Chapitre 05 · Sujet 6 sur 6
Choisir un schéma de liaison à la terre
Le choix entre TT, TN et IT dépend d'abord du raccordement (réseau public BT ou cabine propre), puis de la continuité de service, de la compatibilité électromagnétique, du coût et des compétences disponibles pour l'exploitation.
Niveau 1
L'essentiel
- Si le bâtiment est raccordé au réseau public basse tension, le choix n'existe pas : l'installation a sa propre prise de terre et se protège par différentiels (TT sur un réseau 3N 400 V). Relier soi-même le neutre à la terre est interdit sans accord du gestionnaire.
- Le choix n'existe vraiment que si le bâtiment possède sa propre cabine (et donc son transformateur).
- TT : simple et tolérant, protection par différentiels, mais chaque défaut coupe.
- TN-S : courants de défaut élevés coupés par les disjoncteurs, bon pour l'électronique, mais chaque circuit doit être vérifié (longueur maximale). Le TN-C est interdit dans de nombreux cas.
- IT : continuité de service au premier défaut, mais demande une surveillance permanente de l'isolement et du personnel pour chercher les défauts sans retard.
Comprendre
La première question : d'où vient l'énergie ?
Le gestionnaire de réseau fournit, en basse tension, les phases et éventuellement le neutre, mais pas de conducteur de protection. Ses prescriptions interdisent au client de relier localement le neutre à la terre ou de l'utiliser comme conducteur de protection, sauf autorisation. L'installation a donc sa propre prise de terre et se protège par différentiels : sur un réseau 3N 400 V, c'est le schéma TT. Sur un réseau 3 × 230 V sans neutre, le principe de protection est le même, mais le réseau du gestionnaire est relié à la terre d'une autre manière : renseignez-vous avant tout calcul. Avec une cabine client, le propriétaire du transformateur décide de ce qu'il fait du point neutre, et donc du schéma (voir Pourquoi une cabine).
Ce que chaque schéma apporte
| TT | TN-S | IT | |
|---|---|---|---|
| Premier défaut | Coupure par le différentiel | Coupure par disjoncteur ou fusible | Pas de coupure, alarme |
| Courant de défaut | Faible (quelques ampères) | Élevé (centaines d'ampères) | Très faible au premier défaut |
| Vérifications à l'étude | Prise de terre, différentiels | Longueur maximale de chaque circuit | Longueurs au second défaut, surveillance |
| Exploitation | Simple | Simple, mais attention aux modifications | Personnel formé, recherche de défaut |
| Électronique, informatique | Correct | Très bon | Bon |
Plusieurs schémas dans un même site
Un même site peut combiner les schémas : par exemple un TN-S général, un îlot IT alimenté par un transformateur dédié pour une ligne de production, ou un bâtiment annexe éloigné en TT avec sa propre prise de terre. Chaque partie doit alors être clairement identifiée sur les schémas et dans les tableaux.
Sur le terrain
Une PME de logistique à Wavre agrandit ses entrepôts. L'ancien bâtiment, raccordé au réseau BT 3N 400 V, est en TT. Le nouveau bâtiment demande une puissance qui impose une cabine. Le bureau d'études propose un TN-S pour le nouveau bâtiment, avec des différentiels sur les circuits de prises et les circuits longs, des différentiels 30 mA sur le circuit dédié de chaque borne de recharge du parking, et un îlot IT pour la ligne de tri automatique qui ne doit pas s'arrêter au premier défaut. Le dossier précise les zones et le personnel désigné pour réagir aux alarmes de la surveillance d'isolement.
Erreurs fréquentes
- Choisir l'IT pour la continuité de service sans prévoir qui réagira aux alarmes.
- Croire qu'un bâtiment raccordé en BT peut passer en TN « en reliant le neutre à la terre ».
- Mélanger les schémas sans repérage clair : un électricien qui intervient plus tard ne sait plus ce qu'il a devant lui.
- Choisir le TN-C pour économiser un conducteur, alors qu'il est interdit pour les bornes de recharge, dans les parties communes et sans personnel averti ou qualifié.
Niveau supérieur
L'essentiel
- Critères principaux : contrainte du raccordement, sécurité des personnes, continuité de service, risque d'incendie, compatibilité électromagnétique, évolutivité, coût d'investissement et d'exploitation, compétence du personnel.
- Client du réseau public BT : pas de TN (prescriptions Synergrid C1/107, §7.1, sauf autorisation du gestionnaire).
- TN-C : PEN ≥ 10 mm² Cu ou 16 mm² Al et interdit dans de nombreux cas (RGIE, Livre 1, 4.2.3.4 b.3) ; un TN-C-S n'est possible que si la partie TN-C respecte ces conditions.
- La protection contre les contacts indirects doit être assurée dans chaque configuration d'alimentation, sources en parallèle ou source seule (4.2.3.1) ; quand le neutre doit être coupé, il s'ouvre en même temps ou après les phases et se ferme en même temps ou avant (4.4.4.7).
- Le schéma choisi conditionne le dimensionnement : différentiels, longueurs maximales, sections de PE, appareillage tétrapolaire ou tripolaire.
