Guide Des SLT

1Schneider

Sommaire

1. Introduction 3

1.1 schmas de liaisons la terre (SLT) en BT1.2 lments du choix des SLT1.3 terminologie et dfinitions

2. Rappels : dfauts d'isolementet protection des personnes 11

2.1 dfauts d'isolement2.2 dtection des dfauts d'isolement par DDR(dispositifs diffrentiels rsiduels)2.3 risques lis aux dfauts d'isolement2.4 protection des personnes

3. Protection des personnes et des biens,continuit de service 27

3.1 schma TT3.2 schma TN3.3 schma IT

4. Surtensions HT 49

4.1 types et effets des surtensions HT4.2 conventions NF C 13-100 pour la 3me lettredes SLT4.3 claquage du transformateur HT/BT4.4 foudre sur rseau arien HT

5. Perturbations lectromagntiques 57

5.1 perturbations lectromagntiques5.2 tensions et courants harmoniques5.3 courants importants dans le PE5.4 rayonnements5.5 foudre sur paratonnerre5.6 courants vagabonds

2 Schneider

6. Cot de conception, d'installation etd'exploitation 67

6.1 disponiblit de l'nergie6.2 analyse des cots

7. Comparatif des SLT 71

7.1 critres de comparaison7.2 tableau comparatif7.3 conclusions

8. Conseils pour la ralisation desmises la terre 79

8.1 principe gnral8.2 connexions et raccordements des paratonnerres8.3 distribution du PE8.4 raccordements la terre des systmeslectroniques

9. Exemples d'application 85

9.1 schma TT9.2 schma TN9.3 schma IT

10. Mise en uvre de rcepteurs particuliers 99

10.1 rcepteurs particuliers vis--vis des SLT10.2 relayage10.3 variateurs de vitesse10.4 informatique10.5 Alimentations sans interruption (ASI)10.6 luminaires fluorescents10.7 automates10.8 lectronique de commande spcifique (exemple)10.9 systmes numriques communicants10.10 moteurs d'quipements de scurit ( trs hautedisponibilit)

3Schneider

1. Introduction

1.1 Schmas de liaisons la terre (SLT) en BT 4

c rgimes de neutre et SLTc codification des SLTc types de SLT

1.2 Elments du choix des SLT 6

c qu'est-ce-que le choix d'un SLT lorsqu'il est possible ?c incidence du choix des SLTc critres de comparaison des SLT

1.3 Terminologie et dfinitions 8

c conducteurs actifsc conducteur de protectionc conducteur d'quipotentialit

4 Schneider

1.1 schmas de liaisons la terre (SLT) en BT

1. Introduction

Rgimes de neutre et SLTLe rgime de neutre en BT fait partie du "schma des liaisons la terre",notion normalise (entre autre par la CEI 364 et la NF C 15-100) quirecouvre le mode de liaison la terre :c du neutre du secondaire du transformateur HT/BT d'une part (c'est--dire des conducteurs actifs), qui peut tre :v reli la terre, directement ou par une impdancev isol de la terrec des masses de l'installation d'autre part. Ces dernires sont toujoursrelies la terre du btiment o elles sont installes, soit directement, soitpar le conducteur de neutre.Dans la suite du document nous utiliserons la dnomination "schmas desliaisons la terre" le plus souvent sous la forme abrge SLT.

Codification des SLTLes schmas des liaisons la terre sont dsigns par deux lettres et unetroisime lettre facultative :Premire lettreCaractrise le point neutre du transformateur ou de la source :c I : isol de la terre.c T : rli la terre.Deuxime lettreCaractrise les masses lectriques des rcepteurs :c T : rlies la terre.c N : rlies au conducteur neutre (N).Troisime lettre (facultative)Situation du conducteur neutre (N) et du conducteur de protection (PE) :c C : N et PE confondus en un conducteur "Commun" PEN.c S : N et PE "Spars".Le tableau ci-dessous rsume ces conventions.

IT1 : Rseau IT en situation de 1er dfautIT2 : Rseau IT en situation de 2me dfaut

Types de SLTTrois schmas des liaisons la terre sont normaliss en France :c TT : Neutre la terre (fig. 1).c TN : Mise au neutre, avec trois versions TN-C, TN-S et TN-C-S(respectivement fig. 2, 3 et 4).c IT : Neutre isol ou impdant (fig. 5).Les schmas de principe correspondants sont indiqus la page suivante.La mise en uvre de ces diffrents schmas est prsente en dtail auchapitre 3.

1re lettre 2me lettre 3me lettre neutre (T ou I) masses (T ou N) conducteur de protection (C ou S)

T (terre) N (neutre) C (confondu) ou S (spar) du neutre T (terre) TT TN TN-C : N et PE confondus (PEN)

TN-S : N et PE sparsTN-C-S : N et PE confonduspuis spars

I (isol) IT

5Schneider

fig. 3 - schma TN-S.

Masses

L1 L2 L3

N

PE

3

fig. 1 - schma TT.

Masses

L1 L2 L3

N

PE

3

fig. 4 - schma TN-C-S.

Masses

L1 L2 L3

N

PE

3

PEN

fig. 2 - schma TN-C.

Masses

L1 L2 L3

PEN

3

Masses

L1 L2 L3

N

PE

3

fig. 5 - schma IT.

6 Schneider

1. Introduction (suite)

1.2 lments du choix des SLTQu'est-ce que le choix d'un SLT lorsqu'il est possible ?Ce choix n'est pas toujours possible. Il peut tre impos par le distributeur,des conditions existantes, des normes ou rglements...Pour un distributeur d'nergieC'est le choix de la valeur de la rsistance globale des mises la terre deson rseau de distribution et de l'tendue des responsabilits qu'il souhaiteprendre dans la protection contre les chocs lectriques de ses clientsutilisateurs. Ce choix est li aux conditions naturelles et historiques et des critres conomiques et techniques.Pour un abonn dans son installationC'est, l'intrieur du ou des btiments concerns, faire le choix simultandans le cadre de la normalisation de 3 techniques :c choix de mise la terre du point neutre du secondaire du transformateurqui alimente l'installation : directe, par impdance ou neutre isol ; dans les2 premiers cas le point neutre est reli une prise de terre qui est :v soit celle du btimentv soit couple lectriquement celle du btimentv soit distinctec choix de la ralisation du conducteur de protection, conducteur distinct(PE) ou confondu (PEN) avec le conducteur neutre (N)c choix des dispositifs de coupure utiliss pour la protection contre lescontacts indirects : disjoncteurs ou fusibles ou dispositifs diffrentiels.L'utilisation de dispositifs diffrentiels l'origine d'une installation ralisesimplement la sparation des responsabilits entre le distributeur d'nergieet le client.Ce choix dpend de critres rglementaires, conomiques et techniques.

Incidence du choix des SLTToute installation lectrique comporte un ou plusieurs schmas de liaisons la terre (SLT). Le choix initial des SLT est trs important et influe sur6 critres principaux, lis la scurit et au fonctionnement de l'installation.

Les schmas normaliss rpondent d'abord des objectifs de protection despersonnes et des biens contre les risques lis aux dfauts d'isolements :c protection contre les chocs lectriques, pour les personnes encontact indirect avec les masses mises accidentellement sous tension pardfaillance de l'isolementc protection contre les incendies ou explosions d'origine lectrique,par suite de l'chauffement anormal d'isolants d un dfaut d'isolement.

Mais leur choix a aussi un impact sur les critres suivants :c continuit de serviceCette exigence est particulirement forte dans les usines process et lesimmeubles tertiaires o les arrts d'alimentation peuvent occasionner despertes de production importantes ou mettre en cause la scurit du public.Le schma IT permet notamment une meilleure continuit en n'imposant ledclenchement qu'au second dfaut d'isolementc protection contre les surtensionsDans tous les schmas une protection contre les effets de la foudre ou desdfauts HT peut tre ncessaire et dpend du schma retenuc protection contre les perturbations lectromagntiquesLes installations actuelles font souvent cohabiter des courants forts etfaibles du fait du contrle-commande et comportent des courantsharmoniques ds aux alimentations dcoupage. La sensibilit du schmaenvisag ces phnomnes doit tre examine, dans le cadre des rglesde compatibilit lectro-magntique (CEM)c cots de conception, d'installation et d'exploitationLes impratifs de rentabilit accrus amnent optimiser lesinvestissements. Il faut tenir compte dans le cot de l'installation de la plusou moins grande facilit de conception, de mise en uvre, d'exploitation etd'extension des diffrents schmas. Ces lments sont rapprocher duchiffrage des risques de pertes d'exploitation lis la continuit d'alimentation.

Le choix du SLT d'une installation dfinit :c la mise la terre du neutre du transformateur(directe, par impdance ou neutre isol)c la ralisation du conducteur de protection(PE ou PEN)c les dispositifs de coupure utiliss pour laprotection contre les contacts indirects(disjoncteurs, fusibles, dispositifs diffrentiels).

Les SLT normaliss (TT, TN, IT) assurent unemeilleure protection des personnes et des bienscontre les risques lis aux dfautsd'isolements :c chocs lectriques pour les personnesc incendies ou explosion d'origine lectriquepour les biens.Mais leur choix influence aussi d'autres critresde fonctionnement des installations :c continuit de servicec surtensionsc perturbations lectromagntiquesc bilan conomique.

7Schneider

Ce choix n'est pas forcmment unique pour l'ensemble de l'installation,plusieurs SLT pouvent coexister l'intrieur d'une mme installation pourrpondre aux besoins du site concern. Le chapitre 7 rsume lacomparaison entre les divers schmas suivant ces six critres.

Critres de comparaison des SLTAucun rgime de neutre n'est universel et tous les SLT permettentd'assurer une gale protection contre les chocs lectriques ds lorsqu'ils sont mis en uvre et utiliss en conformit avec les normes.Ceci tant, il faut examiner le choix en fonction des :c normes et rglementsc besoins de l'exploitantc contraintes lies l'installation.Schneider prconise un choix au cas par cas en utilisant les 6 critresde comparaison du paragraphe prcdent "incidence du choix des SLT",qui intgrent les aspects normatifs, conomiques et techniques des projets.

N

L1L2L3

S

Critres de comparaison Aspects pris en compteNormatif Economique Technique

Protection contre les chocs lectriques

Protection contre les incendies ou explosions d'originelectrique

Continuit d'alimentation

Protection contre les surtensions

Protection contre les perturbationslectromagntiques

Cots de conception, d'installation et d'exploitation

8 Schneider

La norme NF C 15-100 et le dcret sur la protection des travailleurs du14 nov. 1988 dfinissent prcisemment la mise en uvre des liaisons laterre. Ce qui suit est un extrait des principaux termes utiles. Les numrosrenvoient la reprsentation de ces lments sur la figure en regard.

Conducteurs actifsEnsemble des conducteurs affects la transmission de l'nergielectrique, cest--dire les phases, mais aussi le neutre.

TerreMasse conductrice de la terre, dont le potentiel lectrique en chaque pointest considr comme gal zro (rfrence thorique).

