La principale raison de la nécessité d'une mise à la terre dans les réseaux électriques est la sécurité. Lorsque toutes les parties métalliques de l'équipement électrique sont mises à la terre, alors, même en cas d'isolation brisée, des tensions dangereuses ne seront pas créées sur son boîtier, elles seront empêchées par des systèmes de mise à la terre fiables.
Tâches pour les systèmes de mise à la terre
Les tâches principales des systèmes de sécurité fonctionnant sur le principe de la mise à la terre:
- Sécurité pour la vie humaine, afin de se protéger contre les chocs électriques. Fournit un chemin alternatif pour le courant de secours afin d'éviter de blesser l'utilisateur.
- Protéger les bâtiments, les machines et les équipements en cas de panne de courant afin que les parties conductrices exposées des équipements n'atteignent pas un potentiel mortel.
- Protection contre les surtensions dues aux coups de foudre qui peuvent entraîner des hautes tensions dangereuses dans le système de distribution électrique ou du contact humain par inadvertance avec des lignes à haute tension.
- Stabilisation de la tension. Il existe de nombreuses sources d'électricité. Chaque transformateur peut être considéré comme une source distincte. Ils doivent disposer d'un point de réinitialisation négatif commun.énergie. La terre est la seule surface conductrice de ce type pour toutes les sources d'énergie, elle a donc été adoptée comme norme universelle pour le délestage de courant et de tension. Sans un tel point commun, il serait extrêmement difficile d'assurer la sécurité du système électrique dans son ensemble.
Configuration requise pour le système au sol:
- Il doit avoir un chemin alternatif pour que le courant dangereux circule.
- Aucun potentiel dangereux sur les parties conductrices exposées de l'équipement.
- Doit être suffisamment basse impédance pour fournir suffisamment de courant à travers le fusible pour couper l'alimentation (<0, 4 sec).
- Doit avoir une bonne résistance à la corrosion.
- Doit pouvoir dissiper un courant de court-circuit élevé.
Description des systèmes de mise à la terre
Le processus de connexion des parties métalliques des appareils et équipements électriques à la terre avec un dispositif métallique qui a peu de résistance est appelé mise à la terre. Lors de la mise à la terre, les parties conductrices de courant des appareils sont directement connectées à la terre. La mise à la terre fournit un chemin de retour pour le courant de fuite et protège donc l'équipement du système d'alimentation contre les dommages.
Lorsqu'un défaut survient dans un équipement, il y a un déséquilibre de courant dans ses trois phases. La mise à la terre décharge le courant de défaut vers la terre et rétablit ainsi l'équilibre de fonctionnement du système. Ces systèmes de défense présentent plusieurs avantages, tels que l'éliminationsurtension en la déchargeant à la terre. La mise à la terre garantit la sécurité de l'équipement et améliore la fiabilité du service.
Méthode de mise à zéro
Mise à la terre signifie connecter la partie portante de l'équipement à la terre. Lorsqu'un défaut se produit dans le système, un potentiel dangereux est créé sur la surface extérieure de l'équipement, et toute personne ou animal touchant accidentellement la surface peut recevoir un choc électrique. La mise à zéro décharge les courants dangereux vers le sol et neutralise ainsi le choc de courant.
Il protège également l'équipement contre la foudre et fournit un chemin de décharge des parafoudres et autres dispositifs d'extinction. Ceci est réalisé en connectant des parties de la plante à la terre avec un conducteur de terre ou une électrode en contact étroit avec le sol, placé à une certaine distance sous le niveau du sol.
La différence entre mise à la terre et mise à la terre
L'une des principales différences entre la mise à la terre et la mise à la terre est que lors de la mise à la terre, la partie conductrice porteuse est connectée à la terre, tandis que lors de la mise à la terre, la surface des appareils est connectée à la terre. D'autres différences entre eux sont expliquées ci-dessous sous la forme d'un tableau de comparaison.
