Méthodes de mise à la terre
Méthodes de mise à la terre et tapis de mise à la terre
Dans les systèmes électriques, plusieurs méthodes de mise à la terre sont disponibles, notamment la mise à la terre par câble ou bande, la mise à la terre par tige, la mise à la terre par tuyau, la mise à la terre par plaque, et la mise à la terre via les conduites d'eau. Parmi ces méthodes, la mise à la terre par tuyau et par plaque sont les plus couramment utilisées, et elles seront examinées en détail ci-dessous.
Tapis de mise à la terre
Un tapis de mise à la terre est construit en reliant plusieurs tiges avec des conducteurs en cuivre. Cette configuration réduit efficacement la résistance de mise à la terre globale et joue un rôle crucial dans la limitation du potentiel de sol. Il est particulièrement adapté aux zones où de forts courants de défaut sont attendus. Lors de la conception d'un tapis de mise à la terre, plusieurs facteurs critiques doivent être soigneusement pris en compte :
Considérations de sécurité
En cas de défaut, la différence de tension entre le sol et la surface du sol doit être maintenue à un niveau qui ne présente aucun danger pour les personnes qui pourraient entrer en contact avec les surfaces conductrices non porteurs du système électrique. Cela assure la sécurité du personnel travaillant autour ou près de l'installation électrique.
Fonctionnement du relais de protection
Le tapis de mise à la terre doit être capable de gérer des courants de défaut ininterrompus suffisamment importants pour déclencher le relais de protection. Une faible résistance de mise à la terre est essentielle pour permettre au courant de défaut de circuler librement à travers le tapis, permettant ainsi au relais de protection de fonctionner rapidement et d'isoler la section défectueuse du système électrique.
Prévention des courants mortels
La résistance du tapis de mise à la terre doit être soigneusement conçue pour empêcher le passage de courants mortels à travers le corps d'une personne en cas de contact accidentel avec des parties sous tension. C'est une exigence de sécurité fondamentale pour protéger la vie humaine.
Limitation de la tension de pas
La conception du tapis de mise à la terre doit garantir que la tension de pas - la différence de potentiel entre deux points sur la surface du sol à une certaine distance - reste inférieure à la valeur permise. Cette valeur permise dépend de divers facteurs, tels que la résistivité du sol et les conditions de défaut nécessaires pour isoler l'équipement défectueux du système électrique sous tension. En maintenant la tension de pas dans des limites sûres, on minimise le risque de choc électrique pour les personnes marchant près de l'installation mise à la terre.
Électrodes de mise à la terre
Une électrode de mise à la terre fait référence à tout fil, tige, tuyau, plaque ou groupe de conducteurs inséré dans le sol, horizontalement ou verticalement. Dans les systèmes de distribution électrique, une forme courante d'électrode de terre est une tige, généralement d'environ 1 mètre de long, qui est enfoncée verticalement dans le sol. Cette conception simple mais efficace aide à établir une connexion fiable entre le système électrique et la terre, facilitant la dissipation sûre des courants de défaut.
En revanche, dans les postes de transformation génératrices, au lieu de s'appuyer sur des tiges individuelles, un tapis de mise à la terre est souvent utilisé. Un tapis de mise à la terre se compose de plusieurs conducteurs interconnectés pour former un réseau. Cette approche offre plusieurs avantages par rapport à l'utilisation d'électrodes uniques. La surface plus grande et la nature interconnectée du tapis de mise à la terre fournissent une résistance globale plus faible, lui permettant de gérer plus efficacement des courants de défaut plus élevés. De plus, il aide à distribuer le potentiel électrique plus uniformément sur la zone du poste de transformation, réduisant le risque de tensions de pas et de contact dangereuses qui pourraient menacer le personnel et l'équipement.
Mise à la terre par tuyau
Parmi les différentes méthodes de mise à la terre applicables dans les mêmes conditions de sol et d'humidité, la mise à la terre par tuyau est l'une des plus répandues et des plus efficaces. Dans cette approche, un tuyau en acier galvanisé perforé, conforme aux spécifications approuvées en termes de longueur et de diamètre, est installé verticalement dans un sol qui reste constamment humide, comme illustré dans l'image jointe.
Le choix de la taille du tuyau est une considération critique, car il est déterminé par deux facteurs principaux : la magnitude du courant que le système de mise à la terre doit conduire et les caractéristiques du sol. Un tuyau de plus grand diamètre ou plus long peut être nécessaire pour gérer des courants de défaut plus élevés, assurant que la charge électrique puisse être dissipée en toute sécurité et efficacement dans le sol. De plus, différents types de sol ont des résistivités électriques variables ; par exemple, un sol à haute résistivité peut nécessiter un tuyau de plus grande taille pour obtenir la connexion à basse résistance souhaitée avec la terre. Ce processus de dimensionnement minutieux garantit la fiabilité et la sécurité du système de mise à la terre par tuyau, en en faisant un choix préféré pour une large gamme d'installations électriques.
