schémas des liaisons à la terre dans le monde et évolutions

8/9/2019 schmas des liaisons la terre dans le monde et volutions

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n 173

les schmas desliaisons la terre

dans le monde etvolutions

CT 173 dition juillet 1995

Roland Calvas

Ingnieur ENSERG 1964 (EcoleNationale Suprieure d'Electroniqueet Radiolectricit de Grenoble) etdiplm de l'Institut d'Administrationdes Entreprises, il est entr chezMerlin Gerin en 1966.Lors de son parcours professionnel,

il a t responsable commercial,puis responsable marketing del'activit protection des personnes.Il est aujourd'hui en charge de lacommunication technique du groupeSchneider.

Bernard Lacroix

Ingnieur ESPCI 74 (EcoleSuprieure de Physique et ChimieIndustrielle de Paris), il a travaill5 ans chez Jeumont Schneider oil a particip, entre autre, audveloppement du variateur devitesse hacheur du TGV.

Entr chez Merlin Gerin en 1981, il at successivement technico-commercial dans l'activit onduleur,puis responsable commercial del'activit protection des personnes.Depuis 1991, il est en charge de laprescription dans le domaine de ladistribution BT de Puissance.


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Cahier Technique Merlin Gerin n 173 / p.2

lexique

CEM Compatibilit Electro Magntique

CPI Contrleur Permanent dIsolement

CR protection Court Retard, (protection contre les surintensits de court-circuit par disjoncteur avec

dclencheur rapide)DDR Dispositif Diffrentiel Rsiduel

DLD Dtecteur Localisation de Dfaut

DPCC Dispositif de Protection contre les Courts-Circuits (disjoncteurs ou fusibles)

Electrisation application d'une tension entre deux parties du corps

Electrocution lectrisation qui provoque la mort

GTB Gestion Technique des Btiments

GTE Gestion Technique de la distribution dEnergie lectrique

GTP Gestion Technique du process (automatisation des...)

IDDDDDn seuil de fonctionnement dun DDR

UL tension limite conventionnelle (tension de contact maximale admissible) dite de scurit

MT/HTA Moyenne Tension : 1 35 kV selon le CENELEC (circulaire du 27.07.92)

Haute Tension de classe A : 1 50 kV selon le dcret franais du 14.11.88


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les schmas des liaisons la terredans le monde et volutions

sommaire

1. Rappel sur les SLT normaliss Historique p. 4

Emergences des rgimes p. 4du neutre

Les SLT de la CEI 364 p. 7

2. Schma de liaison la terre Gnralits p. 9

Influence du SLT MT p. 9

SLT en BT p. 10

Les SLT des rseaux BT p. 11privs dans quelques pays

3. Evolution et choix des SLT Evolution des installations p. 15lectriques

SLT et perturbations p. 15des systmes lectroniques

Evolution des SLT p. 17

Choix du SLT p. 19

4. Conclusion p. 21Annexe 1 p. 22

Annexe 2 : bibliographie p. 24

Aprs un rappel historique sur lanaissance des Schmas des Liaisons la Terre - SLT -, le lecteur trouveradans ce Cahier Technique des

informations sur les pratiques dequelques pays au niveau de lamoyenne tension, des postes HT/BT,mais surtout en distribution BTpublique, industrielle et tertiaire.Les installations lectriques voluent,l'lectronique est partout ; ceci nousamne jeter un regard nouveau surles SLT (rgimes du neutre) utilissen BT ; et pourquoi pas, prdire unevolution qui devrait rapprocher lesschmas TN-S et TT.Les critres de choix des SLT ontchang... il est conseill ceux qui

connaissent peu les SLT normalisspar la CEI 364 de lire d'abord le CahierTechnique n 172.

dans le monde


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Lutilisation de lnergie lectrique apratiquement dbut en 1900.

Aujourdhui les normes dinstallationlectrique sont trs dveloppes ettraitent tous les aspects importantspour la ralisation dune installationcorrecte.

En BT, la norme de rfrence est laCEI 364, (cf. annexe n 1), et enFrance la NF C 15-100.

Les normalisateurs ont port une

attention toute particulire auxdispositions mettre en uvre pourassurer la protection des personnes etdes biens (partie 4 des normes sus-cites).

Cette proccupation a conduit lanormalisation de trois Schmas deLiaisons la Terre - SLT - encoreappels rgimes du neutre.

Avant de rappeler ce que sont ces troisschmas, il est intressant de faire unpetit rappel historique.

historique

Risque lectrique et protection despersonnescau 18esicle, l'lectricit statiqueproduite par le frottement de certainscorps isolants est une distraction"scientifique" qui fait sursauter lesexprimentateurs ... dans les salons.Quelques expriences dangereusesmontrent la nature lectrique de lafoudre.Et en 1780 : par hasard, une "machinelectrostatique" fait bouger les pattesd'une grenouille. Galvani observe la

contraction des muscles par l'lectricit ;cen 1880 : pour transporter l'lectricitsur plusieurs kilomtres, la tensioncontinue quitte le domaine des 100 V(ncessaires au fonctionnement deslampes arc) pour monter 1 300 V(exposition de 82 Munich) (cf. fig. 1),puis 3 000 V (liaison Grenoble-Vizille)en 83.Les dfauts d'isolement provoquentfuites et courts-circuits.La tension de 100 V CC peut, dit-on,tre touche sans danger.

1. rappel sur les SLT normaliss

cen 1886 : premire installation dedistribution en courant alternatif auxUSA : alternateur 12 A/ 500 V CA et16 petits transformateurs fournissent le100 V alternatif aux premiers abonns.cen 1889 : c'est la guerre ducontinu et de l'alternatif en Amrique duNord :v Edison dfend le courant continu,dcrit les dangers du courant alternatif

pour les personnes et fait des essaissur les chiens, les chevaux,v Westinghouse est partisan del'alternatif.Edison propose un duel Westinghouse : chacun sera soumis des tensions identiques de 100, 150,200 V etc. en courant continu pourEdison et en courant alternatif pourWestinghouse... ; prdiction : 200 V CA, Westinghouse sera mort !Le duel n'eut pas lieu ... untlgraphiste mont sur un poteau

s'lectrocute et brle pendant unedemi-heure en plein centre de New York.cen 1890 : Kremler monte sur lachaise lectrique et est lectrocutavec ... du courant alternatif ;Ainsi, la fin du 19e sicle, il tait clairpour la communaut technico-scientifique que le courant lectriquetait dangereux... pour l'homme, etl'alternatif plus dangereux que le

continu.

mergence des rgimes duneutreCeux-ci sont le rsultat d'une longuevolution guide par la recherche de lameilleure protection des personnes.De 1880 1920, le transportet la distribution de l'lectricitse font en "neutre isol", les lignessont nues, mises hors de porte,supportes par des isolateurs ;

fig. 1 : installation de M. Desprez dans le palais de l'exposition de Munich.

photo


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aucun point du rseau n'est misvolontairement la terre.Dans les habitations, la tension estde 100/110 V CA.

cen 1882, une recommandation de laSocit Britannique des IngnieursTlgraphistes et Electriciens, indiqueque, dans les habitations, si la tensionest > 60 V CA il faut disposerappareillage et conducteurs de tellefaon qu'il n'y ait pas de risqued'lectrisation.Pendant toute cette priode, lesfusibles fondent et les personnes "sontlectrises", (cf. fig. 2), mais, compte-tenu du niveau de la tension dedistribution, il y a peu d'lectrocution.cen 1923, en France, une "norme"

relative aux installations lectriques"impose" la mise la terre des masses :v carcasses de moteurs fixes etmobiles, susceptibles d'tre touchesd'un endroit non isol, dans lesinstallations courant alternatif detension suprieure 150 V,v appareils lectrodomestiques fixes etportatifs d'une puissance suprieure 4 kW,v enveloppes de chauffe-bainslectriques installs dans les salles debains,v pices mtalliques situes dans les

locaux imprgns de liquidesconducteurs et qui, par suite de dfautd'isolement, pourraient se trouver soustension.