Prise de terre 1Corps conducteur enterr, ou ensemble de corps conducteurs enterrs etinterconnects, assurant une liaison lectrique avec la terre.

Prises de terre lectriquement distinctesPrises de terre suffisamment loignes les unes des autres pour que lecourant maximal susceptible d'tre coul par l'une d'elle ne modifie pasle potentiel des autres.

Resistance de terre (rsistance globale de mise la terre)Rsistance entre la borne principale de terre 6 et la terre.

Conducteur de terre 2Conducteur de protection reliant la borne principale de terre la prisede terre.

MassePartie conductrice d'un matriel lectrique susceptible d'tre touche parune personne, qui n'est normalement pas sous tension mais peut ledevenir en cas de dfaut d'isolement des parties actives de ce matriel(ex : la carcasse d'un moteur).

Conducteur de protection 3Conducteur prescrit dans certaines mesures de protection contre les chocslectriques et destin relier lectriquement des parties suivantes :c massesc lments conducteursc borne principale de terrec prise de terrec point de mise la terre de la source d'alimentation ou point neutreartificiel.

Elment conducteur 4 tranger l'installation lectriquePar abrviation lment conducteur. Sont considrs notamment commelments conducteurs :c le sol et les parois non isolantes, les charpentes ou armaturesmtalliques de la constructionc les canalisations mtalliques diverses (eau, gaz, chauffage, aircomprim, etc.) et les matriels lectriques qui y sont relis.

Conducteur d'quipotentialit 5Conducteur de protection assurant une liaison quipotentielle.

Borne principale ou barre principale de terre 6Borne ou barre prvue pour la connexion aux dispositifs de mise la terrede conducteurs de protection, y compris les conducteurs d'quipotentialitet ventuellement les conducteurs assurant une mise la terre fonctionnelle.

1.3 terminologie et dfinitions

1. Introduction (suite)

9Schneider

Composants et terminologie des SLT : dans cet exemple, un immeuble, la borne principale de terre assure laliaison quipotentielle principale. La barette de coupure doit permettre de vrifier la valeur de la rsistance deterre.

67

dricationsindividuellesde terredesabonns

ferraillage

chauffage

eau

gaz

conducteurprincipaldeprotection

conducteursd'quipotentialit

6 borneprincipalede terre

7 barette de coupureet de mesure

1 boucle de fond de fouille

4

1

2 conducteur de terre2

3

3

3

5

5

5

5

6

4

7

10 Schneider

11Schneider

2. Rappels : dfauts d'isolementet protection des personnes

2.1 Dfauts d'isolement 12c isolementc causes de dfaillance de l'isolementc dfaut d'isolement et courant diffrentiel rsiduel

2.2 Dtection des dfauts d'isolementpar DDR 14c ncessit d'un moyen de dtection spcifiquec dispositif diffrentiel rsiduel (DDR)c association des DDR aux dispositifs de coupurec sensibilit d'un DDRc seuil de rglage d'un DDRc courant de fonctionnement d'un DDRc slectivit des DDR

2.3 Risques lis aux dfauts d'isolement 16c risque de choc lectriquec risque d'incendie ou d'explosionc risque de non disponibilit de l'nergie

2.4 Protection des personnes 21c rappel des normesc contacts directs et indirectsc protection contre les contacts directsc protection contre les contacts indirects

12 Schneider

2. Rappels : dfauts d'isolementet protection des personnes (suite)

Principales causes de dfauts d'isolement des conducteurs.

Les dfauts d'isolement jouent un rle trs important dans les mesures deprotection des personnes et des biens et dans les SLT. Les lments quisuivent rappellent l'essentiel.

IsolementPour assurer la protection des personnes et la continuit d'exploitation, lesconducteurs actifs et les pices sous tension d'une exploitation sont isolspar rapport aux masses relies la terre.

RalisationL'isolement est ralis par :c l'utilisation de matriaux isolantsc l'loignement qui ncessite des distances d'isolement dans les gaz (dontl'air) et des lignes de fuite (concernant l'appareillage, par exemple cheminde contournement d'un isolateur).

CaractrisationUn isolement est caractris par des tensions spcifies qui,conformment aux normes, sont appliques aux produits et matrielsneufs :c tension d'isolement (plus grande tension du rseau)c tension de tenue aux chocs de foudre (onde normalise 1,2/50 s)c tension de tenue la frquence industrielle.Par exemple pour un tableau BT de type Prisma, tension d'isolement 1000 V,tension de choc 12 kV crte, tension de tenue frquence industrielle 3500 V.

Cause de dfaillance de l'isolementLors de la mise en service d'une installation neuve, ralise selon lesrgles de l'art avec des produits fabriqus selon les normes, le risque dedfaut d'isolement est trs faible.Ce risque augmente avec le vieillissement de l'installation du fait dediverses agressions l'origine des dfauts d'isolement. Citons titred'exemple :c durant l'installation :v la dtrioration mcanique de l'isolant d'un cblec pendant l'exploitation :v les poussires plus ou moins conductricesv le viellissement thermique des isolants d une temprature excessivequi peut avoir pour cause :- le climat- un nombre de cbles trop important dans un conduit- une armoire mal ventile- un mauvais serrage des connexions des conducteurs- les harmoniques- les surintensits...v les forces lectrodynamiques dveloppes lors d'un court-circuit quipeuvent blesser un cble ou diminuer une distance d'isolementv les surtensions de manuvre ou de foudrev les surtensions 50 Hz en retour rsultant d'un dfaut MT.

2.1 dfauts d'isolement

Echauffement excessif(climat, surcharge...)

Courts-circuits

Dtrioration mcaniquede l'isolant

Poussires

13Schneider

Dfaut d'isolement et courant diffrentiel rsiduel IdC'est gnralement une combinaison des causes prcdentes qui conduit un dfaut d'isolement. Celui-ci peut se produire :c soit entre les conducteurs actifs et devient alors un court-circuitc soit entre conducteurs actifs et masse ou conducteur de protection(PE ou PEN) raccords la terre.Ce dernier type de dfaut (dit en mode commun) occasionne un courant dedfaut qui s'coule dans le PE via les masses en dfaut. Ce courant dedfaut ne se reboucle donc plus par les conducteurs actifs.Ce courant de "fuite la terre" est appel courant diffrentiel rsiduel, Id.Rappelons que, pour une installation bien isole, la somme vectorielle descourants dans les conducteurs actifs est nulle en tout point et tous lescourants se rebouclent la source au travers de ces conducteurs :

I1 + I2 + I3 + IN = 0En cas de dfaut d'isolement cette somme n'est plus nulle au point dudfaut et le courant diffrentiel rsiduel "de fuite" Id qui se reboucle lasource par le PE est tel que :

I1 + I2 + I3 + IN + Id = 0Sa valeur se dduit de la somme vectorielle des courants dans lesconducteurs actifs au point du dfaut.

Courant Id de dfaut la terre (courant diffrentiel rsiduel) rsultant d'undfaut d'isolement.

I3

I2

IN

Id

I1

I1 + I2 + I3 + IN + Id = 0

14 Schneider

Ncessit d'un moyen de dtection spcifiqueLe courant de dfaut d'isolement en mode commun (entre phase et terre)dpend des SLT. Le plus souvent sa valeur est trop faible pour qu'il soitdtect et limin par les protections de surintensits conventionnelles(pour un disjoncteur la protection thermique contre les surcharges oumagntique contre les court-circuits).Mais il lve le potentiel des masses en dfaut crant un double risque :c de choc lectrique pour les personnesc d'incendie ou explosion par dtrioration des isolants par chauffement.Il doit donc tre dtect par des dispositifs spcifiques, les dispositifsdiffrentiels rsiduels (DDR), pour tre limin.

Dispositif diffrentiel rsiduel (DDR)Un DDR est constitu d'un dispositif de mesure associ un capteur (torebobin) entourant les conducteurs actifs (figure ci-dessous).


2.2 dtection des dfauts d'isolement par DDR (dispositifs diffrentiels rsiduels)

Relais diffrentiel tore spar Vigirex.

En l'absence de dfaut d'isolement la somme des courants dans lesconducteurs actifs est nulle et le tore n'est soumis aucune forcemagntomotrice.En cas de dfaut d'isolement cette somme n'est plus nulle et le courant dedfaut induit dans le tore une force magntomotrice qui gnre un courantdans sa bobine. Ce courant est filtr des parasites, amplifi puis compar un seuil. Si le courant diffrentiel est suprieur au seuil, une temporisationest lance (elle peut tre gale 0 pour une raction instantane). Si ledfaut est toujours prsent en fin de temporisation, l'ouverture du dispositifde commande est dclenche.

Association des DDR aux dispositifs de coupureLe DDR doit agir sur un dispositif de coupure pour raliser la mise horstension du rseau en dfaut d'isolement. Ainsi, le DDR peut :c faire partie intgrante du dispositif de coupurec lui tre associ (ex : bloc Vigi)c tre extrieur ce dispositif (ex : Vigirex).

Sensibilit d'un DDRC'est la plus petite valeur du courant de dfaut que peut dtecter le DDR.Les valeurs normalises de sensibilit sont 30 mA, 100 mA, 300 mA, 1A.Les DDR de sensibilit i 30 mA sont dits Haute Sensibilit (DDR-HS).

Seuil de rglage d'un DDRLe seuil de rglage IDn d'un DDR peut tre fixe ou rglable et il estsuprieur ou gal la sensibilit : IDn u sensibilit.

Principe des DDR.

commandeouverture

tore

filtrage etrglagesensibilit

temporisation

comparaison

seuil

PE N L1 L2 L3

Disjoncteur Compact NS etbloc Vigi associ.

15Schneider

Courant de fonctionnement d'un DDRLes normes de construction des DDR dfinissent en France le courant defonctionnement If 20 C partir de leur seuil de rglage IDn par :IDn/2 i If i IDn Il doit donc permettre un fonctionnement entre 50 % et 100 % de IDn.

Slectivit des DDRDes raisons de continuit de service amnent utiliser une slectivitentre DDR.Elle est ralise lorsque le courant de dfaut dtect en aval de deux DDRfait dclencher le disjoncteur immdiatement en amont du dfaut et luiseul.La slectivit entre DDR peut tre :c horizontale : cette technique consiste reporter la protectiondiffrentielle de tte sur les dparts aval. La mise hors tension est alorslimite au dpart concern. Elle n'est possible que si le disjoncteur de tteet les disjoncteurs gnraux sont placs dans un mme tableau ou dansdes tableaux placs cte cte (ou liaison ralise en classe II)c verticale : en aval du disjoncteur de tte, les disjoncteurs gnraux,voire si possible d'autres tages aval, seront munis de DDR.La slectivit verticale totale des DDR s'obtient par la ralisationsimultane des deux rgles suivantes :v d'une part de l'tagement des valeurs normalises de sensibilit (30 mA,100 mA, 300 mA, 1A) ou slectivit ampremtrique.

La 1re rgle est :IDn1 uuuuu IDn2 (seuil de rglage du DDR1 amont u double du seuil de rglagedu DDR2 aval)v d'autre part de l'tagement des temps de dclenchement ou slectivitchronomtrique.

