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(Maj chapitre F 2020)
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== Principe ==
__TOC__


{{Highlightbox |
Dans le schéma TN, un point de l'alimentation, généralement le neutre, est mis à la terre à la borne principale, les masses sont mises à la terre à la borne principale au moyen des conducteurs de protection (PE).
La coupure automatique de l'alimentation en schéma TN est réalisée par les dispositifs de protection contre les surintensités ou par les DDR.
}}


Dans le schéma TN,
{{Highlightbox|
* un point de l'alimentation, généralement le neutre, est mis à la terre à la borne principale,
La coupure automatique de l'alimentation en schéma TN est réalisée par les dispositifs de protection contre les surintensités ou par les DDR.}}
* les masses sont mises à la terre à la borne principale au moyen des conducteurs de protection (PE).


Comme indiqué à la page [[Définition des schémas des liaisons à la terre (SLT) normalisés]], la manière dont le conducteur neutre est mis à la terre, dépend du type de SLT à mettre en œuvre : schéma TN-S, schéma TN-C ou schéma TN-C-S. La '''Figure F12''' montre un schéma TN-C : le conducteur neutre est à la fois un conducteur de protection et un conducteur neutre (PEN).  
Comme indiqué dans le paragraphe [[Définition des schémas des liaisons à la terre (SLT) normalisés]], la manière dont le conducteur neutre est mis à la terre, dépend du type de SLT à mettre en œuvre : schéma TN-S, schéma TN-C ou schéma TN-C-S. Dans la {{FigRef|F18}} représentant le schéma TN-C, le conducteur neutre agit à la fois comme conducteur de protection de terre et comme conducteur neutre (PEN). Dans tous les schémas TN, tout défaut d'isolement à la terre se traduit par un court-circuit phase-neutre. Les niveaux élevés de courant de défaut permettent d'utiliser une protection contre les surintensités pour assurer la protection des personnes contre les contacts indirects, cependant pendant le temps, très court, avant coupure, la tension de contact peut atteindre des valeurs excédant 50% de la tension phase-neutre.


Dans tous les types de schéma TN, un défaut d'isolement{{fn|1}} est équivalent à un court-circuit phase neutre. Le niveau élevé des courants de défaut permet d'utiliser les dispositifs de protection contre les surintensités pour assurer la protection des personnes contre les contacts indirects. Cependant pendant le temps, très court, avant coupure, la tension de contact peut atteindre des valeurs excédant 50% de la tension phase neutre.
En pratique, pour les réseaux de distribution de services publics, les prises de terre sont normalement installées à intervalles réguliers le long du conducteur de protection (PE ou PEN) du réseau, tandis que l’utilisateur est souvent tenu d'installer une prise de terre au point de livraison.


En pratique, pour des réseaux de distribution publique, des mises à la terre du conducteur de protection (PE ou PEN) du réseau sont normalement réalisées à intervalle régulier tandis que l'utilisateur est souvent tenu de réaliser une mise à la terre au point d'entrée du bâtiment.
Pour les installations de grande dimension, des mises à la terre additionnelles réparties sur l'ensemble des locaux, sont souvent réalisées afin de réduire autant que possible les tensions de contact.


Pour des installations de grande dimension, des mises à la terre additionnelles réparties sur l'ensemble des locaux, sont souvent réalisées afin de réduire autant que possible les tensions de contact. Dans les immeubles de grande hauteur (IGH), tous les éléments conducteurs sont reliés au conducteur de protection à chaque étage.  
Dans les immeubles de grande hauteur (IGH), toutes les éléments conducteurs sont connectés au conducteur de protection à chaque étage.


