Quelle est la Résistance de la Terre?

Quelle est la résistance de la terre ?

Définition de la résistance de la terre

Un électrode de terre est un tige ou une plaque en métal enterrée dans le sol et connectée au terminal de terre d'un système électrique. Elle fournit un chemin de faible résistance pour les courants de défaut et les surtensions dues à la foudre, permettant leur dissipation dans le sol. Elle aide également à stabiliser la tension du système et à réduire les interférences électromagnétiques.

Les électrodes de terre peuvent être fabriquées à partir de matériaux comme le cuivre, l'acier ou le fer galvanisé, choisis pour leur conductivité et leur résistance à la corrosion. La taille, la forme, la longueur et la profondeur de l'électrode dépendent des conditions du sol, du calibre du courant et de l'application spécifique du système de mise à la terre.

Facteurs qui affectent la résistance de la mise à la terre

La résistance de la terre dépend principalement de la résistivité du sol entre l'électrode et le point de potentiel nul (terre infinie). La résistivité du sol est influencée par plusieurs facteurs, tels que :

• La conductivité électrique du sol, qui est principalement due à l'électrolyse. La concentration d'eau, de sel et d'autres composants chimiques dans le sol détermine sa conductivité. Un sol humide avec une forte teneur en sel a une résistivité plus faible qu'un sol sec avec une faible teneur en sel.

• La composition chimique du sol, qui affecte son pH et ses propriétés de corrosion. Un sol acide ou alcalin peut corroder les électrodes de terre et augmenter leur résistance.

• La taille des grains, l'uniformité et la compacité des particules de sol affectent sa porosité et sa capacité de rétention d'humidité. Un sol à grains fins avec une distribution uniforme et une compacité élevée a une résistivité plus faible qu'un sol à gros grains avec une distribution irrégulière et une compacité faible.

• La température du sol, qui affecte son expansion thermique et son point de congélation. Une température élevée peut augmenter la conductivité du sol en augmentant la mobilité des ions. Des températures basses peuvent diminuer la conductivité du sol en gelant son contenu en eau.

• La résistance de la terre dépend également de la résistance de l'électrode elle-même et de la résistance de contact entre la surface de l'électrode et le sol. Cependant, ces facteurs sont généralement négligeables par rapport à la résistivité du sol.

Mesure de la résistance de la terre

Il existe diverses méthodes pour mesurer la résistance de la terre sur des systèmes existants. Certaines des méthodes courantes sont :

Méthode de chute de potentiel

Cette méthode, également appelée méthode à trois points ou méthode de chute de potentiel, nécessite deux électrodes de test (courant et potentiel) et un testeur de résistance de terre. L'électrode de courant est placée à une distance de l'électrode de terre, correspondant à sa profondeur. L'électrode de potentiel est placée entre elles, en dehors de leurs zones de résistance. Le testeur injecte un courant connu via l'électrode de courant et mesure la tension entre l'électrode de potentiel et l'électrode de terre. La résistance de la terre est ensuite calculée en utilisant la loi d'Ohm :

Où R est la résistance de la terre, V est la tension mesurée et I est le courant injecté.

Cette méthode est simple et précise mais nécessite de déconnecter toutes les connexions à l'électrode de terre avant le test.

Méthode à pince

Cette méthode est également connue sous le nom de test par fréquence induite ou méthode sans tige. Elle ne nécessite aucune électrode de test ni de déconnexion des connexions à l'électrode de terre. Elle utilise deux pinces placées autour de l'électrode de terre existante. Une pince induit une tension à l'électrode et l'autre pince mesure le courant qui y circule. La résistance de la terre est calculée en utilisant la loi d'Ohm :

Où R est la résistance de la terre, V est la tension induite et I est le courant mesuré.

Cette méthode est pratique et rapide mais nécessite un réseau de terre parallèle avec plusieurs électrodes.

Méthode de la tige attachée

Cette méthode implique une électrode de test (électrode de courant) et un testeur de résistance de terre. L'électrode de courant est connectée à l'électrode de terre par un fil. Le testeur injecte un courant connu via le fil et mesure la tension entre le fil et l'électrode de terre. La résistance de la terre est ensuite calculée en utilisant la loi d'Ohm :

Où R est la résistance de la terre, V est la tension mesurée et I est le courant injecté.

Cette méthode ne nécessite pas de déconnecter les connexions à l'électrode de terre mais nécessite un bon contact entre le fil et l'électrode de courant.

