Schémas de liaison à la terre (SLT)

Schémas de liaison à la terre BT : TT, TN, IT – choix et contraintes

Le schéma de liaison à la terre (SLT) définit la manière dont le neutre du transformateur et les masses des équipements sont reliés à la terre. Ce choix conditionne le mode de protection des personnes, le comportement de l’installation en cas de défaut d’isolement, la stratégie de protection différentielle et la continuité de service.

Il ne s’agit pas d’un paramètre réglementaire à cocher. C’est un choix d’exploitation qui engage l’installation pour toute sa durée de vie.

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1. Les trois régimes de neutre en BT

Dans un schéma de liaison à la terre, le premier caractère de la désignation décrit la situation du neutre de la source par rapport à la terre. Le second caractère décrit la situation des masses des équipements par rapport à la terre.

• T : relié directement à la terre
• I : isolé de la terre ou relié via une impédance élevée
• N : relié à la terre via le conducteur de neutre de la source

En BT, les trois régimes utilisés sont TT, TN (TN-S, TN-C, TN-C-S) et IT.

2. Schéma de liaison à la terre : TT

Principe

Dans un schéma de liaison à la terre TT, le neutre du transformateur est relié à une prise de terre. Les masses des équipements sont reliées à une prise de terre distincte et indépendante de celle du neutre.

En cas de défaut phase-masse, le courant de défaut est limité par les deux résistances de prise de terre en série. Il est faible, insuffisant pour provoquer le déclenchement d’un disjoncteur sur surintensité. La protection des personnes repose donc obligatoirement sur des dispositifs différentiels à courant résiduel (DDR).

La condition de protection des personnes est :

IΔn × RA ≤ 50 V (25 V en locaux mouillés)

où IΔn est le courant de déclenchement du DDR et RA la résistance de la prise de terre des masses.

Avantages et limites

Le TT est simple à mettre en œuvre et adapté aux installations tertiaires, aux bâtiments de logements et aux installations alimentées par le réseau de distribution publique Enedis, qui impose ce régime à ses abonnés BT.

Sa faiblesse principale est la dépendance totale aux DDR pour la protection des personnes. Un DDR défaillant ou contourné rend l’installation dangereuse. Les déclenchements intempestifs sur déséquilibre ou harmoniques peuvent être une contrainte en environnement industriel.

3. Schéma de liaison à la terre : TN

Dans un schéma de liaison à la terre TN, le neutre du transformateur est relié à la terre. Les masses des équipements sont reliées à ce même point via le conducteur de protection PE (ou le conducteur PEN en TN-C).

En cas de défaut phase-masse, le courant de défaut est un vrai courant de court-circuit qui circule dans la boucle phase-conducteur de protection. La protection est assurée par les protections contre les surintensités (disjoncteurs, fusibles), à condition que l’impédance de boucle soit suffisamment faible pour que le courant de défaut dépasse le seuil magnétique de la protection.

La condition de coupure est :

Idf ≥ Ia

où Idf est le courant de défaut calculé sur la boucle et Ia le courant de déclenchement instantané de la protection. Cette vérification doit être faite en bout de câble, là où l’impédance de boucle est maximale.

TN-S

Le conducteur de neutre N et le conducteur de protection PE sont des conducteurs séparés sur toute l’installation. C’est la variante recommandée en milieu industriel et en présence de variateurs de vitesse. Elle permet l’utilisation de DDR et offre une meilleure immunité aux perturbations CEM.

TN-C

Le neutre et la protection sont confondus dans un conducteur unique PEN. Cette variante est interdite pour les sections inférieures à 10 mm² cuivre [À VÉRIFIER] et en aval de tout dispositif différentiel. La rupture du PEN est un défaut grave : elle porte les masses à la tension réseau. Le TN-C est de moins en moins utilisé dans les nouvelles installations.

TN-C-S

Le réseau est en TN-C en partie amont (distribution principale) et en TN-S en partie aval (circuits terminaux). La séparation PEN → N + PE se fait à un point unique, en général au tableau divisionnaire ou au TGBT. En aval de ce point, des DDR peuvent être installés. Le retour en TN-C après séparation est interdit.

4. Schéma de liaison à la terre : IT

Principe

Dans un schéma de liaison à la terre IT, le neutre est isolé de la terre ou relié via une impédance élevée (typiquement 1 à 2 kΩ). Les masses sont reliées à la terre.

Au premier défaut d’isolement phase-masse, le courant de défaut est très faible (quelques milliampères à quelques dizaines de milliampères selon la capacité du réseau par rapport à la terre). Aucune coupure automatique n’est requise. L’installation continue de fonctionner normalement.

C’est l’avantage fondamental de l’IT : la continuité de service au premier défaut.

Le deuxième défaut : le scénario dimensionnant

Si un premier défaut n’est pas localisé et éliminé avant qu’un second défaut survienne sur une autre phase, la situation devient critique. Le deuxième défaut constitue un court-circuit entre phases via les deux prises de terre. Le courant de défaut peut être élevé et la protection doit couper.

