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1. La nature des risques et leurs conséquences :
les risques du courant électrique
Quels temps de coupure pour quelles tensions de contact ?
Les contacts directs
Les contacts indirects
Les risques de brûlures
UN RAPPEL SUR :
LE COURANT DE COURT-CIRCUIT
LE COURANT DE SURCHARGE
LE RISQUE DE SURTENSIONS
Le défaut d’isolement
Les schémas des liaisons à la terre
RAPPELS
Schéma unifilaire d’un TGBT
Principe de fonctionnement d’un disjoncteur magnéto-thermique
Principe de fonctionnement d’un disjoncteur différentiel
Sélectivité entre disjoncteurs
2. Le schéma TT Mise en situation
Qu’est-ce qu’une mise à la terre
Analyse fonctionnelle
La sûreté de l’énergie électrique
Analyse matérielle
1 Alimentation d ’une installation sous régime
TT sans défaut.
2 Alimentation d ’une installation sous régime TT
présentant un défaut d ’isolement.
3 Alimentation d ’une installation sans régime
TT présentant un défaut d ’isolement carcasse
non relié à la terre.
4 Exercices
La nature des risques
et leurs conséquences
La gravité des effets du courant sur le corps humain
est principalement fonction de son intensité et de sa
durée de passage.
Le courant électrique qui le parcourt engendre trois
risques graves :
l. Le blocage musculaire.
C’est la tétanisation : le courant maintient contractés les
muscles traversés. Au niveau de la cage thoracique, le
phénomène peut entraîner un blocage respiratoire.
2. La fibrillation ventriculaire.
L’action du courant désorganise complètement le rythme
cardiaque.
3. Les effets thermiques.
Ils provoquent des lésions tissulaires plus ou moins graves,
jusqu’à des brûlures profondes en fonction de l’importance du
courant. Ces risques dépendent de deux facteurs : Le temps de
passage du courant à travers le corps et l’intensité du
courant.
Quels temps de coupure pour quelles tensions de contact ?
Exemple : sous une tension de 230 V, le contact avec un conducteur peut produire un courant de 153 Ma dans le corps humain.
Ce courant doit être coupé en moins de 0.17 secondes pour éviter tout risque.
Hab
itu
elle
me
nt
aucu
ne
ré
action
. Habituellement, aucun effet physiologique dangereux.
Probabilité de contractions musculaires et de
difficultés de respiration pour des durées de passage
du courant supérieures à 2 s
Pro
babilité
de fib
rillatio
n v
entric
ula
ire
En BT, la valeur de l’impédance du corps n’évolue pratiquement
qu’en fonction de l’environnement : locaux secs et humides, et
locaux mouillés.
Tension limite conventionnelle UL :
UL = 50 V pour les locaux secs ou humides,
UL = 25 V pour les locaux mouillés.
Les contacts directs
Il s’agit de la mise en contact d’une
personne avec une partie électrique
d’équipement ou d’installation sous
tension.
Rappelons que la protection différentielle est obligatoire pour toutes les
prises de courant inférieures ou égales à 32 A, soit en tête de ligne, soit
sur le socle, pour tous les circuits des salles d’eau, ainsi que sur les
quais des ports de plaisance, sur les installations temporaires, les
chantiers, les piscines, les campings, les installations foraines, les
établissements agricoles et horticoles.
Quel que soit le régime du neutre, en l’absence d’autres
dispositions particulières telles que le transformateur
d’isolement ou une installation réalisée totalement en
classe II, les dispositifs différentiels 30 mA sont seuls en
mesure d’assurer la protection en cas de contacts directs.
Les contacts indirects
Qu’est ce qu’un contact indirect ?
Une personne touche une masse
métallique mise accidentellement
sous tension.
L’exemple le plus fréquent est illustré par les défauts d’isolement d’appareils ou de machines électriques.
Dès que le courant de défaut provoque une élévation du potentiel de la
masse supérieure à 50 V, la personne est en danger d’électrocution.
Il existe plusieurs moyens de protection contre les contacts indirects,
comme le recours à la classe II, indépendante des régimes de neutre et
exigée par la norme NF C 15-100.
Les dispositifs de coupure automatique de l’alimentation sont, eux,
dépendants des régimes de neutre.
le courant de défaut doit être évacué par la terre, ce qui le
rend aisément détectable.
Par conséquent, il est impératif d’installer une terre de
faible impédance et de relier toutes les masses à cette
terre. En régime de Neutre TT
Le courant de défaut se referme par la boucle
comprenant les prises de terre du neutre et des masses.