Afin d'assurer une protection efficace, le courant de défaut à la terre
Afin d'assurer une protection adéquate, le courant de défaut à la terre :
<math>{Id}=\frac{Uo}{Zs}</math>  ou  <math>0,8\frac{Uo}{Zc}</math> doit être  ≥ <math>Ia</math>


avec :
<math>{I_d}=\frac{U_o}{Z_s}</math> ou <math>0,8\frac{U_o}{Z_c}</math>


* Uo = tension nominale phase neutre.
Il doit être supérieur ou égal à I<sub>a</sub>, où :
* Id = intensité de défaut.
* I<sub>d</sub> = intensité de défaut.
* Ia = courant assurant le fonctionnement du dispositif de protection dans le temps spécifié.
* U<sub>0</sub> = tension nominale phase-neutre.
* Zs = impédance de la boucle de défaut, égale à la somme de toutes les impédances parcourues par le courant de défaut (source, conducteurs actifs et conducteurs de protection jusqu'au point de défaut).
* I<sub>a</sub> = courant assurant le fonctionnement du dispositif de protection dans le temps spécifié.
* Zc = impédance de boucle du circuit en défaut (voir "[[Schéma TN - Protection contre les contacts indirects#Méthode conventionnelle|méthode conventionnelle]] ").
* Z<sub>s</sub> = impédance de la boucle de défaut, égale à la somme de toutes les impédances parcourues par le courant de défaut (source, conducteurs actifs et conducteurs de protection jusqu'au point de défaut).
* Z<sub>c</sub> = impédance de boucle du circuit en défaut (voir [[Schéma TN - Calcul du courant de défaut à la terre#Méthode conventionnelle|Méthode conventionnelle]]).
* I<sub>a</sub> = courant égal à la valeur requise pour faire fonctionner le dispositif de protection dans le temps spécifié.


'''Note''' : l'impédance du circuit de retour à la source au travers de la mise à la terre est (généralement) beaucoup plus élevée que celles mentionnées ci-dessus du fait de la résistance de terre et peut donc être négligée pour le calcul du courant de défaut.
'''Note :''' l'impédance du circuit de retour à la source au travers de la mise à la terre est (généralement) beaucoup plus élevée que celles mentionnées ci-dessus du fait de la résistance de terre et peut donc être négligée pour le calcul du courant de défaut.


===Exemple===
==Exemple==
(cf. '''Fig. F12''')
(voir {{FigRef|F18}})


La tension de défaut <math style="vertical-align:-70%;"> U_c=\frac{230}{2}=115\ V</math> est dangereuse ;
{{FigImage|DB422226_FR|svg|F18|Déconnexion automatique en schéma TN.}}


La tension de défaut <math>U_d=\frac{230}{2}=115\ V</math> est dangereuse.


L'impédance de la boucle de défaut <math> Z_S = Z_{AB} + Z_{BC} + Z_{DE} + Z_{EN} + Z_{NA} </math>.
L'impédance de la boucle de défaut <math> Z_S = Z_{AB} + Z_{BC} + Z_{DE} + Z_{EN} + Z_{NA} </math>.


Si Z<sub>BC</sub> et Z<sub>DE</sub> sont prédominantes, alors :


Si les impédances <math>Z_{BC}</math> et <math>Z_{DE}</math> sont prépondérantes, alors :
<math>Z_s=2\rho\frac{L}{S}=64,3\ m\Omega</math>


<math>Zs=2\rho\frac{L}{S}=64,3\ m\Omega</math> , d’où
d'où :


<math>I_d=\frac{230}{64,3\times{10^{-3} } }=3576 A</math> (≈ 22 I<sub>n</sub> sur la base d'un disjoncteur NSX 160).


<math style="vertical-align:-90%;"> Id=\frac{230}{64,3\times{10^{-3}}}=3,576 A</math> (≈ 22 In en considérant un disjoncteur Compact NSX160).
Les seuils de déclenchement des protections Instantané et Court retard du disjoncteur Compact NSX 160 sont bien inférieurs à la valeur du courant de court-circuit, de ce fait un déclenchement certain avec un temps de coupure très court est assuré inférieur au temps de coupure requis (0,4 s). Le seuil de déclenchement instantané I<sub>a</sub> du Compact NSX 160 est bien inférieur à cette valeur ; il s'ouvrira dans le temps requis (0,4 s).


'''Remarque :''' certaines autorités basent ces calculs sur l'hypothèse qu'une chute de tension de 20% se produit dans la partie de la boucle d'impédance BANE.


