Qu’est-ce que la mise à la terre ? Types, normes, résistance du sol et guide d’application

La sécurité des installations électriques repose non seulement sur le choix des matériaux appropriés, mais aussi sur la mise à la terre du système conformément aux normes internationales. La mise à la terre est un élément essentiel des installations électriques, garantissant la sécurité des personnes et la protection des équipements. Ce guide présente en détail, d'un point de vue technique, la définition de la mise à la terre, son utilité, ses différents types, les normes en vigueur, la mesure de la résistance de terre et les étapes fondamentales de son application.

Qu'est-ce que la mise à la terre ?

La mise à la terre est une pratique de sécurité qui garantit que le courant de fuite des systèmes électriques est évacué vers la terre de manière contrôlée , en suivant le chemin de moindre résistance. Un système de mise à la terre correctement conçu protège les personnes contre les chocs électriques, prévient les dommages matériels et assure le bon fonctionnement des installations.

En termes internationaux, selon la norme TS EN 60364-5-54 , la mise à la terre consiste en la connexion directe de surfaces métalliques inactives ou du point neutre à la terre via un conducteur assurant la continuité électrique.

Pourquoi effectue-t-on une mise à la terre ?

En l'absence d'une mise à la terre adéquate, les défauts électriques peuvent endommager directement les équipements, les installations et, surtout, les personnes. Un système de mise à la terre en bon état réduit considérablement les risques suivants :

• Réduction du risque d'électrocution : les courants de fuite circulent par le sol et non par le corps humain.
• Élimination des déséquilibres de tension : cela permet d’éviter d’endommager les appareils en cas de rupture du fil neutre ou de déséquilibre de phase.
• Protection des équipements et des installations : Les appareils soumis à une tension corporelle sont sécurisés grâce à la mise à la terre.
• Protection contre la foudre : Les impacts de foudre et les surtensions soudaines sont canalisés vers le sol de manière contrôlée.
• Continuité opérationnelle : les pannes sont localisées, empêchant ainsi l'arrêt complet de l'usine.

Quels sont les différents types de mise à la terre ?

Les applications de mise à la terre peuvent être examinées sous trois grandes catégories en fonction de leur objectif et de la structure de l'installation : mise à la terre de protection , mise à la terre opérationnelle et mise à la terre contre la foudre .

Mise à la terre de protection

La mise à la terre de protection est le procédé qui consiste à relier à la terre les surfaces métalliques inactives (boîtiers d'appareils, coffrets de panneaux, tuyaux métalliques, etc.) des installations électriques. Son objectif principal est de protéger les personnes contre les chocs électriques .

Exemples d'application :

• Bornes de terre des prises de courant et des appareils des utilisateurs finaux.
• Mise à la terre des machines telles que les moteurs, les pompes et les ventilateurs.
• Mise à la terre des panneaux, armoires et boîtiers métalliques.
• poteaux d'éclairage extérieur et structures métalliques

Mise à la terre industrielle

La mise à la terre opérationnelle consiste à relier à la terre le point neutre ou certains composants d'un circuit électrique en conditions normales de fonctionnement, conformément aux principes de fonctionnement du système. L'objectif est de garantir le fonctionnement stable et sûr de ce dernier.

Exemples d'application :

• Mise à la terre du point neutre du transformateur
• Mise à la terre du neutre du générateur
• Mise à la terre par point étoile dans les systèmes moyenne tension.

Mise à la terre par foudre

La mise à la terre de la foudre est un système intégré aux systèmes de protection contre la foudre (SPF) qui assure l'évacuation sécurisée du courant de haute énergie des bornes de captage et des conducteurs de descente vers la terre. La norme TS EN 62305 définit les critères de conception de ces systèmes.

La mise à la terre contre la foudre protège les bâtiments et les installations contre les dommages mécaniques, les incendies, les surtensions et les dommages aux équipements électroniques qui peuvent être causés par la foudre.

Comment effectuer une mise à la terre ?

La mise à la terre ne se résume pas à enfoncer une tige dans le sol. Les propriétés du sol, sa résistivité, la profondeur d'enfouissement de l'électrode, la section du conducteur, les techniques de connexion et les exigences réglementaires doivent être prises en compte conjointement. Vous trouverez ci-dessous les étapes essentielles d'une mise à la terre professionnelle.

