Mise à la terre (connexion électrique au potentiel de terre) dans les systèmes électriques

La mise à la terre — également appelée raccordement à la terre — est la connexion délibérée des systèmes, installations ou équipements électriques à la surface de la terre, établissant un point de référence à zéro potentiel électrique (potentiel de terre). Cette pratique essentielle consiste à relier les parties conductrices à des électrodes enfouies (telles que tiges de cuivre, plaques d’acier ou mailles métalliques) à l’aide de conducteurs à faible résistance. La mise à la terre est une pierre angulaire de la sécurité et de la fiabilité opérationnelle de l’infrastructure électrique moderne, y compris dans les aéroports, les usines industrielles, les bâtiments résidentiels et les installations critiques.

Objectifs et importance de la mise à la terre

Les principaux objectifs de la mise à la terre sont :

• Sécurité : Fournit un chemin à faible impédance pour les courants de défaut, prévenant les chocs électriques et les risques d’incendie.
• Stabilisation de la tension : Maintient une référence commune pour toutes les tensions du système, réduisant les surtensions et fluctuations dangereuses.
• Protection des équipements : Protège les dispositifs sensibles contre les surtensions dues à la foudre, aux manœuvres ou aux défauts.
• Suppression des EMI : Réduit les interférences électromagnétiques en contrôlant les courants de fuite et les différences de potentiel, essentiel pour le fonctionnement fiable des systèmes de communication et de navigation.
• Conformité : Garantit que les installations respectent les normes internationales et régionales (IEC 60364, NEC Article 250, IEEE, etc.), évitant les problèmes juridiques et d’assurance.
• Fiabilité opérationnelle : Assure le bon fonctionnement des dispositifs de sécurité (fusibles, disjoncteurs, DDR), permettant la coupure rapide des circuits en défaut.

Fonctionnement pratique de la mise à la terre

La mise à la terre relie toutes les parties conductrices exposées — telles que les enveloppes d’équipement, châssis et structures métalliques — à un point au potentiel de terre via une électrode de mise à la terre. En conditions normales, peu ou pas de courant circule dans ce chemin. En cas de défaut (par exemple, un fil sous tension touchant une enveloppe métallique), le conducteur de terre achemine le courant de défaut vers la terre. Cela déclenche les dispositifs de protection, qui coupent le circuit en quelques millisecondes, évitant la persistance de tensions dangereuses.

La mise à la terre empêche également l’accumulation d’électricité statique dans les environnements dangereux (comme les aires de trafic aéroportuaires ou dépôts de carburant) et est cruciale pour le bon fonctionnement des dispositifs de protection contre les surtensions et la foudre.

Termes clés de la mise à la terre

Types de systèmes de mise à la terre

Les systèmes de mise à la terre sont choisis selon les exigences réglementaires, les conditions du site et les besoins opérationnels. Les principales configurations (selon IEC 60364 et IEEE 142) incluent :

Haute tension — Mise à la terre :

• Mise à la terre franche : Neutre directement relié à la terre pour la stabilité et une coupure rapide des défauts.
• Mise à la terre par résistance ou réactance : Limite les courants de défaut, réduit les dommages aux équipements.
• Non mise à la terre (flottant) : Pour les opérations à continuité critique, avec surveillance d’isolement.

Composants essentiels d’un système de mise à la terre

• Électrode de terre : Interface physique avec le sol (tige, plaque, maille).
• Conducteur de terre : Relie l’électrode au bornier principal de terre (MET).
• Bornier principal de terre (MET) : Point central de connexion pour tous les conducteurs de terre et de liaison équipotentielle.
• Conducteur de protection PE : Relie les parties exposées au MET.
• Ponts d’équipotentialité : Égalisent le potentiel entre les systèmes métalliques (tuyauteries, structures).
• Dispositif à courant résiduel (DDR) : Surveille et coupe en cas de fuite à la terre.

Applications concrètes

Résidentiel

• Prévient les chocs dus à des appareils défectueux.
• Une ou plusieurs électrodes (tiges de cuivre) près de l’entrée de service.
• Connexions PE sur toutes les parties conductrices exposées.
• Tests périodiques de la résistance de terre (objectif : <5 ohms ; <1 ohm pour les systèmes sensibles).

Industriel

• Maillage étendu ou multiples tiges pour une faible résistance (<1 ohm).
• Critique pour la liaison équipotentielle, le contrôle des EMI et la protection contre la foudre.
• Contrôles réguliers d’impédance et inspections thermiques.

Aéroports et aéronautique

• Empêche l’accumulation de statique sur les aéronefs et équipements de ravitaillement.
• Relie aides à la navigation, éclairage et systèmes de ravitaillement à un vaste réseau de terre.
• La protection contre la foudre est reliée au réseau principal de terre.
• Garantit un fonctionnement sûr dans des environnements très sensibles aux EMI.

Installations mobiles

• Bateaux, véhicules et aéronefs nécessitent une mise à la terre spécifique lorsqu’ils sont raccordés à une alimentation externe.
• Les aéronefs et les opérations de ravitaillement utilisent des câbles de mise à la terre pour dissiper en toute sécurité la statique.

Protection contre la foudre

• Réseau de terre dédié à faible résistance (idéalement <10 ohms) relié aux systèmes de l’installation.
• Prévient l’élévation dangereuse du potentiel lors des impacts.

Électronique sensible

• Mise à la terre en étoile ou en maille pour éviter les boucles de terre et minimiser le bruit de tension.
• Critique pour les centres de données, la diffusion et les systèmes de navigation.

Conception et tests des systèmes de mise à la terre

• Étude de la résistivité du sol : Détermine le type et le nombre d’électrodes nécessaires.
• Dimensionnement des conducteurs : Doit supporter le courant maximal de défaut sans surchauffe.
• Mesure de résistance : Tests réguliers pour garantir une faible impédance et l’intégrité du système.
• Inspection : Vérification de la corrosion, des dommages mécaniques et des connexions desserrées.

Conformité et normes

• IEC 60364 (International)
• IEEE Std 3003.1 (Mise à la terre des systèmes)
• NEC Article 250 (États-Unis)
• AS 2067 (Australie)
• BS 7671 (Royaume-Uni)

Ces normes définissent les sections des conducteurs, les valeurs de résistance acceptables, les méthodes d’installation et les exigences de tests périodiques.

Résumé

La mise à la terre est vitale pour la sécurité électrique, la protection des équipements et la fiabilité opérationnelle — des habitations aux aéroports. Un système de mise à la terre bien conçu protège les personnes et les infrastructures contre les chocs électriques, les incendies, les surtensions, les EMI et la foudre. Le respect des normes, la maintenance régulière et le choix approprié du système sont essentiels pour une protection efficace.

Pour aller plus loin

• IEC 60364 : Installations électriques à basse tension
• NEC Article 250 : Grounding and Bonding
• IEEE 142 : Recommended Practice for Grounding (Green Book)
• Réglementation électrique au Royaume-Uni (BS 7671)

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