{{FigImage|DB422226_FR|svg|F12|Coupure automatique en schéma TN}}
Cette méthode, qui est recommandée, est expliquée dans le paragraphe [[Schéma TN - Calcul du courant de défaut à la terre#Méthode conventionnelle|Méthode conventionnelle]] et dans cet exemple donnera un courant de défaut estimé de :


<math style="vertical-align:-80%;"> \frac{230\times{0,8}\times{10^3} }{64,3}= 2816 A</math> (≈ 18 I<sub>n</sub>)


Les seuils de déclenchement des protections Instantané et Court retard du disjoncteur Compact NSX160 sont bien inférieurs à la valeur du courant de court-circuit de ce fait un déclenchement certain avec un temps de coupure très court est assuré inférieur au temps de coupure requis (0,4 s).
{{Highlightbox-specific |
 
La méthode conventionnelle décrite dans le guide NF C 15-105 fait l’hypothèse que les impédances amont réduisent la tension de 20 %.
Le seuil de déclenchement instantané Ia du Compact NSX160 est bien inférieur à cette valeur ; il s'ouvrira dans le temps requis (0,4 s).
 
{{Local-specific|start}}
 
'''Note''' : la méthode conventionnelle décrite dans le guide NF C 15-105 fait l’hypothèse que les impédances amont réduisent la tension de 20%.  
 
Elle indique donc un courant de valeur :
Elle indique donc un courant de valeur :
<math style="vertical-align:-80%;"> \frac{230\times{0,8}\ }{64,3}= 2816 A</math> (≈ 18 I<sub>n</sub>)}}


<math> \frac {230 \times 0,8}{64,3}= 2,816 A (\approx 18 In)</math>
== Temps maximal de coupure ==
La norme CEI 60364-4-41 spécifie le temps de déclenchement maximal des dispositifs de protection utilisés dans le schéma TN pour la protection contre les défauts :
* pour tous les circuits terminaux dont le courant nominal ne dépasse pas 32 A, le temps maximal de coupure devra être inférieur à la valeur indiquée dans le tableau de la {{FigRef|F19}}
* pour les circuits de distribution et les autres circuits, le temps de déconnexion maximal est fixé à 5 s. Cette limite rend possible la sélectivité entre les dispositifs de protection installés sur les circuits de distribution.


{{Local-specific|end}}
'''Remarque :''' l'utilisation de DDR peut être nécessaire en schéma TN-S, comme le prévoit la norme CEI 60364. Il est toujours possible d'y recourir en cas de difficulté (extension par exemple), à condition que le conducteur de protection et le neutre soient séparés en amont du DDR.
 
== Temps maximal de coupure ==


{{Highlightbox-specific |
{{Highlightbox-specific |
Correspondance : CEI 60364-4-41 et NF C 15-100 Partie 4-41}}
Correspondance : CEI 60364-4-41 et NF C 15-100 Partie 4-41}}


La norme CEI 60364-4-41 § 411.3.2.3, spécifie le temps maximal de coupure des dispositifs de protection utilisés pour la protection des personnes contre les contacts indirects en schéma TN. Ce temps est fonction de la tension phase-terre égale presque toujours à la tension simple phase-neutre Uo soit :
{{tb-start|id=Tab1154|num=F19|title=Temps maximal de coupure pour des circuits terminaux en tension CA de courant nominal inférieur à 32 A.|cols=2}}
* pour tous les circuits terminaux dont le courant nominal ne dépasse pas 32 A, le temps maximal de coupure devra être inférieur à la valeur indiquée dans le tableau de la '''Figure F13''',
* pour les circuits de distribution et les autres circuits, le temps maximal de coupure est fixé à 5 s. Cette valeur limite rend possible la sélectivité entre les dispositifs de protection.
 
'''Note ''': L'utilisation de DDR peut être nécessaire en schéma TN-S, comme le prévoit la norme CEI 60364. Il est toujours possible d'y recourir en cas de difficulté (extension par exemple), à condition que le conducteur de protection et le neutre soient séparés en amont du DDR.
 
