer que trois conducteurs (ou plus pour les connexions non monophasées) sont utilisés, C’est-à-dire PN-S.,

résistance-terre neutre (Inde)modifier

un système de terre de résistance est utilisé pour l’exploitation minière en Inde conformément aux règlements de la Central Electricity Authority. Au lieu d’une connexion solide de neutre à la terre, une résistance de mise à la terre neutre (NGR) est utilisée pour limiter le courant à la terre à moins de 750 mA. En raison de la restriction de courant de défaut, il est plus sûr pour les mines gazeuses. Étant donné que la fuite à la Terre est limitée, les dispositifs de protection contre les fuites peuvent être réglés à moins de 750 mA . Par comparaison, dans un système solidement mis à la terre, le courant de défaut de terre peut être autant que le courant de court-circuit disponible.,

la résistance de mise à la terre neutre est surveillée pour détecter une connexion à la terre interrompue et pour couper l’alimentation si un défaut est détecté.

protection contre les fuites à la Terredit

pour éviter les chocs accidentels, des circuits de détection de courant sont utilisés à la source pour isoler l’alimentation lorsque le courant de fuite dépasse une certaine limite. Des dispositifs à courant résiduel (RCD, RCCBs ou GFCIs) sont utilisés à cette fin. Auparavant, un disjoncteur de fuite de terre est utilisé. Dans les applications industrielles, les relais de fuite à la terre sont utilisés avec des transformateurs de courant équilibrés à noyau séparé., Cette protection fonctionne dans la gamme des milli-ampères et peut être réglée de 30 mA à 3000 mA.

vérification de la connectivité à la Terre

un fil pilote séparé du système de distribution / d’alimentation de l’équipement est exécuté en plus du fil de terre, pour superviser la continuité du fil. Ceci est utilisé dans les câbles de fuite des machines minières. Si le fil de terre est cassé, le fil pilote permet à un dispositif de détection à l’extrémité source d’interrompre l’alimentation de la machine. Ce type de circuit est un must pour les équipements électriques lourds portatifs (comme LHD (Load, Haul, Dump machine)) utilisés dans les mines souterraines.,

PropertiesEdit

CostEdit

• Les réseaux TN permettent d’économiser le coût d’une connexion à la terre à basse impédance sur le site de chaque consommateur. Une telle connexion (une structure métallique enterrée) est nécessaire pour fournir une terre de protection dans les systèmes informatiques et TT.
• Les réseaux TN-C permettent d’économiser le coût d’un conducteur supplémentaire nécessaire pour les connexions N et PE séparées. Cependant, pour atténuer le risque de rupture des neutres, des types de câbles spéciaux et de nombreuses connexions à la terre sont nécessaires.
• Les réseaux TT nécessitent une protection RCD (Ground fault interrupter) appropriée.,

