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Les Schémas de Liaison à la Terre : SLT B.H pour MELEC (Source : ELEC TEAM - Lycée Louis Blériot - Marignane) V1.0 Mai 2016

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Les Schémas deLiaison à la Terre :

SLT

B.H pour MELEC(Source : ELEC TEAM - Lycée Louis Blériot -

Marignane)

V1.0Mai 2016

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Table desmatières

Introduction 3

I - Le choix d'un SLT 4

II - SLT TT 5

1. Définition et norme pour le SLT TT ........................................................................................... 5

2. Schéma et analyse de défaut en SLT TT ..................................................................................... 6

3. Avantages, inconvénients, utilisations pour le schéma TT .......................................................... 7

4. Exercice ......................................................................................................................................... 7

III - SLT IT 8

1. Définition et norme pour le SLT IT ............................................................................................. 8

2. Schéma et analyse de défaut en SLT IT ...................................................................................... 9

3. CPI : Contrôleur permanent d'isolement ................................................................................... 11

IV - SLT TN 12

1. Définition et norme pour le SLT TN .......................................................................................... 12

2. Schéma et analyse de défaut en SLT TN ................................................................................... 13

3. Exercice ....................................................................................................................................... 14

V - Étude de cas : Vérification des conditions de protection 16

1. Exercice : Signification de la SLT .............................................................................................. 16

2. Exercice : Vérification du déclenchement .................................................................................... 17

3. Exercice : Temps de déclenchement ........................................................................................... 17

4. Exercice : Longueur maxi possible ............................................................................................. 17

5. Exercice : Longueur maxi autorisée ............................................................................................ 17

VI - Fin 18

Glossaire 19

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3

Dans cette partie nous allons étudier les SLT.(Schéma de Liaison à la terre)En effet, il est nécessaire de connecter les masses des récepteurs et le neutre du transformateur dedistribution à la Terre d'une façon différente suivant l'utilisation et l'environnement du matérielélectrique à protéger.Pour cela, nous étudierons :

La signification des symboles des schémas de liaison à la terreLes schémas des SLTLe calcul du courant de défaut et de la tension de contactLes conséquences d'un défautLes avantages, les inconvénients et l'utilisation de chaque SLT

Il n'y pas un SLT à privilégier. Il faut adapter le choix au cahier des charges et à différentscritères :

Les textes de loisLa protection des personnesLa protection des biensLa protection contre les surtensionsLe coût de l'installation

Introduction

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Le choix d'un SLT

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Protection des biens contre les incendies ou les explosions

Le schéma IT et TT ne présentent pratiquement pas de risques. Le IT est même recommandédans les lieux à risque explosif. Par contre le schéma TN notamment TNC présente des risquesd'incendie plus élevés.

Protection des personnes

Les 3 schémas sont équivalents mais il faut être vigilant sur le schéma TN notamment dans lecalcul des protections en cas d'extension de l'installation.

Continuité de service

La continuité de service caractérise la capacité d'une installation à fonctionner le plus longtempspossible sans coupure. Dans le cas d'une continuité de service impérative, le schéma IT estprimordial car il ne coupe pas au premier défaut mais il requiert la présence de personnelqualifié pour régler le 1er défaut au plus vite.

Le coût de revient

L'installation la plus coûteuse est IT de part le matériel et le personnel nécessaire. La moinscoûteuse reste le TN car il n'y pas de différentiels qui coûtent trés chers.

Texte légal : Les textes de lois et décretsParfois, il n'y pas de choix possibles car le type de schémas à la Terre est imposé par la norme :

Le choix d'un SLTI

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SLT TT

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Définition et norme pour le SLT TT 5 Schéma et analyse de défaut en SLT TT 6

Avantages, inconvénients, utilisations pour le schéma TT 7Exercice 7

1. Définition et norme pour le SLT TTDéfinitionT : liaison du neutre du transformateur de distribution à la terre.T : liaison des masses à la terre.Le neutre du transformateur de distribution est mis à la terre à travers une prise de terre derésistance Rn.Les masses sont mises à la terre à travers une prise de terre de résistance RT.

L'emploi d'un dispositif différentiel à courant résiduel(DDR) est obligatoire en tête de l'installation. Lacoupure a lieu lors d'un défaut d'isolement lorsque lecourant de défaut est supérieur à la sensibilité duDDR.