La norme ne donne aucune indicationsur les conditions de mise la terre,sur la valeur de la rsistance dela prise de terre et ne prvoit aucundispositif de protection. Elle comportebien quelques rgles concernantles coupe-circuit mais il s'agitseulement de conditions d'installation.Pour viter la fusion des fusibles surdouble dfaut disolement, il est viteapparu souhaitable d'tre averti de laprsence du premier dfaut.C'est pourquoi le premier contrleurd'isolement scurit positive futinstall dans les installationsindustrielles, (cf. fig. 3). Si une lampes'teint, c'est qu'il y a un dfaut entre laphase correspondante et la terre.Ainsi est n le premier schma desliaisons la terre : le neutre isol.Le contrleur permanent d'isolement(CPI), trois lampes (en triphas), estutilis jusqu'en 1955.

En 1951, les premiers CPI " tubes",

injection de courant continu, sont

installs dans les mines :

l'isolement des phases et duneutre est contrl.

En 1962, sont fabriqus les

premiers CPI transistors

(Vigilhom TA) et en 1972 les

premiers CPI injection de courant

alternatif basse frquence.

En 1927 un arrt impose, en

France, la mise la terre du neutre

du transformateur en distributionpublique (tension 150 V CA).

fig. 2 : lorigine : lmergence du neutre isol.

a

1er dfaut

rien ne se passe

a

dfaut double

le fusible fond

si dfauts francs

a

mise la terre des

masses des rcepteurs

(1923) pour viter

l'lectrisation par

"contact indirect"

une lampe qui s'teint

prvient d'un dfaut d'isolement

sur la phase correspondante

fig. 3 : contrleur d'isolement lampe dans

l'industrie.


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A cette poque, la productiond'lectricit en France est d'environ350 kWh/habitant/an, (elle tait de 7 en1900) ; le dixime de cette production

est distribue en BT.Les socits d'lectricit alimententplusieurs abonns par transformateur.Or, en neutre isol, deux dfauts laterre chez deux abonns diffrents neprovoquent pas toujours la fusion desfusibles et le risque incendie estcertain, (le risque contact indirectexiste, mais il est ignor) ;

Ainsi, l'application du dcret de 1923permet de mettre hors tension, plussrement, l'abonn en dfaut et ainside garder un rseau sain.

En 1935, le dcret sur la protection des

travailleurs et la norme C 310, (reprisepar la norme C 11 de 1946)commencent parler du risque inhrentau dfaut d'isolement. C'est cemoment que l'association "mise laterre des rcepteurs et dispositifs decoupure automatique" apparat. Cesderniers peuvent tre des fusibles, des"diffrentiels" ou des relais voltmtriquesde tension masse/terre (cf. fig. 4).

A noter que les dispositifs de protectionde seuil infrieur 30 A sont senssassurer la scurit !Les premiers disjoncteurs de

branchement diffrentiels sont fabriqusen 1954. Outre la protection despersonnes et le dcouplage desabonns, ils ont permis de lutter contreles branchements sauvages (vol decourant entre phase et terre au momentdu passage du 127 V monophas au220 V biphas (un seul enroulement demesure du courant dans le compteur).

Ainsi est n, en France, le neutre la terre, mais il faut attendre le dcretdu 14.11.62 sur la protection destravailleurs et la norme C 15-100 bleuedu 28.11.62 pour que soit dfinie avecprcision l'impdance de la boucle de

dfaut, donc les prises de terre, enfonction du calibre des fusibles ou duseuil des DDR alors fix par la normeC 62-410 : 450 200 mALa norme C 15-100 de 1962 officialiseainsi le neutre isol et le neutre laterre (mesure B1) ainsi que la mise auneutre (mesure B3).

Elle distingue bien les contacts directset indirects. Elle liste les mesures deprotection primaires (A) et les moyensde protection par dispositifs de coupure

automatique (B), sans toutefois donnerd'indication de temps defonctionnement.

Paralllement la norme, le dcret du14.11.62 lgalise le neutre isol et leneutre la terre.En 1973, un arrt du Ministre dutravail autorise la mise au neutre enFrance.Entre 1962 et 1973 chaque rgime duneutre a ses partisans convaincus enFrance et dans les autres pays. Lamise au neutre a le mrite d'tre simpledans son principe ; ce sont les DPCC

qui mettent hors tension les rcepteurs(ou abonns BT) qui ont un dfautd'isolement.La mise au neutre (schma) TN estpratique dans certains pays endistribution publique (pas en France) :(cf. fig. 5).

Son emploi, s'agissant de protectiondes personnes contre les contactsindirects, ncessite une matriserigoureuse des impdances de

boucle (quel que soit le point dedfaut) pour tre certain dufonctionnement du DPCC qui vadconnecter la partie en dfaut dansles temps impartis.

La dfinition de ces temps par lesexperts de la CEI dans les annes 70,en fonction de l'impdance du corpshumain, et des effetspathophysiologiques, a autoris sonemploi.

Il convient de noter que transformer undfaut d'isolement en court-circuit

augmente les risques de dtriorationdes matriels et les risques d'incendie.A ce propos, rappelons que laprotection est base sur l'hypothsede l'volution rapide d'un dfautd'isolement vers l'tat de dfaut francentre phase et neutre.

fig. 4 : neutre la terre en distribution publique monophase.

a

DPCC DPCC

Ph

N

fig. 5 : neutre TN-C en distribution publique monophase.

a

DPCCouDDR

Ph

N

DPCCouDDR


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les SLT de la CEI 364Les trois SLT normaliss au niveauinternational sont aujourdhui repris par

bon nombre de normes nationales : enFrance, par la norme dinstallation BTNF-C 15-100.Ces trois rgimes du neutre sonttudis en dtail dans le CahierTechnique n 172 ; avec, pour chacun,prsentation des risques, et desappareillages de protection associs.Il convient toutefois de rappelersuccinctement leur principe deprotection.

Le schma TN

(cf. fig. 6)

c le neutre du transformateur est mis

la terre ;c les masses des rcepteurs

lectriques sont relies au neutre.

Le dfaut d'isolement se transforme encourt-circuit et la partie en dfaut est

dconnecte par la protection contreles courts-circuits (DPCC).

La tension de dfaut (masse/terre

profonde) dite de contact indirect

est Uo/2 si limpdance du circuitaller est gale celle du circuit

retour. Suprieure la tension limite

conventionnelle (UL) qui est

gnralement de 50 V, elle ncessiteune dconnexion dautant plus rapideque Ud est grand devant U

L.

Le schma TT

(cf. fig. 7)

c le neutre du transformateur est mis

la terre ;

c les masses des rcepteurslectriques sont aussi relies une

prise de terre.

Le courant de dfaut d'isolement estlimit par l'impdance des prises de

terre et la partie en dfaut dconnecte

par un Dispositif Diffrentiel Rsiduel

- DDR -.La tension de dfaut est :

Uc = UoRA

RB + RA, suprieure la

tension UL, le DDR entre en action ds

que Id uUL

RA

schma TN-C

PEN

dfaut

fig. 7 : schma TT.

schma TN-S

RB RA

PE

N

dfaut

PE

N

dfaut

fig. 6 : schmas TN-C et TN-S


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Le schma IT

c le neutre du transformateurn'est pas reli la terre. Il est

thoriquement isol ; en fait, ilest reli la terre par les

capacits parasites du rseau

et/ou par une impdance de fortevaleur 1 500 (neutre impdant).

c les masses des rcepteurs

lectriques sont relies la terre.Si un dfaut d'isolement se produit, unfaible courant se dveloppe du fait

des capacits parasites du rseau

(cf. 1er schma de la fig. 8).

