Chapitre 05 · Sujet 5 sur 6
Prise de terre, conducteur PE et liaisons équipotentielles
La prise de terre, le conducteur de protection et les liaisons équipotentielles forment le réseau de protection qui permet aux dispositifs de coupure de fonctionner et limite les différences de potentiel entre masses.
Niveau 1
L'essentiel
- La prise de terre est la partie enterrée (boucle de fond de fouille, piquets, conducteurs enfouis) qui assure le contact électrique avec le sol.
- Dans un nouveau logement, le RGIE impose une boucle de terre en cuivre nu d'au moins 35 mm², posée à fond de fouille sous les murs extérieurs, sans contact avec le béton. En non domestique, la prise de terre suit les règles de l'art.
- La borne principale de terre rassemble le conducteur de terre, les conducteurs de protection (PE) et les liaisons équipotentielles principales ; un sectionneur de terre, démontable seulement avec un outil, permet de mesurer la prise de terre.
- Le conducteur PE (vert-jaune) relie chaque masse d'appareil de classe I à la borne principale de terre ; il n'est jamais interrompu.
- La liaison équipotentielle principale est obligatoire dans chaque bâtiment : elle relie à la borne principale de terre les canalisations métalliques d'eau, de gaz, de chauffage et les éléments métalliques de structure.
Comprendre
La prise de terre
Pour un nouveau bâtiment d'habitation dont les fondations descendent à au moins 60 cm, on pose une boucle en cuivre nu contre la terre au fond des fouilles, à la verticale des murs extérieurs, et on la recouvre de bonne terre. Elle ne doit jamais toucher le béton, le mortier de propreté ni les armatures. Ses extrémités restent visitables. Si la boucle est impossible ou insuffisante, on ajoute des prises de terre complémentaires : conducteur enfoui horizontalement, barres ou piquets. La qualité dépend fortement du sol : un sol humide et argileux conduit bien, un sol sec, sableux ou rocheux conduit mal.
La borne principale de terre
Le conducteur de terre remonte de la prise de terre jusqu'à une borne principale, souvent près du TGBT. Le sectionneur de terre permet de déconnecter la prise de terre pour la mesurer. Sur cette borne arrivent : le conducteur de terre, le PE principal du TGBT et les liaisons équipotentielles principales.
Le conducteur PE
Chaque circuit possède son PE vert-jaune, de section suffisante, qui suit les conducteurs actifs jusqu'aux masses. Aucun fusible, interrupteur ou sectionneur n'y est inséré, à part le sectionneur de terre. Dans les logements, seuls les PE en cuivre sont admis.
Les liaisons équipotentielles
- Principale : à l'entrée du bâtiment, on relie à la borne principale de terre les canalisations métalliques (eau, gaz, chauffage central, climatisation) et les éléments de structure accessibles.
- Supplémentaire : dans certains lieux, comme les salles de bain et de douche ou les piscines, on relie localement toutes les masses et tous les éléments métalliques simultanément accessibles.
Le but : si un défaut apparaît, toutes les parties métalliques montent ensemble en tension. Une personne qui touche deux d'entre elles ne subit qu'une très faible différence de potentiel.
Sur le terrain
Lors de la rénovation d'un petit immeuble de bureaux à Etterbeek, vous constatez que la canalisation de gaz en acier remplacée récemment n'a plus de liaison avec la borne principale de terre. Vous reposez la liaison équipotentielle (conducteur vert-jaune dimensionné d'après le plus gros PE, 6 mm² en cuivre au minimum) avec un collier adapté, sur une partie propre du tube, en aval du compteur. Vous mesurez ensuite la continuité entre la canalisation et la borne principale : quelques dixièmes d'ohm, c'est bon. Vous notez l'intervention dans le dossier.
Erreurs fréquentes
- Couler la boucle de terre dans le béton de fondation ou la fixer aux armatures : le RGIE l'interdit en domestique.
- Supprimer une liaison équipotentielle lors du remplacement d'une canalisation et ne pas la refaire.
- Utiliser le vert-jaune pour autre chose que la protection.
- Raccorder la liaison équipotentielle sur une partie peinte ou rouillée sans contact fiable.
- Croire qu'une conduite d'eau peut servir de prise de terre : elle est souvent en plastique, au moins en partie.
Niveau supérieur
L'essentiel
- Domestique : boucle de terre ≥ 35 mm² (section géométrique), cuivre nu recuit ou cuivre plombé en terrain corrosif ; RE < 100 Ω (RGIE, Livre 1, 5.4.2.1 b et 4.2.3.2). Immeubles à appartements construits depuis le 1er juin 2020 : prise de terre commune ≤ 30 Ω (5.4.2.1 c).
- Conducteur de terre : au moins 16 mm² cuivre protégé contre la corrosion, 25 mm² cuivre dans les autres cas, 50 mm² aluminium ou acier ; aluminium jamais enterré (5.4.2.2).
- PE : Sp ≥ √(I² × t) / k (t ≤ 5 s) ou, sans calcul, tableau 5.10 ; PE hors canalisation ≥ 2,5 mm² protégé, 4 mm² sinon (5.4.3.2).
- Liaison équipotentielle principale : ≥ moitié du plus gros PE (conducteur de terre exclu), minimum 6 mm² Cu, limitable à 25 mm² Cu (5.4.4.1) ; supplémentaire : ≥ 2,5 mm² protégée, 4 mm² sinon (5.4.4.2).
- Mesure : le RGIE définit la prise de terre auxiliaire (parcourue par le courant de mesure) et la sonde (placée dans la zone neutre) (2.5).