1) Mesure et conception des sols

Une conception de mise à la terre efficace nécessite d'abord la mesure de la résistivité (ρ) du sol. La méthode la plus courante est la méthode Wenner à quatre électrodes .

ρ = 2 · π · a · R

• ρ : Résistivité du sol (Ω·m)
• a : Distance entre les électrodes (m)
• R : Résistance mesurée (Ω)

Plages de résistance spécifique approximatives selon les types de sols échantillonnés :

2) Placement des électrodes de mise à la terre

Les électrodes les plus couramment utilisées sont des tiges d'acier cuivré et des plaques galvanisées. Leur positionnement est déterminé en fonction de la résistivité du sol et de la résistance de mise à la terre souhaitée.

• Les électrodes en forme de tige sont généralement utilisées dans des longueurs telles que 1 m, 3 m ou 6 m.
• La tête de l'électrode doit rester à environ 30–40 cm sous terre pour la protéger du gel et des influences extérieures.
• Si la résistance souhaitée ne peut être atteinte, plusieurs électrodes sont utilisées selon une disposition en étoile, en anneau ou en maille.

Pour des raisons de sécurité, l'emplacement de l'électrode de mise à la terre doit être choisi au plus près des fondations du bâtiment et le plus loin possible des réseaux souterrains (eau, égouts, gaz naturel, etc.).

3) Application de mise à la terre de base

L'une des méthodes les plus fiables pour les bâtiments neufs est la mise à la terre des fondations . Conformément à la norme TS EN 50522 et aux réglementations associées, une boucle continue est formée par la pose de bandes galvanisées à l'intérieur de la fondation en béton.

• Des bandes galvanisées (par exemple, 30×3 mm, 25×4 mm) sont posées le long de la fondation sur radier ou des poutres de fondation.
• La continuité électrique des armatures en béton armé est assurée.
• Les bornes de la colonne montante sont prévues pour le raccordement à l'extérieur des fondations et sont connectées au système de mise à la terre externe.

La mise à la terre des fondations permet d'obtenir un système de mise à la terre à grande surface et à faible résistance entre le bâtiment et le sol. Vous trouverez plus de détails techniques sur cette application dans le guide d'utilisation des bandes de mise à la terre pour fondations d'Esco Elektrik.

4) Raccordement des conducteurs de mise à la terre

Le cuivre, les bandes galvanisées ou les barres de cuivre multibrins sont des matériaux conducteurs privilégiés pour les conducteurs de mise à la terre. La robustesse et la résistance à la corrosion des points de connexion sont essentielles à la longévité du système.

• Soudage exothermique : Il assure une liaison permanente au niveau moléculaire entre les piquets, les bandes et les conducteurs de mise à la terre. C’est la solution la plus fiable contre la corrosion.
• Assemblage par boulons et colliers : Facile à installer, mais nécessite un entretien régulier pour résister aux conditions extérieures.
• Barres omnibus de connexion : Utilisées pour connecter différentes branches du système de mise à la terre à un seul point.

Les connexions thermosoudées sont à privilégier, notamment dans les installations critiques et les applications extérieures. Le guide de sélection des piquets et plaques de mise à la terre d'Esco Elektrik vous aidera à choisir les matériaux adaptés.

5) Mesure de la résistance de mise à la terre

Une fois la mise à la terre terminée, il convient de mesurer la résistance de terre du système . Pour cette mesure, on utilise généralement des appareils spécifiques (mégohmmètres) fonctionnant selon la méthode tripolaire (3P) ou quadripolaire (4P).

valeurs cibles de résistance généralement acceptées :

Les résultats des mesures doivent être enregistrés et répétés à intervalles réguliers (généralement au moins une fois par an dans les installations industrielles).

6) Inspections et entretien périodiques

Les systèmes de mise à la terre peuvent subir une dégradation de leurs performances au fil du temps en raison de la corrosion, des changements de la structure du sol et des chocs mécaniques. Par conséquent :

• Dans les installations industrielles, une fois par an,
• Les systèmes de protection contre la foudre doivent être inspectés au moins une fois par an.
• Intervalles plus fréquents en milieux dangereux (environnements explosifs, etc.)