Tableau comparatif
| Les bases de la comparaison | Mise à la terre | Zeroing |
| Définition | Partie conductrice reliée à la terre | Boîtier d'équipement connecté à la terre |
| Emplacement | Entre le neutre de l'équipement et la terre | Entre le boîtier de l'équipement et le sol, qui est placé sous la surface du sol |
| Potentiel Zéro | N'a pas | Oui |
| Protection | Protéger les équipements du réseau électrique | Protéger une personne des chocs électriques |
| Le chemin | Le chemin de retour vers le sol actuel est indiqué | Décharge de l'énergie électrique au sol |
| Types | Trois (résistance solide) | Cinq (tuyau, plaque, terre d'électrode, terre et terre) |
| Couleur du fil | Noir | Vert |
| Utiliser | Pour l'équilibrage de charge | Pour éviter les chocs électriques |
| Exemples | Générateur et neutre du transformateur de puissance reliés à la terre | Boîtier du transformateur, générateur, moteur, etc. relié à la terre |
fils de protection TN
Ces types de systèmes de mise à la terre ont un ou plusieurs points directement mis à la terre à partir de la source d'alimentation. Les parties conductrices exposées de l'installation sont reliées à ces points à l'aide de fils de protection.
Dans le mondepratique, un code à deux lettres est utilisé.
Lettres utilisées:
- T (le mot français Terre signifie "terre") - une connexion directe d'un point au sol.
- I - aucun point connecté à la terre en raison d'une impédance élevée.
- N - connexion directe au neutre de la source, qui à son tour est relié à la terre.
Selon la combinaison de ces trois lettres, il existe des types de systèmes de mise à la terre: TN, TN-S, TN-C, TN-CS. Qu'est-ce que cela signifie ?
Dans un SLT TN, un des points source (générateur ou transformateur) est relié à la terre. Ce point est généralement le point étoile dans un système triphasé. Le châssis de l'appareil électrique connecté est relié à la terre via ce point de terre côté source.
Dans l'image ci-dessus: PE - Acronyme de Protective Earth est un conducteur qui relie les parties métalliques exposées de l'installation électrique d'un consommateur à la terre. N est dit neutre. C'est le conducteur reliant l'étoile dans un système triphasé à la terre. Par ces désignations dans le schéma, il est immédiatement clair quel système de mise à la terre appartient au système TN.
ligne neutre TN-S
Il s'agit d'un système qui a des conducteurs neutres et de protection séparés tout au long du schéma de câblage.
Le conducteur de protection (PE) est la gaine métallique du câble qui alimente l'installation ou un seul conducteur.
Toutes les parties conductrices exposées de l'installation sont connectées à ce conducteur de protection via la borne principale de l'installation.
Système TN-C-S
Ce sont des types de systèmes de mise à la terre dans lesquels les fonctions de neutre et de protection sont combinées en un seul conducteur de système.
Dans le système de mise à la terre du neutre TN-CS, également connu sous le nom de mise à la terre multiple de protection, le conducteur PEN est appelé conducteur combiné de neutre et de terre.
Le conducteur PEN du système d'alimentation est mis à la terre en plusieurs points et l'électrode de terre est située sur ou à proximité du site d'installation du consommateur.
Toutes les pièces conductrices exposées à l'unité sont connectées par un conducteur PEN à l'aide de la borne de terre principale et de la borne neutre et sont connectées les unes aux autres.
Circuit de protection TT
Il s'agit d'un système de mise à la terre de protection avec un seul point de source d'alimentation.
Toutes les pièces conductrices exposées avec installation qui sont connectées à l'électrode de terre sont électriquement indépendantes de la source de terre.
Système d'isolation IT
Système de mise à la terre de protection sans connexion directe entre les pièces sous tension et la terre.
Toutes les pièces conductrices exposées avec installation qui sont connectées à une électrode de terre.
La source est soit connectée à la terre via une impédance système délibérément introduite, soit isolée de la terre.
Conceptions de systèmes de protection
Connexion entre les appareils électriques et les appareils avec une plaque de terre ou une électrode à travers un fil épais à faible résistance pour assurerla sécurité s'appelle mise à la terre ou mise à la terre.
Le système de mise à la terre ou de mise à la terre dans le réseau électrique fonctionne comme une mesure de sécurité pour protéger la vie humaine ainsi que les équipements. L'objectif principal est de fournir un itinéraire alternatif pour les flux dangereux afin d'éviter les accidents dus aux chocs électriques et aux dommages matériels.
Les parties métalliques de l'équipement sont mises à la terre ou connectées à la terre, et si pour une raison quelconque l'isolation de l'équipement échoue, les hautes tensions qui peuvent être présentes dans le revêtement externe de l'équipement auront un chemin de décharge vers la terre. Si l'équipement n'est pas mis à la terre, cette tension dangereuse peut être transmise à toute personne qui le touche, entraînant un choc électrique. Le circuit est terminé et le fusible est immédiatement activé si le fil sous tension touche le boîtier mis à la terre.