Ce que dit la norme ?

La norme NF C 15-100 définit le temps de coupure maximal du dispositif de protection despersonnes contre les contacts indirects dans les conditions normales (UL =50 V) et dans lesconditions "mouillées" (UL =25 V).UL est la tension de contact la plus élevée qui peut être maintenue indéfiniment sans dangerpour les personnes.

SLT TTII

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SLT TT

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2. Schéma et analyse de défaut en SLT TTArchitecture d'une installation en régime TT

(cf. )architecture TT.swf (cf. )architecture TT.swf fonctionnement TT.swf

Simulation : Parcours du courant en cas de défautNous avons un défaut entre le phase 1 et la carcasse métallique.

fonctionnement TT.swf (cf. )fonctionnement TT.swfLes tensions de sécurité trouvées dans la classification des locaux appelés tension de contact ULdoivent obligatoirement être inférieures à la tension de défaut Ud.Ud = Id x RT avec Ud < UL

Id : courant de défautRT : résistance de mise à la terre des massesRn : résistance de la prise de terre du neutreRd  : résistance de défaut trés faible et souventnégligée

Attention : Sensibilité du dispositif différentielLe seuil de sensibilité IΔn de ce dispositif doit être tel que :

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SLT TT

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3. Avantages, inconvénients, utilisations pour le schéma TTLe schéma de liaison à la terre TT présente l'avantage :

d'assurer parfaitement la sécurité des biens et des personnesde ne pas nécessiter de personnel qualifié pour entretenir les installations.

Par contre :Sa mise en œuvre est coûteuse (à cause des disjoncteurs différentiels)Les installations sont coupées dès le premier défaut.

FondamentalC'est pourquoi, elle convient parfaitement à toutes les installations devant recevoir dupublic, et à toutes les installations faites pour des particuliers non qualifiés enélectricité.Il est utilisé par l'EDF pour toute la distribution BTA publique.

4. ExerciceNous avons un défaut virtuel entre la carcasse de la pompe du cytogénérateurCytogénérateur

et la Terre- p.19 *§

On vous donne :RN = 10Ω : résistance de la prise de terre du neutreRT = 20Ω : résistance de la prise de terre des massesRd négligeableU = 400VQuestion 1Déterminer le courant de défaut Id.

Question 2Déterminer la valeur de la tension de défaut et conclure sur la dangerosité du défaut.

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SLT IT

8

Définition et norme pour le SLT IT 8 Schéma et analyse de défaut en SLT IT 9 CPI : Contrôleur permanent d'isolement 11

1. Définition et norme pour le SLT ITDéfinitionI : neutre isolé de la terre (ou impédant)T : liaison des masses à la terre.En régime IT le premier défaut ne pose aucun problème particulier.Ce régime de neutre permet donc une continuité de service lors d'un premier défaut (la machine oul'installation peut continuer de travailler même avec un défaut).Cette option intéresse énormément les industriels qui utilisent beaucoup ce régime de neutre.Dans ce type de schéma, dit à « neutre isolé » le neutre du transformateur est :

soit isolé de la terre (neutre isolé)soit relié à la terre par une impédance élevée (neutre impédant)

et toutes les masses de l'installation sont reliées à la terre

Texte légal : Ce que dit la norme ?Un défaut entre phase et masse doit être éliminé dans un temps d'autant plus court que latension de contact Uc (différence de potentiel entre masses simultanément accessibles ou entrela masse et la terre) est plus élevée.En régime de mise en neutre TN ou de neutre isolé IT (défaut double), la protection despersonnes contre les contacts indirects se réalise par les dispositifs de protection contre lessurintensités (dispositif thermique).Le déclenchement du disjoncteur doit intervenir en cas de deux défauts simultanés dans lerégime de neutre isolé IT.La norme NF C I5-100 impose l'utilisation d'un contrôleur permanent d'isolement (CPI) surtout réseau IT pour prévenir l'utilisateur d'un premier défaut par un klaxon et un voyant.