SafetyEdit

• Dans TN, un défaut d’isolation est très susceptible d’entraîner un courant de court-circuit élevé qui déclenchera un disjoncteur ou un fusible de surintensité et déconnectera les conducteurs L. Avec les systèmes TT, l’impédance de la boucle de défaut de terre peut être trop élevée pour le faire, ou trop élevée pour le faire dans le temps requis, de sorte qu’un RCD (anciennement ELCB) est généralement utilisé., Les installations TT antérieures peuvent ne pas avoir cette caractéristique de sécurité importante, ce qui permet au CPC (conducteur de protection de Circuit ou PE) et peut-être aux pièces métalliques associées à la portée des personnes (parties conductrices exposées et parties conductrices étrangères) de s’alimenter pendant de longues périodes dans des conditions de défaut, ce qui constitue un réel danger.
• dans les systèmes TN-S et TT (et dans TN-C-S au-delà du point de séparation), un dispositif à courant résiduel peut être utilisé pour une protection supplémentaire., En l’absence de tout défaut d’isolation dans le dispositif consommateur, l’équation IL1+IL2+il3+IN = 0 tient, et un RCD peut déconnecter l’alimentation dès que cette somme atteint un seuil (typiquement 10 mA – 500 mA). Un défaut d’isolation entre L ou n et PE déclenchera un RCD avec une forte probabilité.
• dans les réseaux IT et TN-C, les dispositifs à courant résiduel sont beaucoup moins susceptibles de détecter un défaut d’isolation., Dans un système TN-C, ils seraient également très vulnérables au déclenchement indésirable du contact entre les conducteurs de terre des circuits sur différents RCD ou avec la terre réelle, rendant ainsi leur utilisation impraticable. En outre, les DDR isolent généralement le noyau neutre. Comme il est dangereux de le faire dans un système TN-C, Les RCD sur TN-C doivent être câblés pour interrompre uniquement le conducteur de ligne.,
• dans les systèmes Monophasés Monophasés où la Terre et le neutre sont combinés (TN-C, et la partie des systèmes TN-C-S qui utilise un noyau neutre et terre combiné), s’il y a un problème de contact dans le conducteur du stylo, toutes les parties du système de mise à la terre au-delà de la rupture atteindront le potentiel Dans un système multiphasé non équilibré, le potentiel du système de mise à la terre se déplacera vers celui du conducteur de ligne Le plus chargé. Une telle augmentation du potentiel du neutre au-delà de la rupture est connue sous le nom d’inversion neutre., Par conséquent, les connexions TN-C ne doivent pas traverser les connexions plug/socket ou les câbles flexibles, où il y a une probabilité plus élevée de problèmes de contact qu’avec un câblage fixe. Il existe également un risque si un câble est endommagé, ce qui peut être atténué par l’utilisation d’une construction de câble concentrique et de plusieurs électrodes de terre., En raison des risques (faibles) que représente la perte du neutre, ce qui augmente le risque de choc lié à la proximité d’un bon contact avec la terre véritable, l’utilisation de fournitures TN-C-S est interdite au Royaume-Uni pour les caravanes et l’approvisionnement à terre des bateaux, et fortement déconseillée pour l’utilisation dans les fermes et les chantiers de construction extérieurs, et dans de tels cas, il est recommandé de faire tout le câblage extérieur TT avec RCD et une électrode de terre séparée.,
• dans les systèmes informatiques, il est peu probable qu’un seul défaut d’isolation provoque des courants dangereux à travers un corps humain en contact avec la terre, car aucun circuit à faible impédance n’existe pour qu’un tel courant circule. Cependant, un premier défaut d’isolation peut effectivement transformer un système informatique en un système TN, puis un second défaut d’isolation peut entraîner des courants corporels dangereux. Pire, dans un système multiphasé, si l’un des conducteurs de ligne entrait en contact avec la terre, les autres noyaux de phase atteindraient la tension phase-phase par rapport à la terre plutôt que la tension neutre de phase., Les systèmes informatiques subissent également des surtensions transitoires plus importantes que les autres systèmes.
• dans les systèmes TN-C et TN-C-S, toute connexion entre le noyau neutre et terre combiné et le corps de la Terre pourrait finir par transporter un courant important dans des conditions normales, et pourrait en transporter encore plus dans une situation neutre brisée. Par conséquent, les conducteurs de liaison équipotentiels principaux doivent être dimensionnés dans cet esprit; l’utilisation de TN-C-S est déconseillée dans des situations telles que les stations-service, où il y a une combinaison de métaux enfouis et de gaz explosifs.,

compatibilité Électromagnétiquemodifier

• dans les systèmes TN-S et TT, Le consommateur a une connexion à faible bruit à la Terre, qui ne souffre pas de la tension qui apparaît sur le conducteur N en raison des courants de retour et de l’impédance de ce conducteur. Cela revêt une importance particulière pour certains types d’équipements de télécommunication et de mesure.
• dans les systèmes TT, chaque consommateur a sa propre connexion à la terre et ne remarquera aucun courant pouvant être causé par d’autres consommateurs sur une ligne PE partagée.,

Règlementsmodifier

• Dans le code électrique national des États-Unis et le code électrique Canadien, l’alimentation du transformateur de distribution utilise un conducteur neutre et de mise à la terre combiné, mais dans la structure, des conducteurs de terre neutres et protecteurs distincts sont utilisés (TN-C-S). Le neutre doit être connecté à la terre uniquement du côté de l’alimentation de l’interrupteur de déconnexion du client.
• En Argentine, en France (TT) et en Australie (TN-C-S), les clients doivent fournir leurs propres connexions au sol.,
• Les appareils au Japon doivent être conformes à la loi PSE, et le câblage du bâtiment utilise la mise à la terre TT dans la plupart des installations.
• En Australie, le système de mise à la terre neutre multiple (MEN) est utilisé et est décrit dans la Section 5 de L’AS/NZS 3000. Pour un client BT, il s’agit d’un système TN-C du transformateur dans la rue aux locaux, (le neutre est mis à la terre plusieurs fois le long de ce segment), et d’un système TN-S à l’intérieur de l’installation, du tableau principal vers le bas. Considéré dans son ensemble, il s’agit d’un système TN-C-s.,
• au Danemark, le règlement sur la haute tension (Stærkstrømsbekendtgørelsen) et en Malaisie, L’ordonnance de 1994 sur l’électricité stipule que tous les consommateurs doivent utiliser la mise à la terre TT, bien que dans de rares cas, le TN-C-S puisse être autorisé (utilisé de la même manière qu’aux États-Unis). Les règles sont différentes quand il s’agit de grandes entreprises.
• en Inde, conformément à la règle 41 De La Central Electricity Authority Regulations, CEAR, 2010, il est prévu la mise à la terre, le fil neutre d’un système à 3 phases et à 4 fils et le troisième fil supplémentaire d’un système à 2 phases et à 3 fils. La mise à la terre doit être faite avec deux connexions séparées., Le système de mise à la terre doit également comporter au moins deux fosses de terre (électrodes) pour mieux assurer une mise à la terre appropriée. Conformément à la règle 42, l & apos; installation avec une charge raccordée supérieure à 5 kW et supérieure à 250 V doit être munie d & apos; un dispositif de protection contre les fuites à la terre approprié pour isoler la charge en cas de défaut ou de fuite à la terre.