{{tb-start|id=Tab1154|num=F13|title=Temps maximal de coupure pour des circuits terminaux en tension CA de courant nominal inférieur à 32 A|cols=2}}
{| class="wikitable"
{| class="wikitable"
|-
|-
! Uo{{tn|A}} (V)  
! U<sub>0</sub>{{tn|A}} (V CA)  
! T (s)
! T (s)
|-
|-
| 50 < Uo ≤ 120  
| 50 < U<sub>0 ≤ 120  
| 0,8
| 0,8
|-
|-
| 120 < Uo ≤ 230  
| 120 < U<sub>0 ≤ 230  
| 0,4
| 0,4
|-
|-
| 230 < Uo ≤ 400  
| 230 < U<sub>0 ≤ 400  
| 0,2
| 0,2
|-
|-
| Uo > 400  
| U<sub>0 > 400  
| 0,1
| 0,1
|}
|}
{{tb-notes
{{tb-notes
|A= Uo est la tension nominale phase-neutre
|A=U<sub>0 est la tension nominale phase-terre}}
}}


== Protection par disjoncteur ==
== Protection par disjoncteur ==
(cf. '''Fig. F14''')
(voir {{FigRef|F20}})
 
Le déclencheur Instantané d'un disjoncteur assure l'élimination d'un courant de défaut en moins de 0,1 s.


{{Highlightbox |
{{FigImage|DB422227_FR|svg|F20|Mise en œuvre de la coupure en schéma TN par disjoncteur.}}
Une protection assurée par un disjoncteur, se vérifie aisément sur les courbes de déclenchement : le courant de défaut doit dépasser le seuil instantané ou de Court retard (Im).}}


Le déclencheur Instantané d'un disjoncteur assure l'élimination d'un courant de défaut en moins de 0,1 s.  
En conséquence, la condition sur le temps de coupure maximal est automatiquement satisfaite car tous les déclencheurs magnétiques ou
électroniques, Instantanés ou Court-retard, conviennent : I<sub>a</sub> = I<sub>m</sub>.


En conséquence, la condition sur le temps de coupure maximal est automatiquement satisfaite car tous les déclencheurs magnétiques ou électroniques, Instantanés ou Court-retard, conviennent : <math style="vertical-align:-5%;"> {Ia} = {Im}</math>.
La tolérance maximale autorisée par sa norme pour son seuil de déclenchement doit cependant être prise en considération. Il suffit donc que le courant de défaut U<sub>0</sub>/Z<sub>s</sub> ou 0,8 U<sub>0</sub>/Z<sub>c</sub> déterminé par le calcul (ou constaté sur site) soit supérieur au courant de déclenchement Instantané ou au seuil Court-retard, pour que la coupure soit assurée dans le temps spécifié.
La tolérance maximale autorisée par sa norme pour son seuil de déclenchement doit cependant être prise en considération. Il suffit donc que le courant de défaut   <math>\frac{Uo}{Zs}</math> ou  <math>0,8\frac{Uo}{Zc}</math>   déterminé par le calcul (ou constaté sur site) soit supérieur au courant de déclenchement Instantané ou au seuil Court-retard, pour que la coupure soit assurée dans le temps spécifié.


{{FigImage|DB422227_FR|svg|F14|Mise en œuvre de la coupure en schéma TN par disjoncteur}}
{{Highlightbox|
Une protection assurée par un disjoncteur, se vérifie aisément sur les courbes de déclenchement : le courant de défaut doit dépasser le seuil instantané ou de Court retard (I<sub>m</sub>).}}


== Protection par fusible ==
== Protection par fusibles ==  
(cf. '''Fig. F15''')
(voir {{FigRef|F21}})


{{Highlightbox |
{{Highlightbox|
Une protection prévue par fusibles peut ne pas être assurée si l'impédance de boucle de défaut Zs ou Zc est supérieure à une certaine valeur.}}
Une protection prévue par fusibles peut ne pas être assurée si l'impédance de boucle de défaut Z<sub>s</sub> ou Z<sub>c</sub> est supérieure à une certaine valeur.}}


Le courant Ia qui assure la fusion dans le temps maximal spécifié se détermine à partir de la caractéristique temps/courant.  
La valeur du courant qui garantit le bon fonctionnement d'un fusible peut être déterminée à partir d'un graphique de performance courant/temps pour le fusible concerné.


Le courant de défaut U<sub>0</sub>/Z<sub>s</sub> ou 0,8 U<sub>0</sub>/Z<sub>c</sub> tel que déterminé ci-avant doit largement dépasser le courant nécessaire pour assurer le bon fonctionnement du fusible.