La tension dveloppe dans la prisede terre des masses (tout au plusquelques volts) ne prsente pas dedanger.

Si un deuxime dfaut survient(cf. 2e schma de la fig. 8), alorsque le premier n'est pas limin,il y a court-circuit et ce sont lesDPCC qui assurent la protectionncessaire.

Les masses des rcepteursconcerns sont portes au potentieldvelopp par le courant de dfautdans leur conducteur de protection (PE).

1er dfaut

RA

dfaut double

PE

BA

fig. 8 : schma IT.


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2. schma des liaisons la terredans le monde

La mme norme indique si Rp > 1 ,

la tension Rp . IhMT

doit tre limine

par exemple :

c en moins de 500 ms pour 100 V ;

c en moins de 100 ms pour 500 V.

Si ce n'est pas le cas Rp et RNdoivent tre distinctes, ceci quel

que soit le SLT BT. Cette rgle,

pas toujours respecte dans

certains pays, conduit souvent

la sparation des deux prises

de terre (ceci pour les rseaux MTayant un fort courant de dfaut

homopolaire). Si toutes les prises de

terre (poste-neutre-utilisations) n'en

forment plus qu'une, il est observ une

monte en potentiel des masses BT qui

peut tre dangereuse (cf. fig. 9b).

c davoir une meilleure continuit deservice (disponibilit de llectricit) enautorisant la non coupure sur dfauttemporaire ;c de relier ou non les masses du posteMT/BT et celles du neutre BT pourviter les risques aux usagers et auxmatriels BT.La CEI 364-4-442 indique que leschma des liaisons la terre dans unposte MT/BT doit tre tel quel'installation BT ne soit pas soumise

une tension par rapport la terre de :c Uo + 250 V : plus de 5 s ;cUo + 1 200 V : pendant moins de 5 s,(Uoeen IT). Ceci signifie que lesdivers quipements raccords aurseau BT doivent pouvoir supportercette contrainte (cf. fig. 9a) ;

N

MT MT BT

IhMT

RP RB

HT

fig. 9a : si Rp et RB sont relies le courant de dfaut fait monter le potentiel des rseaux BT

par rapport la terre.

IhMT

MT

RT (RPBA)

BT

gnralitsDans tous les pays industrialiss, lesrseaux et rcepteurs BT sont mis laterre pour des raisons de scurit faceau danger que reprsente le courantlectrique pour les personnes.Les objectifs sont toujours les mmes :c fixer le potentiel des conducteursactifs par rapport la terre enfonctionnement normal ;c limiter la tension entre les masses

des matriels lectriques et la terre encas de dfaut disolement ;c mettre en uvre des dispositifs deprotection qui suppriment le risquedlectrisation, voire dlectrocution despersonnes ;c limiter les montes en potentiel duesaux dfauts dorigine MT.

influence du SLT MTSi les trois premiers objectifs ci-dessussont du domaine des SLT BT, lequatrime a des rpercussions nonngligeables sur la scurit despersonnes et des biens en BT. Ainsi,au niveau des postes MT/BT, un dfautphase MT/masse, ou entre lesenroulements MT et BT, peut crer undanger pour les matriels et lesusagers du rseau BT.

En MT publique ou industrielle, saufcas particulier, le neutre nest pasdistribu et il ny a pas de conducteurde protection (PE) entre les postes ouentre poste et rcepteur MT. Ainsi, undfaut phase/terre se traduit par uncourant de court-circuit monophas

limit par la rsistance des prises deterre et la prsence ventuelledimpdances de limitation (gnrateurhomopolaire).

La tendance actuelle, dans les diverspays, est de limiter les courants dedfaut homoplaires des rseaux MT ;ce qui permet :

fig. 9b : les masses des rcepteurs BT sont portes au potentielIhMT . RT.


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Le tableau de la figure 10 donnequelques exemples relatifs ladistribution publique dans le monde.Il montre que, dans beaucoup de pays,

les prises de terre du poste et du neutredoivent tre spares si leur rsultantenest pas infrieure 1 .A noter que pour les rseaux MTindustriels, le SLT IT impdant est leplus souvent utilis. Le gnrateurhomopolaire fournit un courant rsistifde lordre de 2 fois le courant capacitifdu rseau (cf. Cahier Technique n 62),ceci permet l'utilisation de DDR pourassurer la protection par dconnexiondu dpart en dfaut.

SLT en BTLes transformateurs MT/BT utilisssont en rgle gnrale des Dy 11(triangle/toile) ; signaler toutefoispour la distribution publique aux USA etau Japon, lemploi de la distributionmonophase point milieu, (cf. fig. 11).La trs grande majorit des paysappliquent ou sinspirent de la normeCEI 364 qui dfinit les SLT TN, IT, etTT ainsi que les conditions deprotection ; ceci pour la distributionpublique et la distribution prive.

En distribution publiqueLes rgimes les plus utiliss sont le TTet le TN ; quelques pays, notamment laNorvge, utilisent le rgime IT.Le tableau de la figure 12 liste quelquesexemples relatifs la distributionpublique (abonns BT).Ce tableau montre que les pays anglo-saxons utilisent surtout le TN-C, alorsque le TT est employ dans le reste dumonde.

fig. 12 : exemples relatifs la distribution publique dans le monde (abonns BT) - SLT BT.

fig. 11 : couplage des enroulements

secondaires du transformateur MT/BT.

pays SLT MT connexions observations

des masses

Allemagne isol ou compens relies si Rp


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Le TN-C ncessite une recherche delquipotentialit coteuse :c pour le distributeur :v aux USA, mise en place dun

conducteur supplmentaire tout le longde la distribution MT et BT avec mise la terre tous les 400 m,v en Grande Bretagne, de multiplesprises de terre sont installes sur leneutre du rseau BT public, ce quidispense labonn davoir sa prise deterre,v en Allemagne, une prise de terre pourle neutre est ralise juste en amont dubranchement de labonn ;c pour labonn :en gnral, connexion au conducteurde protection des structures

mtalliques du btiment et de toutes lescanalisations mtalliques.

En distribution BT industrielle ettertiaireLes 3 SLT sont utiliss des degrsdivers dans tous les pays :c le schma TN-C est surtout employdans les pays anglo-saxons pour lesinstallations tudies et ralises avecsoin (adquation DPCC/impdances deboucle) correspondant desimmeubles modernes o tout ce qui estmtallique est reli au conducteur deprotection et pour lesquels les risques

dexplosion et dincendie sont trsfaibles, (cf. NF C 15-100).Il est aujourdhui dconseill dans leslocaux quips de systmeslectroniques communicants (rseauxinformatiques, de GTC, GTP ou GTB)du fait que les courants dans le neutre,donc dans le PE, font varier lesrfrences de potentiel. Rappelons quele TNC ne peut tre utilis ds que lasection des conducteurs actifs est 10 mm2 Cu.c le schma TN-S est aussi utilisdans les pays anglos-saxons et son

emploi est de plus en plus frquenten France, notamment dans le tertiaire.Il ncessite un conducteursupplmentaire, impose galementdes tudes et une ralisationsoignes, mais il est plus soupledemploi ; il utilise des DDR pour laprotection des personnes (dans le casde cbles de grande longueur), pour laprotection incendie ainsi que pour lesextensions sans calcul de limpdancede boucle.Il reste que les courants de dfautdisolement qui sont des courants de

court-circuit peuvent, si le PE est reli,dans la distribution, aux structuresmtalliques, crer des perturbationslectromagntiques prjudiciables au

bon fonctionnement des quipementslectroniques (somme des courantsdans le cble non nulle et courants"vagabonds".Enfin, le neutre ntant pas protgdans certains pays, (dispositionautorise par la norme CEI 364)...,celui-ci peut tre dtrior parsurintensit notamment lorsque desrcepteurs gnrant des courantsharmoniques de rang 3 et multiplessont aliments par le rseau. Ceciconduit, dans certains cas, doubler lasection du neutre (vu aux USA)... A

