LIAISON EQUIPOTENTIELLE

Marius Vez, Electrosuisse Romandie

Edition 2005

1 INTRODUCTION 2

1.1 Exemple dinstallation sans liaison quipotentielle 2

1.2 Exemple dinstallation avec liaison quipotentielle 3

1.3 But des liaisons quipotentielles 4

1.4 Autres avantages des liaisons quipotentielles 4

2 EFFICACITE DES LIAISONS EQUIPOTENTIELLES 4

2.1 Tension de contact [UB] gale la tension de dfaut [UF] 4

2.2 Tension de contact [UB] gale une fraction de la tension de dfaut [UF] 6

3 LIAISON EQUIPOTENTIELLE PRINCIPALE 7

4 PROTECTION CONTRE LES CONTACTS INDIRECTS 9

5 LIAISONS EQUIPOTENTIELLES SUPPLEMENTAIRES 9

6 CONTROLE DES LIAISONS EQUIPOTENTIELLES PRINCIPALES 10

7 REFERENCES 12

8 EXEMPLES PRATIQUES 12

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LIAISON EQUIPOTENTIELLE 1 INTRODUCTION

Les installations deau, dair, de chauffage central, de gaz de ventilation, dantennes etc. deviennent de plus en plus importantes dans les btiments industriels et artisanaux. Il en est de mme dans les btiments dhabitation o lon rencontre des installations deau sanitaire, de chauffage central, de gaz, de pompe chaleur etc. Cette multitude de conduites constitue, dans les btiments, un rseau ramifi de systmes mtalliques qui simbriquent les uns dans les autres, tout en tant partiellement spars ou partiellement relis les uns aux autres, soit directement ou indirectement. A cela sajoute le nombre toujours croissant de rcepteurs lectriques.

1.1 EXEMPLE DINSTALLATION SANS LIAISON EQUIPOTENTIELLE

En cas de dfaut disolement dune ligne ou dun matriel lectrique, si tous les lments mtalliques cits plus haut ne sont pas relis galvaniquement entre eux (liaison quipotentielle), les courants circulant dans ces lments pourront engendrer des tensions dangereuses pour les personnes et pour les choses. (Fig. 1.1)

Fig. 1.1 Installation sans liaison quipotentielle

Dfaut disolement 0 V - 200 V

UB B

Conduite mtallique

Cble TT

Conduite mtallique

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1.2 EXEMPLE DINSTALLATION AVEC LIAISON EQUIPOTENTIELLE Si toutes les conduites mtalliques ainsi que les structures mtalliques du btiment sont relies galvaniquement entre elles (liaison quipotentielle), conformment la NIBT 2005, lors dun dfaut disolement, les tensions de contact seront vites ou nettement diminues de faon ne pas prsenter de danger pour les personnes et les choses (Fig. 1.2).

Conduite mtallique

Liaison quipotentielle

Dfaut disolement 0 V - 200 V

UB 0 V B

Conduite mtallique

Cble TT

Fig. 1.2 Installation avec liaison quipotentielle

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1.3 BUT DES LIAISONS EQUIPOTENTIELLES Il est donc primordial dattacher une grande importance la ralisation des liaisons quipotentielles. Leur but est de mettre au mme potentiel ou des potentiels voisins toutes les parties conductrices nappartenant pas aux circuits lectriques. Par lintermdiaire des conducteurs de protection, les carcasses des rcepteurs lectriques se trouvent peu prs au mme potentiel que les parties non lectriques relies au conducteur principal dquipotentialit. Lors dun dfaut (court-circuit entre la phase et la carcasse mtallique) dans le rcepteur, il peut tout de mme y avoir une diffrence de potentiel non dangereuse, entre la carcasse du rcepteur lectrique et les parties mtalliques relies au conducteur principal dquipotentialit. Cette diffrence est due la chute de tension dans le conducteur de protection du rcepteur lectrique.

1.4 AUTRES AVANTAGES DES LIAISONS EQUIPOTENTIELLES

Par le fait quelle est souvent installe paralllement au conducteur de protection, la liaison quipotentielle augmente lintensit de court-circuit en cas de dfaut entre phase et carcasse mtallique raccorde au conducteur de protection. Ceci est un avantage certain lorsque lon est en prsence de longues lignes. Le dclenchement du coupe- surintensit plac en amont sen trouve favoris. Lorsque le conducteur de protection est interrompu, dans la plupart des cas, pour autant que sa section soit suffisante, la liaison quipotentielle le remplacera. Dans nos rseaux avec mise au neutre selon le schma TN, le conducteur PEN du rseau basse tension est raccord au conducteur principal dquipotentialit par lintermdiaire du conducteur de terre de mise au neutre. Dans certain cas, cette liaison contribuera amliorer la rsistance de passage la terre de la station transformatrice.

