Courants vagabonds

  Des courants “ vagabonds ” circulent dans la terre. Ce sont typiquement  des courants telluriques à basses fréquences ou des courants à fréquence industrielle provenant de défaut HT.

Ces courants peuvent affecter les prises de terre rencontrées. Leur influence se fait sentir dans le cas où plusieurs prises de terre existent dans une même installation électrique, notamment en schémas TT, TN-C, IT non interconnecté.

•TT : de faibles déséquilibres de tension peuvent apparaître entre les prises de terre du neutre et les prises de terre des masses d’utilisation,

•TN-C : ces mêmes déséquilibres sont possibles entre les différentes prises de terre du PEN et influent alors sur l’équipotentialité de ce dernier,
 
•IT : non interconnecté : la situation est similaire à celle du schéma TT.  Ces mêmes courants “ vagabonds ” sont souvent responsables  de la corrosion des prises de terre car ils contiennent une part importante de composante continue.

 

 Le chemin TT introduit une boucle naturelle

En schéma TN la boucle de courant n’existe pratiquement pas

Perturbations électromagnétiques : Foudre au sol et couplage par impédance commune

 Lorsque la foudre frappe le sol, elle peut provoquer une perturbation par couplage par
impédance commune, résultant de l’élévation de potentiel des prises de terre.

En effet, le point d’impact au sol de l’éclair se trouve porté à un potentiel très élevé.

 Autour de ce point, le potentiel du sol va être soumis à un gradient de potentiel
 décroissant à mesure que l’on s’enéloigne.

 Si une prise de terre se situe près du point d’impact, son potentiel par rapport à
 la terre profonde va s’élever.

Ce phénomène peut se répercuter sur les autres prises par le biais des
 interconnexions des masses

Perturbations électromagnétiques : Courants importants dans le PE

Courants importants dans le PE

Certains Schémas de Liaison à la Terre sont propices au développement de forts  courants de
défaut d’isolement (TNS - TNC - IT interconnecté en situation de double défaut).

En cas de défaut d’isolement :

•une chute de tension importante apparaît le long du PE pouvant gêner la transmission de données,
•de même un rayonnement électromagnétique intense est généré lors de ce défaut et induit des tensions transitoires dans toute boucle de courant.

Solutions :

pour réduire cette perturbation interne :
•découplage galvanique des électroniques sensibles,
• interconnexion multiple des matériels et des structures métalliques,
•utilisation de SLT à courant de défaut faible.

Protection des installations et des personnes : Etude d’un défaut d’isolement en régime IT

1. Présentation

Dans ce régime le neutre est isolé, les masses sont reliées à la terre, c’est le cas de certaines
installations où l’utilisateur possède son propre transformateur HT/BT, puisque le neutre
isolé. Il faut prévoir un appareil de contrôle et d’écoulement de toute sorte de sur tension ou de
coup de foudre. Ce dispositif est un limiteur de surtension d’impédance Z.


2. Défaut simple

Régime IT, lors d'un défaut d'isolement

On constate que le courant de défaut Id est faible, en effet ;

RT : résistance de prise des masses  ;
RN : résistance de la prise de terre neutre ;
Rd : résistance de défaut (cas le plus défavorable Rd = 0Ω) ;
Zi : Impédance d'isolement ;
Id : courant de défaut ;
Vd : tension de défaut.

Notons que, Rd  peut être nulle, RT est très faible  ; RN << Zi , avec Zi (impédance du câble +
impédance de la sortie du transformateur et la capacité de ceux entre phase e t terre).

Exemple :

Soient ;

Conclusion : dans ce cas, il se présente un courant de défaut très faible. Ce dernier n' est pas
dangereux pour l'utilisateur, mais il faut être vigilant devant un deuxième défaut.

3. Double défaut

Régime IT, lors d'un double défaut d'isolement

Le courant de défaut dans ce cas :

ZL : impédance d'une ligne ;
Un : tension composée ;
Id : courant de défaut ;

Notons que,

où : 
p  : résistivité du conducteur ;
S: section su conducteur ;
l : longueur du conducteur.

Exemple :
Soient ;

Conclusion : dans ce cas, il se présente un courant de défaut très fort, d'où une coupure
obligatoire de l'alimentation dans un temps inférieur à celui prescrit par les courbes de
sécurité.

Protection des installations et des personnes : Etude d’un défaut d’isolement en régime TN

1. Présentation

Dans ce régime le neutre est mis à la terre et les masses sont reliées au neutre par un
conducteur de protection.