terme, la normalisation internationaledevrait prescrire la protectionsystmatique du neutre, voire laprotection (sans coupure) du PEN enTN-C.c le schma IT ncessite autant desrieux que le schma TN-S. Lasurveillance permanente de lisolementpermet la prdiction du dfaut,aujourdhui facilite par les systmesnumriques qui permettent de suivredans le temps lvolution de lisolementdpart par dpart.Il ncessite la recherche et lliminationdu dfaut et donc, de prfrence, la

prsence dlectriciens sur le site.Dans quasiment tous les pays, leneutre isol est utilis chaque fois quela continuit de service est importanteou que la vie des personnes est en jeu(hpitaux par exemple).c le schma TT est le plus simple mettre en uvre, les courants dedfaut disolement sont 1 000 fois plusfaibles quen TN ou IT (2e dfaut) doson intrt vis--vis des risques

incendie, explosion, dgts matriels etperturbations lectromagntiques.Son point faible est le risque declaquage en retour lors dun dfaut

disolement dans le poste ct MT si lecourant de dfaut homopolaire estimportant et si les masses du poste etdu neutre sont relies.

Il nexiste pas de statistique sur lemploides SLT dans le monde, mais leSLT TT est de loin le plus utilis.Cest par ailleurs, le rgimecertainement le mieux adapt aux paysen voie de dveloppement (simplicit).Aprs ces quelques considrations surles trois SLT officiels, il est intressantdexaminer leur mise en uvreparticulire dans quelques pays.

les SLT des rseaux BTprivs dans quelques paysAux USALes diffrents SLT sont utiliss : leTN-S (cf. fig. 13) est le plus employ,mais l'IT et l'IT impdant sont utilissdans les usines process.c deux particularits importantes dansla mise en uvre du TN-S :v le neutre est non protg et noncoup, ce qui peut prsenter desrisques pour les personnes ou lesbiens :

- le potentiel du neutre par rapport laterre peut tre lev en cas de dfautprenant son origine au niveau MT, cequi est dangereux,- les courants harmoniques de rang 3et multiples de 3 sadditionnent dans leneutre et peuvent provoquer deschauffements inadmissibles ;v le conducteur de protection estsouvent constitu par le chemin decble et les tubes mtalliquesacheminant les conducteurs actifs :

fig. 13 : schma du SLT TN-S aux USA.

a charge

N


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- limpdance de ce PE est difficile matriser, ainsi le NEC 230-95(National Electrical Code) considreque les DPCC ne garantissent pas

toujours la scurit en cas de dfautdisolement,- le PE ntant pas li mcaniquementau conducteur actif dfaillant (cblessur chemin de cble qui sert de PE),les efforts lectrodynamiques dus aufort courant de dfaut cartent le cblede son support, (les rseaux BTamricains sont trs puissants). Ceciprovoque un dfaut intermittent avec,pour consquence, un risque de nonfonctionnement des DPCC et uneaugmentation du risque incendie.A noter que lorsque le PE est unconducteur distribu, la mise la terredu neutre du transformateur estquelquefois ralise travers unefaible impdance, ceci pour limiter lesI2t au point de dfaut (Id i 1 000 A).c protections utilises en TN-SOutre lemploi des DPCC, rappelonsque dans lesprit amricain lesprotections de terre utilises ontessentiellement pour objet la protectiondes biens et la limitation du risqueincendie.

Dans ce domaine le NEC impose leminimum, cest--dire lutilisation deprotections diffrentielles sur les

installations BT lorsque les 3 conditionssuivantes sont remplies :- neutre directement mis la terre,- tension simple suprieure 150 V etinfrieure 600 V,- intensit nominale de lappareil dette suprieure 1 000 A ;v mise en uvre des DDRCette protection peut tre effectue de3 manires :- Residual Sensing : (dtection decourant rsiduel par addition vectorielledes courants dans les conducteursactifs), (cf. fig. 14). Ce montage, dit deNicholson, ncessite linstallation dun

transformateur de courant sur le neutre,le neutre tant aux USA non coup etnon protg.- Source Ground Return : (dispositifdiffrentiel rsiduel plac dans laliaison neutre-terre), utilisableuniquement en tte dinstallation; ilpermet la mise en parallle dessources (cf. fig. 15).

fig. 16 : zro squence.

R

N

Rdisjoncteuravec protectionde terre intgre

N

fig. 14 : residual sensing.

R

N

fig. 15 : source ground return.


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- Zro squence : (DDR classique) ; ilpermet de dtecter des courantsfaibles, et peut tre employ diffrents niveaux de linstallation pour

raliser une protection slective(cf. fig. 16).v rglages du dispositif de tte :- seuil maxi : 1 200 A,- temps de dclenchement : il ne doitpas dpasser 1 s pour un courant dedfaut de 3 000 A.

Nota

Le NEC ne prcise pas de tempsde dclenchement 1 200 A, mais ilest dusage de mettre en place desprotections avec des seuils plusbas et les plus instantanes

possible.c slectivit des protectionsdiffrentiellesLa NEC 230 95 nimpose laprotection terre que pourlappareil de tte. Bien videmment,il est ncessaire dinstaller aussicette protection en aval afin dviter lamise hors service de linstallationcomplte en cas de dfaut terre.Il est alors ncessaire aussi dassurerla slectivit entre les diffrentesprotections. Ce problme peut trergl de deux manires :v

entre les protections terre avec uneslectivit :- chronomtrique par temporisation de0 1 s,- logique ou Zone SlectiveInterlocking recommande aux USA,elle permet dviter davoir destemporisations longues (rduction duI2t traversant) et de raliser facilementla slectivit sur 3 niveaux ou plus.v entre protection terre et magnto-thermiqueLa slectivit sera dtermine par lacomparaison du seuil de rglage de la

protection terre amont avec la courbeI = f(t) du rglage magnto-thermiquede la protection aval (cf. fig. 17).Lconomie demploi de protections de"terre" dans les divisionnaires est faiteau dtriment du seuil defonctionnement des protections et doncdes risques de dtrioration plusimportants.

a)

b)

3

D1M25 + GFP

D2M10 + GFP

D3C161

tableau principal

tableau secondaire

R

3

R

T1000 A - 0,1 s

T1200 A - 0,2 s

D3

ts D2

STR38

D1

STR58

IpA

0,10,2

5

875

1000

1200

2500

fig. 17 : slectivit entre protection contre les courts-circuits aval (D3) et protections de terre

(GFP) amont, en orange.


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masses (IhMT

. R) ; un limiteur desurtension rduit ce risque.Par ailleurs un relais diffrentiel placsur le circuit neutre/terre, provoque

louverture instantane dudisjoncteur MT sil dtecte un courantde dfaut suprieur 20 A.c disposition complmentaireLa rsistance de limitation estsurveille par un relais ohmique :v si la rsistance est coupe : le SLTdevient unIT ; lexploitation peutcontinuer mais il y a ouverture dundpart en cas de dfaut double parDDR,v si la rsistance est en court-circuit, leSLT devient TN-S et le premier dfautdisolement provoque louverture d'un

disjoncteur BT, moins, bien sur, quele service lectrique de maintenance aitagi temps.

Comparativement au schma TT ouTN-S classique, ce SLT est meilleurlorsque la tension Uo est suprieure 400 V (ce qui est le cas dans lesmines) car il limite la tension decontact.

Le souci de limiter les courants dedfaut d'isolement est assez gnralavec des motivations diverses :c puissance de court-circuit

importante : USA ;

c impdance de boucle incertaine :mines chantiers ;c limitation des dgats et/ou risqueincendie : process - mines -

ptrochimie (A noter que BritishPetroleum (BP) ralise toutes sesinstallations dans le monde en utilisantle TN-S impdant (idem fig. 18) avecune rsistance de 3 en BT et 30 en 3,2 kV).

