Chapitre 05 · Sujet 1 sur 6
Contacts directs et indirects
On distingue le contact avec une partie active normalement sous tension (contact direct) et le contact avec une masse mise sous tension par un défaut (contact indirect) ; chacun a ses moyens de protection.
Niveau 1
L'essentiel
- Contact direct : on touche une partie active, normalement sous tension (conducteur dénudé, borne, barre).
- Contact indirect : on touche une masse (carcasse métallique d'un appareil) qui est devenue sous tension à cause d'un défaut d'isolement.
- Contre le contact direct : isolation, enveloppes, barrières, éloignement ; en complément, le différentiel haute sensibilité (30 mA).
- Contre le contact indirect : relier les masses à la terre par le conducteur de protection (PE) et couper automatiquement l'alimentation ; ou utiliser du matériel de classe II, la très basse tension de sécurité (TBTS), la séparation électrique.
- Le RGIE fixe la tension de contact qu'on peut supporter sans limite de temps : 50 V en alternatif pour une peau sèche, 25 V pour une peau mouillée, 12 V pour une peau immergée.
Comprendre
Deux situations différentes
Un contact direct se produit quand on touche un élément destiné à être sous tension : un fil mal isolé dans une boîte, une borne d'un disjoncteur sans cache, un jeu de barres dans un tableau ouvert. C'est souvent le résultat d'une imprudence ou d'un matériel abîmé.
Un contact indirect est plus sournois : la personne touche quelque chose de normalement sans danger, par exemple la carrosserie d'une machine, un luminaire métallique ou une armoire. Mais un fil s'est dénudé à l'intérieur et touche la carcasse : la masse est sous tension. La personne n'a fait aucune erreur.
Le courant dans le corps
C'est le courant qui tue, pas la tension seule. Il dépend de la tension de contact et de la résistance du corps. Le RGIE classe l'état de la peau en trois codes : BB1 (peau sèche ou humide de sueur), BB2 (peau mouillée), BB3 (peau immergée). Plus la peau est mouillée, plus la tension admissible est basse : 50 V, 25 V et 12 V en alternatif. Au-delà, la protection doit couper, d'autant plus vite que la tension de contact est élevée.
Les protections
- Protection principale (contre le contact direct) : isolation des conducteurs, enveloppes et caches, portes de tableau, distances.
- Protection en cas de défaut (contre le contact indirect) : le conducteur PE relie chaque masse à la terre ; en cas de défaut, un courant circule et un dispositif coupe le circuit. Le comportement exact dépend du schéma de liaison à la terre (TT, TN ou IT).
- Protection complémentaire : le différentiel haute sensibilité (30 mA au plus) limite fortement le risque si les autres protections échouent. Il ne remplace jamais le PE.
Sur le terrain
Dans un atelier de maintenance à Anderlecht, un ouvrier ressent un picotement en touchant le bâti d'une perceuse à colonne. Vous mesurez : la masse de la machine n'est plus reliée au PE (cosse desserrée dans la boîte à bornes) et un conducteur de phase touche légèrement la carcasse. C'est un contact indirect. Sans PE, aucun courant de défaut ne circulait vers la terre et rien n'a coupé. Vous consignez la machine, refaites la liaison PE, réparez le défaut, puis testez le différentiel avant remise en service.
Erreurs fréquentes
- Croire que « 230 V, ce n'est pas dangereux » : à 230 V, le courant dans le corps peut largement dépasser les seuils dangereux.
- Penser que le différentiel empêche l'électrisation : il limite la durée du passage du courant, pas son apparition.
- Supprimer ou ne pas raccorder le PE d'un appareil de classe I « parce qu'il y a un différentiel » : le RGIE interdit d'utiliser le différentiel sans conducteur de protection comme seul moyen de protection.
- Raccorder un PE sur un appareil de classe II : c'est inutile, il n'a pas de borne de terre.
- Confondre le neutre et le conducteur de protection.
Niveau supérieur
L'essentiel
- La protection contre les chocs combine une protection principale et une protection en cas de défaut ; le différentiel haute sensibilité est une protection complémentaire, jamais l'unique mesure (RGIE, Livre 1, 4.2.3.4 a.3).
- Tension limite conventionnelle absolue UL en alternatif : 50 V (BB1), 25 V (BB2), 12 V (BB3) (RGIE, Livre 1, 2.4.1, tableau 2.3).
- Le RGIE n'impose pas de temps de coupure forfaitaires : le dispositif doit couper avant le temps donné par la « courbe de sécurité » pour la tension de contact présumée (RGIE, Livre 1, 2.4.1, tableau 2.4 et 4.2.3.4 a.1).
- Mesures sans coupure automatique : classe II, séparation de sécurité des circuits, TBTS (tension au plus égale à UL selon l'état du corps, RGIE, Livre 1, 4.2.3.3 a).
- En non domestique, le différentiel haute sensibilité est recommandé, pas imposé de façon générale ; il est imposé dans certains emplacements de la partie 7.