Il existe plusieurs façons d'effectuer le système de mise à la terre des installations électriques, telles que la mise à la terre d'un fil ou d'une bande, d'une plaque ou d'une tige, la mise à la terre par mise à la terre ou par l'alimentation en eau. Les méthodes les plus courantes sont la mise à zéro et le réglage d'insertion.
Tapis de sol
Un tapis de sol est fabriqué en connectant un certain nombre de tiges par des fils de cuivre. Cela réduit la résistance globale du circuit. Ces systèmes de mise à la terre électrique contribuent à limiter le potentiel de terre. Le tapis de sol est principalement utilisé à l'endroit où un courant important doit être testédommage.
Lors de la conception d'un tapis de terre, les exigences suivantes sont prises en compte:
- En cas de dysfonctionnement, la tension ne doit pas être dangereuse pour une personne en contact avec la surface conductrice de l'équipement du système électrique.
- Le courant de court-circuit CC qui peut circuler dans le tapis de sol doit être assez important pour que le relais de protection fonctionne.
- La résistance du sol est faible pour que le courant de fuite puisse le traverser.
- La conception du tapis de sol doit être telle que la tension de pas soit inférieure à la valeur admissible, qui dépendra de la résistivité du sol requise pour isoler l'installation défectueuse des humains et des animaux.
Protection contre les surintensités d'électrode
Avec ce système de mise à la terre du bâtiment, tout fil, tige, tuyau ou faisceau de conducteurs est placé horizontalement ou verticalement dans le sol à côté de l'objet de protection. Dans les réseaux de distribution, la prise de terre peut consister en une tige d'environ 1 mètre de long et placée verticalement dans le sol. Les sous-stations sont fabriquées à l'aide d'un tapis de sol et non de tiges individuelles.
Circuit de protection de courant de tuyau
Il s'agit du système de mise à la terre d'installation électrique le plus courant et le meilleur par rapport à d'autres systèmes adaptés aux mêmes conditions de terre et d'humidité. Dans cette méthode, de l'acier galvanisé et un tuyau perforé d'une longueur et d'un diamètre calculés sont placés verticalement sur un sol constamment humide, commeindiqué ci-dessous. La taille du tuyau dépend du courant actuel et du type de sol.
En règle générale, la taille du tuyau pour un système de mise à la terre d'une maison est de 40 mm de diamètre et de 2,5 mètres de long pour un sol normal, ou plus long pour un sol sec et caillouteux. La profondeur à laquelle le tuyau doit être enterré dépend de la teneur en humidité du sol. Typiquement, le tuyau est situé à 3,75 mètres de profondeur. Le fond du tuyau est entouré de petits morceaux de coke ou de charbon de bois à une distance d'environ 15 cm.
Des niveaux alternatifs de charbon et de sel sont utilisés pour augmenter la surface terrestre effective et ainsi réduire la traînée. Un autre tuyau d'un diamètre de 19 mm et d'une longueur minimale de 1,25 mètre est connecté au sommet du tuyau GI à travers un réducteur. En été, l'humidité du sol diminue, ce qui entraîne une augmentation de la résistance de la terre.
Ainsi, des travaux sont réalisés sur une base en béton de ciment pour garder l'eau disponible en été et disposer d'un terrain avec les paramètres de protection nécessaires. Grâce à un entonnoir relié à un tuyau d'un diamètre de 19 mm, 3 ou 4 seaux d'eau peuvent être ajoutés. Un fil de terre GI ou une bande de fil GI avec une section suffisante pour éliminer le courant en toute sécurité est transporté dans un tuyau GI de 12 mm de diamètre à une profondeur d'environ 60 cm du sol.
Mise à la terre de la plaque
Dans ce dispositif de mise à la terre, la plaque de mise à la terre de 60 cm × 60 cm × 3 m en cuivre et 60 cm × 60 cm × 6 mm en fer galvanisé est immergée dans le sol avec une surface verticale à une profondeur d'au moins 3 m du niveau du sol
La plaque de protection est insérée dans les couches auxiliaires de charbon de bois et de sel d'une épaisseur minimale de 15 cm. Le fil de terre (GI ou fil de cuivre) est solidement boulonné à la plaque de terre.
La plaque de cuivre et le fil de cuivre ne sont pas couramment utilisés dans les circuits de protection en raison de leur coût plus élevé.