2 EFFICACITE DES LIAISONS EQUIPOTENTIELLES

Lefficacit des liaisons quipotentielles est incontestable. Afin de le prouver, si besoin est, nous allons voir ci-dessous deux cas diffrents soit : une installation non quipe de liaison quipotentielle principale et une autre munie dune liaison quipotentielle principale. Nous allons constater de quelle manire les tensions et courants de dfaut vont se rpartir.

2.1 TENSION DE CONTACT [UB] EGALE A LA TENSION DE DEFAUT [UF]

Dans un rseau triphas 230/400V, lors dun court-circuit entre Phase et PEN, lorsque le conducteur PEN et de mme section que les conducteurs de phase, avant que le coupe-surintensit plac en amont fonctionne, la chute de tension se produira de manire gale dans le conducteur de phase correspondant et dans le conducteur PEN soit : 115V chacun. La chute de tension dans le conducteur de protection nest rien dautre que la tension de dfaut.

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Dans le cas o la section du conducteur PEN est rduite de 50%, les chutes de tension se rpartiront raison de 2/3 dans le conducteur PEN (tension de dfaut) et 1/3 dans le conducteur de phase soit respectivement : 153V et 77V. Dans le cas dune installation o aucune liaison quipotentielle principale na t prvue entre les parties mtalliques de la construction, les conduites mtalliques deau, dair etc., la tension de contact entre la carcasse du rcepteur lectrique en dfaut et une conduite mtallique ayant le mme potentiel que la terre de rfrence sera gale la tension de dfaut. Elle reprsentera un danger de mort pour les personnes. Voir schma simplifi (FIG. 2.1.1)

UB 115V

S. PEN = S. Ph.

U

Fig. 2.1.1 Ten

Edition 2005 / V01R Ph. = 0,7 R PEN = 0,7

AICC 1644.1230 ==

VIR CCPEF 115==IK

sion de contact sans liaison quipotentielle

-31-03-2006.doc RK = 1000

ARU

K

B 115,0==

5

2.2 TENSION DE CONTACT [UB] EGALE A UNE FRACTION DE LA TENSION DE

DEFAUT [UF] Dans ce cas, la liaison quipotentielle joue parfaitement son rle. Elle fixe des potentiels voisins toutes les parties conductrices de linstallation qui nappartiennent pas au circuit lectrique. Mme si le dfaut se prolonge au del de 5 secondes (ICC trop faible), cette installation ne prsente pas de danger pour les personnes du fait que la tension de contact ne reprsente quune toute petite partie de la tension de dfaut. Dans ce cas, il faudra naturellement sassurer que les conducteurs supporteront le courant de court-circuit pendant toute la dure du dfaut. Voir schma simplif Fig. 2.2.1).

Fig. 2.2.1 Tension de contact avec liaison quipotentielle

S. PEN = S. Ph.

UB

R Ph. = 0,7 R PEN = 0,7 R Retour = < 0,7

AICC 1644.1230 =

VIRU CCRetourF 115= 0,01

U VAB 6,101,0164 =PAAVIK 0016,01000

6,1 =

Edition 2005 / V01-31-03-2006.doc i ( 0,02

6

3 LIAISON EQUIPOTENTIELLE PRINCIPALE

Selon la norme SN ASE NIBT 2005, article 4.1.3.1.2.1, une liaison quipotentielle principale doit dans tous les btiments, relier entre eux sils existent, les lments conducteurs suivants : les conduites principales deau et de gaz les autres canalisations mtalliques, telles que les colonnes montantes de chauffage

central et de climatisation le conducteur principal de terre ou la borne principale de terre ou barre principale de

terre le conducteur PEN de la ligne damene le conducteur principal de protection (PE) les armatures principales mtalliques de construction en bton arm, dans la mesure

du possible lments mtalliques de la construction, par exemple :

- charpente mtallique - poutres mtalliques - fers bton - faades mtalliques - revtements mtalliques - rails de guidage dascenseur