SLT ITIII

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SLT IT

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2. Schéma et analyse de défaut en SLT ITArchitecture d'une installation en régime IT

architectureIT.swf (cf. )architectureIT.swf

Simulation : Parcours du courant en cas de 1er DéfautDans cet exemple : Zres = 3500Ω ; Rn = 10Ω ; RT1=RT2=RT3=40Ω ; Rd1 = Rd2= 2Ω ; U = 400V

architectureIT.swf (cf. )architectureIT.swf

La valeur du courant Id au 1er défaut vaut :

La valeur de la tension de défaut Ud au 1er défaut vaut  :

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SLT IT

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Calculer le courant de défaut Id et la tension de défaut Ud :_____Conclure à partir des résultats obtenus :______

Simulation : Parcours du courant en cas de 2ème Défaut

IT_2emedef.swf (cf. )IT_2emedef.swfLa va l e u r du c ou r an t I d au 1 e r d é f au t v au t   :

ATTENTION : le deuxième défaut est un défaut ph/ph, la tension pour le calcul ducourant défaut est 400V.La valeur de la tension de défaut Ud au 1er défaut vaut  :

Calculer le courant de défaut Id2 et la tension de défaut Ud2 :

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SLT IT

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_____Conclure à partir des résultats obtenus :______

3. CPI : Contrôleur permanent d'isolementUn contrôleur permanent d'isolement (CPI) est nécessaire pour signaler tout défautd'isolement (alarme sonore + voyant).Le défaut doit être éliminé avant l'apparition d'un second défaut, qui produirait lacoupure de l'installation.La coupure a lieu lors de deux défauts d'isolement simultanés par déclenchement desprotections contre les surintensités (disjoncteurs, fusibles).

Ce contrôleur mesure en permanence l'isolement du réseau parrapport à la terre et signale toute baisse en deçà d'un seuildéfini généralement à 0,8 fois la valeur de l'isolement normal(sans défaut).La recherche de défaut est associée à la fonction decontrôle d'isolement. Deux types de recherche dedéfaut (sans ouverture de départs) sont possibles :

recherche manuelle (avec récepteur mobile)recherche automatique (réaliser par des localisateursassociés à des tores placés sur les départs).

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SLT TN

12

Définition et norme pour le SLT TN 12 Schéma et analyse de défaut en SLT TN 13

Exercice 14

1. Définition et norme pour le SLT TNT : liaison du neutre à la terreN : liaison des masses au neutreCe type de schéma dit de "mise au neutre" est de transformer tout défaut d'isolement encourt-circuit monophasé PH/N pour faire déclencher le disjoncteur magnéto-thermique.Une 3ème lettre représente la disposition du conducteur de neutre et duconducteur de protection :TNC (commun) : Le neutre et le conducteur de protection sont combinés en un seul conducteur(PEN)TNS (séparé) : Le neutre est séparé de la terre

Ce que dit la norme ?

Un défaut entre phase et masse doit être éliminé dans un temps d'autant plus court que latension de contact Uc (différence de potentiel entre masses simultanément accessibles ou entrela masse et la terre) est plus élevée.En régime de mise en neutre TN ou de neutre isolé IT (défaut double), la protection despersonnes contre les contacts indirects se réalise par les dispositifs de protection contre lessurintensités.Le déclenchement du disjoncteur doit intervenir au premier défaut dans le régime de mise auneutre TN.

SLT TNIV

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SLT TN

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2. Schéma et analyse de défaut en SLT TNArchitecture d'une installation en régime TN

Cette architecture s'appelle TN"C" car le conducteur de Neutre et de PE sont Confondus

Cette architecture s'appelle TN"S" car le conducteur de Neutre et de PE sont Séparésarchitecture TN.swf (cf. )architecture TN.swf

Simulation : Parcours du courant en cas de défautUn défaut apparaît sur le récepteur 1 entre la carcasse métallique et la phase 1.

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SLT TN

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fonctionnement TN.swf (cf. )fonctionnement TN.swfLe courant de défaut Id est en fait un courant de court-circuit entre phase et neutre.Seule les résistances des conducteurs sont prises en compte dans la boucle de défaut.