Raccordement au sol par l'alimentation en eau
Dans ce type, le GI ou le fil de cuivre est connecté au réseau de plomberie avec un fil de liaison en acier qui est attaché au fil de cuivre comme indiqué ci-dessous.
La plomberie est en métal et est située sous la surface de la terre, c'est-à-dire directement reliée au sol. Le flux de courant à travers le GI ou le fil de cuivre est directement mis à la terre par la plomberie.
Calcul de la résistance de la boucle de terre
La résistance d'une seule bande d'une tige enterrée dans le sol est:
R=100xρ / 2 × 3, 14 × L (loge (2 x L x L / W x t)), où:
ρ - stabilité du sol (Ω ohm), L - longueur de la bande ou du conducteur (cm), w - largeur de bande ou diamètre du conducteur (cm), t - profondeur d'enfouissement (cm).
Exemple: Calculez la résistance de la bande de terre. Fil d'un diamètre de 36 mm et d'une longueur de 262 mètres à une profondeur de 500 mm dans le sol, la résistance de terre est de 65 ohms.
R est la résistance du piquet de terre en W.
r - Résistance de terre (ohmmètre)=65 ohms.
Mesure l - longueur de la tige (cm)=262 m=26200 cm.
d -diamètre intérieur de la tige (cm)=36 mm=3,6 cm.
h - profondeur bande cachée / tige (cm)=500 mm=50 cm.
Résistance terre/conducteur (R)=ρ / 2 × 3, 14 x L (loge (2 x L x L / Wt))
Résistance terre/conducteur (R)=65 / 2 × 3, 14 x 26200 x ln (2 x 26200 x 26200 / 3, 6 × 50)
Résistance de la bande de terre/du conducteur (R) =1,7 Ohm.
La règle empirique peut être utilisée pour calculer le nombre de piquets de terre.
La résistance approximative des électrodes à tige/tuyau peut être calculée à l'aide de la résistance des électrodes à tige/tuyau:
R=K x ρ / L où:
ρ - résistance de terre en ohmmètre, L - longueur de l'électrode dans le compteur, d - diamètre de l'électrode dans le compteur, K=0,75 si 25 <L / d <100.
K=1 si 100 <L / d <600.
K=1, 2 o / L si 600 <L / d <300.
Nombre d'électrodes, si vous trouvez la formule R (d)=(1, 5 / N) x R, où:
R (d) - résistance requise.
R - résistance à une seule électrode
N - le nombre d'électrodes installées en parallèle à une distance de 3 à 4 mètres.
Exemple: calculer la résistance du tuyau de terre et le nombre d'électrodes pour obtenir une résistance de 1 ohm, résistivité du sol à partir de ρ=40, longueur=2,5 mètres, diamètre du tuyau=38 mm.
L / d=2,5 / 0,038=65,78 donc K=0,75.
Résistance des électrodes de tuyau R=K x ρ / L=0, 75 × 65, 78=12 Ω
Une électrode - résistance - 12 Ohm.
Pour obtenir une résistance de 1 ohm, le nombre total d'électrodes nécessaires=(1,5 × 12) / 1=18
Facteurs affectant la résistance de terre
Le code NEC exige une longueur minimale d'électrode de terre de 2,5 mètres pour le contact avec la terre. Mais certains facteurs affectent la résistance au sol du système de protection:
- Longueur/profondeur de l'électrode de masse. Doubler la longueur réduit la résistance de surface jusqu'à 40 %.
- Diamètre de l'électrode de masse. Doubler le diamètre de l'électrode de masse ne réduit la résistance de masse que de 10 %.
- Nombre d'électrodes de masse. Pour améliorer l'efficacité, des électrodes supplémentaires sont installées à la profondeur des électrodes de masse principales.
Construction des systèmes électriques de protection d'un bâtiment résidentiel
Les structures en terre sont actuellement la méthode préférée de mise à la terre, en particulier pour les réseaux électriques. L'électricité suit toujours le chemin de moindre résistance et détourne le courant maximal du circuit vers des puits de terre conçus pour réduire la résistance, idéalement jusqu'à 1 ohm.
Pour atteindre cet objectif:
- Une zone de 1,5 m x 1,5 m est creusée à une profondeur de 3 m. Le trou est à moitié rempli d'un mélange de poudre de charbon de bois, de sable et de sel.
- La plaque GI 500mm x 500mm x 10mm est placée au milieu.
- Établir des connexions entre la plaque de mise à la terre pour le système de mise à la terre d'une maison privée.