Il faut alors s'assurer que le courant de défaut  <math>\frac{Uo}{Zs}</math> &nbsp; ou &nbsp; <math>0,8\ \frac{Uo}{Zc}</math>  déterminé comme ci-dessus, lui est bien supérieur.
La condition à observer est donc que :


<math>I_a<\frac{U_o}{Z_s}\;</math> ou <math>0,8\frac{U_o}{Z_c}\;</math> comme indiqué dans la {{FigRef|F21}}.


La condition est donc <math>Ia < \frac{Uo}{Zs}</math> &nbsp; ou &nbsp; <math>0,8\  \frac{Uo}{Zc}</math> comme indiqué sur la '''Figure F15'''.
{{FigImage|DB422228_FR|svg|F21|Mise en œuvre de la coupure en schéma TN par fusible.}}


{{FigImage|DB422228_FR|svg|F15|Mise en œuvre de la coupure en schéma TN par fusible}}
Exemple : la tension nominale phase-neutre du réseau est de 230 V et le temps de déconnexion maximum indiqué dans {{FigRef|F19}} est de 0,4 s.


'''Exemple ''': La tension phase neutre du réseau est 230 V et le temps maximal de coupure indiqué dans le tableau de la '''Figure F13''' est 0,4 s. La valeur correspondante de Ia à ce temps de 0,4 s peut-être lue sur la caractéristique temps/courant du fusible ('''cf. Fig. F15'''). L'impédance maximale de la boucle de défaut Zs ou de la boucle du circuit en défaut Zc est calculée en prenant les valeurs de la tension (230 V) et du courant Ia soit <math style="vertical-align:-60%;"> Zs = \frac{230}{Ia}</math> ou <math style="vertical-align:-60%;"> Zc= 0,8\ \frac{230}{Ia}</math> .
La valeur correspondante de I<sub>a</sub> peut être déterminée à partir du graphique. En utilisant la tension (230 V) et le courant I<sub>a</sub>, l'impédance de la boucle complète ou l'impédance de boucle du circuit peut être calculée à partir de :  


Ces valeurs d'impédance ne doivent pas être dépassées et même devraient être nettement inférieures afin de garantir une protection contre les contacts indirects correcte par le fusible du fait des tolérances sur les courants de fusion{{fn|2}}.
<math>Z_s=\frac{230}{I_a}\;</math> ou <math>Z_c=0,8 \frac{230}{I_a}\;</math>


== Protection au moyen de DDR sur des circuits en schéma TN-S (ou sur la partie TN-S d'un schéma TN-C-S)==
Ces valeurs d'impédance ne doivent pas être dépassées et même devraient être nettement inférieures afin de garantir une protection contre les contacts indirects correcte par le fusible du fait des tolérances sur les courants de fusion.
L'utilisation de DDR n'est possible qu'en schéma TN-S ou TN-C-S et est interdite en schéma TN-C (norme CEI 60364-4-41 §411.4.5). En schéma TN-C-S, l'utilisation d'un DDR signifie, bien évidemment, que le conducteur de protection (PE) et le conducteur neutre (N) sont séparés en amont du dispositif. Cette séparation est généralement réalisée au point d'entrée du bâtiment.


Les DDR peuvent être utilisés lorsque :
== Protection au moyen de dispositifs à courant résiduel (non applicable pour TN-C) ==
* l'impédance de boucle ne peut être précisément déterminée (difficulté pour estimer les longueurs de câble, éloignement du conducteur (PE) et/ou interposition d'éléments ferromagnétiques dans la boucle),
* le courant de défaut est trop faible pour que le temps de coupure des dispositifs de protection contre les surintensités respecte le temps maximal de coupure spécifié en schéma TN (cf. '''Fig. F13'''). Les sensibilités des DDR, de l'ordre de quelques milliampères à quelques ampères, sont très largement inférieures à l'intensité du courant de défaut. De ce fait, les DDR{{fn|3}} sont toujours parfaitement adaptés à la protection des personnes en schéma TN.<p>


En pratique, les DDR sont souvent installés sur des circuits de distribution et, dans beaucoup de pays, les DDR assurent la protection des personnes des circuits terminaux.
L'utilisation de DDR n'est possible qu'en schéma TN-S ou TN-C-S et est interdite en schéma TN-C (norme CEI 60364-4-41 §411.4.5). En schéma TN-C-S, l'utilisation d'un DDR signifie, bien évidemment, que le conducteur de protection (PE) et le conducteur neutre (N) sont séparés en amont du dispositif. Cette séparation est généralement réalisée au point d'entrée du bâtiment.