Il est recommandé de procéder à des mesures et à un contrôle visuel. Les points de connexion, les soudures thermiques, les bandes et les tiges doivent être inspectés périodiquement et remplacés si nécessaire.

Points à considérer lors de la mise à la terre

• Les électrodes de mise à la terre doivent être situées à une distance de sécurité des réseaux souterrains d'eau, d'égouts, de gaz naturel et autres réseaux similaires.
• Sur un terrain très caillouteux, sableux ou rocailleux, il est difficile d'obtenir une faible résistance avec une seule tige ; un système multi-électrodes et à anneaux est préférable.
• La conductivité du sol influe directement sur les performances du système ; il convient de privilégier les sols à faible résistance.
• Les joints doivent être exempts de jeu ou d'oxydation ; le soudage thermique doit être utilisé si possible.
• Des mesures doivent être prises après l'installation, et les systèmes qui dépassent la valeur cible ne doivent pas être mis en service.

Comment réduire la résistance à la terre ?

Les méthodes suivantes peuvent être utilisées pour réduire la résistance de mise à la terre au niveau souhaité :

• Installez des piquets de terre supplémentaires et augmentez la distance entre eux.
• Pour mettre en place une disposition d'électrodes en étoile, en anneau ou en maille,
• En pénétrant plus profondément, nous pouvons atteindre des couches humides et conductrices.
• En utilisant des amendements de sol tels que la bentonite,
• Augmenter la surface de contact avec une bande de mise à la terre.

Le contenu technique d'Esco Elektrik concernant les méthodes et les types de mise à la terre corrects guide les ingénieurs et les installateurs lors de la phase d'application.

Matériaux utilisés pour la mise à la terre

• Tiges de mise à la terre en acier cuivré
• conducteurs en bande galvanisée et en barre plate
• conducteur en cuivre et fil multibrins
• Barres omnibus de mise à la terre et pinces de connexion
• Moules thermosoudables et poudres de soudage
• Boîtes de mise à la terre et points de connexion

Le choix judicieux de ces matériaux, les techniques d'installation appropriées et le respect des normes en vigueur constituent la base d'un système de mise à la terre durable et sûr.

Avantages des systèmes de mise à la terre

• Il minimise le risque de choc électrique.
• Il réduit le risque d'incendie causé par des dysfonctionnements électriques.
• Il prolonge la durée de vie des équipements électriques et électroniques.
• Il assure la continuité de la production et des activités.
• Elle garantit le respect des réglementations et des normes.

Foire aux questions

Quelle devrait être la résistance de mise à la terre idéale en ohms ?

Dans les bâtiments résidentiels et commerciaux, la valeur cible généralement acceptée est de 5 Ω et moins . Dans les sous-stations, les systèmes électroniques sensibles et les installations de télécommunications, cette valeur peut être encore réduite (de l'ordre de 1 à 3 Ω).

Que se passe-t-il en l'absence de mise à la terre ?

En l'absence d'une mise à la terre adéquate, des tensions dangereuses peuvent s'accumuler dans les boîtiers des équipements, entraînant des risques graves tels que des chocs électriques, des dommages matériels et des incendies. De plus, la foudre et les surtensions peuvent causer des dommages importants aux installations et aux équipements.

À quoi doit ressembler un câble de mise à la terre ?

Le conducteur de mise à la terre est généralement choisi parmi les conducteurs en cuivre de couleur vert-jaune , et sa section doit être conforme aux normes en vigueur et au courant de court-circuit qu'il doit supporter. La norme TS EN 60364-5-54 définit les valeurs minimales pour les sections des conducteurs de protection.

À quelle fréquence faut-il effectuer des mesures de mise à la terre ?

Dans les installations industrielles et les systèmes critiques, il est recommandé de mesurer la résistance de mise à la terre au moins une fois par an, et tous les six mois pour les applications plus sensibles. Une inspection et une mesure périodiques régulières sont également obligatoires pour les systèmes de protection contre la foudre.

Quelles sont les normes à respecter pour les systèmes de mise à la terre ?

En Turquie, les principales normes de référence pour la mise à la terre des installations électriques sont les normes TS EN 60364-5-54 , TS EN 50522 , TS EN 62305 et le Règlement relatif aux installations électriques intérieures . Le respect de ces normes est essentiel, tant pour des raisons légales que pour la sécurité d'exploitation.