La liste ci-dessus nest bien entendue pas exhaustive. Les installations dextinction automatique (Sprinkler) par exemple, bien quelles ne soient pas mentionnes dans la liste, doivent tre raccordes au conducteur principal dquipotentialit. Il faut partir du principe que tous les lments conducteurs nappartenant pas au circuit lectrique doivent tre raccords au systme dquipotentialit principal. Les conduites mtalliques provenant de lextrieur du btiment doivent tre relies au conducteur principal dquipotentialit le plus prs possible de lendroit o elles pntrent dans le btiment. Les gaines mtalliques des cbles de tlcommunication doivent galement tre intgres au systme quipotentiel principal. Dans ce cas, il faut laccord du propritaire ou des utilisateurs de ces cbles. Sur le schma de principe suivant, on voit un exemple dexcution de liaison quipotentielle principale. (Fig. 3.1) Pour le choix de la section du conducteur principal dquipotentialit, il y a lieu de se rfrer la norme SN ASE NIBT 2005, art. 5.4.7.1.1.

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Si X et Y sont isolants pont nest pas ncessaire

Si X est isolant et Y conducteur pont est ncessaire

Si X est conducteur etY est isolant pont nest pas ncessaire

Si X et Y sont conducteurs pont est ncessaire

Y

X

Fig. 3.1 Exemple tir de NIBT 1000-2 art.41411 1 Ligne damene 6.2 Conducteur spcial pos dans les 2 Conducteur de terre fondations en bton comme 2.1 Electrode de terre selon variante a.b.c lectrode de terre 3.1 Conducteur principal dquipotentialit 7.1 Rseau de distribution de gaz 4.1 Rseau de distribution deau mtallique mtallique et ininterrompu et ininterrompu 7.2 Pontage du compteur de gaz 4.3 Pontage du compteur deau, vannes etc. 8 Coupe-surintensit gnral 5 Conducteur de terre isol et reli 10 Installation de protection contre au rseau de distribution deau mtallique la foudre ou une lectrode de terre spare 10.1 Electrode de terre pour installation 6.1 Ferraillage des fondations en bton de protection contre la foudre comme lectrode de terre 11 Conduite de chauffage 12 Elments porteurs de la construc- tion mtallique 13 Lignes de terre PTT

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4 PROTECTION CONTRE LES CONTACTS INDIRECTS Selon la norme SN ASE NIBT 2005, article 4.1.3.1.1, en cas de dfaut entre une partie active et une masse, afin de garantir la protection contre les contacts indirects lorsque des tensions de contact suprieures 50V alternatif ou 120V continu peuvent se produire entre un circuit ou un matriel lectrique et des parties mtalliques pouvant tre touches simultanment, le circuit ou le matriel en dfaut doivent tre dclenchs par coupure de lalimentation. Deux parties sont considres comme simultanment accessibles si elles sont distantes de moins de 2.50 m lune de lautre (NIBT 2005, art. 4.1.2.4). Les temps de coupure gnralement admis sont de 5 secondes au maximum. Pour des cas particuliers, le tableau de larticle 4.1.3.1.3.3 fixe des temps de coupure plus courts. Par exemple, avec le schma TN, pour les matriels de classe 1, de tension nominale de 230V, qui peuvent tre saisis ou tenus en main pendant lemploi, quils soient raccords directement ou par prise et fiche, le temps de coupure ne doit pas excder 0,4 seconde.

5 LIAISONS EQUIPOTENTIELLES SUPPLEMENTAIRES

Lorsque les conditions mentionnes sous chiffre 4 ne peuvent pas tre respectes, il faut installer des liaisons quipotentielles supplmentaires, appeles galement liaison quipotentielle locale. Elles peuvent intresser toute linstallation ou seulement une partie de celle-ci. Il faut galement intgrer dans ce systme, les conducteurs de protection des prises de courant (Fig. 5.1). Il faut relever que, dans le cas prsent la figure 5.1, les liaisons quipotentielles supplmentaires pourraient tre vites en installant un disjoncteur de protection courant de dfaut en amont de la ligne alimentant lappareil. Les conditions fixes sous chiffre 4 seraient alors satisfaites tant donn que le temps de coupure maximum dun FI est de 0,3 seconde. Une liaison quipotentielle supplmentaire est galement exige pour des installations de type particulier. Ce sont les installations regroupes ce jour dans le chapitre 7 de SN ASE NIBT 2005, savoir : 7.02 piscines 7.03 locaux contenant des radiateurs pour saunas 7.05 installations dans les tablissements agricoles et horticoles 7.06 enceintes conductrices exigus Il ne faut pas oublier que les liaisons quipotentielles supplmentaires doivent galement tre installes dans les locaux avec danger dexplosion (SN ASE NIBT 2005, chapitre 7.61) ainsi que dans les installations situes dans les locaux usages mdicaux (SN ASE NIBT 2005, chapitre 7.10).

