REGIME DU NEUTRE

REGIME DU NEUTRE

PROTECTION DES PERSONNES

Introduction

Physiquement, le neutre est le point commun de trois enroulements montés en étoile. Il peut être sorti ou non, distribué ou non. Dans une installation haute ou basse tension, le neutre peut ou non être relié à la terre, on parle alors de régime du neutre.

Dans un réseau, le régime du neutre joue un rôle très important. Lors d’un défaut d’isolement, ou de la mise accidentelle d’une phase à la terre, les valeurs prises par les courants de défaut, les tensions de contact et les surtensions sont étroitement liés au mode de raccordement du neutre à la terre.

1-Les différents régimes du neutre

Il existe trois régimes du neutre qui différent par [1] :

la situation du neutre par rapport à la terre,
la situation des masses par rapport à la terre ou au neutre,

Chacun des trois régimes est caractérisé par l’association de deux lettres.

Tableau 6.1 : Les différents schémas du régime du neutre
Type	Situation du neutre		Situation des masses		Régime du neutre
1	neutre relié directement à la terre	T	masses reliées à une prise de terre	T	schéma	T.T.
2	neutre relié directement à la terre	T	masses reliées au neutre	N	schéma	T.N.
3	neutre isolé de la terre ( ou impédant )	I	masses reliées à une prise de terre	T	schéma	I.T.

1.1-Schéma T.T. ( neutre à la terre)

Une liaison électrique est réalisée intentionnellement entre le point neutre et la terre. Les masses de l’installation sont reliées à une prise de terre électriquement distincte ou non de la prise de terre du neutre.

wpe15.jpg (8175 octets)

1.2-Schéma T.N ( mise au neutre )

On distingue deux schémas possibles, suivant que le conducteur neutre et le conducteur de protection (PE) soient confondus ou non.

1.2.1-Schéma T.N.C

Les conducteurs neutre et de protection (PE) sont confondus en un seul conducteur appelé (PEN). Les masses de l’installation sont reliées à ce conducteur commun. Le point neutre est relié à une prise de terre. Ce schéma est interdit pour les sections inférieures à 10 mm² cuivre ou 16 mm²aluminium, ainsi que pour les canalisations mobiles. Il est également interdit en aval d’un schéma T.N.S.(norme C 15-100).

wpe16.jpg (9001 octets)

1.2.2-Schéma T.N.S

Le conducteur neutre et le conducteur de protection sont distincts. Les masses sont reliées au conducteur de protection (PE) toujours en liaison directe avec la prise de terre du neutre. Ce schéma est obligatoire pour les sections inférieures à 10 mm² cuivre ou 16 mm²aluminium, ainsi que pour les canalisations mobiles. Il est également interdit en amont d’un schéma T.N.C.

wpe17.jpg (8509 octets)

1.3-Schéma I.T ( neutre isolé ou impédant )

Le neutre est isolé ou relié à la terre par une impédance Z_S ( en général de l’ordre de 1700 ). Les masses des récepteurs sont interconnectées soit totalement, soit par groupes de récepteurs. Dans la mesure du possible, il est recommandé d’interconnecter toutes les masses d’une même installation et de les relier à la même prise de terre.

wpe18.jpg (10563 octets)

Le tableau 6.2 résume les différentes caractéristiques de ces régimes.

Tableau 6.2 : Caractéristiques des différents régimes du neutre
Schéma	TT	TN	IT
Action lors d’un défaut d’isolement	Mise hors tension immédiate	Mise hors tension immédiate	Poursuite de l’exploitation en recherchant le défaut
Importance du courant de défaut	Quelques dizaines d’ampères	Plusieurs kiloampères (courant de court-circuit)	Quelques dizaines de milliampères

2-Les contacts directs et indirects [4]

Pour que le contact s’établisse à travers le corps, il faut nécessairement un double contact avec les parties simultanément accessibles, porté à des potentiels différents ; deux types de contacts provoquent le risque de choc électrique :

· les contacts directs,

· les contacts indirects.

2.1-Définition du contact direct

On dit qu’il y a contact direct lorsqu’une personne est mise accidentellement en contact avec :

2 conducteurs actifs,
1 conducteur actif et une masse conductrice reliée à la terre.

2.2-Définition du contact indirect

On dit qu’il y a contact direct lorsqu’une personne se trouve en contact avec une masse métallique mise accidentellement sous tension par un conducteur actif mal isolé d’une part, et une masse conductrice reliée à la terre d’autre part. C’est un accident lié généralement à l’état du matériel électrique. Les deux contacts sont mentionnés sur la figure 6.5.

wpe19.jpg (19281 octets)

3-Les paramètres du risque électrique

On distingue:

· l’intensité du courant électrique qui traverse le corps humain (dépend fortement de R_h),

· la tension du contact à l’origine de l’accident,

· la durée de mise sous tension accidentelle : t.

