Installer une bonne prise de terre

INSTALLER UNE BONNE PRISE DE TERRE

 

© Dominique Klecka

Elle réduit les risques d’électrocution et permet de neutraliser les champs électriques. Les conseils d’un spécialiste pour disposer d’une bonne prise de terre.

La prise de terre est un élément essentiel de l’installation électrique.

• Elle assure tout d’abord une fonction de sécurité par rapport aux risques d’électrocution en cas de défaut d’isolement. Pour que la prise de terre remplisse bien cette fonction, les carcasses métalliques des appareils électriques doivent être connectés à la terre (sauf s’ils sont de classe II, c’est-à-dire à double isolement).
• Elle permet également de neutraliser les champs électriques que peuvent rayonner les structures en métal du bâtiment, les carcasses des appareils et machines électriques voire de certains luminaires. Une pollution méconnuemais bien réelle notamment avec les appareils auprès desquels on passe beaucoup de temps comme les ordinateurs.

 © Ch. Galinet

Sur des installations électriques anciennes, il arrive que la prise de terre soit inexistante. Il est primordial d’y remédier.
Les critères essentiels de la réalisation d’une bonne prise de terre sont une résistance suffisamment faible et un emplacement sans perturbations électriques.

Quelle résistance ?

Selon la norme NF C15-100, la résistance (voir encadré) de la prise de terre doit êtreau plus égale à 100 ohms. Ces normes sont établies pour assurer la sécurité par rapport aux risques d’électrocution. Mais pour neutraliser les champs électriques et les tensions parasites, quelle doit être cette résistance ? Elle doit être suffisamment faible pour limiter la tension électrique sur les carcasses métalliques des machines et appareils électriques et sur l’ensemble des structures métalliques qui sont reliées à la prise de terre.

Avec des installations récentes protégées par un interrupteur ou disjoncteur différentiel haute sensibilité de 30 mA (obligatoire depuis 1992 sur les installations neuves ou modifiées), une résistance de 50 ohms peut être considérée comme la limite maximale acceptable.

Mais certaines installations anciennes sont encore protégées par des dispositifs différentiels de 300 mA. Dans ce cas, la résistance de la prise de terre ne devra pas dépasser 5 ohms.

Il sera souvent plus facile d’installer une protection différentielle haute sensibilitéque de refaire la prise de terre. De plus, un dispositif différentiel de 30 mA mettra l’installation en conformité avec les normes actuelles.

Bien choisir l’emplacement

Selon le type de sol la résistance de la prise de terre dépend :
• De la surface de contact entre le métal et la terre. On peut jouer sur la longueur de câble ou le nombre de piquets pour diminuer la résistance.
• De la nature et de l’humidité du sol. Dans un sol rocheux ou sablonneux, la résistance est élevée. Par contre, dans une bonne terre végétale ou de l’argile, elle est relativement faible. Pour rendre la terre plus conductrice, on peut rapporter de la terre végétale. On peut aussi ajouter à la terre du charbon en poussière et même de la limaille métallique.

La prise de terre doit être enfouie à une profondeur d’environ un mètre pour être efficace par tous les temps, aussi bien lorsqu’il gèle que par temps sec. Un piquet de terre enfoncé à une profondeur de plusieurs mètres permet parfois d’atteindre des couches géologiques de plus faible résistance.

Prise de terre sans prise de tête

Il faut faire appel à un électricien pour tester votre prise de terre. La mesure nécessite des appareils spécialisés et un certain savoir-faire (un ohm-mètre de boucle à mesure directe ou plusieurs mesures avec un contrôleur de terre et deux piquets auxiliaires).
Pour une nouvelle construction, la meilleure solution est de réaliser un ceinturage à fond de fouille par un câble en cuivre nu de 25 mm2 de section (relié au tableau électrique, voir schéma).

Pour une habitation existante, on aura le choix entre :

  • Un câble en cuivre nu de section 25 mm2 enterré dans une tranchée à une profondeur d’un mètre. La longueur du câble dépendra de la résistance du sol (prévoir environ 15 mètres).
  • Des piquets en acier galvanisé, enfoncés à 1,5 ou 2 mètres de profondeur et reliés entre eux par un câble de cuivre nu de 25 mm² de section, enterré entre 80 cm et 1 m.
  • Il existe aussi des piquets de cuivre, nettement plus chers. On peut également enterrer un ou plusieurs tambours de machine à laver de récupération, toujours reliés par le fil de cuivre.La connexion entre un piquet en acier galvanisé (ou un tambour) et un câble en cuivre doit être accessible pour vérification. Il est recommandé dans ce cas d’installer un regard, qui permet un accès à la connexion. Une liaison par brasure (soudure) évite cette contrainte.La prise de terre ne doit pas être réalisée dans un endroit où il y a des risques de corrosion (terrains acides, présence de purin…).Il faudra éviter de l’implanter en un lieu où il y a des perturbations électriques dues à une prise de terre d’un transformateur, d’une ligne électrique, d’un relais de téléphonie mobile, d’un poste de clôture électrique, d’une ligne de chemin de fer électrifiée ou d’une installation électrique importante. Par Claude Bossard
  • Nota : La résistance caractérise l’opposition au passage du courant. Plus la valeur de la résistance est faible, et plus le courant passe. La résistance de la prise de terre doit être suffisamment faible pour assurer une bonne liaison à la terre. Pour être fiable, la mesure doit être faite avec un ohm-mètre spécifique par un électricien.
    La conductivité est l’inverse de la résistance.
    L’unité de mesure de la résistance est l’ohm (symbole oméga W).

    Comment mesurer une prise de terre ?

