Chapitre 05 · Sujet 2 sur 6
Le schéma TT
En TT, le neutre de la source et les masses de l'installation sont reliés à deux prises de terre distinctes ; le courant de défaut est faible et seul un dispositif différentiel peut couper à temps.
Niveau 1
L'essentiel
- TT : la première lettre T indique qu'un point du réseau (en pratique le neutre du transformateur du gestionnaire) est relié à la terre ; la seconde T que les masses de l'installation sont reliées à leur propre prise de terre, indépendante de celle du réseau.
- En Belgique, une installation raccordée au réseau public basse tension 3N 400 V est en schéma TT : elle a sa propre prise de terre. Sur un réseau 3 × 230 V sans neutre, l'installation a aussi sa propre prise de terre et des différentiels, mais le réseau est relié à la terre autrement : les explications de cette page supposent un réseau 3N 400 V.
- En cas de défaut, le courant revient à la source par le sol, à travers deux prises de terre : il est faible (quelques ampères). Un disjoncteur ne le voit pas : le différentiel est indispensable.
- Logement (domestique) : prise de terre de moins de 100 Ω, différentiel de 300 mA au plus en tête et différentiels 30 mA sur les prises, l'éclairage, les salles d'eau et les gros appareils lavants.
- Bâtiment non domestique avec différentiel : prise de terre de 500 Ω au plus dans les lieux secs, 250 Ω au plus ailleurs, et contrôle de la sensibilité du différentiel par calcul.
Comprendre
Le trajet du courant de défaut
Imaginez un radiateur électrique métallique dont un fil de phase touche la carcasse. Le courant part du transformateur, passe dans la phase, arrive sur la carcasse, suit le conducteur PE jusqu'à la borne principale de terre, descend dans la prise de terre du bâtiment (RE), traverse le sol, remonte par la prise de terre du neutre du gestionnaire (RN) et revient au transformateur.
Le courant traverse deux résistances de terre de plusieurs ohms ou dizaines d'ohms. Avec 230 V, il ne vaut que quelques ampères.
Pourquoi le disjoncteur ne suffit pas
Un disjoncteur 16 A ne réagit pas à 5 A : c'est un courant normal pour lui. Pourtant, la carcasse du radiateur est à une tension élevée par rapport au sol, car presque toute la tension se retrouve aux bornes des prises de terre. Une personne qui la touche est en danger.
Le rôle du différentiel
Le différentiel compare le courant qui part par la phase et celui qui revient par le neutre. En cas de défaut, une partie du courant revient par la terre : il manque du courant au retour. Dès que cette différence dépasse sa sensibilité (par exemple 300 mA ou 30 mA), il coupe. En TT, c'est lui qui assure la protection contre les contacts indirects.
La prise de terre
Plus sa résistance est faible, plus la tension sur la masse en défaut est basse. Le RGIE fixe des plafonds différents pour les logements (moins de 100 Ω) et pour les bâtiments non domestiques (500 Ω ou 250 Ω selon le lieu). Voir Prise de terre et équipotentialité.
Sur le terrain
Vous intervenez dans un cabinet médical à Uccle, raccordé au réseau Sibelga. Le différentiel général déclenche plusieurs fois par semaine. Vous mesurez la résistance d'isolement de chaque circuit : le circuit du chauffe-eau présente un défaut à la masse. Le différentiel a fait son travail : sans lui, la cuve du chauffe-eau serait restée sous tension. Vous réparez, puis vous mesurez la prise de terre et testez le différentiel avant de remettre sous tension.
Erreurs fréquentes
- Croire qu'un disjoncteur protège les personnes contre les contacts indirects en TT.
- Raccorder la masse d'un appareil sur le neutre « pour faire une terre » : interdit, et dangereux en cas de coupure du neutre.
- Oublier de tester régulièrement le différentiel avec son bouton test.
- Appliquer à un bâtiment de bureaux la limite des logements (100 Ω), ou l'inverse : les règles domestiques et non domestiques sont différentes.
- Penser que le neutre est à 0 V partout : en TT, il peut présenter une petite tension par rapport à la terre locale.
Niveau supérieur
L'essentiel
- Courant de défaut franc : Id = U0 / (RE + RN + résistance des conducteurs), en pratique dominé par RE + RN.
- Tension de contact présumée : Uc = RE × Id.
- Avec un différentiel, la condition du RGIE est IΔn × RE ≤ UL (RGIE, Livre 1, 4.2.3.4 c.2), avec UL = 50 V (BB1) ou 25 V (BB2).
- Plafonds de RE : domestique < 100 Ω (4.2.3.2) ; non domestique avec différentiel ≤ 500 Ω en lieux secs et non conducteurs (AD1, BB1, BC1), ≤ 250 Ω dans les autres lieux (4.2.4.4 d).
- Avec un dispositif de surintensité, la condition est Ia ≤ U0 / Zs, Ia étant le courant de fonctionnement dans le temps de la courbe de sécurité ; en TT elle est rarement réalisable.
Approfondir
Calcul du défaut
En négligeant les impédances des conducteurs, faibles devant les résistances de terre : Id = U0 / (RE + RN) Uc = RE × Id = U0 × RE / (RE + RN)
Avec RE grande devant RN, presque toute la tension se retrouve sur la masse. Ces formules supposent un réseau 3N 400 V (U0 = 230 V entre phase et terre). Sur un réseau 3 × 230 V sans neutre, la tension entre une phase et la terre dépend de la manière dont le gestionnaire relie son réseau à la terre : le RGIE définit le TT comme un réseau dont au moins un point (N ou L) est relié directement à la terre, mais renseignez-vous avant de calculer.