La 2me rgle est :Tnf1 > Ttc2 (temps de non dclenchement du DDR1 amont u temps decoupure du DDR2 aval, y compris temps d l'organe de coupure).Pour les disjoncteurs Merlin Gerin, cette condition est ralise l'aide decrans successifs qui garantissent la slectivit chronomtrique entre eux :cran 0 (instantan) - cran I - cran II.

Courant de fonctionnement d'un DDR.

Non dclenchement Dclenchementpossible

Dclenchement

ln/2 ln

Slectivit horizontale des DDR. Slectivit verticale des DDR .

In1 (amont) u 2 ln2 (aval)Tnf1 u Ttc2

ln2 (aval)

DDR1

DDR2

16 Schneider

2.3 risques lis aux dfauts d'isolementUn dfaut d'isolement, quelle que soit sa cause, prsente des risquespour :c la scurit des personnesc la scurit des biensc la disponibilit de l'nergie lectrique.

Risque de choc lectriqueChoc lectriqueUne personne soumise une tension de contact leve subit un choclectrique, c'est--dire un effet physiologique rsultant du passage d'uncourant travers son corps. Dans le cas d'un contact indirect, il est d aucourant qui se referme vers la terre ou une autre masse travers le corps.La gravit de cet effet dpend de l'intensit du courant, de son trajet et dutemps de passage. La personne peut selon les cas subir :c une gnec une contraction musculaire (pouvant aller jusqu' un arrt respiratoire)c une brlurec un arrt cardiaquec la mort : c'est l'lectrocution.

Facteurs influentsC'est le courant I - en valeur et en dure - traversant le corps humain(en particulier le coeur) qui est dangereux.L'intensit de ce courant est I = Uc / Z o (cf figure ci-dessous) :c Uc est la tension de contact, c'est--dire la tension apparaissant entredeux masses, ou une masse et un lment conducteur qui peut-tre laterre, simultanment accessibles lors d'un ou plusieurs dfautsd'isolement. C'est la tension que supportera la personne au contact de la(ou des) masses. Sa valeur est fixe par la nature du dfaut et par le SLTchoisic Z est l'impdance du corps humain qui peut par contre variernotablement selon les circonstances.En BT la valeur de l'impdance du corps (dont une composante importanteest la rsistance de la peau) n'volue pratiquement qu'en fonction del'environnement, c'est--dire de locaux :c secs ou humidesc mouills.Pratiquement, les normes distinguent ces deux cas d'environnement.


Le choc lectrique dpend de la tension de contact Uc et de l'impdance Zcorps du corps humain, qui varieseulement en fonction de l'environnement (locaux secs/humides ou locaux mouills). Les normes dfinissent unetension limite dans ces deux cas.

ZcorpsUUc c

17Schneider

Pour chacune de ces conditions d'environnement la norme CEI 479-1dfinit partir de ces courbes une tension de scurit, qui est la tensionde contact maximale admissible pendant au moins 5 s.Cette tension est appele tension limite conventionnelle est note UL.Cette tension est pour des locaux :c secs ou humides UL = 50 Vc mouills : UL = 25 V.

Tension limite conventionnelle ULDes tudes ont permis de dfinir pour ces deux cas d'environnement descourbes courant/temps dlimitant des zones de risques (cf figureci-dessous).

Zones temps/courant des effets du courant alternatif (15 100 Hz) sur les personnes selon CEI 479-1.La courbe C1 constitue la limite de scurit.

Zone 1 : habituellement aucune raction.Zone 2 : habituellement aucun effet physiologique dangereux.Zone 3 : habituellement aucun dommage organique. Probabilit de contractions musculaires et de difficult derespiration, de perturbations rversibles dans la formation et la propagation des impulsions du cur, y comprisfibrillation auriculaire et arrts temporaires du cur sans fibrillation ventriculaire augmentant avec l'intensit ducourant et le temps.Zone 4 : en plus des effets de la zone 3, probabilit de fibrillation ventriculaire augmentant jusqu' environ 5 %(courbe C2), 50 % (courbe 3), et plus de 50 % (au del courbe C3). Augmentant avec l'intensit et le temps, deseffets patophysiologiques tels qu'arrt du cur, arrt de la respiration, brlures graves peuvent se produire.Le point 500 mA / 100 ms correspond une probabilit de fibrillation de l'ordre de 0,14 %.En ce qui concerne la fibrillation ventriculaire, cette figure se rapporte un trajet "main gauche aux deux pieds".

Tension limite conventionnelle : c'est la tension de contact maximale admissible pendant moins de5 secondes. Elle dpend des conditions d'environnement.

ms

mA

a b

32

c1 c3

30 mA

Courant passant par le corps I

Dur

e d

u pa

ssag

e du

cou

rant

t

1 4

c2

10

20

50

100

200

500

1000

2000

5000

10000

0,1 0,2 0,5 1 2 5 10 20 50 100 200 500 1000 50002000

Locaux mouills U = 25 Vpendant 5 s

Locaux secs ouhumides

U = 50 Vpendant 5 sUc< UL

L

L

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2.3 risques lis aux dfauts d'isolement (suite)


Risque de choc lectrique (suite)Temps de coupure selon UL et la tension de contactLes normes, et en particulier les normes CEI 364 & 413.1.1.1 etNF C 15-100, prcisent que si la tension de contact UC risque de dpasserla tension UL, la dure d'application de la tension de dfaut doit tre limitepar un dispositif de protection une valeur indique par les tableauxci-aprs :

Ces tableaux donnent donc les temps limites decoupure des DDR respecter en fonction de latension de contact prsume dans des locaux humidit normale ou mouills.

(1) la rsistance du sol et la prsence de chaussures est prise en compte par ces valeurs.(2) la liste des locaux pour lesquels cette tension est utiliser est en gnral dfinie par lesnormes.

Le choix du SLT a une influence directe sur la valeur du courant de dfautet les dispositions adopter pour respecter ces conditions (voir chapitre 2).

Conditions mouilles (UL = 25 V) (2)tension de contact temps de coupure du dispositif de protection (s)maximal prsume (V) courant alternatif courant continu< 25 5 525 5 550 0,48 575 0,30 290 0,25 0,80120 0,18 0,50150 0,12 0,25220 0,05 0,06280 0,02 0,02

Conditions normales (UL = 50 V) (1)tension de contact temps de coupure du dispositif de protection (s)maximal prsume (V) courant alternatif courant continu< 50 5 550 5 575 0,60 590 0,45 5120 0,34 5150 0,27 1220 0,17 0,40280 0,12 0,30350 0,08 0,20500 0,04 0,10

19Schneider

Une dtrioration d'isolant peut amorcer un feu.

Influence du choix des SLTLe schma TN-C est interdit dans les locaux risque d'incendie oud'explosion, respectivement classs BE2 et BE3 dans la norme CEI 364et la norme NF C 15-100.En effet, le raccordement d'lments conducteurs du btiment, ou demasses ou de blindages au conducteur commun de protection et neutre(PEN) cre une circulation de courant non intentionnelle dans les pontagesdu PEN ainsi forms. En cas de dfaut, ces courants sontconsidrablement accrus. Il en rsulte un risque d'incendie l'origine del'interdiction.Le choix du SLT conditionne aussi la valeur du courant de dfaut :c leve dans les schmas TNc faible dans les schmas TT (limitation par les rsistances de terre)c trs faible dans les schmas IT exploits selon les rgles, cest--dire enliminant le premier dfaut avant l'apparition du second.Enfin, la protection contre certains types de dfauts (dfauts impdants)n'voluant pas instantanment vers le court-circuit franc n'est assure quepar la prsence d'un dispositif diffrentiel, ce qui exclut l'usage du TN-C oudu TN-C-S.La norme CEI 364 et la norme NF C 15-100 (482-2-10) imposent l'emploide dispositifs diffrentiels de sensibilit i 500 mA dans les locaux risqued'incendie ou d'explosion (locaux classs BE2 ou BE3).

En cas de dtrioration d'isolant, 500 mAsuffisent pour amorcer un feu.

La norme CEI 364 et la norme NF C 15-100stipulent dans les locaux risque d'incendie oud'explosion, respectivement classs BE2 etBE3 :c l'interdiction du schma TN-Cc l'emploi de dispositifs diffrentiels de sensibiliti 500 mA.

T

Risque d'incendie ou d'explosionNature du risqueCe risque rsulte en gnral de la dtrioration des isolants suite, parexemple, un chauffement excessif, un vieillissement, une contraintemcanique, une agression chimique... Ceci se traduit par un chauffementponctuel important ou par un courant de dfaut d'isolement ou parl'apparition d'un arc lectrique. Le risque est fonction de la nature deslocaux (locaux risque d'incendie ou d'explosion) et peut avoir desconsquences dramatiques pour les personnes et les biens.

20 Schneider

2.3 risques lis aux dfauts d'isolement (suite)


Risque de non disponibilit de l'nergieNature du risqueLa matrise de ce risque prend de plus en plus d'importance du fait de sonincidence sur la scurit et de son impact conomique accru parl'automatisation.En effet, si pour liminer le dfaut d'isolement, la partie d'installationcorrespondante est dconnecte automatiquement, il en rsulte un risque :c pour les personnes, par exemple :v manque subit d'clairagev mise hors service d'quipements utiles la scuritc conomique, du fait de la perte de production. Ce risque doit treparticulirement matris dans les industries process pour lesquelles leredmarrage peut tre long et coteux. De plus, si le courant de dfaut estlev, les dgts dans l'installation ou dans les rcepteurs peuvent treimportants et augmenter le cot et le temps des rparations. La circulationde forts courants en mode commun peut galement perturber desquipements sensibles (voir chapitre 5).

Influence du choix des SLTL aussi, le choix du SLT a une influence sur ce type de risque qui devientun critre important de choix.Notamment, le schma IT qui n'impose le dclenchement des protectionsqu'en situation de double dfaut (voir page 45) est avantageux du point devue de la disponibilit de l'nergie.D'autre part, l'apparition des contrats EJP a multipli le nombre de groupeslectrognes installs. Or leur courant de dfaut est infrieur (environ letiers) de celui d'un transformateur abaisseur de mme puissance.Cette situation de fonctionnement sur groupe a des rpercussions sur lerglage des protections en fonction du SLT choisi. Notamment en schmaTN, ou en IT en situation de double dfaut, le courant de dfaut va trelimit par l'impdance interne de l'alternateur du groupe. Il faudra en tenircompte.

La continuit de service devient un facteur dterminantdans le choix d'un SLT.

21Schneider

Rappel des normesPour viter les dangers dus l'lectricit, notamment ceux rsultant desdfauts d'isolement, plusieurs normes et publications existent au niveauEuropen et en France.

La norme CEI 364C'est la norme internationale relative aux installations lectriques dubtiment. Ses chapitres 41 et 54 ont le statut de norme fondamentale descurit et guident les prescriptions de scurit de toutes les normes CEI.