exemples D’Applicationmodifier

• dans les régions du Royaume-Uni où le câblage électrique souterrain est répandu, le système TN-s est courant.
• En Inde, L’approvisionnement en LT se fait généralement par le système TN-S. Le neutre est double mis à la terre à chaque transformateur de distribution., Les conducteurs de neutre et de terre fonctionnent séparément sur les lignes de distribution aériennes. Des conducteurs séparés pour les lignes aériennes et le blindage des câbles sont utilisés pour la connexion à la terre. Des électrodes/fosses de terre supplémentaires sont installées à chaque extrémité de l’utilisateur pour fournir un chemin redondant vers la terre.
• La plupart des maisons modernes en Europe ont un système de mise à la terre TN-C-s. Le neutre et la terre combinés se produisent entre le poste de transformation le plus proche et la coupure de service (le fusible avant le compteur). Après cela, des noyaux de terre et neutres séparés sont utilisés dans tout le câblage interne.,
• Les anciennes maisons urbaines et suburbaines au Royaume-Uni ont tendance à avoir des approvisionnements en TN-S, la connexion à la terre étant fournie par la gaine en plomb d’un câble souterrain en plomb et en papier.
• Les maisons plus anciennes en Norvège utilisent le système informatique tandis que les maisons plus récentes utilisent le TN-C-S.
• certaines maisons plus anciennes, en particulier celles construites avant l’invention des disjoncteurs à courant résiduel et des réseaux domestiques câblés, utilisent un arrangement TN-C interne. Ce n’est plus une pratique recommandée.,
• Les salles de laboratoire, les installations médicales, les chantiers de construction, les ateliers de réparation, les installations électriques mobiles et d’autres environnements alimentés par des générateurs-moteurs où il existe un risque accru de défauts d’isolation, utilisent souvent un dispositif de mise à la terre informatique fourni par des transformateurs d’isolement. Pour atténuer les problèmes liés aux deux défauts des systèmes informatiques, les transformateurs d’isolement ne devraient fournir qu’un petit nombre de charges chacun et devraient être protégés par un dispositif de surveillance de l’isolation (généralement utilisé uniquement par les systèmes informatiques médicaux, ferroviaires ou militaires, en raison du coût).,
• dans les régions éloignées, où le coût d’un conducteur PE supplémentaire l’emporte sur le coût d’une connexion à la terre locale, les réseaux TT sont couramment utilisés dans certains pays, en particulier dans les propriétés plus anciennes ou dans les zones rurales, où la sécurité pourrait autrement être menacée par la rupture d’un conducteur PE Les fournitures de TT à des propriétés individuelles sont également observées dans la plupart des systèmes TN-C-S où une propriété individuelle est considérée comme inappropriée pour l’approvisionnement en TN-C-s.,
• En Australie, en Nouvelle-Zélande et en Israël, le système TN-C-S est utilisé; cependant, les règles de câblage stipulent que, de plus, chaque client doit fournir une connexion séparée à la terre, via une électrode de terre dédiée. (Toute conduite d’eau métallique entrant dans les locaux du consommateur doit également être « collée » au point de mise à la Terre du tableau/Panneau de distribution.) En Australie et en Nouvelle-Zélande, la connexion entre la barre de terre de protection et la barre neutre au niveau du tableau/panneau principal est appelée lien neutre à mise à la Terre Multiple ou lien MEN., Ce MEN Link est amovible pour les tests d’installation, mais est connecté pendant le service normal par un système de verrouillage (contre-écrous par exemple) ou deux vis ou plus. Dans le système des hommes, l’intégrité du neutre est primordiale. En Australie, les nouvelles installations doivent également lier le béton de fondation qui renforce les zones humides au conducteur de terre Protecteur (AS3000), augmentant généralement la taille de la mise à la terre (c’est-à-dire réduisant la résistance) et fournissant un plan équipotentiel dans des zones telles que les salles de bains., Dans les installations plus anciennes, il n’est pas rare de trouver uniquement la liaison de la conduite d’eau, et elle est autorisée à rester en tant que telle, mais l’électrode de terre supplémentaire doit être installée si des travaux de mise à niveau sont effectués. Le conducteur terre/neutre de protection entrant est connecté à une barre neutre (située du côté du client de la connexion neutre du compteur d’électricité) qui est ensuite connectée via la liaison MEN du client à la barre de terre – au-delà de ce point, les conducteurs terre et neutre de protection sont séparés.