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C40A

IN : 28A ICC Ph-PE :227 A

Longueur 70 m

TT 5x10 mm2 Cu, 3P+N+PE

App. Classe 1

2,2 m

4 m

ICC Ph-PEN :300A

Disj. 40A, 227A TF max = 10 sec.

.sec2522710115

22

=

=

=CCIAKt

TF max < t = protection des conducteurs OK ! Conduite mtallique

Construction mtallique Fig. 51 liaisons quipotentielles supplmentaires 6 CONTROLE DES LIAISONS EQUIPOTENTIELLES PRINCIPALES

Le contrle se fait dans la plupart des cas visuellement. Il porte sur la qualit des raccordements, la section des conducteurs ainsi que leur reprage. Dans certains cas, la liaison quipotentielle nest pas volontaire mais elle existe de par la nature de la construction ou du montage des diffrents lments mtalliques. Il nest par consquent pas ncessaire de relier ces lments au systme dquipotentialit principale par lintermdiaire dun conducteur. Ceci est particulirement vrais lorsque lon est en prsence de charpentes, descaliers, de poutres mtalliques et de supports de palans faisant partie de la construction, de canaux de ventilation etc. En cas de doute sur la qualit de ces liaisons quipotentielles, on peut faire une mesure de courant de court-circuit de la manire suivante : 1. ICC entre phase et PE ou PEN sur le bornier du tableau dalimentation des installations

en question. 2. ICC entre phase du bornier dalimentation dans le tableau et chaque objet ncessitant

une liaison quipotentielle, en utilisant la mme filerie de mesure. (Fig. 5.1)

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TABLEAU

L123 N PE

185A

1

2

Canal de ventilation

2

Escaliers

2

Tuyau deau

Si la valeur de ICC est dans les deux cas peu prs identique, la liaison quipotentielle tre considre comme bonne. Dans la plupart des cas, cette valeur est suprieure peutcelle mesure sur le bornier du tableau. Ceci sexplique par le fait que le courant de mesure a de multiples chemins possibles pour retourner jusqu llectrode de terre du transformateur (rsistance de boucle). Si au contraire la valeur ainsi mesure est infrieure de plus de 20 30 % (tolrence des appareils de mesure) de celleliaison quipotentielle.

Edition 2005 / V01-31-03-2006.doc mesure sur le bornier, il faut dans ce c

as, tablir une

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7 REFERENCES [1] SN ASE NIBT 2005 [2] ASE feuille INFO 2047a [3] Peter Bryner, Starkstrominspektorat, Schutzmassnahme Potentialausgleich,

bulletin ASE 19/98 [4] Heinrich Bohnenberger, BKW FMB Energie AG Bern, dossier de photos

8 EXEMPLES PRATIQUES La srie de photos qui suit reprsente une partie importante des cas pour lesquels il y a rgulirement un doute quant savoir sil faut ou non relier ces lments mtalliques au conducteur principal dquipotentialit. Cette srie de photos nest certainement pas exhaustive, mais les cas particuliers pourront probablement tre traits par analogie.

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INTRODUCTIONEXEMPLE DINSTALLATION SANS LIAISON EQUIPOTENTIELLEEXEMPLE DINSTALLATION AVEC LIAISON EQUIPOTENTIELLEBUT DES LIAISONS EQUIPOTENTIELLESAUTRES AVANTAGES DES LIAISONS EQUIPOTENTIELLES

EFFICACITE DES LIAISONS EQUIPOTENTIELLESTENSION DE CONTACT [UB] EGALE A LA TENSION DE DEFAUT [UF]TENSION DE CONTACT [UB] EGALE A UNE FRACTION DE LA TENSION

LIAISON EQUIPOTENTIELLE PRINCIPALEPROTECTION CONTRE LES CONTACTS INDIRECTSLIAISONS EQUIPOTENTIELLES SUPPLEMENTAIRESCONTROLE DES LIAISONS EQUIPOTENTIELLES PRINCIPALESREFERENCESEXEMPLES PRATIQUES