Approfondir
Prise de terre domestique (5.4.2.1 b)
Boucle obligatoire pour tout nouveau bâtiment dont le fond de fouille de tout ou partie des fondations atteint au moins 60 cm. Conducteur plein rond sans soudure ou 7 âmes câblées (cuivre semi-rigide), d'une seule longueur si possible. Prises de terre complémentaires si la boucle est impossible ou si sa résistance est trop élevée : conducteur horizontal ≥ 35 mm² enfoui à au moins 0,80 m sur au moins 15 m ; barres ou piquets d'au moins 1,50 m enfouis sous le niveau −0,60 m ; conducteur de 50 mm² enfoncé par vibration sur au moins 6 m. Au-delà de 30 Ω, l'installation domestique doit comporter au moins deux différentiels haute sensibilité (4.2.4.3 b). En non domestique, la prise de terre est réalisée « conformément aux règles de l'art » (5.4.2.1 a) et RE est plafonnée à 500 Ω ou 250 Ω selon le lieu lorsqu'un différentiel est utilisé (4.2.4.4 d).
Résistance de dispersion
Pour un piquet de longueur L et de diamètre d dans un sol de résistivité ρsol : R = ρsol / (2 × π × L) × ln(4 × L / d) ; règle pratique R ≈ ρsol / L ; conducteur horizontal (boucle) R ≈ 2 × ρsol / L. Plusieurs piquets doivent être espacés d'au moins leur longueur environ, sinon leurs zones d'influence se recouvrent. La résistivité varie énormément et selon la saison : on mesure, on ne suppose pas.
Mesure
- Méthode à deux électrodes auxiliaires : on injecte un courant entre la prise de terre et une prise de terre auxiliaire éloignée, et on mesure la tension avec une sonde placée dans la zone neutre (classiquement vers 62 % de la distance). Le sectionneur de terre est ouvert (5.4.3.5).
- Mesure par la boucle : en TT, elle donne RE + RN + conducteurs, un majorant de RE. Voir Mesures et essais.
Section du conducteur de protection (5.4.3.2)
| Section de phase S | Section minimale du PE (même métal) |
|---|---|
| S ≤ 16 mm² | S |
| 16 < S ≤ 35 mm² | 16 mm² |
| S > 35 mm² | S / 2 |
Méthode adiabatique : Sp = √(I² × t) / k, avec I courant de défaut (A), t temps de coupure (s, au plus 5 s), k selon le tableau 5.9 : cuivre isolé PVC séparé du câble 143, cuivre incorporé à un câble multipolaire PVC 115, cuivre incorporé PRC/EPR 143. En TN, le PE fait partie de la boucle de défaut : une section plus faible augmente Zs (voir Le schéma TN).
Liaisons équipotentielles
La principale est obligatoire dans chaque bâtiment, domestique ou non (4.2.3.4 a.4). La supplémentaire est imposée notamment dans les lieux contenant une baignoire ou une douche (7.1.4.4) et les piscines (7.2.3.4), ou comme mesure complémentaire quand la coupure ne respecte pas la courbe de sécurité (4.2.3.4 a.1). Entre une masse et un élément conducteur étranger : au moins la moitié du PE de la masse ; entre deux masses : la plus petite des deux sections de PE. Le réseau de masses maillé (CEM) complète la liaison de sécurité, il ne la remplace pas.
Exemple chiffré
Partie 1 — Prise de terre. Sol de résistivité ρsol = 100 Ω·m.
- Piquet de 2 m, diamètre 16 mm : R = 100 / (2 × π × 2) × ln(4 × 2 / 0,016) = 7,96 × ln(500) = 7,96 × 6,215 = 49,5 Ω. La règle pratique ρsol / L donne 50 Ω : cohérent. C'est sous 100 Ω (domestique) mais au-dessus de 30 Ω : deux différentiels haute sensibilité au moins.
- Boucle de fond de fouille de 100 m : R ≈ 2 × 100 / 100 = 2 Ω, environ 25 fois mieux qu'un piquet isolé.
Partie 2 — Section du PE. Courant de défaut I = 3 000 A, coupure en t = 0,2 s, PE cuivre incorporé dans un câble PVC (k = 115).
- I² × t = 3 000² × 0,2 = 1 800 000 A²·s ; √1 800 000 = 1 341,6.
- Sp = 1 341,6 / 115 = 11,7 mm². On retient 16 mm².
- Avec une coupure en 0,04 s : √(9 000 000 × 0,04) = 600 ; Sp = 600 / 115 = 5,2 mm², soit 6 mm².
Partie 3 — Liaison équipotentielle principale. Plus gros PE de l'installation : 35 mm² (conducteur de terre exclu).
- 35 / 2 = 17,5 mm², au-dessus du minimum de 6 mm² : on pose 25 mm² cuivre, section normalisée qui couvre 17,5 mm². Avec un plus gros PE de 95 mm², la moitié (47,5 mm²) peut être limitée à 25 mm² cuivre.
Erreurs fréquentes
- Mesurer la prise de terre sans ouvrir le sectionneur de terre : on mesure en parallèle d'autres chemins et on obtient une valeur trop optimiste.
- Placer la prise de terre auxiliaire et la sonde trop près : les zones d'influence se recouvrent et la mesure est fausse.
- Enterrer un conducteur de terre en aluminium, ou poser un conducteur de terre en cuivre nu de 16 mm² : il faut 25 mm² sans revêtement anticorrosion.
- Appliquer à un bâtiment non domestique les règles de la boucle domestique comme si elles étaient imposées, ou l'inverse.
- Dimensionner le PE par le tableau puis réduire la section sans refaire la vérification de la boucle de défaut.