En ChineLa Chine sveille! mais elle alongtemps t sous linfluencetechnique de lURSS, qui est membrede la CEI (le russe est une des languesofficielles de la CEI avec langlais et lefranais).De ce fait, les trois SLT sont connus et

utiliss des degrs divers :c lIT est utilis lorsque la continuit deservice est importante ainsi que lorsquele risque pour les personnes est rel(hpitaux) ;c le TT utilis en distribution publique,lest aussi dans lindustriel et le tertiairemais de moins en moins, peut-tre cause de la faible utilisation de laslectivit chronomtrique ;c le TN-C, qui tait dorigine URSS,nest plus du tout employ ;c le TN-S est de plus en plus souventchoisi par les Design institutes pour

les gros projets.

En Rpublique Sud AfricaineEn RSA, les installations lectriquesindustrielles et tertiaires sont ralisesselon les normes CEI.

Les trois rgimes du neutre sontutiliss, avec une prdominance duTN-S.Pays minier, la RSA utilise dans lesmines dor, par exemple, un SLTmi-TN-S, mi-TT (cf. fig. 18), lesprotections mises en uvre tant desDDR.

Caractristiques de ce SLT :c le conducteur de protection estdistribu ;c les masses des rcepteurs sontrelies au PE qui est mis la terre auniveau du poste MT/BT ;

c une rsistance place entre le neutredu transformateur et la prise de terrelimite le courant de dfaut disolement moins de 20 A.Ce schma a des avantages et desinconvnients :c avantages :v une tension de contact faible malgrlemploi dune tension rseau 525/900 V,

Uo . RPE

RPE + RPh + 27

v un courant de dfaut faible, donc uneforte limitation des risques dincendie etdes dtriorations des rcepteurs endfaut,v une protection slective par DDRavec utilisation de la slectivitchronomtrique.A noter que lemploi de DDRest d'autant plus intressant que latopologie du rseau BT est enperptuelle volution (impdance deboucle !).c inconvnients :En cas de claquage HT/BT dans letransformateur, il y a risque dlvationdu potentiel des conducteurs actifs durseau BT par rapport la terre et aux

N

R = 27

525/900 V

fig. 18 : SLT utilis en RSA.


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lectromagntique (CEM) estindispensable.Cest le choc des cultures techniques :c llectricien est gn par lesharmoniques gnres par lesconvertisseurs statiques. Cesharmoniques provoquent deschauffements des transformateurs, ladestruction des condensateurs, descourants anormaux dans le neutre ;c llectronicien met des filtres devantses produits, lesquels ne rsistent pas

toujours aux surtensions et font baisserlisolement des rseaux ;c le fabricant de lampes ignore lesproblmes que peuvent poser lescourants de mise sous tension, lesharmoniques, les hautes frquencesgnres par certains ballastslectroniques ;c linformaticien (idem pour lesconcepteurs de systmes intelligencerpartie) sinquite de lquipotentialitdes masses et des parasites conduitset rayonns.Ces spcialistes ont quelquefois du mal

se comprendre, nont pasncessairement des dmarchescohrentes... et peu nombreux sontceux qui connaissent les SLT, leursavantages et leurs inconvnients face lvolution des techniques voquesci-avant.

SLT et perturbations dessystmes lectroniquesLes perturbations lectromagntiquessont de nature trs varies; ellespeuvent tre :

c permanentes ou occasionnelles ;c basse ou haute frquence ;c conduites ou rayonnes ;c de mode commun ou de modediffrentiel ;c d'origine externe ou interne aurseau BT.Le choix du SLT n'est pas neutrevis--vis :

c de la sensibilit aux perturbations ;c de la gnration des perturbations ;c des effets sur les systmes courantsfaibles.Pour le lecteur, qui dsire approfondirses connaissances dans ce domaine,signalons les Cahiers Techniques :c n 149 - La ComptabilitElectromagntique - CEM - ;c n 141 - Les perturbations lectriquesen BT ;c n 177 - Les SLT et les perturbationslectromagntiquesNous ne rappelons ici que l'essentiel,sans revenir sur le comportement desSLT vis--vis des dfauts (50 Hz)d'origine MT.

Face aux harmoniquesLe TNC est viter car lesharmoniques de rang 3 et multiplesde 3 circulent dans le PEN (en plus ducourant de neutre) et font que celui-cine peut tre utilis comme rfrence depotentiel pour les systmeslectroniques communicants (systmes intelligence rpartie).De plus si le PEN est reli aux

structures mtalliques, celles-ci, ainsique les cbles lectriques, deviennentdes perturbateurs lectromagntiques.

NotaLe TNC-S (TN-S en aval dun TN-C)est aussi viter mme si les risquessont plus faibles.

Face aux courants de dfautc courts-circuits : viter de sparer lesconducteurs actifs, sinon lIcc cre, parla boucle ainsi ralise, une impulsionlectromagntique ;c dfaut la masse lectrique : le PEdoit suivre au plus prs les conducteurs

actifs, ou mieux, tre dans le mmecble multi conducteurs sinon, commeci-dessus, l'effet de boucle mettriceapparat. Cet effet est d'autant plusimportant que le courant de dfaut estlev, donc avantage au SLT TT, lesSLT TN et IT (2e dfaut) peuventdvelopper des courants 1 000 foisplus importants.

3. volutions et choix des SLT

volution des installationslectriquesEn 1960 le secteur tertiaire tait trspeu dvelopp; les usines,gnralement importantes, taientsouvent installes proximit despostes sources.Les industriels avaient comme principalsouci le fonctionnement des process;disposant dun service lectriquecomptent, ils allaient tre sduits par

le neutre isol (le dcrt du14 novembre 1962 a fortementparticip sa promotion).Petit petit, la scurit quapporte cergime la fait adopter par le lgislateurdans les installations tertiaires o lasret tait primordiale : ex. hpitaux.

En 1990, lnergie lectrique fait toutfonctionner dans les logements, letertiaire et lindustrie.La distribution publique a fait de grosprogrs en terme de disponibilit delnergie lectrique mais celle-ci nestpas toujours suffisante do lutilisation

de groupes lectrognes etdalimentation sans interruption :c le rsidentiel naccepte plus lescoupures de courant ;c le tertiaire est gros consommateurdinformatique ;c lindustrie sinstalle en zone rurale,est grosse consommatricedautomatismes et utilise de plus enplus de convertisseurs statiques; parexemple, les moteurs sont pilots parun variateur de vitesse et lisfonctionnellement un automate.

De plus en plus et dans tous les

btiments, des appareils intelligentssont pilots par des systmes degestion technique (process- distributionlectrique - utilits du btiments).Ces systmes numriques, y comprislinformatique rpartie, exigentaujourdhui de faire cohabiter sansgne courant fort et courant faible, endautres termes la compatibilit


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PE

liaison numrique

En TN et IT il faut viter de relier le PEaux masses mtalliques en diffrentsendroits dans le btiment car lescourants de retour peuvent prendre des

chemins varis et se transformer enantenne mettrice. Il en va de mmed'ailleurs pour le cble de puissance,intgrant le PE, dans lequel la sommedes courants n'est plus nulle.En ce qui concerne l'quipotentialitdes masses, le TN etl'IT (au 2e dfaut)sont quivalents car le potentiel de lamasse au point de dfaut montebrutalement Uo/2 alors quil reste 0 V lorigine de linstallation.Ceci conduit certains spcialistes

prescrire en TN et IT la ralisation d'un

circuit de masse courant faible spar

du circuit de terre (PE), les deux tantrelis la prise de terre l'origine de

l'installation BT.

Le TT avec PE distribu dans toutel'installation est de ce point de vue le

meilleur (Id faible et mme rfrence

de potentiel pour tous les quipements

communicants), (cf. fig. 19).