La protection doit être réalisée par un
différentiel dont la sensibilité (In)
est déterminée par la résistance de la
prise de terre des masses (RA) et de
la tension limite de sécurité (UL).
Le seuil de sensibilité In de ce
dispositif
est tel que : In < UL / RA.
UN RAPPEL SUR :
LE COURANT DE COURT-CIRCUIT
LE COURANT DE SURCHARGE
LES RISQUES DE BRULURES
Les surintensités
Les dispositifs de protection des biens ont pour fonction de protéger les installations
électriques contre les
et les
Qu’est ce qu’une surcharge ?
C’est une hausse de l’intensité absorbée qui dépasse l’intensité de fonctionnement normal
des récepteurs (courant nominal In). Les effets d’une surcharge sont essentiellement
thermiques (surchauffe).La surcharge peut être supportée par l’installation électrique (et
le récepteur) si elle survient pendant un temps relativement court (démarrage de moteur,
etc…).Si la surcharge persiste, il y aura échauffement anormal des câbles électriques et
du récepteur ce qui peut entraîner la détérioration du matériel.
surcharges court-circuits
Les surintensités
Exemple 1 : surcharge de l’installation électrique
(trop de récepteurs sur un même câble)
Courant admissible dans
les conducteurs du câble
Iz = 40 A
Courant absorbé par les
récepteurs
I = 57 A
Exemple 2 : surcharge
d’un moteur électrique
Engrenage bloqué
=
moteur calé d’où
surcharge.
In = 8 A
I surcharge = 50 A
Les surintensités
Qu’est ce qu’un court-circuit ?
C’est une hausse très importante du courant électrique suite à la mise en contact directement
ou par l’intermédiaire d’un objet très peu résistant (électrique), de deux potentiels électriques
différents .
Les effets d’un court-circuit, d’ordre thermiques mais aussi électrodynamiques sont très
destructifs.
Effet électrodynamique : le passage d’un courant fort dans un conducteur peut créer à
proximité de celui-ci et sur des pièces conductrices, une force capable de détruire le matériel
environnant.
Exemple : des vis qui se dévissent, des pièces éjectées dans l’air, désintégration d’un poste de
transformation.
Les court-circuits sont des défauts difficiles à éliminer. Etant très destructifs, les constructeurs
et installateurs de matériel électrique veillent tout particulièrement à ce qu’un court-circuit ne se
produise jamais.
A savoir : les disjoncteurs sont garantis pour éliminer …. 1 seul court-circuit.
Les surintensités
Icc = 1750 A
Exemple 1 : deux fils dénudés qui se touchent Exemple 2 : mise en contact direct des
bornes d’une batterie
conducteur de Phase
conducteur de Neutre
Court-circuit
BATTERIE
12 Volts
Court-circuit
Icc = 2700 A
LE RISQUE DE SURTENSIONS
Les surtensions d'origine
atmosphérique
Lors de la mise en service d’une installation neuve, le risque de défaut
d’isolement est très faible. L’installation vieillissant, ce risque
augmente du fait de diverses agressions :
détérioration mécanique de l’isolant d’un câble,
poussières plus ou moins conductrices,
forces électrodynamiques développées lors d’un
court-circuit,
surtensions de manœuvre, de foudre, surtensions en retour
résultant d’un défaut d’isolement en HTA,
vieillissement thermique des isolants (grand nombre de câbles
dans un circuit, harmoniques, surintensités...).
Le défaut d’isolement
C’est généralement une combinaison de ces diverses agressions
qui conduit au défaut d’isolement.
Le défaut d’isolement est :
*soit de mode différentiel (entre les conducteurs actifs et
devient un court-circuit),
*soit de mode commun (entre conducteurs actifs et masse ou
terre).
Un courant de défaut – dit de mode commun – circule alors dans
le conducteur de protection (PE) et/ou dans la terre.
Les SLT en BT sont essentiellement concernés par les défauts de
mode commun.
Les schémas des
liaisons à la terre Les SLT normalisés (TT, TN, IT) assurent une meilleure
protection des personnes et des biens contre les risques
liés aux défauts d'isolements :
• chocs électriques pour les personnes
• incendies ou explosion d'origine électrique pour les biens.
Mais leur choix influence aussi d'autres critères de
fonctionnement des installations :
• continuité de service
• surtensions
• perturbations électromagnétiques
TN-C-S lorsque le schéma TN-S est réalisé
en aval d’un schéma TN-C.
