Schéma TN - Principe

Principe

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,

• 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).

Comme indiqué dans le Chapitre E paragraphe 1.2, 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).

Dans tous les types de schéma TN, un défaut d'isolement 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 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 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.

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

[math]\displaystyle{ {Id}=\frac{Uo}{Zs} }[/math] ou [math]\displaystyle{ 0,8\frac{Uo}{Zc} }[/math]

doit être ≥ Ia avec :

• Uo = tension nominale phase neutre.
• Id = intensité de défaut.
• 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 " paragraphe 6.2).

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 (cf. Fig. F12)

La tension de défaut [math]\displaystyle{ U_c=\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 les impédances ZBC et ZDE sont prépondérantes, alors :

[math]\displaystyle{ Zs=2\rho\frac{L}{S}=64,3\ m\Omega }[/math] , d’où

[math]\displaystyle{ Id=\frac{230}{64.3\times{10^{-3}}}=3,576 A }[/math] (≈ 22 In en considérant un disjoncteur Compact NSX160).

Fig. F12 – Coupure automatique en schéma TN

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 (0,4s).

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).

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 :

[math]\displaystyle{ \frac {230 \times 0,8}{64,3}= 2,816 A (\approx 18 In) }[/math]