Face aux surtensions de foudre et

de manuvre

Ces surtensions, de mode commun ou

de mode diffrentiel et de frquence

1 kHz 1 MHz peuvent endommager

certains appareils lectroniques si leuralimentation ne comporte pas de

transformateur d'isolement faible

couplage capacitif primaire/secondaire.

Vis--vis des surtensions de mode

diffrentiel, tous les SLT sont

quivalents ; la solution consiste :

c mettre en uvre des rducteurs de

surtension au niveau des lments

perturbateurs (exemple RC sur bobine

de contacteur) ;c protger les matriels sensibles en

installant directement leurs bornes un

limiteur de surtension (varistance,parafoudre ZnO).

Vis--vis des surtensions de mode

commun (foudre), il convient d'installer

des parafoudres ZnO l'origine del'installation BT avec des connexions

la terre les plus courtes possibles.Ici les SLT TN et TT peuvent

apparatre comme meilleur que l'IT

mais les surtensions arriventaussi sur les phases BT ; en effet,aux frquences considres,limpdance phase/neutre des

enroulements BT est trs leve(les phases sont en lair par rapport la terre mme si le neutre est reli la terre).

Face aux perturbations HFTous les SLT sont quivalents.Ce qui est souhaitable pourminimiser les effets desperturbations HF :c utiliser leffet cage de Faraday pour lebtiment (structures mtalliques et

planchers maills) ou pour certainslocaux du btiment rservs auxquipements sensibles :c dcoupler le rseau de masses (de

structure et fonctionnelles) du rseaude terre (PE) ;c viter les boucles que peuvent formerles circuits courants forts et courantsfaibles des appareils communicants ouplacer sous effet rducteur lesliaisons courants faibles (plans demasse - gaines/crans mtalliques -masses daccompagnement) ;c viter de les faire cheminer proximit des cbles de puissance etcroisement 90 ;

a)

PE

2 31

liaison numrique

V

V

En TN : lors du dfaut d'isolement, la chute de tension dans le PE fait varier le potentiel de

rfrence des appareils communicants.

Les masses des appareils 2 ; 3... sont au potentiel Uo2

alors que les appareils prs de la

source sont au potentiel de la terre.

fig. 19 : quipotentialit du PE lors dun dfaut disolement.

En TT : avec une seule prise de terre des masses des rcepteurs, toutes les masses sont au

mme potentiel, mme pendant un dfaut ; pas de perturbations des communications

par bus.

b)


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c utiliser des cbles torsads, mieux,torsads blinds.Les normes sont encore rares dans cedomaine et souvent prpares (normes

CEM) par des lectroniciens. La normed'installation CEI 364 sections 444 et548 doit donner de plus en plus derecommandations.

volution des SLT

Evolution du TN

Ce rgime du neutre visait l'origine lasimplicit, l'efficacit et le cotd'installation minimum(cf. le TN amricain o le neutre n'estmme pas protg).

La scurit des personnes est assure,celles des biens (incendie, dtriorationdes matriels lectriques) l'est moins.La prolifration de l'lectronique depuissance et courant faible augmenteet va augmenter encore la complexitde sa mise en uvre.Issu du TT des annes 20, le TN a tla solution pour matriser la valeur descourants de dfaut et s'assurer que toutdfaut d'isolement pouvait tre liminpar un DPCC.Il s'est dvelopp dans les pays anglosaxons o la rigueur des concepteurs

d'installation et des exploitants estbonne.L'volution logique est TN-C TN-C-STN-S TN-S aveclimitation du courant de dfaut pourlimiter les risques d'incendie, lesdtriorations des rcepteurs et lesdysfonctionnements dus lagnralisation de l'lectroniquedistribue (cf. fig. 20).Une enqute ralise en Allemagne en1990 a montr que 28 % desproblmes lectriques (lectronique)taient dus la CEM.

En terme de protection, le rgime TNutilise souvent des fusibles, dj gnspar un temps de coupure trop longlorsque la tension limite de scurit ULest de 25 V ; ceux-ci le seront encoreplus long terme si les rseaux BT detension suprieure au 230/400 V sedveloppent. L'emploi de DDR (TN-Simpdant) rsout ce problme.

a) SLT TN-C

fig. 20 : volution du TN.

Solution utilise aux USA (Id de l'ordre de 500 A) en RSA, (Iz 20 A) ; limitation du risque

incendie, des dtriorations et des problmes de rfrence de potentiel pour l'lectronique

distribue.

Ce rgime du neutre se rapproche du SLT TT.

N

Ph

PE

MT BT3

c) SLT TN-S

PENPhMT BT

3

b) SLT TN-C-S

(1) nouvelle prise de terre souhaitable si le transformateur est loign (distribution publique),

amliore l'quipotentialit locale par rapport la terre ; solution utilise en Allemagne et en

exprimentation en France (en DP).

(2) en France, la norme C 15-100 exige le passage en TN-S lorsque la section des

conducteurs est i 10 mm2 Cu.

Ph

N

PE

r

MT BT

DDR

3

Ph

N

PE

MT BT

3

(1)

(2)

Evite les perturbations de l'quipotentialit dues la circulation du courant de neutre et des

harmoniques 3K dans le PEN.

d) SLT TN-S impdant


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MT BT

N

PhMT BT3

N

Ph

PE

MT BT

CPIlimiteur

Evolution de l'IT

Les premires installations lectriques(1920) taient ralises en IT, mais trsrapidement les dfauts doubles l'ontdiscrdit (non matrise desimpdances de boucle).La normalisation l'a officialis dans lesannes 60 pour faire face auximpratifs de continuit d'alimentationdes industries process et de scuritdans les mines.Aujourd'hui le rgime IT est trs prochedu TN-S en terme d'installation (unlimiteur de surtension et un contrleurd'isolement en plus).C'est le champion de la continuitd'exploitation et de la scurit au

premier dfaut, si celui-ci est recherchet limin rapidement !Aprs la gnralisation du PE distribudans toute l'installation (comme en TN)ce rgime, pour lequel le courant dedeuxime dfaut ne peut tre limit, nedevrait pas voluer si ce n'est auniveau des techniques de rechercherapide du dfaut.La probabilit de dfaut doubleaugmentant avec le nombre de dpartset l'tendue de l'installation, son emploidevrait tre rserv des parties derseau, aux circuits de contrle-

commande avec bien sr utilisation detransformateurs d'isolement (cf. fig. 21).Sur ces circuits, peu tendus, l'emploide l'IT impdant autorise l'emploi deDDR en signalisation pour lalocalisation du dfaut.

Evolution du TT

A l'origine, la distribution lectrique, enFrance, se faisait en 110 Vmonophas, puis lalimentation sestfaite en 220 V biphas. La mise laterre des masses, associe la miseen uvre de DDR, avait pour but de

mettre hors tension les abonns ayantun dfaut d'isolement et les fraudeurs.Le souci de protger les personnescontre les contacts indirects est venuavec le dveloppement du groslectromnager.La protection contre les contactsindirects par DDR avec des temps defonctionnement norms a tofficialise dans les annes 60.Aujourd'hui, la tendance est (comme enTN et IT) de distribuer le PE dans toutel'installation et donc n'utiliser qu'uneprise de terre des utilisations (cf. fig. 22).

fig. 21 : volution de l'IT.

L'IT est surtout utilis sur de petits rseaux ou parties de rseaux en aval des rgimes TN

ou TT.

MT BT

IT

TN-Sou

TT

d) 2000

Rapprochement avec le TN-S (PE distribu, calcul des impdances de boucle).