N.B. : le schéma TN-S est obligatoire pour
les réseaux
ayant des conducteurs de section inférieure
à 10 mm²
en cuivre et 16 mm² en aluminium.
TT
IT
TN-C
TN-S
TN-C-S
Le choix du SLT d'une installation
définit :
la mise à la terre du neutre du
transformateur (directe, par impédance
ou neutre isolé)
la réalisation du conducteur de
protection (PE ou PEN)
les dispositifs de coupure utilisés
pour la protection contre les contacts
indirects (disjoncteurs, fusibles,
dispositifs différentiels).
Schéma unifilaire d’un TGBT
Principe de fonctionnement d’un disjoncteur magnéto-thermique
Principe de fonctionnement d’un disjoncteur différentiel
Sélectivité entre disjoncteurs
RAPPELS
Prise de
terre de
l ’utilisateur.
Prise de terre
du poste de
livraison.
Relier à une prise de terre, par un
fil conducteur, les masses métalliques
qui risquent d ’être mises
accidentellement sous tension :
cuisinière, machine à laver…
Energie
Electrique
Protéger les
personnes
Protéger le
matériel
Commander
l’énergie
Convertir
l’énergie.
Objectif : - continuité de service
- la qualité de l ’énergie électrique
Assurer la protection des personnes
contre les contacts indirects
Mode de raccordement à la terre,
du neutre du secondaire du
transformateur HT / BT et les
moyens de mise à la terre des
masses de l ’installation.
par coupure automatique
de l ’alimentation
Liaisons à la terre
(ou régime de
neutre)
1
2
3
La norme définit qui
sont caractérisés par deux lettres :
1ère lettre : Situation du neutre de l ’alimentation par
rapport à la terre .
T:
I :
2ème lettre : Situations des masses de l ’installation par
rapport à la terre.
T:
N:
A retenir !
trois régimes de neutre
liaison du neutre avec la terre ;
isolation de toutes les parties actives par rapport
à la terre, ou liaison au travers d ’une impédance.
masses reliées directement à la terre ;
masses reliées au neutre de l ’installation, lui-
même relié à la terre.
NFC.15-100
Aujourd ’hui:
Régime TT
Le raccordement à la prise de terre des éléments conducteurs
d ’un bâtiment et des masses des appareils électriques
contribuent à éviter l ’apparition de toute tension dangereuse
entre les parties simultanément accessibles
L1
L2
L3
N
PE
RB
RECEPTEUR Neutre de
l’alimentation
à la terre Mise à la terre
des masses de
l ’installation
RA
Réseau de distribution en régime TT.
1 Alimentation d ’une installation sous régime
TT sans défaut.
2 Alimentation d ’une installation sous régime
TT présentant un défaut d ’isolement.
3 Alimentation d ’une installation sans
régime TT présentant un défaut d ’isolement
carcasse non relié à la terre.
4 Exercices
V1
V2
V3
DDR
DISJONCTEUR
DIFFERENTIEL
DE
BRANCHEMENT
E.D.F
500 mA
MACHINE
SOL
DISJONCTEUR
DIVISIONNAIRE
L1
L2
L3
N
RN = 22
RH = 2000
Réseau
20kV / 400 V U=230 V
En touchant la carcasse
de la machine,
je ne cours aucun risque !
Piquet de
terre EDF
SOL
L1
L2
L3
N
V1
V2
V3
DDR
DISJONCTEUR
DIFFERENTIEL
DE
BRANCHEMENT
E.D.F
500 mA
MACHINE
DISJONCTEUR
DIVISIONNAIRE
RB = 22
RH
20kV / 400 V
Piquet de
terre EDF
Ud
RB : Résistance de la prise de terre du neutre = 22
RH : Résistance de l ’Homme = 2000
RH
I défaut
U = 230 V
RB
I défaut = U / ( RH + RB )
=230 / ( 2000 + 22 )
= 0.113 A
V1
V2
V3
DDR
DISJONCTEUR
DIFFERENTIEL
DE
BRANCHEMENT
E.D.F
500 mA
MACHINE
SOL
DISJONCTEUR
DIVISIONNAIRE
L1
L2
L3
N
RB = 22
RH
20kV / 400 V
RA = 20
Ud
RH= 2000
I défaut
U = 230 V
RB= 22
RA= 20 Ud
IH I défaut
U = 230 V
Réqu.
