Protection contre les incendies dus à des défauts à la terre

De Guide de l'Installation Electrique

La grande majorité des courts-circuits électriques dans les installations basse tension sont dus à des défauts d’isolement à la terre.

Les mesures de protection contre les chocs électriques présentées dans la section précédente du présent chapitre garantissent une déconnexion automatique de l'alimentation en cas de défaut entre un conducteur actif et une partie conductrice accessible pouvant entraîner des tensions de contact dangereuses.

Mais un défaut entre un conducteur actif et la terre avec une amplitude inférieure au seuil de protection contre les surintensités du câble (et aucun risque de "contact indirect") peut également se produire (voir Fig. F72).

Fig. F72 – Courbe de protection contre les surintensités et les courant potentiels de défaut à la terre.

Les DDR sont des dispositifs très efficaces pour assurer une protection contre les risques d'incendie[1] dus à des défauts d'isolement car ils peuvent détecter les courants de fuite (ex : 300 mA) trop faibles pour les autres protections, mais suffisants pour provoquer un incendie.

La norme d'installation NF C 15-100 § 42 impose l’installation d’un DDR moyenne sensibilité (DDR-MS IΔn ≤ 300 mA) sur les circuits présentant un risque d’incendie. Cette valeur est retenue par les textes européens (CENELEC).

Protection par DDR

Une défaillance d'isolement entre le conducteur actif et la terre dans un environnement poussiéreux et humide, par exemple, peut entraîner un défaut d'arc de faible intensité selon la résistance du conducteur, mais suffisamment élevé pour déclencher un incendie. Certains tests ont montré que même un courant de défaut aussi faible que 300 mA peut induire un risque réel d'incendie (voir Fig. F73).

Ce type de courant de défaut est trop faible pour être détecté par la protection contre les surintensités.

Pour les schémas TT, IT et TN-S, l'utilisation de DDR de sensibilité 300 mA offre une bonne protection contre les risques d'incendie dus à ce type de défaut (voir Fig. F74).

Certains essais ont montré qu'un courant de fuite très faible (quelques mA) peut évoluer et, à partir de 300 mA, provoquer un incendie dans un environnement humide et poussiéreux.
Fig. F73 – Origine des incendies dans le bâtiment
Fig. F74 – Exemple de courbe de déclenchement de protection de fuite à la terre.

La norme CEI 60364-4-42:2010 (paragraphe 422.3.9) rend obligatoire l'installation de DDR de sensibilité ≤ 300 mA dans des lieux à haut risque d'incendie (lieux avec risques d'incendie dus à la nature des matériaux traités ou stockés - condition BE2 décrite dans le tableau 51A de la norme CEI 60 364-5-51:2005). Le schéma TN-C est également exclu et le schéma TN-S doit être adopté.

Dans les lieux où les DDR ne sont pas obligatoires selon la CEI, il est toujours fortement recommandé d’envisager l’utilisation des DDR, en tenant compte des conséquences potentielles de l’incendie.

Pour la sélection des DDR, voir section Dispositifs Différentiels à courant Résiduel (DDR)

Une autre solution est d'utiliser la protection Terre ou Ground Fault Protection (GFP) (voir ci-dessous), mais la plage de courant de défaut détecté sera réduite.

La norme d’installation NF C 15-100 § 42 définit les différentes catégories de bâtiments présentant des risques :

  • d’incendie (BE2 ; § 422) pour laquelle elle précise les exigences particulières à mettre en œuvre, soit pour cette catégorie de bâtiment, soit :
    • aux § 422.1.7 et 424.10, l’utilisation de DDR à seuil réglé à 300 mA,
    • aux § 422.1.9 et 424.11, l’interdiction de la mise en œuvre du schéma TN-C.
  • d’explosion (BE3 ; § 424).

Protection Terre ou Ground Fault Protection (GFP)

Dans le schéma TN-C, la protection par DDR ne peut pas être utilisée, car la mesure du courant de défaut de terre par capteur (type tore) autour des conducteurs actifs et du PEN entraînera une mesure incorrecte permanente et un déclenchement de la protection par disjoncteur. Une protection moins sensible que le DDR mais plus sensible que la protection contre les surintensités peut être proposée. En Amérique du Nord, cette protection est couramment utilisée et appelée Protection Terre (ou Ground Fault Protection, GFP).

Les différents types de dispositifs de protection Terre

(voir Fig. F77)

“Residual Sensing” RS

Le courant de défaut d’isolement est mesuré en faisant la somme arithmétique des courants au secondaire de transformateurs de courants placés sur chacune des phases et sur le neutre (voir Fig. F75). Ce type de protection peut être intégré dans les déclencheurs des disjoncteurs (par exemple déclencheur Micrologic 6 E équipant les disjoncteurs Compact NSX).

Fig. F75 – Exemple de courbe de déclenchement de protection contre un défaut à la terre de type RS.

“Source Ground Return” SGR

Le courant de défaut d’isolement est mesuré par un transformateur de courant sur la mise à la terre de l’installation (liaison neutre terre).

“Zero Sequence“ ZS

Le courant de défaut d’isolement est mesuré par un transformateur de courant entourant les phases et le neutre du circuit contrôlé. Ce type de GFP n’est utilisé que pour de faibles valeurs de courants de défaut. Un DDR de très basse sensibilité, par exemple Vigirex de sensibilité 30 A, peut être utilisé pour cette fonction.

La protection GFP peut être incluse dans le disjoncteur (voir Fig. F76) ou réalisée par un relais autonome. Dans tous les cas, le dispositif exploité par le GFP doit avoir la capacité de coupure du courant de défaut maximal au point d'installation, seul ou en coordination avec un autre dispositif de protection contre les surintensités.

Fig. F76 – Exemple de disjoncteur ComPact NSX630 avec protection contre les défauts terre à détection intégrée Micrologic 6.3E

Surveillance des défauts différentiels

L'augmentation de la sensibilité du système de protection réduit le risque d'incendie, mais peut également augmenter le risque de déclenchement intempestif sur des perturbations qui ne sont pas des défauts réels (Voir la section 7 Dispositifs Différentiels à courant Résiduel (DDR) pour connaître la sensibilité des DDR aux perturbations, par exemple). Lorsque l'équilibre entre sensibilité et continuité de service est difficile, la surveillance des défauts différentiels sans coupure automatique du disjoncteur amont offre également des avantages.

La surveillance et les alarmes du courant différentiel permettent :

  • la détection précoce de la détérioration de l'isolement,
  • les courants de fuite anormaux,
  • la détection d'un contact neutre-terre indésirable en un autre endroit que le raccord de mise à la terre dédié.
Fig. F78 – Exemple de MCCB 250 A avec différentiel intégré et alarmes (ComPact NSX Micrologic Vigi 4.3).
Fig. F79 – Exemple de relais de surveillance différentiel externe.

Notes

  1. ^ Pour plus d'information sur les dernières solutions pour réduire les risques d’incendie d’origine électrique dans les bâtiments neufs et existants, télécharger le guide Prévention incendie (PDF)
Les contenus spécifiques aux normes et réglementations françaises sont mis en évidence comme montré sur ce texte
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