NPh

PE

MT BT

CPIlimiteur

Limitation du nombre de prises de terre et interconnexion des masses ou emploi de DDR pour

matriser le dfaut double.

a) l'origine

b) en 1960

c) 1990


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3

N

PhHT BT

DDR

Cette tendance devrait se poursuivrepar l'utilisation de la seule prise de terredu neutre BT (comme en TN et IT)mais en conservant l'avantage (dgts,incendie, CEM) d'un courant de dfautd'isolement faible.

choix du SLTLe choix du SLT devrait tre influencpar les utilisateurs de lnergielectrique et par les exploitants durseau (le service lectrique).Lexprience montre que le choix estsurtout fait par le bureau dtude,concepteur de linstallation.

Pour l'utilisateur et l'exploitant

Lutilisateur et lexploitant rclamant laSURETE totale, l'nergie lectrique doittre toujours disponible et ne prsenteraucun risque, donc "se faire oublier".Les composantes de la sret delinstallation :c la scurit ;c la disponibilit ;c la maintenabilit doivent donc treoptimises.De plus, et c'est nouveau, l'lectricitne doit pas perturber les nombreuxquipements courant faible.Ce sont ces critres qui permettent de

faire le meilleur choix en fonction :c du type de btiment ;c de l'activit qu'il abrite ;c de la prsence ou non d'un servicelectrique.En terme de scurit, le TT est lemeilleur,En terme de disponibilit c'est l'ITqui est le mieux adapt,En terme de maintenabilit lalocalisation du dfaut est rapide en TN(action du DPCC) mais le temps derparation est souvent lev. Al'inverse, en IT, la localisation du

premier dfaut peut tre plus difficilemais la rparation est plus rapide etmoins onreuse.Le TT est un bon compromis.En terme de fiabilit, les matriels deprotection mis en uvre sont fiables,mais la fiabilit de l'installation et desrcepteurs peut tre affecte :c en TN-C par le fait que le PEN, nonprotg, peut tre dtrior par lescourants harmoniques ;c en TN-C et TN-S ;

v par le manque de rigueur lors

d'extensions,fig. 22 : volution du TT.

a) l'origine

b) en 1960

N

Ph

PE

HT BT

DDR

DDR DDR

Multiples DDR avec slectivit chronomtrique, quipotentialits locales et minimisation du

nombre de prises de terre.

c) en 1990

N

Ph

PE

HT BT

Mme utilisation des DDR. PE distribu comme en TN-S et IT.

Dans certaines installations, les deux prises de terre sont relies... c'est du TN-S sans calcul

d'impdance, vu l'emploi de DDR.

d) 2000

r

HT BT

DDR

Pour conserver l'avantage du faible courant de dfaut (dgts et CEM) apparition d'un TT

impdant (r 12 /Id = 20 A) avec une seule prise de terre. Ce schma ncessite l'utilisation

d'un limitateur de surtension si le courant homopolaire MT dpasse 80 A - mme emploi des

DDR (slectivit chronomtrique).


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HT BT

TN-S

N

PE

3

TN-S

TT

PE

IT

v par la mise en uvre de sources deremplacement (ex. EJP) puissancede court-circuit faible,v par les effets des efforts

lectrodynamiques.c en IT, en cas de dfaut double, lesrisques inhrents au TN exprimsci-dessus existent aussi, par contre sila recherche et l'limination du 1er

dfaut sont rapides, la fiabilit del'installation est trs bonne,c en TT, par le claquage en retour desrcepteurs d un dfaut dans letransformateur HT/BT, mais laprobabilit d'apparition (l'occurence) dece dfaut est faible et des paradesexistent, par exemple, mise en uvred'un parafoudre entre les conducteurs

actifs et la prise de terre desrcepteurs.En terme de perturbations, le TT est prfrer au TN-S dont les forts courantsde dfaut peuvent tre perturbateurs.

Le tableau de la figure 23 rappelle lespoints forts et les points faibles dechaque SLT.

Pour le concepteur de l'installation

L'tude est plus simple en TT, idemlors d'une extension (pas de calculs);elle est d'une complexit quivalenteen TN-S et IT.

Sur le plan des cots :c le TN-S est le moins coteux l'installation, par exemple si le neutrenest ni protg, ni coup, maisattention au cot de la maintenancecurative ;c l'IT est un peu plus coteux l'installation, (matriel de contrle del'isolement et de recherche de dfaut).La recherche de la meilleuredisponibilit de l'nergie lectriquencessite la disponibilit d'unlectricien, dont l'action va minimiser lamaintenance curative.c le TT, si des DDR slectifs sontinstalls en nombre suffisant est un peuplus coteux l'installation que l'IT,mais la localisation du dfaut est simpleet la maintenance curative moinscoteuse qu'en TN.En terme de cot complet sur 10 20 ans, les trois SLT sont quivalents.

fig. 23 : comparaison des SLT.

a) association "srie" des SLT

HT BT

TN-C

PEN

TN-S

NPE

TT

3

IT

b) association "antenne" des SLT

- clairage

- chauffage

- centre informatique

- machines

- systmes communicants

. automatique

. bureautique

. GTB- locaux risque incendie

- systmes de scurit

- quipements mdicaux

- Process industriel

fig. 24 : cxistence de plusieurs SLT dans une installation BT.

TN-C TN-S TT IT(1) IT(2) Observations

scuritc

des personnes + + + ++ - Uc # 0 au 1er

dfaut enITc incendie - - - + ++ - TN-C dconseill

c explosions - - - + ++ - TN-C interdit

disponibilit- + + + ++ + fonction de la slectivit des(suite 1 dfaut) DPCC ou des DDR (plus facile

mettre en uvre)

maintenabilit - - + ++ - l'IT autorise la maintenanceprventive, voire prdictive

fiabilit - + ++ ++ + avantage aux Id faiblesde l'installation (dgts - efforts lectro-

dynamiques)perturbationsc mission - - + ++ - avantage aux Id faiblesde rayonnement EMc quipotentialit - - + ++ + + attention aux harmoniquesdu PE en TN-C

(1) : 1er dfaut d'isolement.

(2) : 2e dfaut.


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c la prolifration des appareilslectroniques courant fort(perturbateurs) et courants faibles(perturbs), lesquels srigent de plus

en plus en systmes communicants.Ainsi la tendance gnrale au niveaudes SLT est , tant en MT quen BT, delimiter les courants de dfautdisolement.Aujourdhui les courants de dfaut desSLT BT traditionnels sont en valeurtypique :c IT (1er dfaut) : Id A < 1 A;c TT : Id 20 A ;c TN : Id 20 kA ;c IT (2e dfaut) : Id de 20 kA.

Limiter les courants de dfaut :c facilite la maintenabilit delinstallation lectrique, et donc

amliore la disponibilit ;

Les trois SLT (TN, IT, TT) sont trsbien dfinis, ainsi que leur mise enuvre, par les normes dinstallation(CEI 364, NF C 15-100).

Leur emploi respectif varie en fonctiondes pays :c majorit de TN dans les paysanglo-saxons ;c TT souvent utilis dans les autrespays ;c IT utilis lorsque la scuritdes personnes et des biens ainsi que lacontinuit de service sont importantes.Ils sont tous les trois rputs assurer laprotection des personnes.Deux volutions importantes ont uneinfluence non ngligeable sur le choixdun SLT :c la recherche de la meilleurecontinuit de service ;

Le bon choixDans un certain nombre de pays, pourcertains btiments ou partie debtiment, le choix est impos par le

lgislateur ou le normalisateur, citons :les hpitaux, les coles, les marina, leschantiers, les mines etc. Dans d'autrescas, certains SLT sont interdits, parexemple le TN-C dans les locaux risque d'explosion.Hormis ces choix imposs, ce sont lesobjectifs de SURETE (scurit,disponibilit, fiabilit, maintenabilit etbon fonctionnement des systmescommunicants courant faible) quidoivent permettre de dterminer quelest le SLT retenir pour un type debtiment.