RB
Réqu.= (RA.RH ) / (RA+RH)
RA 20
Ud
Soit pour l ’homme : IH = Ud / RH = 54.7 mA
I défaut = U / ( Réqu + RB )
=230 / ( 20 + 22 )
= 5.47 A
donc Udéfaut= RA . Id = 109.4 V
La tension de défaut peut donc être dangereuse pour l ’homme,
et donc MORTELLE
RH= 2000
I défaut
U = 230 V
RB= 22
RA= 20 Ud
IH
I défaut
U = 230 V
Réqu.
RB
Réqu.= (RA.RH ) / (RA+RH)
RA 20
Ud
I défaut = U / ( Réqu + RB )
=230 / ( 20 + 22 )
= 5.47 A
donc Udéfaut= RA . Id = 109.4 V
Mais le courant maxi. est celui du DDR, soit I = 0.5 A,
on a alors la tension de défaut limité à :
Ud = Réqu / Id = 20 / 0,5 =10 V d ’où IH = Ud / RH = 0.005 A
TABLEAU RÉCAPITULATIF
SYNTHESE SLT TT
A l ’arrivée de votre installation électrique
de régime de neutre TT, vous observez la
présence d ’un disjoncteur différentiel de
650 mA, la tension de sécurité étant de 50
V, quelle doit être la valeur maximale
de la résistance de terre de
cette installation ?
Dans un atelier, la tension limite de
sécurité est UL = 12V. On a mesuré une
résistance de prise de terre de 40 . Quel
doit être le calibre du disjoncteur
différentiel ?
On applique la relation :
UL R . Id d ’où Id UL / R = 12 / 40 =0.3 A
Soit I = 300 mA
On applique la relation :
Ra . In UL
avec UL : Tension de sécurité = 50 V
In = sensibilité du disjoncteur
différentiel,
d ’où la résistance de prise de terre maxi.
Ra = UL / Ia = 50 / 0.65 = 76.9
EXEMPLE 3
Les prises de terre des masses d’utilisation et du poste présentent respectivement une
résistance électrique RA et RB .
L’impédance de boucle du défaut se ramène aux résistances RA et RB .
Pour U0 = 230 V, RA = 10 , RB = 5
Calculer la valeur du courant de défaut
la valeur de la tension de défaut
Ce potentiel est-il dangereux pour les personnes ?
Justifier votre réponse.
UL = 50 V
Le courant de défaut a pour valeur : ld = U0 / (R A + R B ) = 15,3 A
SOLUTION DE L’EXEMPLE 3
Calcul de la tension de défaut
Une personne en contact avec la masse métallique du récepteur défectueux, sera
soumise à un potentiel
Ud = U0 x RA / (RA +RB ) = 153 V.
Ce potentiel est dangereux pour les personnes car très largement supérieur
à la tension limite de contact ( UL = 50 V ).
RETOUR RESSOURCES BAC PRO ELEEC
LE RISQUE DE SURTENSIONS
Les surtensions d'origine
atmosphérique
Guide technique sur les PARAFOUDRES
Logiciel sur le choix des parafoudres
modulaires
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Toute installation présente une protection à plusieurs niveaux. On dit qu’il y a sélectivité des
protections si un défaut survenant en un point quelconque de l’installation entraîne
l’ouverture de la protection en amont du défaut et d’elle seule (la plus proche du défaut).
La sélectivité permet ainsi d’obtenir une continuité de service.
Q11
Q21 Q22
défaut
Q12
Q23 Q24 Q25
Q1 ?
?
?
On distingue deux types de sélectivité :
La sélectivité des protections
La sélectivité partielle :
IrB IrA ImB ImA
t
I
B A
Sélectivité
PARTIELLE
seul B s'ouvre A et Bs'ouvrent
Pdcde B
On dit que la sélectivité est
PARTIELLE lorsque les
courbes de déclenchement
des protections montrent
clairement deux zones de
fonctionnement différents :
si Idef < ImA, seul B
s ’ouvre
si Idef > ImA, A et B
s ’ouvrent
La sélectivité des protections
La sélectivité totale :
On dit que la sélectivité
est TOTALE lorsque pour
toute valeur du courant de
défaut, seul la protection
la plus proche du défaut
déclenche.
IrB IrA ImB ImA
t
I
B A
Sélectivité
TOTALE
seul B s'ouvrePdcde B
La sélectivité des protections
Le triple de
3 x In Q2
3 x In Q2