Méthode étoile-delta

Cette méthode utilise trois électrodes de test (électrodes de courant) disposées en triangle équilatéral autour de l'électrode de terre existante. Un testeur de résistance de terre injecte un courant connu à travers chaque paire d'électrodes de test à tour de rôle et mesure la tension entre chaque paire d'électrodes de test à tour de rôle. La résistance de la terre est calculée en utilisant les lois de Kirchhoff :

Où R est la résistance de la terre, V_AB, V_BC, V_CA sont les tensions mesurées entre chaque paire d'électrodes de test, et I est le courant injecté.

Cette méthode ne nécessite pas de déconnecter les connexions à l'électrode de terre mais nécessite plus d'électrodes de test que les autres méthodes.

Méthode de la terre morte

Cette méthode utilise deux électrodes de test (électrodes de courant) connectées en série avec un testeur de résistance de terre. Une électrode de test est insérée près de l'électrode de terre existante, et l'autre électrode de test est insérée loin d'elle. Le testeur injecte un courant connu à travers les deux électrodes de test dans le sol et mesure la tension entre elles. La résistance de la terre est calculée en utilisant la loi d'Ohm :

Où R est la résistance de la terre, V est la tension mesurée et I est le courant injecté.

Cette méthode ne nécessite pas de déconnecter les connexions à l'électrode de terre existante mais nécessite un fil très long entre les deux électrodes de test.

Méthode de pente

Cette méthode utilise une électrode de test (électrode de potentiel) et un testeur de résistance de terre. L'électrode de potentiel est déplacée le long d'une ligne droite s'éloignant de l'électrode de terre existante à intervalles réguliers. Le testeur injecte un courant connu à travers l'électrode de terre existante dans le sol et mesure la tension entre elle et l'électrode de potentiel à chaque intervalle. Un graphique de la tension en fonction de la distance est tracé et extrapolé pour trouver l'interception sur l'axe de la tension. La résistance de la terre est calculée en utilisant la loi d'Ohm :

Où R est la résistance de la terre, V₀ est l'interception sur l'axe de la tension et I est le courant injecté.

Cette méthode ne nécessite pas de déconnecter les connexions à l'électrode de terre existante mais nécessite de déplacer l'électrode de potentiel le long d'une ligne droite.

Amélioration de la résistance de la terre

La résistance de la terre peut être améliorée en réduisant la résistivité du sol ou en augmentant la surface de l'électrode. Certaines des méthodes courantes pour améliorer la résistance de la terre sont :

• Ajouter du sel ou d'autres substances solubles autour de l'électrode pour augmenter la conductivité du sol par électrolyse.

• Ajouter du charbon ou d'autres substances retenant l'humidité autour de l'électrode pour maintenir le sol humide tout au long de l'année.

• Utiliser plusieurs électrodes connectées en parallèle pour augmenter la surface totale en contact avec le sol.

• Utiliser des électrodes plus longues ou plus profondes pour atteindre des couches inférieures du sol avec une résistivité plus faible.

• Utiliser des électrodes avec des sections transversales plus grandes ou des formes creuses pour réduire la résistance de l'électrode.

• Utiliser des électrodes avec des revêtements spéciaux ou des alliages pour prévenir la corrosion et augmenter la résistance de contact.

Il est recommandé de mesurer la résistance de la terre périodiquement (annuellement ou semestriellement) et de prendre les mesures nécessaires si elle dépasse la valeur souhaitée pour l'application.

Conclusion

La résistance de la terre est un paramètre important pour la conception et la maintenance des systèmes de mise à la terre. Elle dépend de divers facteurs tels que la résistivité du sol, la taille, la forme, la profondeur et le matériau de l'électrode, etc. Il existe diverses méthodes pour la mesurer sur des systèmes existants, telles que la méthode de chute de potentiel, la méthode à pince, la méthode de la tige attachée, la méthode étoile-delta, la méthode de la terre morte et la méthode de pente.

La résistance de la terre peut être améliorée en ajoutant du sel, du charbon ou d'autres substances autour des électrodes, en utilisant plusieurs électrodes, en utilisant des électrodes plus longues ou plus profondes, en utilisant des électrodes plus grandes ou creuses, ou en utilisant des revêtements ou des alliages spéciaux pour les électrodes. La résistance de la terre doit être mesurée périodiquement et maintenue dans des limites acceptables pour des raisons de sécurité et de performance.