Le niveau de dveloppement dupays est aussi un critre prendreen compte, ainsi que les habitudesnationales, le climat... Si l'on trace

un axe nord-sud, en ce quiconcerne la distribution publique,on trouve le SLT IT en Norvge,TN-C en Allemagne, TT enFrance et dans la plupart des paysd'Afrique.

Dans les pays temprs etindustrialiss, les trois SLT sont utilissdans les installations prives.

Il faut enfin noter que le mixage desSLT est possible (en srie ou enantenne) et mme souhaitable,(cf. fig. 24).

4. conclusion

c minimise le risque incendie ;c peut rduire la tension de contact ;c et, pour les systmes sensiblesminimise les perturbations par

rayonnement lectromagntique etimpdance commune.

Vu la prolifration des systmesnumriques communicants(informatique, vido, automatique,GTB etc., il est essentiel que lesSLT procurent une rfrence depotentiel non perturbe par lesforts courants de dfaut et lesharmoniques.Ainsi, lvolution devrait favoriser lesSLT qui gnrent des courants dedfaut ne dpassant pas quelquesdizaines dampres.Le SLT TT devrait donc tre de plus enplus employ.


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annexe n 1 : la norme CEI 364

Cette norme, dont l'intitul est :Installations lectriques des btiments,comporte diffrents chapitres et sous-chapitres dont voici les principaux :

ccccc364-1 - 19921re partie : Domaine d'application,objet et dfinitions fondamentaux(NF C 15-100 - Partie 102).

ccccc364-2-21 - 19932e partie : Dfinitions - Chapitre 21 -Guide pour les termes gnraux.

ccccc364-3 - 19933e partie : Dtermination des caract-ristiques gnrales(NF C 15-100 - Partie 3).

ccccc364-44e partie : Protection pour assurer lascurit.

vvvvv364-4-41 - 1992Chapitre 41 : Protection contre leschocs lectriques(NF C 15-100 - chapitre 41).

vvvvv364-4-42- 1980Chapitre 42 : Protection contre les

effets thermiques(NF C 15-100 - chapitre 42).

vvvvv364-4-43 - 1977Chapitre 43 : Protection contre lessurintensits(NF C 15-100 - chapitre 43).

vvvvv364-4-45 - 1984Chapitre 45 : Protection contre lesbaisses de tension(NF C 15-100 - chapitre 45).

vvvvv364-4-46 - 1981Chapitre 46 : Sectionnement etcommande

(NF C 15-100 - chapitre 46).

vvvvv364-4-47 - 1981Chapitre 47 : Application des mesuresde protection pour assurer la scurit -Section 470 : Gnralits - Sec-tion 471 : Mesures de protection contreles chocs lectriques (NF C 15-100 -471).

vvvvv364-4-442 - 1993Chapitre 44 : Protection contre lessurtensions - Section 442 : Protectiondes installations basse tension contreles dfauts la terre dans les installa-

tions haute tension.

vvvvv364-4-443 - 1993Chapitre 44 : Protection contre lessurtensions - Section 443 : Protectioncontre les surtensions d'origine atmos-phrique ou dues des manuvres.

vvvvv364-4-473 - 1977Chapitre 47 : Application des mesuresde protection pour assurer la scurit -Section 473 : Mesures de protectioncontre les surintensits

(NF C 15-100 - 473).vvvvv364-4-481 - 1993Chapitre 48 : Choix des mesures deprotection en fonction des influencesexternes - Section 481 : Choix desmesures de protection contre les chocslectriques en fonction des influencesexternes.

vvvvv364-4-482 - 1982Chapitre 48 : Choix de mesure deprotection en fonction des influencesexternes - Section 482 : Protectioncontre l'incendie

(NF C 15-100 - 482).ccccc364-55e partie : Choix et mise en uvredes matriels lectriques.

vvvvv364-5-51 - 1979Chapitre 51 : Rgles communes(NF C 15-100 - 51).

vvvvv364-5-51 - 1 - 1982Modification la publication364-5-51 - 1979.


vvvvv364-5-53 - 1986Chapitre 53 : Appareillage.

vvvvv364-5-53 - 2 - 1992Modification la publication364-5-53 - 1986 (Mod. 1 - 1988incorpore).

vvvvv364-5-54 - 1980Chapitre 54 : Mises la terre etconducteurs de protection(NF C 15-100 - Chapitre 54).


vvvvv364-5-56 - 1980 -Chapitre 56 : Services de scurit.

vvvvv364-5-523 - 1983Chapitre 52 : Canalisations - Section523 : Courants admissibles(NF C 15-100 - 523).

vvvvv364-5-537 - 1981Chapitre 53 : Appareillage - Chapitre537 : Dispositifs de sectionnement etde commande(NF C 15-100 - 537).


ccccc 364-66e partie : Vrification

vvvvv364-6-61 - 1986Chapitre 61 : Vrification la mise enservice.

vvvvv364-6-61 - 1993Modification la publication364-6-61 - 1986.

ccccc 364-77e partie : Rgles pour les emplace-

ments spciauxvvvvv364-7-701 - 1984Section 701 : Locaux contenant unebaignoire ou une douche.

vvvvv364-7-702 - 1983Section 702 : Piscines.

vvvvv364-7-703 - 1984Section 703 : Locaux contenant desradiateurs pour saunas.

vvvvv364-7-704 - 1989Section 704 : Installations de chantiers.

vvvvv364-7-705 - 1984Section 705 : Installations lectriques

dans les tablissements agricoles ethorticoles.

vvvvv364-7-706 - 1983Section 706 : Enceintes conductricesexigus.

vvvvv364-7-707 - 1984Section 707 : Mises la terre desinstallations de matriel de traitementde l'information.

vvvvv364-7-708 - 1988Section 708 : Installations lectriquesdes parcs de caravanes et des carava-nes.


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annexe n 2 : bibliographie

c Les perturbations lectriques en BT,Cahier Technique n 141R. CALVAS

c Introduction la conception de lasret,Cahier Technique n 144P. BONNEFOI.

c La foudre et les installationslectriques HT,Cahier Technique n 168B. DE METZ NOBLAT.

c Les schmas des laisons la terre

dans le monde et volutions,Cahier Technique n 172B. LACROIX et R. CALVAS

c Connaissance et emploi du SLTneutre isol,Cahier Technique n 178E. TISON et I. HERITIER(dition prvue fin 1995)

c Perturbations lectriques dans lesinstallations lectriques BT et schmasdes liaisons la terre,Cahier Technique n 177R. CALVAS(Edition prvue fin 1995).

Publications diversesc Guide de linstallation lectrique(partie G)Ed. FRANCE IMPRESSIONCONSEIL 1991.

c Guide de lingnierie lectriqueEd. ELECTRA 1986.

c Electrical Reviewnovembre 1991 - octobre 1992.

c La protection diffrentielleCahier Technique J3E - 02/90

Normesc CEI 241 : Coupe-circuit fusiblespour usages domestiques ouanalogues.

c CEI 269 : Fusibles basse tension.

c CEI 364 : Installation lectriques desbtiments.

c CEI 479 : Effets de courant passantpar le corps humain.

c NFC 15-100 : Installations lectriques basse tension.

c NFC 63-150 : Limiteurs desurtension : rgles.

c NFC 63-080 : Dispositifs de contrlepermanent d'isolement et dispositifs delocalisation de dfauts associs.

c CEI 947-2 : Appareillage BasseTension - 2e partie : Disjoncteurs.

c CEI 755 : Rgles gnrales pour lesdispositifs de protection courantdiffrentiel rsiduel.

Dcret franais du 14.11.88

Cahiers Techniques

c Mise la terre du neutre dans unrseau industriel HT,Cahier Technique n 62F. SAUTRIAU.

c Les dispositifs diffrentiels rsiduels,Cahier Technique n 114R. CALVAS.

c Protection des personnes etalimentation sans coupure,Cahier Technique n 129J.-N. FIORINA.


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Documents

schémas des liaisons à la terre dans le monde et évolutions