{{footnotes}}
Les DDR peuvent être utilisés lorsque :
<references>
* l'impédance de boucle ne peut pas être déterminée précisément (longueurs difficiles à estimer, présence de matériau métallique à proximité du câblage),
{{fn-detail|1|En fait s'il s'agit d'un défaut d'isolement dangereux c'est à dire phase-terre. Un défaut du conducteur neutre à la terre n'est pas dangereux (le conducteur neutre étant globalement au potentiel de la terre) donc les dispositifs de protections n'ont pas lieu de déclencher. Cependant, d'un point de vue fonctionnel, un schéma TN-S se transforme en schéma TN-C ce qui peut être préjudiciable pour des équipements sensibles, par exemple du fait de la circulation possible de courants harmoniques de neutre dans les conducteurs de terre (voir [[Courant de court-circuit triphasé en tout point d'une installation BTG]].}}
* le courant de défaut est si faible que le temps de déconnexion ne peut pas être atteint à l'aide de dispositifs de protection contre les surintensités.
{{fn-detail|2|La norme CEI 60269 fusible BT définit des balises temps/courant au § 5.6.3. Par exemple, pour un fusible de calibre 16 A, un temps de fusion de 0.1 s correspond à un courant de fusion minimum de 85 A et maximum de 150 A. De plus ces caractéristiques sont définies à 20°.}}
{{fn-detail|3|si certains DDR sont à déclenchement retardé, le réglage du temps de fonctionnement retardé de ces DDR doit respecter le temps maximal de coupure spécifié par la norme CEI 60364-4-41 (cf. '''Fig. F13''').}}
</references>


Le courant nominal de déclenchement des DDR étant de l'ordre de quelques ampères, il est bien en dessous du niveau de courant de défaut. Les DDR sont par conséquent bien adaptés à cette situation.


[[en:Automatic_disconnection_for_TN_systems]]
En pratique, ils sont souvent installés dans les circuits de distribution BT et dans de nombreux pays, la déconnexion automatique des circuits finaux doit être réalisée par des dispositifs à courant résiduel.

Version du 5 octobre 2020 à 16:57

Dans le schéma TN, un point de l'alimentation, généralement le neutre, est mis à la terre à la borne principale, les masses sont mises à la terre à la borne principale au moyen des conducteurs de protection (PE).

La coupure automatique de l'alimentation en schéma TN est réalisée par les dispositifs de protection contre les surintensités ou par les DDR.

Comme indiqué dans le paragraphe Définition des schémas des liaisons à la terre (SLT) normalisés, la manière dont le conducteur neutre est mis à la terre, dépend du type de SLT à mettre en œuvre : schéma TN-S, schéma TN-C ou schéma TN-C-S. Dans la Fig. F18 représentant le schéma TN-C, le conducteur neutre agit à la fois comme conducteur de protection de terre et comme conducteur neutre (PEN). Dans tous les schémas TN, tout défaut d'isolement à la terre se traduit par un court-circuit phase-neutre. Les niveaux élevés de courant de défaut permettent d'utiliser une protection contre les surintensités pour assurer la protection des personnes contre les contacts indirects, cependant pendant le temps, très court, avant coupure, la tension de contact peut atteindre des valeurs excédant 50% de la tension phase-neutre.

En pratique, pour les réseaux de distribution de services publics, les prises de terre sont normalement installées à intervalles réguliers le long du conducteur de protection (PE ou PEN) du réseau, tandis que l’utilisateur est souvent tenu d'installer une prise de terre au point de livraison.

Pour les installations de grande dimension, des mises à la terre additionnelles réparties sur l'ensemble des locaux, sont souvent réalisées afin de réduire autant que possible les tensions de contact.

Dans les immeubles de grande hauteur (IGH), toutes les éléments conducteurs sont connectés au conducteur de protection à chaque étage.