La norme NF C 13-100Elle s'applique aux installations lectriques qui constituent le poste delivraison de l'nergie lectrique un utilisateur partir d'un rseau dedistribution publique. La tension nominale est comprise entre 1 kV et 33 kVen courant alternatif, le courant assign de l'quipement HT au primaire duposte tant au plus gal 400 A.

La norme NF C 14-100 (nouvelle homologue en septembre 1996)Elle s'applique aux parties terminales du rseau de distribution publiqueBT, comprises entre le rseau et le point de livraison, aussi appelesbranchement BT.

La norme NF C 15-100 (nouvelle homologue en mai 1991)Elle s'applique aux installations alimentes sous une tension au plus gale 1000 V en courant alternatif.

La publication UTE C 12-100Elle regroupe une srie d'arrts et le dcret du 14 nov 62 actualis parcelui du 14 nov 88. Ce dcret reprend les dispositions du livre II du code dutravail en ce qui concerne la protection des travailleurs dans lestablissements qui mettent en uvre des courants lectriques.La section IV porte galement sur la protection des travailleurs contre lesrisques de contact avec des masses mises accidentellement sous tension.

Limites d'utilisation des normes dans l'architecture desrseaux

2.4 protection des personnes

Limite d'application des normes en France.

Poste de livraison HT InstalIation HT TGBT Installation BT

NF C 15-100

NF C 15-100

NF C 15-100NF C 13-200NF C 12-100 (dcret du 14 nov. 1988)

NF C 13-100

Comptage HT > 2000 Aou plusieur TR

Comptage BT i 2000 A(1 TR) NF C 13-100

Comptage BT i 400 A(tarif jaune) NF C 14-100

M

Domaine d'application des normes d'installation NF C...

22 Schneider


Contacts directs et indirectsLes normes et les rglements distinguent deux types de contactsdangereux et les mesures de protection correspondantes :

Contact directC'est le contact de personnes avec des conducteurs actifs (phase ouneutre) ou des pices conductrices habituellement sous tension.

Contact indirectC'est le contact de personnes avec des masses mises accidentellementsous tension. Cette mise sous tension accidentelle rsulte de la dfaillancede l'isolation d'un appareil amenant un dfaut d'isolement.

Protection contre les contacts directsTout contact direct est extrmement dangereux. Aussi, la mise en uvrede deux mesures de protection est souvent impose par scurit, car l'unepeut, l'usage, se rvler dfaillante.La norme NF C 15-100 et le dcret de protection des travailleurs du14 novembre 88 prcisent les mesures suivantes :

Protection compltePar isolation des parties actives au moyen de barrires ou d'enveloppespossdant au moins le degr de protection IPXXB (ou IP2X).Par ailleurs, l'ouverture de l'enveloppe (portes, tiroirs, panneaux..) ne doitpouvoir s'effectuer que :c l'aide d'une cl ou d'un outil, ou bienc aprs mise hors tension des parties actives, ou bienc avec interposition automatique d'un autre cran ne pouvant lui-mmetre escamot qu' l'aide d'une cl ou d'un outil.Les enveloppes mtalliques doivent en outre tre raccordes auconducteur de protection.

Isolation d'un cble triphas par gaine.

Isolation au moyen d'une enveloppe.

jeu debarres

1 2 3 N

dfautd'isolement

2.4 protection des personnes (suite)

Contact direct Contact indirect

23Schneider

Protection partielleElle est ralise par prvention du contact avec les conducteurs actifs aumoyen d'obstacles ou par leur mise hors de porte. Ce type de protectionest rserv aux locaux de service lectrique dont l'accs est restreint aupersonnel qualifi.

Protection par limitation de la tensionDans le cas o le risque est trs important la solution triviale consiste distribuer l'lectricit sous une tension non dangereuse, cest--direinfrieure la tension de scurit la plus pnalisante (25 V : voir page 17).C'est le cas de la trs basse tension de scurit (TBTS) ou la trs bassetension de protection (TBTP). Ces mesures, prcises page 26, sont descas particuliers car elles ne permettent pas de vhiculer des puissancesimportantes.

Mesure de protection complmentaire au moyen de DDRToutes les mesures prcdentes ont un caractre prventif. L'expriencemontre que la plupart peuvent parfois se rvler dfaillantes pour plusieursraisons :c manque d'entretienc imprudence, ngligence, inattentionc usure normale ou anormale d'un isolant (sollicitations frquentes d'uncordon souple par exemple)c contact accidentelc prsence d'eau imprvue rendant l'isolation ou les enveloppesinefficaces.Pour pallier ce risque, la mesure de protection complmentaire contre lescontacts directs consiste utiliser des dispositifs courant diffrentielrsiduel de haute sensibilit (i 30 mA) ou DDR-HS (voir page 14).Ils dtectent tout courant suprieur ce seuil qui ne se reboucle pas lasource au travers des parties actives (phase ou neutre) et dconnectentautomatiquement la partie de l'installation concerne.La norme NF C 15-100 dition 1991 tend l'obligation de cette mesurecomplmentaire aux circuits alimentant les socles de prises de courantjusqu' 32 A compris et au del si les prises sont installes dans deslocaux mouills et des installations temporaires (chantier, etc).

Ralisation de l'quipotentialit des masses simultanmentaccessiblesPour un emplacement peu tendu, la ralisation de l'quipotentialit entreles masses et tous les lments simultanment accessibles contribueefficacement viter l'apparition d'une tension de contact dangereuse.Elle se fait par le conducteur de protection (PE) qui relie les masses desmatriels lectriques pour l'ensemble du btiment, ventuellementcomplt de liaisons quipotentielles supplmentaires (voir figure page 9).

La protection complmentaire contre lescontacts directs par DDR haute sensibilit estutilise en cas de dfaillance des mesuresprventives habituelles (enveloppes, obstacles,TBT).La norme NF C 15-100 dition 1991 l'imposepour les circuits alimentant les prises de courantjusqu' 32 A compris et au del dans le cas delocaux mouills et d'installations temporaires(chantier, etc..).

Dispositif diffrentiel rsiduel haute sensibilit (DDR-HS).

Dispositif diffrentiel rsiduel haute sensibilit de type Vigirex + toreassoci.

DDR-HS(i 30 mA)

PE

24 Schneider


2.4 protection des personnes (suite)Protection contre les contacts indirectsCe type de contact rsulte d'un dfaut d'isolement. Le courant de dfaut (Id)porte la masse accessible une tension susceptible d'tre dangereuse,c'est--dire suffisamment leve pour tre l'origine d'un courantdangereux au travers d'une personne en contact avec cette masse.

Vis--vis de ce risque, les normes d'installation (CEI 364 au niveauinternational et son quivalent NF C 15-100 au niveau franais) ontofficialis les trois schmas de liaison la terre IT, TT, TN (voir page 4) etdfini les rgles d'installation et de protection correspondantes.Les mesures de protection comportent les points suivants :

La mise la terre des masses des rcepteurs et quipementslectriquesCette mesure reprise dans les divers SLT vite qu'un dfaut d'isolement neconduise l'quivalent d'un contact direct en rduisant la tension decontact.

Les normes et rglements imposent uneprotection contre les contacts indirects danstoute installation lectrique.Les mesures de protection utilises sont :c la coupure automatique de l'alimentation (aupremier ou au second dfaut selon le SLT) dansun temps qui dpend de la tension prsume decontactc des mesures particulires en fonction desituations prcises.

Les contacts indirects rsultent des dfauts d'isolement.

Une premire mesure de protection consiste mettre la terre lesmasses des rcepteurs et quipements lectriques.

Uc

1 2 3N

rcepteur

masse

25Schneider

La coupure automatique de l'alimentation est obligatoire en cas de dfaut d'isolement.Le schma IT n'impose cette coupure qu'au second dfaut (situation de double dfaut).

me2 dfaut d'isolementer1 dfaut d'isolement

schmas ITschmas TT,TN

coupure obligatoire de l'alimentation

La coupure automatique de l'alimentation en cas de dfautCette mesure de protection vient en complment de la prcdente etrepose sur deux principes fondamentaux :c mise la terre de toutes les masses des matriels lectriques del'installation et constitution d'une liaison quipotentielle principalec mise hors tension automatique de la partie de l'installation o se produitle dfaut d'isolement, de manire ne pas soumettre une personne unetension de contact Uc pendant une dure telle qu'elle soit dangereuse.La coupure automatique de l'alimentation se fera au premier ou ausecond dfaut selon le SLT. Le schma IT n'impose la coupure qu'ausecond dfaut et favorise ainsi la continuit de service.

Un temps total de coupure maximumPlus la tension de contact Uc est leve, plus les normes imposent unemise hors tension de la partie en dfaut rapide. Les tableaux page 18indiquent le temps de coupure maximal respecter.

Cas particuliers de protection sans coupure de l'alimentationIl s'agit de dispositions spciales, dont certaines permettent aussi uneprotection contre les contacts directs, et dont l'application fait l'objet d'unerglementation prcise.c Sparation lectrique des circuitsElle se fait par isolement galvanique des circuits, pour des circuits delongueur limite, bien isols et alimentant en gnral un seul appareil.

Sparation lectrique des circuits.

transformateurde sparation230 V / 230 Vclasse II

26 Schneider

Cas particuliers de protection sans coupure de l'alimentation (suite)c Utilisation de trs basse tensionDans des conditions de risque lev, il est parfois impos ou prfrabled'alimenter certains circuits sous une tension non dangereuse :v TBTS (Trs Basse Tension de Scurit)Certaines installations o le risque est trs lev (piscines, salles d'eau,etc.) sont alimentes au moyen d'un transformateur dit de scurit,conforme la norme CEI 742 et dlivrant une tension < 25 V(ex : 12 V)Cette mesure correspond un schma IT et impose 3 conditions :- aucune partie active du rseau TBTS ne doit tre relie la terre- les masses des matriels aliments en TBTS ne doivent tre relies ni la terre ni la masse d'autres circuits, ni des lments conducteurs- les parties actives des circuits TBTS et d'autres circuits aliments entension plus leve doivent prsenter entre elles une double isolationv TBTP (Trs Basse Tension de Protection)Cette mesure s'utilise pour les autres installations o une trs bassetension (< 25 V) est utilisable mais o la TBTS n'est pas impose

c Emploi de matriels de classe II ou isolation quivalenteIl s'agit de matriels dits "double isolation" ou "double isolement" pourlesquels aucune partie conductrice accessible ne doit tre raccorde unconducteur de protection (certains rcepteurs portatifs, luminaires...)

c Eloignement ou interposition d'obstaclesc Liaisons quipotentielles locales non relies la terreLimites des cas particuliers difficiles traiter et des environnementsrestreints (ex : un poste de travail) accs rglement.

Matriel de classe II.

TBTS

Liaisons quipotentielles locales non relies la terre. Eloignement ou obstacle.

