Un guide complet sur les systèmes de mise à la terre

Un système de mise à la terre, également connu sous le nom de système de connexion à la terre, relie des parties spécifiques d'un système électrique de puissance avec la terre, généralement la surface conductrice de la Terre, pour des raisons de sécurité et fonctionnelles. Le choix du système de mise à la terre peut affecter la sécurité et la compatibilité électromagnétique de l'installation. Les réglementations concernant les systèmes de mise à la terre varient selon les pays, bien que la plupart suivent les recommandations de la Commission Electrotechnique Internationale (IEC). Dans cet article, nous expliquerons les différents types de systèmes de mise à la terre, leurs avantages et inconvénients, et comment les concevoir et les installer.

Qu'est-ce qu'un Système de Mise à la Terre?

Un système de mise à la terre est défini comme un ensemble de conducteurs et d'électrodes qui fournissent un chemin de faible résistance pour le courant électrique en cas de défaut ou de dysfonctionnement. Cela est important pour plusieurs raisons :

• Protection de l'équipement: Un système de mise à la terre aide à protéger l'équipement électrique contre les dommages dus aux surtensions ou aux courts-circuits. Il empêche également l'accumulation statique et les surtensions causées par des éclairs ou des opérations de commutation à proximité.

• Protection des personnes: Un système de mise à la terre aide à prévenir les risques de choc électrique en s'assurant que les parties métalliques exposées des installations électriques sont au même potentiel que la terre. Il facilite également le fonctionnement des dispositifs de protection tels que les disjoncteurs ou les dispositifs différentiels résiduels (DDR) qui peuvent déconnecter l'alimentation en cas de défaut.

• Point de référence: Un système de mise à la terre fournit un point de référence pour les circuits et l'équipement électrique afin qu'ils puissent fonctionner à un niveau de tension sûr par rapport à la Terre. Cela garantit que toute l'énergie électrique non utilisée par la charge est dissipée en toute sécurité vers la terre.

Types de Systèmes de Mise à la Terre

La norme BS 7671 liste cinq types de systèmes de mise à la terre : TN-S, TN-C-S, TT, TN-C et IT. Les lettres T et N signifient :

• T = Terre (du mot français Terre)

• N = Neutre

Les lettres S, C et I signifient :

• S = Séparé

• C = Combiné

• I = Isolé

Le type de système de mise à la terre est déterminé par la façon dont la source d'énergie (tel qu'un transformateur ou un générateur) est connectée à la terre et comment le terminal de mise à la terre du consommateur est connecté à la source ou à un électrode de terre locale.

Système TN-S

Un système TN-S, illustré à la Figure 1, a la neutre de la source d'énergie connectée à la terre en un seul point, près de la source. Le terminal de mise à la terre du consommateur est généralement connecté à la gaine métallique ou à l'armure du câble de service du distributeur dans les locaux.

Figure 1 : Système TN-S

Les avantages d'un système TN-S sont :

• Il fournit un chemin de faible impédance pour les courants de défaut, ce qui assure une opération rapide des dispositifs de protection.

• Il évite toute différence de potentiel entre la neutre et la terre dans les locaux du consommateur.

• Il réduit le risque d'interférence électromagnétique due aux courants de mode commun.

Les inconvénients d'un système TN-S sont :

• Il nécessite un conducteur protecteur séparé (PE) en plus des conducteurs d'alimentation, ce qui augmente le coût et la complexité du câblage.

• Il peut être affecté par la corrosion ou les dommages à la gaine métallique ou à l'armure du câble de service, ce qui peut compromettre son efficacité.

Système TN-C-S

Un système TN-C-S, illustré à la Figure 2, a le conducteur neutre d'alimentation d'un réseau de distribution connecté à la terre à la source et à intervalles le long de son parcours. Cela est généralement appelé la mise à la terre multiple protectrice (PME). Avec cette configuration, le conducteur neutre du distributeur est également utilisé pour retourner les courants de défaut de terre provenant de l'installation du consommateur en toute sécurité à la source. Pour cela, le distributeur fournira un terminal de mise à la terre du consommateur, qui est lié au conducteur neutre entrant.

Figure 2 : Système TN-C-S

Les avantages d'un système TN-C-S sont :

• Il réduit le nombre de conducteurs nécessaires pour l'alimentation, ce qui diminue le coût et la complexité du câblage.

• Il fournit un chemin de faible impédance pour les courants de défaut, ce qui assure une opération rapide des dispositifs de protection.

• Il évite toute différence de potentiel entre la neutre et la terre dans les locaux du consommateur.

Les inconvénients d'un système TN-C-S sont :

• Il peut créer un risque de choc électrique s'il y a une rupture du conducteur neutre entre deux points de terre, ce qui peut causer une augmentation de la tension de contact sur les parties métalliques exposées.

• Il peut provoquer des courants indésirables dans les tuyaux ou structures métalliques connectés à la terre à différents points, ce qui peut entraîner de la corrosion ou des interférences.

Système TT

Un système TT, illustré à la Figure 3, a à la fois la source et l'installation du consommateur connectées à la terre via des électrodes séparées. Ces électrodes n'ont aucune connexion directe entre elles. Ce type de système de mise à la terre est applicable pour les installations triphasées et monophasées.

Figure 3 : Système TT

Les avantages d'un système TT sont :

• Il élimine tout risque de choc électrique dû à une rupture du conducteur neutre ou à un contact entre les conducteurs sous tension et les parties métalliques mises à la terre.

• Il évite tout courant indésirable dans les tuyaux ou structures métalliques connectés à la terre à différents points.

• Il permet plus de flexibilité dans le choix de l'emplacement et du type d'électrodes de terre.

Les inconvénients d'un système TT sont :

• Il nécessite un électrode de terre local efficace pour chaque installation, ce qui peut être difficile ou coûteux à réaliser en fonction des conditions du sol et de la disponibilité de l'espace.

• Il nécessite des dispositifs de protection supplémentaires tels que des DDR ou des ELCB à commande de tension pour assurer une déconnexion fiable en cas de défaut.

• Il peut entraîner des tensions de contact plus élevées sur les parties métalliques exposées en raison d'une impédance de boucle de terre plus élevée.

Système TN-C

Un système TN-C, illustré à la Figure 4, a les fonctions neutre et protectrice combinées dans un seul conducteur tout au long du système. Ce conducteur est appelé PEN (protective earth neutral). Le terminal de mise à la terre du consommateur est directement connecté à ce conducteur.

Figure 4 : Système TN-C

Les avantages d'un système TN-C sont :

• Il réduit le nombre de conducteurs nécessaires pour l'alimentation, ce qui diminue le coût et la complexité du câblage.

• Il fournit un chemin de faible impédance pour les courants de défaut, ce qui assure une opération rapide des dispositifs de protection.

Les inconvénients d'un système TN-C sont :

• Il crée un risque de choc électrique s'il y a une rupture du conducteur PEN ou s'il entre en contact avec des parties sous tension en raison d'une défaillance d'isolation.

• Il provoque des courants indésirables dans les tuyaux ou structures métalliques connectés au PEN à différents points, ce qui peut entraîner de la corrosion ou des interférences.

• Il nécessite des précautions particulières pour connecter les appareils avec des parties métalliques exposées qui peuvent être accessibles simultanément avec d'autres parties métalliques mises à la terre.

Système IT