Afin d'assurer une protection adéquate, le courant de défaut à la terre :

[math]\displaystyle{ {I_d}=\frac{U_o}{Z_s} }[/math] ou [math]\displaystyle{ 0,8\frac{U_o}{Z_c} }[/math]

Il doit être supérieur ou égal à Ia, où :

  • Id = intensité de défaut.
  • U0 = tension nominale phase-neutre.
  • Ia = courant assurant le fonctionnement du dispositif de protection dans le temps spécifié.
  • Zs = impédance de la boucle de défaut, égale à la somme de toutes les impédances parcourues par le courant de défaut (source, conducteurs actifs et conducteurs de protection jusqu'au point de défaut).
  • Zc = impédance de boucle du circuit en défaut (voir Méthode conventionnelle).
  • Ia = courant égal à la valeur requise pour faire fonctionner le dispositif de protection dans le temps spécifié.

Note : l'impédance du circuit de retour à la source au travers de la mise à la terre est (généralement) beaucoup plus élevée que celles mentionnées ci-dessus du fait de la résistance de terre et peut donc être négligée pour le calcul du courant de défaut.

Exemple

(voir Fig. F18)

Fig. F18 – Déconnexion automatique en schéma TN.

La tension de défaut [math]\displaystyle{ U_d=\frac{230}{2}=115\ V }[/math] est dangereuse.

L'impédance de la boucle de défaut [math]\displaystyle{ Z_S = Z_{AB} + Z_{BC} + Z_{DE} + Z_{EN} + Z_{NA} }[/math].

Si ZBC et ZDE sont prédominantes, alors :

[math]\displaystyle{ Z_s=2\rho\frac{L}{S}=64,3\ m\Omega }[/math]

d'où :

[math]\displaystyle{ I_d=\frac{230}{64,3\times{10^{-3} } }=3576 A }[/math] (≈ 22 In sur la base d'un disjoncteur NSX 160).

Les seuils de déclenchement des protections Instantané et Court retard du disjoncteur Compact NSX 160 sont bien inférieurs à la valeur du courant de court-circuit, de ce fait un déclenchement certain avec un temps de coupure très court est assuré inférieur au temps de coupure requis (0,4 s). Le seuil de déclenchement instantané Ia du Compact NSX 160 est bien inférieur à cette valeur ; il s'ouvrira dans le temps requis (0,4 s).

Remarque : certaines autorités basent ces calculs sur l'hypothèse qu'une chute de tension de 20% se produit dans la partie de la boucle d'impédance BANE.

Cette méthode, qui est recommandée, est expliquée dans le paragraphe Méthode conventionnelle et dans cet exemple donnera un courant de défaut estimé de :

[math]\displaystyle{ \frac{230\times{0,8}\times{10^3} }{64,3}= 2816 A }[/math] (≈ 18 In)

La méthode conventionnelle décrite dans le guide NF C 15-105 fait l’hypothèse que les impédances amont réduisent la tension de 20 %. Elle indique donc un courant de valeur :

[math]\displaystyle{ \frac{230\times{0,8}\ }{64,3}= 2816 A }[/math] (≈ 18 In)

Temps maximal de coupure

La norme CEI 60364-4-41 spécifie le temps de déclenchement maximal des dispositifs de protection utilisés dans le schéma TN pour la protection contre les défauts :

  • pour tous les circuits terminaux dont le courant nominal ne dépasse pas 32 A, le temps maximal de coupure devra être inférieur à la valeur indiquée dans le tableau de la Fig. F19
  • pour les circuits de distribution et les autres circuits, le temps de déconnexion maximal est fixé à 5 s. Cette limite rend possible la sélectivité entre les dispositifs de protection installés sur les circuits de distribution.

Remarque : l'utilisation de DDR peut être nécessaire en schéma TN-S, comme le prévoit la norme CEI 60364. Il est toujours possible d'y recourir en cas de difficulté (extension par exemple), à condition que le conducteur de protection et le neutre soient séparés en amont du DDR.