Approfondir
Grille de décision
| Critère | TT | TN-S | TN-C | IT |
|---|---|---|---|---|
| Possible sur réseau public BT | Oui (sur 3N 400 V) | Non | Non | Seulement en îlot, derrière un transformateur de séparation |
| Continuité au premier défaut | Non | Non | Non | Oui |
| Courant de défaut et risque d'incendie | Faible | Élevé, à limiter par différentiel si nécessaire | Élevé | Faible au premier défaut |
| Compatibilité électromagnétique | Correcte | Très bonne | Médiocre (courant dans le PEN) | Bonne |
| Sensibilité aux extensions | Faible | Recalcul des longueurs | Recalcul des longueurs | Recalcul, capacité de fuite croissante |
| Compétence d'exploitation | Faible | Moyenne | Personnel BA4 ou BA5 obligatoire | Élevée |
Où le TN-C est interdit
Circuit terminal alimentant un récepteur par une phase et le PEN ; installations domestiques et parties communes d'un ensemble résidentiel ; installations sans personnel averti (BA4) ou qualifié (BA5) ; lieux BE2, BE3 ou CA2 ; circuit dédié d'une borne de recharge ; installations temporaires, mobiles ou transportables (4.2.3.4 b.3). En pratique, le TN-C reste limité aux liaisons de forte section entre le transformateur et le TGBT d'un site exploité par du personnel BA4 ou BA5.
Continuité de service
L'IT est le seul schéma qui ne coupe pas au premier défaut. Mais la continuité peut aussi être obtenue autrement : sélectivité soignée en TN-S ou en TT (voir Sélectivité), redondance d'alimentation, onduleurs. L'IT se justifie quand une coupure intempestive est dangereuse ou très coûteuse, et que l'organisation peut éliminer sans retard le premier défaut. Plus l'installation IT est étendue, plus ses capacités de fuite augmentent : on limite souvent l'IT à des îlots.
Risque d'incendie
En TN, un défaut d'isolement résistant peut laisser circuler un courant insuffisant pour faire déclencher le disjoncteur, mais suffisant pour échauffer et enflammer. Un différentiel de sensibilité adaptée en TN-S limite ce risque. En TN-C, ce n'est pas possible : la protection y est assurée par les dispositifs de surintensité.
Sources de remplacement
Avec un groupe électrogène ou un onduleur, le point neutre de la source de remplacement doit être traité de façon cohérente avec le schéma, et la protection doit rester assurée dans chaque configuration. Selon la configuration, le basculement nécessite de couper aussi le neutre (appareillage tétrapolaire) pour éviter les chemins de courant parasites et le mauvais fonctionnement des différentiels ; en TN-C, le PEN n'est jamais coupé. Voir Machines statiques et onduleurs et Installations de sécurité.
Exemple chiffré
Étude de cas : immeuble de bureaux alimenté par une cabine 630 kVA, 11 kV / 400 V, sans service technique permanent. Trois usages : plateaux de bureaux (prises, éclairage LED, informatique), salle serveurs, atelier technique au rez-de-chaussée. On compare pour un même circuit terminal (C16, 3G2,5 mm², 40 m, ρ = 0,0225 Ω·mm²/m, impédance amont 0,10 Ω, lieu sec BB1) le comportement en TT et en TN-S.
- TT avec RE = 40 Ω, RN = 10 Ω (hypothèses) : Id = 230 / 50 = 4,6 A ; Uc = 40 × 4,6 = 184 V. Le C16 ne déclenche pas ; seul le différentiel protège (IΔn × RE = 0,3 × 40 = 12 V ≤ 50 V avec un 300 mA, et 40 Ω ≤ 500 Ω).
- TN-S : Zs = 0,10 + 2 × 0,0225 × 40 / 2,5 = 0,82 Ω ; Id = 230 / 0,82 = 280,5 A > 10 × 16 = 160 A : coupure magnétique quasi instantanée, bien plus rapide que les 0,2 s retenus sur la courbe de sécurité pour Uc ≈ 101 V. Longueur maximale : 74,3 m (voir Le schéma TN).
- Choix proposé :
- TN-S dès le transformateur (cinq conducteurs) : sans personnel averti ou qualifié sur place, le TN-C est interdit ; c'est aussi le meilleur choix pour l'informatique et les harmoniques des LED ;
- différentiels haute sensibilité là où le RGIE l'impose (lieux contenant une douche, circuits dédiés de bornes de recharge) et, comme il le recommande, sur les prises ; différentiels de sensibilité adaptée sur les circuits dépassant la longueur maximale ;
- salle serveurs alimentée par onduleur, avec traitement du neutre étudié pour chaque mode de fonctionnement ;
- pas d'IT : la continuité de la salle serveurs est assurée par l'onduleur et la sélectivité.
- Conséquences sur l'étude : vérification de Zs pour chaque circuit, sections de PE, appareillage tétrapolaire là où le neutre doit être coupé.
Erreurs fréquentes
- Choisir l'IT « pour la sécurité » alors qu'il vise la continuité de service ; la sécurité est assurée par les trois schémas s'ils sont bien appliqués.
- Oublier les modes de fonctionnement sur groupe ou sur onduleur dans la vérification du schéma.
- Prévoir un TN-C-S dans un bâtiment sans personnel averti ou qualifié, ou garder du TN-C en aval du TGBT dans un bâtiment chargé en électronique.
- Étendre une installation TN sans recalculer les longueurs maximales des nouveaux circuits.
- Ne pas documenter le schéma choisi et, s'il existe, le point de séparation PEN dans le dossier électrique.