    Mesurer une prise de terre est indispensable pour déterminer le niveau de protection contre les risques d’électrocution dans une habitation. Maison neuve ou rénovée, l’importance d’une bonne prise de terre reste capitale pour maintenir la sécurité des personnes et contribuer au bon fonctionnement d’une installation électrique.

    L’objectif de la mesure:

    La mesure de la prise de terre devra être réalisée avant de mettre sous tension, pour la première fois, une installation électrique. Sans elle, le CONSUEL ne pourra vous délivrer son attestation de mise en service, l’installation d’une prise de terre étant obligatoire (voir mon article dédié: « La prise de terre … Kézako ?« ).

    Aussi, il peut être fort utile de la mesurer lorsque vous achetez un bien déjà édifié depuis plusieurs années, pour savoir si la sécurité des personnes est assurée. Toute valeur sortant des critères requis devra vous inciter à prendre des dispositions complémentaires.
    Mesurer une prise de terre, c’est aussi contrôler que les courants de défaut pourront s’écouler dans la terre sans que la tension de contact n’excède 50V (Tension Limite de Sécurité fixée par la norme).
    La résistivité du terrain:

    La résistivité d’un terrain, c’est la résistance de ce terrain face à la circulation d’un courant. Elle s’exprime en ohm.mètre (Ω.m).

    Elle peut être très variable selon le type de terrain, la région, les saisons, le taux d’humidité etc… Par exemple, le gel ou la sécheresse augmentent cette fameuse résistivité. Aussi, un terrain rocailleux n’aura pas la même résistivité qu’un terrain argileux.

    La bonne valeur d’une prise de terre:

    La prise de terre doit être associée à un dispositif de coupure automatique de l’alimentation. En d’autres termes, il est nécessaire de disposer d’un dispositif différentiel, qui formera le partenaire indissociable de celle-ci. Dans le cas d’une défaillance ou de l’absence de l’un ou l’autre, la protection des personnes contre les risques d’électrocution ne sera plus assurée.

    Pour faire simple, le dispositif différentiel est un appareil qui permet de « surveiller » les courants qui entrent et qui sortent dans votre installation… Ces courants sont égaux tant que l’installation est exempte de défaut (le courant qui entre est le même que celui qui sort). Par contre, si ces deux courants sont différents, cela veut dire qu’une certaine quantité s’est enfuie par la terre (courant de défaut) en raison de la vétusté ou de la défectuosité d’un appareil électrique (fer à repasser, machine à laver, réfrigérateur etc..). Dans ce cas, le différentiel coupe automatiquement l’électricité avant que cela ne soit dangereux pour les personnes.

    Si le courant de défaut perdurait, la tension de contact sur la masse métallique de l’appareil en défaut pourrait être très dangereuse (>50V).

    En fonction de la sensibilité du dispositif différentiel (exprimée en mA) et de la valeur de la tension limite de sécurité (50V) , les valeurs de prise de terre à obtenir seront les suivantes:
    • Sensibilité de 30 mA = 1667 Ω
    • Sensibilité de 300 mA = 167 Ω
    • Sensibilité de 500 mA = 100 Ω
    • Sensibilité de 650 mA = 76 Ω

    Un petit calcul permet de comprendre le raisonnement:

    Ce que l’on cherche à obtenir, c’est avant tout la sécurité des personnes. On sait qu’une tension alternative dans des conditions sèches n’est pas dangereuse pour le corps humain tant que cette dernière n’excède pas 50V. Donc, cette donnée d’entrée sera un élément incontournable pour notre calcul. Cette tension, on la nomme Ul (tension limite)
    Si on applique la loi d’ohm et que l’on souhaite déterminer la résistance maximum que la prise de terre doit offrir pour un différentiel de sensibilité 500mA placé en tête de l’installation, on pose l’équation de la manière suivante:

    U=RI (formule de départ) avec:
    U=50V(tension limite)
    R= Résistance de la prise de terre
    I= Sensibilité (en A) du dispositif différentiel
    On transforme la formule de manière à chercher R, ce qui donne:
    R= U/I, soit R= 50V / 0,5A
    Alors, R= 100 Ω max.

    Principe de mesure d’une prise de terre

    Il existe plusieurs méthodes pour mesurer une prise de terre; je ne vous parlerai que de celle qui offre une très bonne fiabilité.

    D’un point de vue théorique, on peut réaliser une prise de terre à l’aide d’un piquet planté dans le sol. Si un courant de défaut s’écoule, il traversera d’abord la résistance de contact établie entre le piquet et le sol. Ensuite, le courant rencontrera les résistances des couches de terrain avoisinantes qui, placées naturellement en parallèle les unes aux autres, formeront une résistance équivalente ayant une valeur quasi nulle.
    A partir de cette limite, quel que soit le courant de défaut, le potentiel sera nul: c’est ce qu’on cherche à obtenir pour avoir une bonne prise de terre.

    La méthode de mesure est celle des 62%.

    Cette méthode est réalisable dans un endroit où des piquets peuvent être enfoncés dans le sol.

    Pour ça, il vous faut un appareil de mesure que l’on appelle un telluromètre (muni de 2 piquets auxiliaires).
    E est la prise de terre à mesurer.
    L’appareil envoie un courant alternatif à travers la prise auxiliaire H (1er piquet placé pour l’exemple à 30m de E) , le retour du courant se faisant par la prise de terre E.

    On mesure la tension entre E et H grâce à la prise auxiliaire S (2ème piquet placé à environ 18m de E).
    L’appareil applique ensuite la loi d’ohm: U=RI et affiche la résistance recherchée.

    La barrette de mesure

    Vous avez probablement aperçu chez vous un dispositif de coupure faisant la jonction entre votre « prise de terre » (conducteur enfoui dans le sol) et le conducteur de protection principal de votre installation.

     





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