Approfondir
Tension de contact présumée
Dans un contact indirect, la personne touche la masse en défaut et se tient sur le sol (ou touche une autre masse). La tension présumée Uc est celle qui existerait sans la personne :
- en TT, Uc ≈ RE × Id (RE : résistance de dispersion de la prise de terre des masses) ;
- en TN, Uc ≈ RPE × Id (chute de tension dans le conducteur de protection).
Si Uc reste en permanence ≤ UL, la situation est jugée acceptable sans coupure. Sinon, la protection doit couper dans le temps donné par la courbe de sécurité.
La courbe de sécurité du RGIE
Le tableau 2.4 donne la tension limite conventionnelle relative UL(t) : une tension de contact supérieure à UL(t) ne peut pas être maintenue plus longtemps que t. Extrait en alternatif :
| Temps maximal t | BB1 | BB2 |
|---|---|---|
| 5 s | 50 V | 25 V |
| 1 s | 72 V | 43 V |
| 0,5 s | 87 V | 50 V |
| 0,2 s | 207 V | 109 V |
| 0,1 s | 340 V | 170 V |
| 0,05 s | 465 V | 227 V |
Lecture : une tension de contact présumée de 150 V en BB1 dépasse 87 V (0,5 s) mais reste sous 207 V (0,2 s) ; le temps admissible se situe entre 0,5 s et 0,2 s, et on retient 0,2 s pour rester du côté de la sécurité. La norme internationale IEC 60364-4-41 utilise une autre approche, avec des temps forfaitaires par type de circuit : ces valeurs ne sont pas la règle belge.
Contact direct et différentiel haute sensibilité
En contact direct entre phase et terre, le courant traverse le corps puis revient à la source par la terre : il ne repasse pas par le neutre du circuit. Le différentiel voit donc un déséquilibre égal au courant dans le corps et coupe dès que ce courant dépasse son seuil. En revanche, un contact entre phase et neutre ne crée aucun déséquilibre : le différentiel ne voit rien. C'est pour cela qu'il n'est qu'une protection complémentaire.
Le RGIE (Livre 1, 5.3.5.3 i) recommande la haute ou très haute sensibilité (30 mA au plus) pour la protection complémentaire contre le contact direct, pour le matériel alimenté par des canalisations mobiles (risque de rupture du PE) et en conditions d'utilisation sévères. Il l'impose dans certains cas : installations domestiques (4.2.4.3 b), lieux contenant une baignoire ou une douche (7.1.4.3), points de raccordement des campings et des marinas (7.8.3, 7.9.2), circuits dédiés des bornes de recharge (7.22.4.1).
Mesures complémentaires
- Classe II : double isolation ou isolation renforcée, pas de borne de terre.
- Séparation de sécurité des circuits : un transformateur de séparation alimente un appareil ; un défaut à la masse ne crée pas de boucle de courant.
- TBTS : tension issue d'une source de sécurité, séparée de la BT (voir Séparation BT / TBT). Dans les lieux mouillés BB3 non domestiques, seule la TBTS est admise, limitée à 12 V en alternatif (RGIE, Livre 1, 4.2.4.4 c).
Exemple chiffré
On estime le courant traversant le corps lors d'un contact direct entre une phase (U0 = 230 V) et la terre, dans une installation TT. On prend une résistance du corps de 1 000 Ω (ordre de grandeur pour un contact main-pieds en alternatif, très variable) et une résistance de la terre du neutre du réseau RN = 10 Ω. Calculs selon la loi d'Ohm.
- Pieds nus sur un sol conducteur : I = 230 / (1 000 + 10) = 0,228 A = 228 mA.
- Avec des chaussures et un sol ajoutant 1 000 Ω : I = 230 / (1 000 + 1 000 + 10) = 230 / 2 010 = 0,114 A = 114 mA.
Dans les deux cas, le courant dépasse largement le seuil de quelques dizaines de milliampères au-delà duquel la fibrillation devient possible si le passage dure. Un différentiel 30 mA voit un déséquilibre de 114 à 228 mA, bien au-dessus de son seuil, et coupe rapidement : il ne réduit pas le courant, il réduit la durée. Un disjoncteur 16 A, lui, ne réagit pas du tout à 0,228 A.
- Contact indirect, lecture de la courbe de sécurité : une masse en défaut présente Uc = 80 V dans un local sec (BB1). 80 V dépasse 72 V (1 s) mais reste sous 87 V (0,5 s) : le temps admissible se situe entre 1 s et 0,5 s ; on retient 0,5 s. Dans un lieu où la peau est mouillée (BB2), la même tension dépasse 50 V (0,5 s) et reste sous 109 V (0,2 s) : on retient 0,2 s. Le même défaut exige une coupure plus rapide quand la peau est mouillée.
Erreurs fréquentes
- Utiliser le 30 mA comme seule mesure de protection et négliger isolation, enveloppes et PE.
- Croire que le différentiel protège contre un contact entre phase et neutre.
- Appliquer les temps forfaitaires de l'IEC comme s'ils étaient la règle belge, au lieu de la courbe de sécurité du RGIE.
- Prendre UL = 50 V partout, y compris dans un lieu où la peau est mouillée (BB2 : 25 V).
- Confondre tension de contact présumée et tension du réseau.