230 V 24 V

partie active

isolationfonctionnelle

isolationsuplmentaire


2.4 Protection des personne (suite)

< 2 m

obstacleisolant

paroisisolantes

mat

rie

ll

ctr

ique

mat

rie

ll

ctr

ique

matriau isolant

plancherconducteur

M

27Schneider

3. Protection des personnes etdes biens, continuit de service

3.1 Schma TT 28c principec analyse d'un dfaut d'isolementc conclusionsc mise en uvre : protection par DDRc installation des DDRc applications du schma TT

3.2 Schma TN 34c principec analyse d'un dfaut d'isolementc conclusionsc mise en uvrec installationc spcificit du TNc applications du schma TN

3.3 Schma IT 42c principec analyse du premier dfaut d'isolement(dfaut simple)c conclusions en cas de dfaut simplec analyse du deuxime dfaut d'isolement(dfaut double)c conclusions en cas de dfaut doublec mise en uvrec applications du schma IT

046745Rc

28 Schneider

3. Protection des personnes et des biens,continuit de service

3.1 schma TTPrincipeDans ce type de schma, dit de "neutre la terre" :c le neutre de la source est reli une prise de terre, en gnral distinctede celle des massesc toutes les masses protges par un mme dispositif de coupure doiventtre relies au mme systme de mise la terre.C'est le cas typique de la distribution publique en France.

Analyse dun dfaut disolementSupposons qu'un dfaut franc apparaisse entre une phase (ex : la phase 3)et la masse au niveau dun rcepteur.

Soit U0 la tension simple du rseau.

Calcul du courant de dfautLes prises de terre des masses d'utilisation et du poste prsententrespectivement une rsistance lectrique RA et RB. Pour simplifier le calcul,nous ngligeons les effets inductifs et capacitifs des cbles. L'impdancede boucle du dfaut se ramne donc aux rsistances RA et RB.Pour U0 = 230 V, RA = 10 , RB = 5 le courant de dfaut a pour valeur :

Id = U0 / (RA + RB) = 15,3 A.

Calcul de la tension de dfautSi une personne est en contact avec la masse mtallique du rcepteurdfectueux, elle sera soumise un potentiel Ud de valeur :

Ud = U0 x RA / (RA + RB) = 153 V.

Ce potentiel est dangereux car trs largement suprieur la tension limitede contact, soit UL = 50 V dans le cas favorable de conditions normales ;c'est dire sches (voir p. 17).

Principe du schma TT.

Exemple de schma TT.

L1

L2

L3

N

PE

U

L1

L2

L3

N

PE

IRR

U0

dAB

d

29Schneider

ConclusionsLe potentiel de dfaut Ud est dangereux pour les personnesLe dfaut doit tre limin immdiatement par ouverture de la portion decircuit lectrique dfectueuse. Les protections doivent dconnecter laportion de circuit concerne dans un temps infrieur au temps indiqu parle tableau de la page 18 pour une tension similaire (0,27 s pour 150 V).Lintensit de dfaut Id (15,3 A) tant plutt dans le domaine de lasurcharge, le temps de dclenchement de la protection thermique dudisjoncteur est trop long (de lordre de quelques secondes).Il convient dutiliser une protection diffrentielle (Dispositif DiffrentielRsiduel ou DDR - voir page 14) qui dtectera la surintensit Id et quiprovoquera louverture immdiate du disjoncteur.

Mise en uvre : protection par DDRNormalisation :c la normalisation impose la protection des circuits par un DispositifDiffrentiel Rsiduel ou DDR en tte dinstallationc si les masses dutilisation ne sont pas toutes connectes une mmeprise de terre, il faut placer un DDR par groupe dquipement ayant uneprise distinctec dans la pratique, un besoin en continuit de service peut aussi amener placer des DDR sur les dparts avals (voir page 15 "slectivit des DDR")c si un dispositif diffrentiel ne peut tre plac en tte d'installation, toute lapartie situe en amont des bornes aval des dispositifs diffrentiels doit treralise en classe II ou quivalent.

Rglage du seuil de dclenchementLe courant de dclenchement du Dispositif Diffrentiel Rsiduel doit trergl de manire provoquer louverture du circuit lectrique si la tensionde dfaut Ud excde la tension de scurit UL fixe par la normeNF C 15-100.Dans des conditions normales (sches) cette tension limite de scurit estfixe 50 Volt (voir page 17), le courant de dfaut maximal aura pourvaleur :

Id maxi = UL / RA = 50 / 10 = 5 A.

Il convient donc de choisir pour le DDR un calibre infrieur 5 A.Si on choisit 3 A, la protection est assure.

Nota : le rglage dpend exclusivement de la rsistance de prise de terredu rcepteur. Lexploitant a donc intrt la rendre la plus faible possible.

Le schma TT impose la coupure au premierdfaut d'isolement et la mise en uvre de DDR.

Protection par DDR en schma TT.

DDR DDR

DDR

30 Schneider

3. Protection des personnes et des biens,continuit de service (suite)

Mise en uvre : protection par DDR (suite)Rglage de la temporisationLe temps total de coupure du DDR doit tre conforme aux valeurs donnesdans le tableau de la page 18 issu de la norme NF C 15-100.Ces temps sont relativement contraignants mais permettent cependant unecertaine temporisation pour viter par exemple un dclenchementintempestif (ex : enclenchement sur charge homopolaire capacitive).Il est cependant admis par la norme que, pour les circuits de distribution,le temps total de coupure puisse atteindre 1 seconde maximum afin defaciliter la slectivit entre DDR. Cette tolrance rsulte du fait que, dansles circuits de distribution, les risques de contacts indirects sont moinsfrquents que dans les circuits terminaux, et qu'ils ne sont en gnralaccessibles que par du personnel qualifi.

Ralisation de la slectivitIl est possible de raliser une slectivit entre DDR (voir page 15).La figure ci-aprs reprend les valeurs de l'exemple prcdent (pages 28et 29) avec une slectivit verticale 2 niveaux.En cas de dfaut, les protections diffrentielles n1 et n2 voient passer lecourant de dfaut. Il suffit que seul le DDR n2 dclenche pour liminer lasource du dfaut et ainsi supprimer tout risque de potentiel dangereux surles masses mtalliques.

Pour raliser la slectivit, la rgle simple est de vrifier simultanment lesdeux conditions suivantes (voir page 15) :c seuil de rglage du DDR amont u double du seuil de rglage du DDRaval.On peut ainsi prendre :v rglage du DDR n1 : 3 Av rglage du DDR n2 : 1,5 Ac temps de non dclenchement du DDR amont u temps de coupure duDDR aval.En effet, avec les rglages prcdents plusieurs cas peuvent se produire :v le courant de dfaut est faible (par exemple 0,5 A). Les DDR ne vont pasdclencher car le courant diffrentiel est infrieur au seuilv le courant de dfaut est de lordre de 1 A. Seul le DDR n2 vadclencher. La slectivit fonctionne bienv le courant de dfaut est de lordre de 5 A. Le seuil de slectivit estdpass pour les deux appareils. Il convient donc de temporiser le DDRn1 pendant le temps ncessaire llimination du dfaut par le DDR n 2et le disjoncteur associ. Ceci est ralis en respectant la rgle indique.

3.1 schma TT (suite)

Exemple de slectivit verticale 2 niveaux entre DDR en schma TT.

DDR n1

DDR n2 DDR n3

Icc

Icc

Icc

31Schneider

Installation des DDRNombre de plesDe par son principe (voir page 13) le dispositif diffrentiel rsiduel doitprendre en compte les 4 ples (3 phases + neutre), c'est--dire tous lesconducteurs actifs alors que le conducteur de protection doit rester lextrieur du tore.

Rgles de montagePour optimiser limmunit aux surintensits de ligne il est recommand desuivre les rgles de montage suivantes :

c centrer les cbles dans le tore

c prendre un tore plus grand que ncessaire

Le DDR doit prendre en compte les conducteurs actifs mais pas le PE.

Cas de cbles multiconducteurs :repasser le PE l'extrieur du tore.

L1

L2

L3

N

PE

123NPE

c ne pas couder les cbles proximit du tore

L u OO

32 Schneider


3.1 schma TT (suite)

c dans les cas les plus svres (forts courants de dmarrage), utiliser unmanchon magntique. Le manchon sera en fer doux ou en acierd'paisseur 0,5 mm entourant compltement le cble avec recouvrementdes extrmits.

Dautre part, les relais diffrentiels sont protgs contre lesdclenchements intempestifs (sigle d)La conformit la classe A de la CEI 755 garantit le fonctionnement durelais diffrentiel sur les courants sinusodaux purs, sur les courants pulsset sur courants comportant jusqu 6 mA de composante continue.

Le tore peut tre plac sur la liaison terre-neutre du transformateur.

L1

L2

L3

N

PE

relais diffrentiel

Cas de sortie de transformateurIl nest pas toujours ais ni possible dinstaller le tore du relais diffrentielen sortie dun transformateur en particulier dans le cas de jeux de barresde forte section ou de la mise en parallle de cbles.Dans ce cas, le tore pourra tre plac sur la liaison terre-neutre dutransformateur.

Installation des DDR (suite)

L u 2

33Schneider

Cas de transformateurs en parallleDans le cas de transformateurs en parallle, il convient de placer le toresur le conducteur de protection commun aux 2 transformateurs(voir figure suivante). En effet, en cas de dfaut sur le jeu de barres, lecourant de dfaut peut se rpartir entre TR1 et TR2 et seul un toreconnect sur la prise de terre verra le courant total de dfaut.

PralarmeCertains relais diffrentiels fournissent une indication visuelle quand lecourant diffrentiel dpasse la valeur de In / 2 . Cette indication permet lexploitant de prendre les dispositions ncessaires pour faire remonterlisolement du dpart incrimin, vitant ainsi un arrt dexploitationintempestif, souvent coteux.

Applications du schma TTLes applications les plus frquentes du schma TT sont le logement,lclairage public et les locaux scolaires.Le schma TT est aussi utilis dans lhabitat rural. On le trouve aussi dansles rseaux urbains. Il faut noter ce sujet que linterconnexion des prisesde terre fait voluer ce type de rseau vers le TN.

Le tore est plac sur le conducteur de protection commun aux 2 transformateurs en parallle.

Le schma TT est principalement utilis pour lelogement, l'clairage public et les locauxscolaires.

TR1

TR2

L1

L2

L3

N

relais diffrentiel

L1

L2

L3

N

34 Schneider


3.2 schma TNPrincipeLe principe de ce type de schma dit de "mise au neutre" est detransformer tout dfaut disolement en court-circuit monophas phase neutre.Dans ce type de schma :c le point neutre BT de chaque source est reli directement la terrec toutes les masses de l'installation sont relies au neutre et donc la terrepar le conducteur de protection (PE ou PEN). Ce raccordement directtransforme tout dfaut d'isolement en court-circuit phase-neutre qui solliciteles protections de surintensitc le conducteur de protection doit tre maintenu un potentiel proche decelui de la terre par des liaisons en de nombreux points :v au niveau de chaque sourcev l'entre de chaque btimentv le plus souvent possible si des possibilits existent (ex : dans unimmeuble de grande hauteur, le PE est reli chaque niveau aux lmentsconducteurs de la structure du btiment).