Id : courant de défaut en ARph : résistance du conducteur de phase en ΩRpe : résistance du conducteur de neutre en Ω

Tension de défaut Ud dangereuse et élevée si elle estsupportée trop longtemps. La norme donne un tempsmaximum de défaut de .20 msEn cas de défaut, c'est la partie magnétique de laprotection qui va déclencher  : Id > Im seuil dedéclenchement du dispositif magnétique.

La protection est donc assurée par des disjoncteurs magnéto-thermiques beaucoup moins coûteuxqu'un DDR. Cette installation nécessite beaucoup de calcul et d'étude notamment par rapport à lasection des câbles, c'est pourquoi ce schéma est réservé aux installations industrielles.

3. ExerciceNous avons un défaut virtuel entre la carcasse de la pompe du cytogénérateur et la TerreOn vous donne :Rph = 0.1ΩRpe = 0.1ΩU = 400VQuestion 1Déterminer le courant de défaut Id.

Question 2Déterminer la valeur de la tension de défaut et conclure sur la dangerosité du défaut.

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SLT TN

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Question 3Nous avons installé un disjoncteur magnéto-thermique de type NG160 40A.Ce disjoncteur assure-t-il bien la protection des personnes et pourquoi ?

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Étude de cas : Vérification des conditions de protection

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Exercice : Signification de la SLT 16Exercice : Vérification du déclenchement 17Exercice : Temps de déclenchement 17Exercice : Longueur maxi possible 17Exercice : Longueur maxi autorisée 17

1. 2. 3.

Centre de restauration de la B.A.N.Nîmes-Garons

Les locaux de préparation, de conditionnement et dedistribution des denrées alimentaires sontrégulièrement nettoyés à eau sous pression et leséquipements électriques sont généralement en acierinoxydable.Il est impératif que toutes les conditions de sécuritéélectrique soient réunies pour assurer unenvironnement de travail non dangereux pour lepersonnel.

Vous aurez à vérifier les conditions de déclenchement « normalisées » des protections des personnesen cas de défaut d'isolement sur les fours.Extrait du sujet d'épreuve E2 de septembre 2009

1. : Signification de la SLTExerciceOrdonner ci dessous la signification des lettres du schéma de liaison à la terre TNSExtrait de la documentation ressource (cf. )Extr_DTR_sept_2009E2.pdf

Masses de l'installation raccordées au neutreConducteurs de neutre et de protection distinctsNeutre de l'installation raccordé à la terre

Réponse : ___ ___ ___

Étude de cas :Vérification desconditions deprotection

V

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Étude de cas : Vérification des conditions de protection

17

2. : Vérification du déclenchementExerciceQuand la vérification du déclenchement des protections doit être vérifiée ?Extrait de la documentation ressource (cf. )Extr_DTR_sept_2009E2.pdf

A l'étude de l'installation par calcul

A la mise en service

Périodiquement tous les ans

3. : Temps de déclenchementExerciceEn considérant , que le déclenchement du disjoncteur F1 n'est pas retardé, rechercher les temps decoupure et de déclenchement maximal en schéma TNExtrait de la documentation ressource (cf. )Extr_DTR_sept_2009E2.pdfTemps de seconde(s)0

4. : Longueur maxi possibleExerciceCalculer la longueur maximale possible de la ligne sous F1 (sections phases et PE identiques)Extrait de la documentation ressource (cf. )Extr_DTR_sept_2009E2.pdfOn donne : Imag = 1000 A e Sph = 35 mm²Déterminer :m = 1

ρ = .1022.5 -3

V= V230La longueur de la ligne maximum sera de m143

5. : Longueur maxi autoriséeExerciceRechercher la longueur maximale autorisée par la norme (F1 : NG125N – courbe C)S phase et neutre : mm²35Calibre de 125ALongueur maximale de m112La longueur de câble réelle (45m) est elle conforme au maximum imposée par la norme  : OUI(Répondre par Oui ou Non)

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Fin

18

Ici ce terminer l'activité sur les Schémas de liaison à la terre.Retrouvez ici la version PDF (cf. )SLT_papier.pdf

FinVI

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Ressources annexes

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CytogénérateurLe cytogénérateur est une machine utilisée par les laboratoires pharmaceutiques pour cultiver desvirus dans le but de trouver des médicaments.La machine consiste à agiter et éventuellement chauffer un milieu du culture ainsi que des souchesvirales.

Glossaire