C’est pourquoi le schéma IT impose :

• Un contrôleur permanent d’isolement (CPI) sur chaque réseau IT, qui surveille en continu la résistance d’isolement entre le réseau et la terre et émet une alarme dès que le premier défaut apparaît.
• Un système de localisation de défaut (SDL) permettant d’identifier le circuit en défaut sans interrompre l’alimentation, afin d’intervenir avant le deuxième défaut.
• Une organisation de maintenance capable de traiter l’alarme dans un délai raisonnable. Un IT sans organisation de maintenance est plus dangereux qu’un TT bien géré.

Application : blocs opératoires et salles d’intervention

Les locaux à usage médical de groupe 2 (salles d’opération, salles de réveil, soins intensifs) imposent un schéma IT médical avec transformateur de séparation dédié à chaque local, contrôleur d’isolement, surveillance permanente de la charge du transformateur et alarme lumineuse et sonore locale. Ces exigences sont définies par la norme NF C 15-211 [À VÉRIFIER référence exacte].

Le transformateur de séparation isole galvaniquement le réseau du local du réseau général du bâtiment. Un défaut dans le local n’affecte pas le réseau général, et inversement.

Autres domaines d’application

• Industrie process continu (chimie, pétrochimie, agroalimentaire)
• Tunnels ferroviaires et routiers
• Mines et carrières
• Centrales de production d’énergie

5. Schéma de liaison à la terre : Tableau comparatif

6. Schéma de liaison à la terre et variateurs de vitesse

Les variateurs de fréquence génèrent des courants de fuite capacitifs vers la terre via leurs condensateurs internes de filtrage CEM. Ces courants affectent les trois régimes de neutre différemment.

En TT, ces courants de fuite peuvent provoquer des déclenchements intempestifs des DDR en amont du variateur. Un différentiel de type A (sensible aux composantes continues pulsées) ou B (sensible aux composantes continues lisses) peut être nécessaire selon le type de variateur [À VÉRIFIER selon constructeur]. L’augmentation du calibre du DDR à 300 mA avec un DDR sélectif en amont est une solution courante, mais elle réduit la sensibilité de protection des personnes.

En TN-S, les courants de fuite se ferment via le conducteur PE sans déclencher de DDR général (si aucun DDR n’est installé en amont du variateur). C’est pourquoi le TN-S est généralement le régime le plus stable en environnement industriel avec variateurs.

En IT, les courants de fuite capacitifs peuvent être interprétés par le CPI comme une dégradation de l’isolement. Le réglage du seuil d’alarme du CPI doit tenir compte de la capacité totale du réseau par rapport à la terre, y compris celle des filtres CEM des variateurs.

7. Choisir le bon SLT : approche terrain

Le choix du régime de neutre ne se fait pas en lisant uniquement la norme. Il dépend de la réponse à plusieurs questions concrètes :

• Quelle est la source d’alimentation ? Un abonné raccordé au réseau public Enedis est en TT. Un site avec transformateur HTA/BT propre peut choisir librement son régime.
• Quelle continuité de service est requise ? Si une coupure sur défaut d’isolement est inacceptable, l’IT est la seule solution. Sinon, TT ou TN suffisent.
• L’équipe de maintenance peut-elle gérer un IT ? L’IT impose une réaction rapide à chaque alarme CPI. Sur un site sans astreinte technique, un IT non suivi est plus dangereux qu’un TT bien configuré.
• Y a-t-il des variateurs en grand nombre ? Le TN-S est la solution la plus robuste en environnement industriel avec variateurs.
• Le site est-il amené à s’étendre ? Une extension sur un réseau IT existant augmente la capacité du réseau par rapport à la terre et peut perturber le fonctionnement du CPI. La capacité du CPI à suivre l’évolution du réseau doit être vérifiée.

8. Erreurs courantes

• Mélange de régimes sans séparation galvanique. Deux régimes différents ne peuvent pas coexister sur un même réseau sans transformateur de séparation. Un IT ne peut pas être prolongé par une zone TT sans recréer une source séparée.
• Mauvaise continuité du conducteur PE. En TN, une rupture du PE laisse les masses sans protection. La vérification de la continuité des conducteurs de protection est une étape de réception obligatoire.
• Prise de terre insuffisante ou non mesurée. En TT, une résistance RA trop élevée rend impossible la protection avec un DDR 30 mA standard. La mesure de la prise de terre en réception est indispensable.
• IT choisi pour ses avantages, sans organisation de maintenance. C’est l’erreur la plus fréquente sur les sites industriels qui découvrent l’IT au moment de la réception. Le bénéfice de la continuité de service n’existe que si le premier défaut est traité rapidement.
• Vérification de la condition de coupure TN oubliée en bout de câble. Le calcul est souvent fait en tête de tableau. C’est en extrémité de circuit, là où l’impédance est maximale, que la condition peut ne pas être respectée.

Conclusion

Le schéma de liaison à la terre n’est pas un paramètre secondaire. Il structure la stratégie de protection et conditionne les choix de protections, la sélectivité différentielle, la compatibilité avec les variateurs et les exigences de maintenance sur toute la durée de vie du site.

Un SLT bien choisi et bien documenté simplifie trente ans d’exploitation. Un SLT mal maîtrisé génère des défauts invisibles, des déclenchements inexpliqués et des interventions coûteuses.

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