Trois types de schmas TNTrois schmas TN existent en fonction de la disposition du conducteurneutre et du conducteur de protection :c TN-S dans lequel un conducteur de protection (PE) distinct du neutre (N)est utilisc TN-C dans lequel les fonctions de neutre et de protection sont combinesen un seul conducteur, appel PENc TN-C-S lorsque le schma TN-S est ralis en aval dun schma TN-C,le schma rsultant est alors appel TN-C-S.

Schma TN-C.

Schma TN-S.

Schma TN-C-S.

PEPEN

Masses

L1

L2

L3

N

PE

PE

PEN

Masses

L1

L2

L3

PEN

PEN

TN-C TN-S

PE

PEN

Masses

L1

L2

L3

PE

N

N

Schneider 35

Analyse dun dfaut disolement

Calcul de l'impdance de la boucle de dfautEn prsence dun dfaut disolement, le courant de dfaut Id nest limit quepar limpdance Zb de la boucle de dfaut.Zb = ZABCDEF (impdance de la portion de circuit ABCDEF)Id = U0 / Zb, avec U0 = 230 V (tension simple).Prenons le cas dun rcepteur aliment par un cble de 50 mm2 de 50 mde long (section et longueur commune des phases et du PE), enngligeant les impdances de ligne AB et EF, on a :Zb ZBCDE (impdance de la portion de circuit BCDE)Zb 2 ZDE (en supposant ZBC = ZDE, les conducteurs BC et DE ayant mmesection et longueur, et en ngligeant l'impdance du dfaut ZCD)

Zb = L / S avec : = rsistivit du cuivre = 22,5 10-3 .mm2/mL = longueur du conducteur en m = 50 mS = section du cble en mm2 = 50 mm2

d'ou :

Zb = 2 x 22,5 10-3 x 50 / 50 = 45 m.

Calcul de la tension de dfautEn pratique, pour tenir compte des impdances amonts on admet unechute de tension de lordre de 20 % sur la tension simple U0, d'o :

UBE = 0,8 U0Comme ZBC = ZDE, la masse du rcepteur est donc porte un potentiel

Ud = UBE / 2 = 0,8 U0 / 2 = 92 V

Cette tension est dangereuse car suprieure la tension maximale descurit (UL = 50 V). Il faut donc imprativement mettre automatiquementhors tension la partie de linstallation concerne.

Calcul du courant de dfautLe courant de dfaut Id pour valeur :

Id = 0,8 U0 / Zb = 0,8 x 230 / 45 10-3 = 4089 A

Le dfaut disolement tant similaire un court-circuit phase neutre, lacoupure est ralise par le Dispositif de Protection contre les Court-Circuits- DPCC - avec un temps maximal de coupure spcifi en fonction de UL(voir page 18).

Exemple de schma TN.

U

F E

D

C

BIA

L1

L2

L3

PEN

d

d

36 Schneider


ConclusionsLe courant de dfaut est fonction de limpdance de la boucle dedfaut. Il faut donc sassurer quen tout point du rseau, le courant dedfaut reste suprieur au seuil de fonctionnement de la protection(Id > Im) dans le temps maximum spcifi par les normes(voir tableaux page 18).Moyennant cette vrification il est possible d'utiliser les dispositifsconventionnels pour les protections.Mais ce schma ncessite :c un calcul, parfois complexe, des impdances de bouclec la connaissance de toutes les impdances de boucle, ce qui est difficilepour les inductances et difficilement matrisable pour les prises de courant,en fonction des appareils raccords ensuitec la vrification du dclenchement des protections la mise en uvre.c des tudes complmentaires pour vrifier ces conditions lors de toutemodification de linstallation.

Mise en uvreTemps maximal de coupureLe potentiel de dfaut Ud tant dangereux pour les personnes, la normeNF C 15-100 413.1.3.3. dfinit le temps de coupure maximum en fonctionde la tension nominale du rseau.Par exemple, pour un rseau de tension nominale phase-terre U0 = 230 V,le temps de coupure ne doit pas excder 0,4 seconde.Ces valeurs dpendent des conditions dhumidit des locaux, de contact,du type de circuit et sont dfinies dans les paragraphes 413.1.1.1. et481.3.1. de la norme NF C 15-100 (voir tableaux page 18).

Calcul du courant de dfaut par la mthode conventionnelleEn pratique, on utilise les deux mthodes suivantes dites conventionnellesprconises par les normes (cf guide NF C 15-105 partie C).Elles sont bases sur l'application de la loi d'Ohm la boucle en dfaut ensupposant que la tension entre la phase en dfaut et le PE (ou PEN) restesuprieure 80 % de la tension nominale. Ce coefficient tient compteforfaitairement des impdances amont.On peut alors :c soit calculer limpdance de boucle (Zb) puis les courants de dfaut (Id)pour tous les circuits de linstallation, et sassurer que Id > Im, o Im est leseuil de rglage des protections de surintensit (dclencheursmagntiques des disjoncteurs).Le courant de dfaut se dtermine en appliquant la loi d'Ohm au circuitBCDE (voir calcul de l'analyse d'un dfaut d'isolement page 35)

Id = 0,8 U0 / Zb 0,8 U0 / (Rph + Rpe),Rph est les rsistances du conducteur de phase (tronon BC)Rpe est les rsistances du conducteur de protection (tronon DE)ces rsistances tant prpondrantes dans l'impdance de la boucle.Si :L est la longueur du cble du tronon en dfaut (L = BC = DE) est la rsistivit la temprature de fonctionnement normal en .mm2/m(22,5 10-3 pour le cuivre et 36 10-3 pour laluminium)Sph et Spe sont les sections des conducteurs de phase et de protection enmm2 alors :

Rph = L / Sph et Rpe = L / Spe

En notant m = Sph / Spe le rapport des sections alors :

Id = 0,8 U0 Sph / (1+m) L

Le schma TN permet d'utiliser les protectionsde surintensit habituelles pour protger contreles dfauts d'isolement par dclenchement aupremier dfaut.Par contre il demande la matrise desimpdances de boucle des dfauts ventuels.Ceci peut se rvler pnalisant la conceptionet particulirement lors d'extensions.

3.2 schma TN (suite)

Schneider 37

c soit calculer la longueur maximale (Lmax) que chaque dpart ne devra pasdpasser en fonction dun seuil de protection (Im) donn.On rutilise lquation prcdente, en calculant L correspondant ImCette longueur sera la longueur Lmax pour respecter : Id > Im, soit :

Lmax = 0,8 U0 Sph / (1+m) ImLes constructeurs d'appareillage de protection donnent des tableaux delongueurs maximales de cbles compte tenu du rglage des protections etdes sections de cbles. Tous ces calculs peuvent tre raliss plusrapidement par des logiciels qui intgrent l'ensemble des paramtres del'installation lectrique.

Calcul par d'autres mthodesD'autres mthodes sont galement possibles pour des calculs plusrigoureux si les hypothses prcdentes ne s'appliquent pas :c mthode des composantes symtriquesLe courant de dfaut est calcul partir des impdances directes, inverseset homopolaires des constituants du rseau (rseau amont, transformateur,cbles). Ceci n'est utile que pour des circuits trs proches de la source.c mthode des impdancesA partir des valeurs des rsistances et ractances de la boucle en dfaut :

Id = U0 / Zs, avec : Zs = R( )2 + X( )2

(R)2 = carr de la somme de toutes les rsistances de la boucle.(X)2 = carr de la somme de toutes les ractances de la boucle.

Cette mthode, prcise et gnrale, n'est pas toujours facilement utilisablecar il faut connatre toutes les caractristiques de la boucle.

Ralisation pratiqueLorsque le courant de dfaut calcul est infrieur au seuil defonctionnement de la protection (ou la longueur relle des cbles estsuprieure la longueur Lmax dfinie), il faut modifier les paramtres durseau pour retrouver lquation Id > Im (L < Lmax).On peut :c diminuer ImUtiliser des dclencheurs faible seuil de dclenchement contre lescourts-circuits (de type G ou lectronique STR).La scurit des personnes tant lie au rglage du seuil dedclenchement, il faut imprativement se prmunir de toute modificationaccidentelle de ce rglage (plombage du rglage des seuils par exemple).Il faudra sassurer dans ce cas que lappareil ne soit pas sollicit par descourants levs de type dmarrage moteur risquant de provoquer undclenchement intempestif.c augmenter la section des conducteursv PE (Spe)v Phases (Sph)Dans ce cas lintensit de court-circuit au niveau des dparts est plusleve, et peut conduire choisir des appareils ayant un pouvoir decoupure plus lev.

38 Schneider



c Installer un Dispositif Diffrentiel Rsiduel (DDR) (sauf en TN-C)La valeur leve des courants de dfaut autorise lutilisation de bassessensibilits (quelques ampres quelques dizaines dampres).Cette solution permet de saffranchir de toute vrification.Elle est obligatoire, par exemple pour les circuits alimentant des prises decourant du fait que la longueur des cbles souples nest pas connue.On installe alors des dispositifs haute sensibilit (DDR HS 30 mA)

L'installation d'un Dispositif Diffrentiel Rsiduel(DDR) permet de saffranchir de toutevrification. Elle est de plus obligatoire, parexemple pour les circuits alimentant des prisesde courant.

L1

L2

L3

N

PE

Utilisation de DDR.

c Raliser une liaison quipotentielle supplmentaire entre les diverslments mtalliques simultanment accessiblesCela permet dabaisser la tension de contact Ud et donc de rendre lecontact moins dangereux (vrification par des mesures obligatoires).Cette solution est onreuse et difficile mettre en uvre (dans lesinstallations existantes).

Utilisation d'une liaison quipotentielle supplmentaire.

L1

L2

L3

N

PE

Structuremtalique dubtiment

Mise en uvre (suite)Ralisation pratique (suite)

Schneider 39

SlectivitLes tudes de slectivit ralises pour les courts-circuits triphass sontapplicables telles quelles pour les dfauts d'isolement.

InstallationDisposition des conducteurs PEN et PELe PE ou PEN doivent tre disposs proximit des phases sansinterposition d'lment ferromagntique.Dans le cas contraire, il nest pratiquement pas possible de dterminerlimpdance de la boucle de dfaut, et sa valeur ne peut tre connue quepar des mesures effectues aprs ralisation de linstallation.Cest le cas par exemple dun parcours de courant de dfaut intgrant descharpentes mtalliques.

FrettageLe PE ou PEN tant parcouru par de forts courants de dfaut, il fautsassurer de sa tenue aux contraintes lectrodynamiques.Le frettage du PE ou PEN doit donc tre ralis de manire rsister lacontrainte mcanique maximale que subira le cble pendant le courant dedfaut.

Valeur de limpdance de la boucle de dfautElle doit tre constante durant toute la dure de vie de linstallation.En cas de modifications trop nombreuses de celle-ci, le calcul delimpdance de boucle nest plus possible et la mesure sur site devientdifficile. On peut, en utilisant le schma TN-S, installer un DDR en ttedextension pour garantir la dtection du dfaut disolement.Il faut aussi se prmunir contre la drive dans le temps des caractristiquesdes composants du PEN.Par exemple, aprs un dfaut disolement, il est conseill de vrifier le bonserrage des connexions des conducteurs PEN ayant subi le courant decourt-circuit.