Correspondance : CEI 60364-4-41 et NF C 15-100 Partie 4-41
Fig. F19 – Temps maximal de coupure pour des circuits terminaux en tension CA de courant nominal inférieur à 32 A.
U0[a] (V CA) T (s)
50 < U0 ≤ 120 0,8
120 < U0 ≤ 230 0,4
230 < U0 ≤ 400 0,2
U0 > 400 0,1
  1. ^ U0 est la tension nominale phase-terre

Protection par disjoncteur

(voir Fig. F20)

Le déclencheur Instantané d'un disjoncteur assure l'élimination d'un courant de défaut en moins de 0,1 s.

Fig. F20 – Mise en œuvre de la coupure en schéma TN par disjoncteur.

En conséquence, la condition sur le temps de coupure maximal est automatiquement satisfaite car tous les déclencheurs magnétiques ou électroniques, Instantanés ou Court-retard, conviennent : Ia = Im.

La tolérance maximale autorisée par sa norme pour son seuil de déclenchement doit cependant être prise en considération. Il suffit donc que le courant de défaut U0/Zs ou 0,8 U0/Zc déterminé par le calcul (ou constaté sur site) soit supérieur au courant de déclenchement Instantané ou au seuil Court-retard, pour que la coupure soit assurée dans le temps spécifié.

Une protection assurée par un disjoncteur, se vérifie aisément sur les courbes de déclenchement : le courant de défaut doit dépasser le seuil instantané ou de Court retard (Im).

Protection par fusibles

(voir Fig. F21)

Une protection prévue par fusibles peut ne pas être assurée si l'impédance de boucle de défaut Zs ou Zc est supérieure à une certaine valeur.

La valeur du courant qui garantit le bon fonctionnement d'un fusible peut être déterminée à partir d'un graphique de performance courant/temps pour le fusible concerné.

Le courant de défaut U0/Zs ou 0,8 U0/Zc tel que déterminé ci-avant doit largement dépasser le courant nécessaire pour assurer le bon fonctionnement du fusible.

La condition à observer est donc que :

[math]\displaystyle{ I_a\lt \frac{U_o}{Z_s}\; }[/math] ou [math]\displaystyle{ 0,8\frac{U_o}{Z_c}\; }[/math] comme indiqué dans la Fig. F21.

Fig. F21 – Mise en œuvre de la coupure en schéma TN par fusible.

Exemple : la tension nominale phase-neutre du réseau est de 230 V et le temps de déconnexion maximum indiqué dans Fig. F19 est de 0,4 s.

La valeur correspondante de Ia peut être déterminée à partir du graphique. En utilisant la tension (230 V) et le courant Ia, l'impédance de la boucle complète ou l'impédance de boucle du circuit peut être calculée à partir de :

[math]\displaystyle{ Z_s=\frac{230}{I_a}\; }[/math] ou [math]\displaystyle{ Z_c=0,8 \frac{230}{I_a}\; }[/math]

Ces valeurs d'impédance ne doivent pas être dépassées et même devraient être nettement inférieures afin de garantir une protection contre les contacts indirects correcte par le fusible du fait des tolérances sur les courants de fusion.

Protection au moyen de dispositifs à courant résiduel (non applicable pour TN-C)

L'utilisation de DDR n'est possible qu'en schéma TN-S ou TN-C-S et est interdite en schéma TN-C (norme CEI 60364-4-41 §411.4.5). En schéma TN-C-S, l'utilisation d'un DDR signifie, bien évidemment, que le conducteur de protection (PE) et le conducteur neutre (N) sont séparés en amont du dispositif. Cette séparation est généralement réalisée au point d'entrée du bâtiment.

Les DDR peuvent être utilisés lorsque :

  • l'impédance de boucle ne peut pas être déterminée précisément (longueurs difficiles à estimer, présence de matériau métallique à proximité du câblage),
  • le courant de défaut est si faible que le temps de déconnexion ne peut pas être atteint à l'aide de dispositifs de protection contre les surintensités.

Le courant nominal de déclenchement des DDR étant de l'ordre de quelques ampères, il est bien en dessous du niveau de courant de défaut. Les DDR sont par conséquent bien adaptés à cette situation.

En pratique, ils sont souvent installés dans les circuits de distribution BT et dans de nombreux pays, la déconnexion automatique des circuits finaux doit être réalisée par des dispositifs à courant résiduel.

Les contenus spécifiques aux normes et réglementations françaises sont mis en évidence comme montré sur ce texte
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