- Autreune partie de la fosse est remplie d'un mélange de charbon, de sable et de sel.
- Deux bandes GI de 30 mm x 10 mm peuvent être utilisées pour connecter la plaque de sol à la surface, mais un tuyau GI de 2,5" avec une bride en haut est préférable.
- De plus, le haut du tuyau peut être recouvert d'un dispositif spécial pour empêcher la saleté et la poussière de pénétrer et de boucher le tuyau souterrain.
Installation du système de mise à la terre et avantages:
- La poudre de charbon de bois est un excellent conducteur et prévient la corrosion des pièces métalliques.
- Le sel se dissout dans l'eau, ce qui augmente considérablement la conductivité.
- Le sable permet à l'eau de passer à travers le trou.
Pour vérifier l'efficacité de la fosse, assurez-vous que la différence de tension entre la fosse et le neutre du secteur est inférieure à 2 volts.
La résistance de la fosse doit être maintenue à moins de 1 ohm, à une distance maximale de 15 m du conducteur de protection.
Électrocution
Un choc électrique (électrochoc) se produit lorsque deux parties du corps d'une personne entrent en contact avec des conducteurs électriques dans un circuit qui a des potentiels différents et crée une différence de potentiel dans tout le corps. Le corps humain a une résistance, et lorsqu'il est connecté entre deux conducteurs à des potentiels différents, un circuit se forme à travers le corps et le courant circule. Lorsqu'une personne ne contacte qu'un seul conducteur, aucun circuit ne se forme et rien ne se passe. Lorsqu'une personne entre en contact avec les conducteurs du circuit, quelle que soit sa tension, toujoursil y a un risque de blessure par électrocution.
Évaluation du risque foudre pour les bâtiments résidentiels
Certaines maisons sont plus susceptibles d'attirer la foudre que d'autres. Ils augmentent en fonction de la hauteur du bâtiment et de la proximité avec d'autres maisons. La proximité est définie comme trois fois la distance de la hauteur de la maison.
Afin de déterminer la vulnérabilité d'un bâtiment résidentiel aux coups de foudre, vous pouvez utiliser les données suivantes:
- Risque faible. Résidences privées de plain-pied à proximité d'autres maisons de même hauteur.
- Risque moyen. Une maison privée à deux niveaux entourée de maisons de hauteurs similaires ou entourée de maisons de hauteurs inférieures.
- Risque élevé. Maisons isolées qui ne sont pas entourées d'autres structures, maisons à deux étages ou maisons de moindre hauteur.
Indépendamment de la probabilité d'un coup de foudre, l'utilisation appropriée d'importants composants de protection contre la foudre aidera à protéger toute maison contre de tels dommages. Des systèmes de protection contre la foudre et de mise à la terre sont nécessaires dans un bâtiment résidentiel afin que le coup de foudre soit dévié vers le sol. Le système comprend généralement une tige de terre avec une connexion en cuivre qui est installée dans le sol.
Lors de l'installation d'un système de protection contre la foudre dans une maison, veuillez suivre les exigences suivantes:
- Les électrodes de terre doivent mesurer au moins la moitié de 12 mm de long et 2,5 m de long.
- Connexions en cuivre recommandées.
- Si le site du système a un sol rocheux ou des lignes souterraines d'ingénierie, il est interdit d'utiliserélectrode verticale, seul le conducteur horizontal est nécessaire.
- Il doit être en retrait d'au moins 50 cm du sol et s'étendre sur au moins 2,5 m de la maison.
- Les systèmes de mise à la terre des maisons privées doivent être interconnectés à l'aide d'un conducteur de même calibre.
- Les connecteurs de tous les systèmes de canalisations métalliques souterraines, tels que les conduites d'eau ou de gaz, doivent être situés à moins de 8 m de la maison.
- Si tous les systèmes étaient déjà connectés avant l'installation de la protection contre la foudre, il suffit de lier l'électrode la plus proche au système de plomberie.
Toutes les personnes vivant ou travaillant dans des bâtiments publics résidentiels sont constamment en contact étroit avec des systèmes et des équipements électriques et doivent être protégées de manière fiable contre les phénomènes dangereux pouvant survenir en raison de courts-circuits ou de très hautes tensions provenant d'une décharge de foudre.
Pour réaliser cette protection, les systèmes de mise à la terre du réseau électrique doivent être conçus et installés conformément aux normes nationales. Avec le développement des matériels électriques, les exigences de fiabilité des dispositifs de protection augmentent.