PEL1

L2L3

Disposition et frettage du PE ou PEN.

40 Schneider

Spcificits du TNLocaux risque d'incendie ou dexplosionLa norme NF C 15-100 ( 482-2-10) impose l'emploi de DDR dont lasensibilit ne dpasse pas 500 mA dans tous les locaux classs risqued'incendie ou risque d'explosion (classs BE2 ou BE3).Dans ce type de locaux :c le schma TN-C est rigoureusement interdit, car le PEN est connect auxstructures mtalliques des btiments. Elles sont donc traverses enpermanence par le courant de dsquilibre du neutre. Ce courant entraneune corrosion des boulons ou rivets de fixations de cette structure ce qui,aprs un certain temps, peut conduire l'apparition d'tincelles pouvantdclencher un incendie ou une explosion selon l'environnementc si le schma TN-S est utilis, une protection par DDR en tte du local estobligatoire. Sa sensibilit sera rgle au maximum gale 500 mA(norme NF C 15-100, 482.2.10). Un DDR ne limitant pas les courants dedfaut, le schma TN-S reste dconseill pour ce type dapplication.

Le conducteur PEN ne doit jamais tre coupSi accidentellement il est coup, toutes les masses en aval du PEN setrouvent portes la tension simple sitt quun appareil monophas estconnect au rseau. Les personnes touchant les masses d'utilisation sonten contact direct.

Il ne faut jamais couper le PEN en TN-C.


Si le schma TN-S est utilis, une protection parDDR de sensibilit i 500 mA en tte du local estobligatoire.

En schma TN-S un DDR doit tre plac en tte, protection pour les locaux risque d'incendie oud'explosion (classs BE2 ou BE3).


Le TN-C est interdit pour les locaux risqued'incendie ou d'explosion.

Le conducteur PEN ne doit jamais tre coup (risque de contact direct avec les massesdes charges monophases).

Local risqued'incendie

PEN

L1

L2

L3

PEN

U

aval

coupuredu PEN

chargemonophase

d

Schneider 41

Mixit TN-C et TN-SDans le cas dune mixit entre les schmas TN, seul le schma TN-C-S estpossible car le schma TN-S doit toujours tre situ en aval du schmaTN-C.

Applications du schma TNLe schma TN est principalement utilis pour :c du grand tertiaire ou des IGH (Immeubles de Grande Hauteur)c des industries ne demandant pas la continuit de service obtenue avec lergime IT (industries sans process continu)c des rcepteurs bas isolement (four...).

Schma TN-C-S.

Dans le cas dune mixit entre les schmas TN,le schma TN-S doit toujours tre situ en avaldu schma TN-C.

PEN

TN-C TN-S

PE

PEN

L1

L2

L3

PE

N

N

Il convient de noter que :c ce risque de rupture est jug trs grand lorsque les conducteurs sont defaible section, donc mcaniquement fragiles.Dans ce cas, la norme NF C 15-100 impose, pour des conducteurs desection infrieure 10 mm2 en cuivre et 16 mm2 en aluminium, de sparerle neutre du PE. On retrouve alors le schma TN-S.c le neutre tant confondu avec le PE dans le schma TN-C, il nest jamaissectionn.En fonctionnement normal, et bien sr en cas de dfaut, des courantscirculent dans le neutre, donc dans le PEN.Il peut donc aussi tre port certains endroits, un potentiel diffrent decelui de la terre.Cet tat peut perturber le fonctionnement de certains composants, etsurtout empche davoir un sectionnement parfait dune partie del'installation.

42 Schneider


3.3 schma ITPrincipeDans ce type de schma, dit "neutre isol" :c le neutre du transformateur est :v soit isol de la terre (neutre isol)v soit reli la terre par une impdance leve (neutre impdant)c toutes les masses de l'installation sont relies la terre.

Niveau d'isolement d'un rseauBien que ce schma soit dit neutre isol, il convient de nuancer cetteappellation en prenant en compte le fait que toute installation na pas, enralit, un niveau disolement infini : on trouve entre chacune des phaseset la terre une impdance disolement qui varie en fonction du type dercepteurs installs, de la longueur et du vieillissement des cbles, desconditions hydromtriques, etc

Impdance et rsistance d'isolementIl faut distinguer la rsistance disolement dun rseau et son impdanced'isolement :c la rsistance est la valeur de lisolement mesure avec un gnrateur decourant continu. Dans ce cas, les capacits entre phase et terre nentrentpas en ligne de compte. Cette mesure est gnralement faite hors tension,donc elle ne prend pas en compte la rsistance d'isolement des rcepteursc limpdance est la valeur de l'isolement mesure avec un gnrateuralternatif. Elle se compose essentiellement dune rsistance et dunecapacit en parallle.La rsistance est lie la nature des dilectriques, la poussire et lapollution recouvrant les lments isolants.La capacit est lie la constitution du cble : en effet deux conducteurs(phase et terre) spars par un isolant (la gaine du cble) constituent uncondensateur lectrique. Elle est aussi de plus en plus lie la prsencede filtres antiparasites constitus de condensateurs branchs entre phaseset masses, donc relies la terre.

Valeurs usuelles d'isolementOn peut considrer que, grossirement, un cble neuf prsente, pourchaque phase, une rsistance d'isolement de 10 M/km en parallle avecune capacit de 0,3 F/km par rapport la terre.Pour faciliter le raisonnement, nous pouvons ramener ces condensateurset ces rsistances entre le neutre et la terre.Ceci revient un isolement global du rseau, pour les 3 phases par rapport la terre, de 3,3 M en parallle avec une capacit de 0,9 F pour 1 kmde cble triphas.A 50 Hz, une capacit de 0,9 F a une impdance de :

1 / C = 1 / (0,9 10-6 x 2 50) = 3537 .

Cette capacit, en parallle avec une rsistance beaucoup plus leve parrapport son impdance, est prpondrante dans limpdance du rseaulectrique par rapport la terre.

43Schneider

Influence des filtres antiparasites sur l'isolementLa prsence de filtres antiparasites utiliss dans certains quipements peutfaire sensiblement baisser l'isolement.Par exemple, un quipement lectronique triphas comportant unecapacit de 10 nF entre chaque phase et la terre au titre de filtre CEMprsentera une impdance ramene entre le neutre et la terre de1/ (3 C) = 1 / 3 x (10 10-9 x 2 50) = 106 k.

Influence des filtres antiparasites dans l'isolement d'un rseau triphas.

Isolement d'un rseau triphas.

Isolement d un filtre antiparasite de CEM.

Associ une installation lectrique de longueur 1 km, le filtre portelimpdance d'isolement du rseau une valeur Z correspondant la miseen parallle entre neutre et terre de :c la capacit de fuite de l'isolement global : 0,9 F, soit une impdance de3537 50 Hzc la capacit de fuite du filtre : 30 nF, soit une impdance de 106 K 50 Hzc la rsistance d'isolement global : 3,3 M.Le calcul donne Z = 3422 (soit une baisse de 3,3%).Cette baisse de l'isolement est d'autant plus importante qu'il y a d'appareilslectroniques prsentant ce type de filtre.

L1

L2

L3

0,9F3,3M

3537

L1

L2

L3

1 km3x0,3F 3x10M

L1

L2

L3

10nF

rcepteurs

L1

L2

L3

30nF

rcepteurs

L1

L2

L3

0,9F3,3M

3537 30nF 106K

L1

L2

L3

=3422Z res

La prsence d'appareillage lectronique avecfiltres d'antiparasitage fait baisser l'isolement durseau.

44 Schneider


3.3 schma IT (suite)

Exemple de schma IT.

Analyse du premier dfaut disolement(dfaut simple)Supposons qu'un dfaut franc apparaisse entre une phase (ici la phase 3)et la masse au niveau dun rcepteur. Il s'agit d'un premier dfaut, aussiappel dfaut simple.Limpdance d'isolement du rseau Zres est dfinie par les cbles et lesrcepteurs.Supposons que nous soyons dans la configuration dcrite prcdemment.L'impdance d'isolement du rseau ainsi calcule est :

Zres = 3422 .

Calcul du courant de dfautSoit Uo la tension simple du rseau.La prise de terre du rcepteur en dfaut prsente une rsistancelectrique RA. L'impdance de boucle du dfaut comporte RA et Zres.Pour Uo = 230 Volt et RA = 10 , le courant de court-circuit a pour valeur :

Id = Uo / (Zres + RA) = 67 mA.

Ce courant est faible car limit par l'impdance d'isolement du rseau,principalement due la capacit d'isolement des cbles.

Calcul de la tension de dfautSi une personne est en contact avec la masse mtallique du rcepteurdfectueux, elle sera soumise un potentiel Ud de valeur :

Ud = Uo x RA / (Zres + RA) = 0,67 V.

Ce potentiel est trs largement infrieur la tension limite de contact(voir page 18) soit UL = 25 V (dans le cas dfavorable de conditionsmouilles) et n'est donc pas dangereux.

Cas de rseau tenduPlus le rseau est tendu plus ces valeurs augmentent.Par exemple pour un rseau de 10 km de cbles, l'impdance d'isolementdevient 342 , le courant de premier dfaut s'lve alors 670 mAcorrespondant une tension de dfaut de 6,7 V.Lorsque la tension de dfaut atteint la valeur de la tension limiteconventionnelle UL, le rseau ne peut plus tre considr comme unschma IT car le dclenchement devra avoir lieu. Fort heureusement ceslimites ne sont que trs rarement atteintes.Toutefois, il est recommand d'viter d'avoir un rseau IT trop tendu.

U

L1

L2

L3

PE

N

R

Z res

A

d

Eviter les rseaux IT trop tendus.

45Schneider

Conclusions en cas de dfaut simpleLe potentiel de dfaut Ud nest pas dangereux pour les personnesLappareil en dfaut pourra continuer fonctionner sans dommage.Il est cependant souhaitable dliminer le dfaut rapidement pour ne pasprendre le risque qu'un autre dfaut survienne, amenant une situation dedouble dfaut qui provoque le dclenchement des protections.

Ncessit d'installer un CPIPour viter cette situation, la norme franaise NF C 15-100 imposelutilisation dun contrleur permanent disolement (CPI) sur tout rseau IT.Ce contrleur mesure en permanence lisolement du rseau par rapport la terre et signale toute baisse en de dun seuil dfini gnralement 0,8fois la valeur de lisolement normal (sans dfaut).Loprateur est donc prvenu ds lapparition de lanomalie et peut prendreles mesures ncessaires pour entreprendre la rparation.La recherche de dfaut est associe la fonction de contrle delisolement. Deux types de recherche de dfaut (sans ouverture desdparts) sont possibles :c recherche manuelle (ralise avec un rcepteur mobile)c recherche automatique (ralise par des localisateurs associs destores placs sur les dparts).