Pour la mise à la terre par tuyau, la pratique standard dicte des dimensions spécifiques pour le tuyau de mise à la terre, qui varient selon les conditions du sol. Généralement, dans un sol ordinaire, un tuyau d'un diamètre de 40 mm et d'une longueur de 2,5 mètres est utilisé. Cependant, dans un sol sec et rocheux, un tuyau plus long est nécessaire pour assurer une connexion efficace à la terre. La profondeur à laquelle le tuyau est enterré est directement liée à la teneur en humidité du sol, un environnement plus humide facilitant une meilleure conductivité électrique.
Dans une installation typique, le tuyau est positionné à une profondeur de 3,75 mètres. Pour améliorer ses performances, le fond du tuyau est entouré de petits morceaux de coke ou de charbon, placés à environ 15 cm de distance. Des couches alternées de coke et de sel sont utilisées, servant des objectifs distincts. Le coke augmente la surface de contact effective avec la terre, tandis que le sel réduit la résistance de la terre, optimisant collectivement l'efficacité du système de mise à la terre.
Un tuyau supplémentaire, mesurant 19 mm de diamètre et ayant une longueur minimale de 1,25 mètre, est connecté au sommet du tuyau en fer galvanisé (GI) via un raccord réducteur. Ce tuyau secondaire joue un rôle crucial dans le maintien de la fonctionnalité du système, surtout pendant les conditions météorologiques défavorables.
Pendant les mois d'été, la teneur en humidité du sol diminue naturellement, entraînant une augmentation de la résistance de la terre. Pour contrer cela, une structure en béton est construite pour assurer un approvisionnement constant en eau. Pour maintenir une connexion à la terre efficace, 3 à 4 seaux d'eau sont versés à travers un entonnoir attaché au tuyau de 19 mm de diamètre, qui est connecté au tuyau principal GI. Le fil de terre, qui peut être soit un fil GI, soit une bande de fil GI avec une section suffisante pour transporter en toute sécurité les courants de défaut, est passé à travers un tuyau GI de 12 mm de diamètre enterré à environ 60 cm sous la surface du sol.
Mise à la terre par plaque
La mise à la terre par plaque implique l'enterrement d'une plaque de mise à la terre dans le sol. La plaque peut être en cuivre, avec des dimensions de 60 cm × 60 cm × 3 mm, ou en fer galvanisé, avec des dimensions de 60 cm × 60 cm × 6 mm. La plaque est positionnée verticalement, son sommet étant situé à une profondeur d'au moins 3 mètres sous la surface du sol. Cette profondeur est cruciale pour assurer une mise à la terre électrique fiable, permettant à la plaque de faire un contact suffisant avec le sol, facilitant la dissipation en toute sécurité des courants électriques en cas de défaut.
Mise à la terre par plaque
Lors de la mise en œuvre de la mise à la terre par plaque, la plaque de mise à la terre est insérée dans des couches auxiliaires de coke et de sel, avec une épaisseur minimale de 15 cm pour ces couches. Cette combinaison aide à réduire la résistivité du sol autour de la plaque, améliorant l'efficacité du système de mise à la terre. Un fil de terre, en fer galvanisé (GI) ou en cuivre, est ensuite solidement attaché à la plaque de mise à la terre à l'aide de vis et d'écrous. Bien que le cuivre ait une meilleure conductivité électrique, les plaques et fils de cuivre ne sont pas couramment utilisés pour la mise à la terre en raison de leur coût significativement plus élevé par rapport aux alternatives en GI. Ce rapport coût-efficacité fait des matériaux en GI le choix préféré pour la plupart des applications pratiques de mise à la terre.
Mise à la terre via les conduites d'eau
La mise à la terre via les conduites d'eau est une autre méthode d'établissement d'une connexion électrique à la terre. Dans cette approche, un fil en fer galvanisé (GI) ou en cuivre est connecté aux conduites d'eau. La connexion est sécurisée à l'aide de fil d'acier de liaison, qui est fixé à un fil de plomb en cuivre. Cette méthode tire parti du vaste réseau métallique des conduites d'eau, qui ont généralement un bon contact avec le sol, pour fournir un chemin à basse résistance pour le courant électrique en cas de défaut. Cependant, cette méthode de mise à la terre doit respecter les réglementations de sécurité pertinentes et les codes de plomberie pour assurer à la fois la sécurité électrique et l'intégrité du système de distribution d'eau.
Les conduites d'eau sont généralement construites en métal et enterrées sous la surface du sol, établissant effectivement une connexion directe à la terre. En cas de défaut, le courant qui circule à travers le fil en fer galvanisé (GI) ou en cuivre utilisé pour la mise à la terre est canalisé directement dans le sol via la conduite d'eau. Cela fournit un moyen commode et souvent efficace de dissiper les courants de défaut, en tirant parti du vaste réseau souterrain de la conduite d'eau et de sa conductivité inhérente en tant que structure métallique.