La norme définit, en fonction de l’environnement, deux niveaux de tension, appelée tension de sécurité, est la valeur maximale de la différence de potentiel qu’une personne peut subir sans danger lors d’un contact maintenu.

U_L= 50 V pour conditions normales (locaux secs ou humides),

U_L= 25 V pour des conditions d’humidité ou de contact plus sévères,

U_L= 25 V pour certains locaux particuliers (piscines, …).

· Pour le cas de CONAPA, on adoptera le premier cas : U_L=50 V.

Les courbes de sécurité donnant la tension de contact maximale qu’une personne peut supporter sans danger en fonction du temps. Ces courbes tiennent compte des conditions de contact et d’influences externes.

En pratique, ces courbes sont utilisées à partie d’une tension de contact présumée pour fixer le temps de fonctionnement maximal des dispositifs de protection. Elles sont représentées sur la figure 6.6.

wpe1A.jpg (54126 octets)

4-Protection des personnes contre les risques électriques

4.1-Contact direct

La protection contre de tels contacts peut se faire soit par :

- utilisation de la très basse tension de sécurité limitée à 50 V (TBTS),

- utilisation de moyens préventifs destinés à mettre hors de portée les parties actives sous tension (isolation, barrières, enveloppes, obstacles…),

- On peut aussi utiliser, comme disposition complémentaire dans tous les cas de figure du régime du neutre, un dispositif différentiel à haute sensibilité :

IDn 30 mA.

Il élimine le défaut dés son apparition.

4.2-Contact indirect

Les mesures de protection contre les contacts indirects sont données par la norme NF C 15-100 ; on distingue deux types de protection :

- la protection sans coupure de l’alimentation,

- la protection par coupure automatique de l’alimentation.

4.2.1-La protection sans coupure de l’alimentation

Dans la pratique, ces mesures imposent des dispositions très sévères et ne peuvent être utilisées que localement (là ou les risques d’électrocution sont importants). Ces solutions sont [1]:

emploi de la très basse tension de sécurité (TBTS),

séparation de sécurité des circuits,

emploi de matériel de classe II (double isolement),

isolation supplémentaire à l’installation,

éloignement ou interposition d’obstacles.

4.2.2-La protection avec coupure de l’alimentation

Toutes installation électrique est conçue, en général, en mettant en œuvre les mesures de protection par coupure automatique de l’alimentation. Ces mesures reposent sur deux principes :

· mise à la terre de toutes les masses des matériels électriques de l’installation et de tous les éléments conducteurs accessibles.

· mise hors tension automatique de la partie de l’installation où se produit un défaut d’isolement, en respectant le déclenchement dans un temps compatible avec les courbes de sécurités.

Le choix des dispositifs de protection à mettre en œuvre dépend du régime du neutre.

5-Définition du régime actuel à CONAPA

L’exploitation du réseau électrique de CONAPA utilise le schéma T.T.Il a les caractéristiques suivantes [11]:

· solution la plus simple à l’étude et à l’installation

· ne nécessite pas de surveillance particulière

· chaque défaut d’isolement entraîne une coupure (pas obligatoirement). Cette coupure est limitée en défaut par l’emploi de plusieurs DR sélectifs.

· protection obligatoire au moins à l’origine de l’installation.

· réduit le risque de l’apparition des surtensions

· demande une bonne qualité des prises de terre

5.1-Courant et tension de défaut

Pour déterminer les dispositifs de protection contre les contacts indirects, il faut connaître l’évolution du courant et tension de contact apparaissant lors d’un défaut d’isolement.

L’expression générale du courant de défaut d’isolement est donnée dans le chapitre 5. On a :

valeur de la résistance de la terre d’exploitation (=10)

R = R_m+R_d

R_m: résistance de terre de la protection (=20)

R_d: résistance de défaut

Il vient alors :

si on considère un défaut franc, l’expression ci-dessus s’écrira :

qui est une tension dangereuse.

En régime TT, la protection doit être assurée par des dispositifs à courant différentiel résiduel ; il n’est pas admis que le déclenchement (obligatoire au premier défaut) soit obtenu par les dispositifs de protection contre les défauts entre phases (fusibles, disjoncteurs, …).

5.2-Dispositifs à courant différentiel résiduel (DDR)

L’apparition d’un défaut d’isolement entraîne une élévation dangereuse du potentiel des masses. Cela implique que l’installation soit pourvue d’un dispositif de coupure au premier défaut.