On distingue les régimes TNC et TNS :

-  le régime TNS (Conducteur Terre et conducteur Neutre Séparé)  est choisi lorsque les
conducteurs sont inférieurs à 10mm² ;
-  le régime TNC (Conducteur Terre et Neutre Confondus) est choisi lorsque les
conducteurs sont supérieures à 10 mm²en cuivre et 16 mm²en aluminium, lors d’un
défaut d’isolement le courant suit le sens de parcours comme l’indique la figure
suivante ;

Régime TNC, lors d'un défaut d'isolement

2. Courant du défaut

Dans les deux cas cités ci-dessus le courant de défaut  n’est plus limité que par l’impédance
des câbles et de la source de tension, ce qui donne un courant de défaut très élevé :

Où :
Un : tension simple  ;
Id : courant de défaut ;
Zd : impédance des câbles et de la source ; telle que Zd est la somme de :

          - la résistance de défaut d’isolement ;
          - la résistance du câble du circuit ;
          - l’impédance de l’enroulement secondaire du transformateur ;

3. Dispositifs de sécurité

On utilise généralement :

-  des dispositifs à déclenchement magnétique (contre le courant de court circuit), tel que
le courant de réglage magnétique soit inférieur à

-  des dispositifs à déclenchement thermique (contre les faibles sur charges), tel que le
courant de réglage thermique soit inférieur à

Protection des installations et des personnes : Etude d’un défaut d’isolement en régime TT

1.1. Présentation du défaut

Soit l’installation suivante présente  un défaut d’isolement qui peut être dangereux en cas de
contact avec un organe d'un être humain.

 Régime TT, lors d'un défaut d'isolement

 Où :
RT : résistance de prise des masses  ;
RN : résistance de la prise de terre neutre ;
Rd : résistance de défaut (cas le plus défavorable Rd = 0Ω) ;
Id : courant de défaut ;
Ud : tension de défaut.

1.2. Tension de défaut

La tension de défaut Ud , c’est la différence de potentielle appliquée à une personne.
Ud= Rd Id
Exemple :
Soient :

Cette tension peut être dangereuse  pour les personnes, dons il faut prévoir un appareillage de
déclenchement différentiel au premier défaut, on utilise généralement le DDR (Dispositif à
courant différentiel résiduel ou les disjoncteurs différentiels détaillés dans le chapitre  IV).

1.3. Tableau des tensions et courant autorisées par la norme NFC

Ce tableau récapitule les tensions de défauts tolérées par la norme NFC en fonction des lieux
d’application.

Tableau des tensions limites supérieures (UL)

Caractéristiques des différents régimes de neutre

      Le tableau suivant se récapitule selon la norme CEI les montages de chaque régime
de neutre, ainsi les précautions pour assurer la protection des appareils et personnes.

Caractéristiques des différents régimes de neutre

Régimes de neutre : Introduction,Régime TT,Régime TN,Régime IT

I.  Introduction

L’utilisation de l’énergie électrique présente des risques tant pour les personnes que pour les
matériels.

Pour des raisons de sécurité, ces masses sont reliées par un conducteur de protection lui-même
relié à une prise de terre.

La distribution de l’énergie électrique, en courant alternatif triphasé avec neutre permet, selon
les types d’installation, des combinaisons neutre-masse, qui optimisent la protection.

II.  Classification des régimes de neutre

Le comité Électrotechnique international (CEI) a classé officiellement trois normes.

II.1. Régime TT

Le neutre de la source d’énergie est mis à la terre, et la masse de l’installation électrique est
mise à son tour à la terre, c’est le cas le plus simple.

Fig. 1. Régime TT

II.2. Régime IT

Le neutre de la source de tension est  isolé ou  relié à la terre par une forte impédance, les
masses d’installation sont reliées à la terre comme l’indique la figure suivante.

Fig  2. Régime IT

II.3. Régime TN

Dans ce régime le neutre est mis à la terre et les masses sont  reliées au neutre par un
conducteur de protection. Deux cas qui se présentent :

II.3.1. Régime TNC

Le conducteur  de protection  de PE et le conducteur N de l’alimentation peuvent être
confondus en un seul conducteur PEN.

Fig .3. Régime TNC

II.3.2. Régime TNS

Le conducteur de protection PE et le conducteur N du coté de l’alimentation peuvent être
séparés

Fig. .4. Régime TNS

Régimes de neutre

Identifier l'appareillage de sécurité des installations et des personnes selon le régime
de neutre établi.