Schéma IT - Protection contre les défauts
En schéma IT, on souhaite que la coupure automatique n'intervienne pas lors du premier défaut
Dans le schéma IT,
- l'installation est isolée de la terre ou un point de l'alimentation, généralement le neutre, est mis à la terre à travers une impédance (schéma IT impédant) ;
- les masses sont mises à la terre :
- soit ensemble (interconnectées par un conducteur de protection PE et collectivement mises à la terre à la borne principale),
- soit individuellement ou par groupes (mises à la terre à des prises de terre différentes).
Le premier défaut
En présence d'un seul défaut d'isolement à la masse ou à la terre, appelé "premier défaut", le courant de fuite Id est assez faible pour que la condition Id x RA ≤ 50 V (cf. paragraphe 3.2) soit respectée et qu'aucune élévation dangereuse de potentiel des masses ne se produise. Dans ce type de schéma :
- un contrôleur permanent d'isolement est exigé. Il doit déclencher un signal sonore ou visuel à l'apparition du premier défaut (cf. Fig. F16),
- la recherche et l'élimination rapide du premier défaut est impérative pour bénéficier pleinement de la continuité de service qui est l'avantage prépondérant de ce schéma des liaisons à la terre.
Exemple de calcul du courant et de la tension de défaut en IT (au premier défaut)
Pour un réseau de 1 km, l'impédance de fuite à la terre du réseau Zf est de l'ordre de 3 500 Ω. L'ordre de grandeur du courant de fuite est de :
[math]\displaystyle{ \frac{Uo}{Zf}= \frac{230}{3500}=66\ mA }[/math] par phase.
En absence de défaut, les courants de fuite des phases à la terre sont pratiquement égaux et déphasés de 120 ° : de ce fait, leur somme vectorielle est nulle.
Si le schéma IT est à neutre distribué, l'impédance de fuite Zfn du conducteur neutre est quasi identique à celle des phases mais le courant de fuite du conducteur neutre à la terre est naturellement nul car il n'y a pas de tension entre le neutre et la terre.
Note : l'hypothèse de tensions de phase équilibrées par rapport à la terre nécessite d'avoir des charges dont les fuites naturelles sont équilibrées par rapport à la terre, ce qui est rarement le cas.
L'exemple indiqué en Figure F17 représente une installation en schéma IT impédant
- dont les masses sont collectivement mises à la terre,
- à neutre distribué (de même section),
- en situation de premier défaut d'isolement (phase à la terre).
Le courant de défaut Id est la somme vectorielle :
- du courant Id1 dû à l'impédance Zc entre le neutre et la terre.
Du fait du défaut à la terre d'une phase, la tension terre neutre est une tension phase neutre soit Uo. Le courant Idi =Uo/Zc soit 230/1500 = 153 mA.
- et du courant de fuite Id2 revenant à la source au travers de la résistance de terre RnA.
Le courant de fuite Id2 est la somme vectorielle :
- des courants capacitifs de fuite des 2 phases saines. La tension des phases saines par rapport à la terre est une tension phase phase (du fait du défaut sur la 3ème phase), de ce fait le courant de fuite de chacune des 2 phases saines est multiplié par [math]\displaystyle{ \sqrt 3 }[/math] par rapport au courant de fuite en absence de défaut. Ces 2 courants sont de plus déphasés de 60°.
Dans le présent exemple, la somme vectorielle des courants de défaut est égale à [math]\displaystyle{ 2 \times \sqrt {3} /2 \times \sqrt3 \times 66 }[/math] mA soit 198 mA.
- du courant capacitif de fuite du conducteur neutre. La tension du neutre par rapport à la terre est une tension phase neutre. Le courant de fuite est de ce fait Uo/ Zfn soit 66 mA dans notre exemple.
Par suite, le courant de défaut Id2 est la somme vectorielle de ces 2 courants. La composition vectorielle montre que le courant Id2 est égal à 198 mA + 66 mA soit 264 mA dans le présent exemple.
La tension de défaut Uf est toujours inférieure à la somme arithmétique :
- de la tension aux bornes de la résistance de terre (RnA x Id2),
- et de la chute de tension dans le conducteur neutre (quelques mΩ x Id1 soit une tension totalement négligeable).
La tension de défaut Uf est de ce fait égale à RnA x Id2 soit 5 x 264 10-3 = 1,32 V tension sans danger pour les personnes.
En schéma IT, la valeur de la tension de défaut Uf au premier défaut est :
- dépendante de l'étendue du réseau (capacité de fuite des câbles) mais reste pratiquement toujours très inférieure à 50 V,
- quasi indépendante du type de schéma IT, schéma IT impédant, avec masses connectées à la terre individuellement ou par groupes, avec masses connectées à la terre ensemble.