En pratique, il est réalisé à l’aide d’un dispositif différentiel dont le rôle est de mettre hors service le récepteur ou la partie de l’installation qu’il protége dés que la tension de contact U_c, qui se développe au niveau d’une masse en défaut, atteint la tension limite de sécurité U_L. C’est à dire quand :

la sensibilité d’un DDR doit être telle que :

U_L=50 V

R_m=20

On peut choisir un seuil inférieur à la valeur calculée (2,5 A), par exemple 300 mA. Ainsi, on va dans le sens de sécurité mais il faut prendre en compte le problème d’un déclenchement intempestif.

5.3-Emplacement dans l’installation du DDR

Lorsque toutes les masses sont interconnectées à une même prise de terre R_m, le minimum obligatoire [2] imposé par la norme est de placer un DDR instantané (non retardé) en tête de l’installation selon la figure 6.7. Mais pour obtenir une bonne continuité de service, il faut tenir compte de la sélectivité (horizontale ou verticale).

wpe1B.jpg (12797 octets)

Une solution Merlin Gerin [3] consiste à prendre l’un des disjonteurs suivants:

-Vigicompact RMM/C160

-Vigicompact RT,RIT,RTb ou REH, (non retardé) associé à un appareil de coupure.

Une solution Hager [4] consiste à associé un disjoncteur (divisionnaire par exemple), un bloc différentiel en tête de l’installation.

- bloc différentiel 250 A, tétrapolaire pour disjoncteurs HN 250/AB

sensibilité réglable : 30, 300 mA
déclenchement réglable : instantanné, temporisable 0,3-1-3 sec

- il faut tenir compte du type de disjonteur (voir chapitre de protection).

6-Proposition d’un nouveau régime du neutre

6.1-Inconvénients du régime TT

La continuité de service à CONAPA dépend de la période de l’année. En période de compagne scolaire la production augmente et on ne tolère pas un arrêt prolongé de la production. Le régime actuel TT ne garantit pas une bonne continuité de service; en effet :

ð les récepteurs qui sont, en marche normale, la cause de courants de fuites importants entraînant des déclenchements intempestifs. Car, un réseau présente toujours une résistance de fuite entre chacune de ses phases et la terre.

ð chaque défaut d’isolement entraîne une coupure automatique en cas d’inefficacité des autres mesures de protection sans coupure.

6.2-Régime proposé (IT)

Pour être conforme à la norme NF C 15-100, une installation à neutre isolé (IT) doit obligatoirement satisfaire aux conditions suivantes :

ð les masses doivent être interconnectées et reliées à la terre. Sinon, l’installation d’un différentiel pour chaque groupe est nécessaire.

ð l’isolement doit être surveillé en permanence par un dispositif approprié (contrôleur permanent d’isolement CPI, par exemple); le premier défaut d’isolement doit être signalé afin de le chercher et l’éliminer par le personnel qualifié arrêt de l’exploitation,

ð le déclenchement doit se produire au deuxième défaut (même avec les dispositifs de protection contre les défauts entre phases, mais avec vérification des conditions de déclenchement),

ð installation d’un limiteur de surtensions sur le transformateur pour écouler à la terre les surtensions dangereuses susceptibles d’apparaître.

6.3-Choix du limiteur de tension

Ce choix ce fait selon la section 534 de la norme C 15-100. Pour un transformateur à neutre accessible, et une tension de service de l’installation (en V_eff entre phases) compris entre 380 V et 660 V : le modèle " 440 V " est recommandé. Soit par exemple Cadrew C440.

6.4-Choix du CPI

Il existe deux types de contrôleurs d’isolements [7] :

ð le premier, s’occupe de la détection et la prévention du défaut sur le réseau entier. L’abonné doit alors localiser le défaut par lui même (par la méthode du générateur BT par exemple).

ð le deuxième, en plus de la fonction citée ci-dessus, localise automatiquement le départ en défaut.

Vu la simplicité du réseau de CONAPA, on opte pour le premier type de CPI. Soit un Vigilohm TR22 par exemple.

6.5-Evaluation économique de l’installation du régime proposé

Le prix global de l’investissement pour ce nouveau régime du neutre, va dépendre essentiellement des prix de CPI et du limiteur de tension. Autrement dit les frais des installations ( câblage, main d’œuvre et autres ) ne sont pas pris en compte.

Tableau 6.3 : Evaluation économique de l’installation du nouveau régime du neutre (IT)
désignation du matériel	référence	Prix unitaire HT (DH)	Prix total (DH)
C.I.P	Vigilhom TR22	9000	9000
Limiteur de surtension	Cadrew C440 V	23000	23000

Donc la nouvelle installation coûtera, approximativement, environ : 35.000 DH.

Conclusion

Cet investissement est abordable à cause de l’existence d’un seul transformateur alimentant tout le réseau, et une décision définitive ne peut être prise qu’après l’évaluation des pertes susceptibles suite d’un arrêt de production.

retour au sommaire