Condition de coupure
Le RGIE n'impose pas de temps forfaitaire : le dispositif doit couper avant le temps donné par la courbe de sécurité pour la tension de contact présumée (tableau 2.4). Avec un différentiel, cette exigence est considérée comme remplie si IΔn × RE ≤ UL. Interprétation : un courant de défaut juste égal à IΔn, qui circulerait sans déclenchement, laisserait une tension de contact ≤ UL ; tout défaut plus important fait déclencher le différentiel.
Domestique et non domestique
| Domestique (et parties communes) | Non domestique | |
|---|---|---|
| Résistance de la prise de terre | < 100 Ω (4.2.3.2) | ≤ 500 Ω (AD1, BB1, BC1) ; ≤ 250 Ω (AD2 à AD5, BC2, BB2) (4.2.4.4 d) |
| Différentiel en tête | 300 mA au plus (4.2.4.3 b) | Sensibilité calculée : IΔn × RE ≤ UL |
| Haute sensibilité (≤ 30 mA) | Imposée : prises, éclairage, salles d'eau, lave-linge, sèche-linge, lave-vaisselle ; 8 circuits terminaux au plus par appareil | Recommandée (5.3.5.3 i) ; imposée dans certains emplacements de la partie 7 |
| Si RE > 30 Ω | Au moins deux différentiels haute sensibilité, 16 socles au plus chacun ; 100 mA au plus pour les appareils fixes raccordés directement en aval du différentiel de tête | Pas de règle équivalente |
Les deux conditions non domestiques se cumulent. Avec IΔn = 300 mA en BB1 : 50 / 0,3 = 166,7 Ω, plus sévère que 500 Ω. En BB2 (UL = 25 V) : 25 / 0,3 = 83,3 Ω, plus sévère que 250 Ω.
| IΔn | RE maximale par le calcul (UL = 50 V) | RE maximale par le calcul (UL = 25 V) |
|---|---|---|
| 1 A | 50 Ω | 25 Ω |
| 300 mA | 166,7 Ω | 83,3 Ω |
| 30 mA | 1 667 Ω, plafonnée à 500 Ω (lieu sec) | 833 Ω, plafonnée à 250 Ω |
Organisation des différentiels en tertiaire
Un seul différentiel général coupe tout au premier défaut. On utilise un différentiel en tête (souvent retardé, de type S) et des différentiels divisionnaires, avec une sélectivité par sensibilité et par temps. Les courants de fuite normaux (électronique, variateurs, informatique) s'additionnent : il faut répartir les charges, comme le rappelle le RGIE pour la haute sensibilité.
TT et cabine propre
Un client avec sa propre cabine peut aussi choisir le TT : neutre du transformateur relié à une prise de terre, masses reliées à une prise de terre distincte et électriquement indépendante. Toutes les masses protégées par un même différentiel sont reliées à la même prise de terre, et le neutre n'est pas relié à la terre en aval du différentiel (4.2.3.4 c.3).
Exemple chiffré
Local technique d'un immeuble de bureaux en TT, lieu sec (BB1, UL = 50 V). U0 = 230 V, RE = 40 Ω (mesurée), RN = 10 Ω (hypothèse). Défaut franc entre phase et masse d'un chauffe-eau protégé par un disjoncteur C16.
- Courant de défaut : Id = 230 / (40 + 10) = 4,6 A.
- Tension de contact présumée : Uc = 40 × 4,6 = 184 V, au-dessus de 50 V : danger.
- Courbe de sécurité (BB1) : 184 V se situe entre 87 V (0,5 s) et 207 V (0,2 s) ; on retient une coupure en 0,2 s au plus.
- Le disjoncteur C16 : 4,6 A est inférieur à 16 A ; il ne déclenche jamais, ni sur sa partie thermique, ni sur sa partie magnétique (5 à 10 × In, soit 80 à 160 A).
- Différentiel 300 mA : 4,6 A représente 4,6 / 0,3 = 15,3 fois IΔn ; un différentiel non retardé coupe alors bien plus vite que 0,2 s.
- Condition du RGIE : IΔn × RE = 0,3 × 40 = 12 V ≤ 50 V : respectée. Plafond non domestique en lieu sec : 40 Ω ≤ 500 Ω : respecté.
- Si le local devient humide (BB2, UL = 25 V) : 0,3 × 40 = 12 V ≤ 25 V, et 40 Ω ≤ 250 Ω : toujours conforme.
Conclusion : en TT, le dispositif de protection contre les contacts indirects est le différentiel ; le disjoncteur protège les canalisations contre les surintensités.
Erreurs fréquentes
- Calculer Uc avec RN au lieu de RE : c'est la prise de terre des masses qui fixe la tension de la masse par rapport au sol lointain.
- Appliquer IΔn × RE ≤ UL en prenant IΔn en mA sans conversion (300 au lieu de 0,3).
- Vérifier seulement le plafond de 500 Ω ou 250 Ω et oublier la condition IΔn × RE ≤ UL, souvent plus sévère.
- Installer des différentiels non sélectifs en cascade : un défaut en aval coupe tout le bâtiment.
- Relier le neutre à la terre en aval d'un différentiel, ou relier la prise de terre des masses à celle du neutre en croyant rester en TT.