Analyse du deuxime dfaut (dfaut double)Alors que le premier dfaut nest pas limin un autre dfaut d'isolementpeut apparatre sur linstallation.Si ce dfaut intervient sur le mme conducteur que le premier, il ne sepassera rien de plus que prcdemment si ce nest une baisse encore plusimportante du niveau disolement gnral du rseau.En revanche, si le dfaut intervient sur un autre conducteur actif, lesystme de liaison la terre devient soit TN soit TT que les masses soientinterconnectes ou non en situation de dfaut d'isolement. Dans ces deuxcas, il va y avoir circulation dun courant de dfaut quil faut liminer.

Conclusions en cas de dfaut doubleCas de masses interconnectesLes masses d'utilisation sont interconnectes entre elles et la prise deterre du poste (RA).Nous sommes en prsence d'un court-circuit phase-phase ou phase-neutre. Les protections contre les courts-circuits (disjoncteur ou fusible)sont charges d'liminer ce courant de dfaut.

En schma IT le premier dfaut d'isolementn'impose pas le dclenchement. Mais ce dfautdoit tre dtect au moyen d'un CPI et liminavant qu'un deuxime dfaut d'isolementne survienne sur un autre conducteur actifncessitant alors le dclenchement.Moyennant cette rgle le schma IT procure lameilleure continuit d'alimentation.

Contrleur permanent d'isolementVigilohm System XM300.

Dfaut double avec groupes de masses interconnects.

L1

L2

L3

PE

N

I

CPI

d

R A

46 Schneider

Conclusions en cas de dfaut double (suite)Cas de groupes de masses non interconnectsLes masses d'utilisation ne sont pas toutes interconnectes entre elles,par exemple RB est distincte.Ce cas revient un schma TT. Il faut donc protger chaque groupe demasses par des protections diffrentielles (voir page 29).

3.3 schma IT (suite)


Mise en uvreNormalisation :c la normalisation impose lutilisation dun contrleur permanentdisolement (CPI) en tte dinstallationc l'installation d'un limiteur de surtension est galement obligatoire.En effet, le neutre ntant pas reli la terre, les surtensions ou dfauts durseau MT peuvent se rpercuter sur la BT. Ces surtensions peuventrsulter de manuvres dappareillage HT, de perturbationsatmosphriques ou de dfauts disolement au niveau de transformateur(voir chapitre 4).Le limiteur de surtension va samorcer ds lapparition dune surtension etlimitera llvation de potentiel entre rseau et terre.c un DDR est galement exig en tte d'installation pour groupe l'appareilsayant des masses interconnectes et non connectes la prise de terre duposte.

Un CPI est obligatoire en tte d'installation ainsi qu'un DDR par groupede masses interconnectes.

CPI

DDR

R

L1

L2

L3

PE

N

DDR

CPI

Id

R A

B

Dfaut double avec groupes de masses non interconnects.

47Schneider

Conditions de dclenchement en cas de dfaut doubleCas de masses interconnectes : calcul de LmaxLors d'un 2e dfaut en schma IT, la norme NF C 15-100 impose lacoupure automatique. Cette coupure est mise en uvre la conception del'installation par le calcul des longueurs maximales de cble ne pasdpasser en aval d'une protection.Le principe est le mme que celui dcrit dans la mthode conventionnellepour le schma TN (voir page 36). Mais devant l'impossibilit pratiqued'effectuer la vrification pour chaque configuration de double dfaut, lecalcul pour chaque circuit est conduit en prenant en compte le cas le plusdfavorable : un autre dfaut sur un circuit identique.c Lorsque le neutre n'est pas distribu, le dfaut ne peut tre qu'un dfautentre phases et la tension correspondante est Uoe. C'est le casrecommand par la norme NF C 15-100. La longueur maximale du circuitest donne par la formule suivante :

Lmax = 0,8 Uo e Sph / 2 (1+m) Im.c Si le neutre est distribu, la tension retenir est la tension simple Uo et lasection concerne est celle du neutre S1 :

Lmax = 0,8 Uo S1 / 2 (1+m) ImDans les formules prcdentes :

Lmax = longueur maximale en mtresUo = tension simple (230 V pour un rseau 230/240 V) = rsistivit la temprature de fonctionnement normal en W.mm2/m(22,5 10-3 pour le cuivre et 36 10-3 pour laluminium)Im = seuil de dclenchement magntique du disjoncteurSph et Spe sont les sections des conducteurs de phase et de protection en mm2

m = Sph / Spe rapport des sectionsS1 = section du neutre si le dpart comporte un neutre.

Les constructeurs d'appareillage de protection donnent des tableaux delongueurs maximales de cbles compte tenu du rglage des protections etdes sections de cbles. Tous ces calculs peuvent tre raliss plusrapidement par des logiciels qui intgrent l'ensemble des paramtres del'installation lectrique.Les autres mthodes de calculs indiques en schma TN (composantessymtriques et impdances) sont galement possibles (voir page 37).

Cas de masses non interconnectes : utilisations des DDRc Si la prise de terre du poste et des masses dutilisation ne sont pasrelies il faut placer un DDR en tte dinstallation.c De plus, si les masses dutilisation ne sont pas toutes connectes unemme prise de terre, il faut placer un DDR par groupe dquipement.

Un DDR en tte d'installation et par groupe de masses interconnectes.

CPI

DDR n2

DDR n1

DDR n3

48 Schneider


3.3 schma IT (suite)Applications du schma ITLe neutre isol est la solution assurant la meilleure continuit de service enexploitation.Pour cette raison, on trouvera ce SLT dans les hpitaux (et en particulierpour lalimentation des salles dopration), les rseaux lectriques despistes daroport, dans les mines et locaux ou existent des risquesdincendie ou dexplosion, sur les bateaux et dans toutes les industries deprocess trs automatis ou un arrt de fonctionnement serait coteux oudangereux.

Du fait de la possibilit de ne dclencher qu'ausecond dfaut d'isolement (dfaut double), leschma IT est utilis dans les applications quiont une forte contrainte de continuitd'alimentation.

Schneider 49

4.1 Types et effets des surtensions HT 50

4.2 Conventions NF C 13-100 pourla 3me lettre des SLT 50

4.3 Claquage du transformateur HT/BT 51

c claquage primaire-massec claquage primaire-secondaire

4.4 Foudre sur rseau arien HT 55

c couplage par impdance communec couplage capacitif

4. Surtensions HT

50 Schneider

4.1 types et effets des surtensions HT

4. Surtensions HT

Les schmas des liaisons la terre ont une incidence sur la rpercussiondes surtensions HT en BT.Ainsi, des perturbations sur le rseau MT telles que :c un claquage HT-masse ou HT-BT interne au transformateurc la foudrec des surtensions de manuvrepeuvent gnrer des surtensions en BT et affecter les rcepteurs.Ces perturbations se rpercutent sur le rseau BT par couplage :c capacitif (ou galvanique) : travers le transformateur HT/BTc par impdance commune : par les prises de terre.Elles se traduisent par la circulation d'un courant de dfaut dans la prise deterre laquelle sont relies les masses du poste. Ce courant entrane unemonte en potentiel des masses du postes.Selon le SLT, et en particulier le mode de connexion des diverses prisesde terre, cette surtension peut affecter la BT.Le courant de dfaut HT doit provoquer le fonctionnement des dispositifsde protection de l'installation HT. Mais la dure de la coupure, de quelquesdiximes de secondes, est toutefois suffisante pour provoquer unesituation dangereuse ou des dommages aux matriels lectriques BT.

4.2 conventions NF C 13-100 pour la 3me lettre des SLTLes conditions de protection contre les surtensions dpendent des SLT etnotamment la situation des masses de l'alimentation (l'interconnexion ounon des diverses prises de terre du poste de transformation).La norme NF C 13-100 caractrise cette situation par une troisime lettrepour les SLT suivant la convention rappele ci-aprs qui complte laconvention internationale de la page 4.Le poste HT/BT peut comporter les prises de terres suivantes :c RF : prise de terre du parafoudre HTc RP : prise de terre des masses dutilisation du poste, (en gnral prise deterre du transformateur)c RB : prise de terre du point neutre BTc RA : prise de terre des masses d'utilisation BT.Selon l'interconnexion de ces prises, la norme NF C 13-100 dfinit unetroisime lettre pour les SLT :c S : si toutes ces prises de terre sont spares (donc le N et le PE aussiet ceci est cohrent la codification de la page 4)c N : si la prise de terre du poste (RP) est relie celle du neutre N (RB)de la partie BT, la rsistance rsultante ou commune tant note RPBc R : si toutes ces prises de terre sont relies (interconnectes),la rsistance rsultante ou commune tant note RPAB.Ces dispositions associes un schma de SLT influent sur larpercussion des incidents HT sur le rseau BT.

Dispositions possibles des prises de terre d'un poste MT/BT et conventions de notation.

L1

L2

L3

N

PE

R

masses

RR R

R

F P B A

PBA

RPB

Schneider 51

4.3 claquage du transformateur HT/BTClaquage primaire-masseEn cas de dfaut disolement entre primaire d'un transformateur et sa cuve(claquage HT-masse interne), un courant de dfaut HT (Ih) va circuler entrela phase en dfaut et la prise de terre des masses dutilisation du poste(RP).Ce courant est en France limit par une impdance connecte entre neutreet terre au niveau du poste source :c 1000 A en cas de rseau souterrainc 300 A en cas de rseau arien.Ce courant de dfaut lve le potentiel de la prise de terre des massesdutilisation du poste (RP). Cette lvation peut se rpercuter sur la BT.Comme la valeur de RP conditionne directement la tension de contact dansle poste et la tension de tenue dilectrique des matriels BT, il faut vrifierles valeurs atteintes pour ces tensions en fonction du moded'interconnexion de RP avec RB et RA.

Schma TT ou IT non interconnect (TT-S / TT-N ou IT-S / IT-N)Les prises de terre du poste (RP) et du neutre N (RB) de la partie BT sont :c soit confondues (N) en RPBc soit spares (S) en RP et RBc les masses d'utilisation ont une prise de terre distincte RA.L'apparition d'un dfaut HT correspondant un courant Ih se traduit, selonle cas par :c prises confondues : une lvation du potentiel du point neutre BT parrapport la terre la valeur RPB Ih. Lensemble du rseau BT hors PE estalors port au potentiel Uo + RPB Ih par rapport la terre (Uo tension simpleBT). Les masses dutilisation tant maintenues au potentiel de la terre parleur prise de terre indpendante, il y a risque de claquage phase/masse sila valeur Uo + RPB Ih est suprieure la tenue d'isolement frquenceindustrielle des matriels.

En schma TT-N (ou IT-N) un claquage primaire-masse lve le potentiel du point neutre par rapport la terre(tension RP Ih) et soumet les masses des matriels une contrainte lectrique Uo + RP Ih.

Lensemble du rseau BT hors PE voit sonpotentiel s'lever par rapport la terre alors queles masses dutilisation sont maintenues aupotentiel de la terre par leurs prises de terre

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