La liaison entre la borne terre / chasis et le transformateur de service public est-elle établie via un fil dédié ou le sol?

Je suivais un tutoriel sur les transformateurs d'alimentation et au tout début j'ai rencontré l'illustration suivante:

J'ai ajouté les noms TG et HG pour la masse du transformateur BT et la masse locale à proximité de la maison.

Dans l'illustration, il n'est pas clair pour moi s'il existe un véritable fil entre HG et TG ou si le sol établit la connexion.

Ma question est: dans un système d'alimentation moderne, y aurait-il un véritable fil entre TG et HG ou est-ce le sol lui-même qui fournit le chemin?

Il y a plus d'une façon d'écorcher ce chat, même aujourd'hui

Bien qu'il existe une norme mondiale pour les systèmes de mise à la terre, la CEI 60364 pour être précis, elle ne définit pas un seul moyen de mise à la terre. Au lieu de cela, il définit trois façons de base d'effectuer la fonction de mise à la terre et en divise une en trois sous-catégories:

• Terra-Terra (TT)
• Isolation-Terra (IT)
• Terra-Network (TN):
  • Combiné (TN-C)
  • Séparé (TN-S)
  • Combiné / Séparé (TN-CS)

De plus, une impédance de mise à la terre est utilisée dans certaines applications, au lieu d'un fil solide du point de mise à la terre à l'électrode de terre. Un matériel spécial pour la détection et l'élimination des défauts (tels que les détecteurs de défaut à la terre ou les dispositifs de protection contre les courants résiduels / les défauts à la terre) peut également être requis, selon le système.

Nous allons maintenant discuter de ces systèmes tour à tour, en commençant par le système TT, car c'est ce que représente votre illustration. Gardez à l'esprit qu'il n'y a pas de One True Way - chaque système a ses avantages et ses inconvénients, et les normes locales varient.

Terra-Terra (TT) - chacun a sa propre terre

Votre illustration, reproduite ci-dessus, représente le système de mise à la terre Terra-Terra (TT), où chaque consommateur (structure alimentée) du système a sa propre électrode de terre locale, sans connexion métallique au système de mise à la terre du service public. En raison du fait que la saleté est un mauvais conducteur d'électricité par rapport au cuivre, en utilisant un système TT nécessite l'utilisation d' un dispositif à courant résiduel pour la déconnexion / protection principale chez le consommateur (unité de consommation ou appareillage principal), ce qui le rendait peu pratique jusqu'à il y a environ 50 ans, lorsque les disjoncteurs différentiels ont commencé à être largement diffusés.

Cependant, il présente certains avantages lorsqu'il s'agit de contrôler le bruit conduit entrant dans le réseau, ce qui le rend attrayant pour les télécommunications et les grandes installations de calcul. Il peut également être trouvé dans des environnements où l'intégrité des chemins de liaison à la terre métallique ne peut pas être garantie, comme lorsque les circuits extérieurs sont fréquents, bien que certaines normes locales (comme en Amérique du Nord) interdisent ce système de mise à la terre, tandis que d'autres (comme au Japon , Le Danemark et la France) y sont fortement favorables.

Terra-isolée (IT) - regardez ma, pas de terre!

Il n'y a en fait rien dans la théorie électrique qui nécessiteun circuit électrique à connecter à la terre elle-même - sinon, vous ne pourriez pas brancher votre ordinateur portable sur une prise d'avion pour le recharger! Certaines installations de réseau fixe omettent également la connexion de l'électrode de mise à la terre au point de mise à la terre du réseau, comme illustré ci-dessus, et utilisent en conséquence ce qu'on appelle un système de mise à la terre informatique (ou «système non mis à la terre» dans le langage nord-américain). Cela est courant dans les zones de processus industriels continus où une grande fiabilité est requise, ou pour fournir une protection supplémentaire contre les chocs dans des endroits comme les salles d'opération, car le premier défaut d'un système informatique ne fait pas circuler le courant à travers le défaut dans une situation idéale. (En d'autres termes, si vous piquez un système mis à la terre informatique, vous devenez le proverbe "pigeon sur une ligne électrique", jusqu'à ce que quelqu'un d'autre le pique en même temps.)

Au lieu d'un disjoncteur différentiel pour détecter et déconnecter les défauts à la terre, un système informatique utilise un détecteur de terre (dispositif de surveillance de l'isolation) qui déclenche une alarme pour les opérateurs si un défaut à la terre est détecté sur le réseau. Cela permet un arrêt ordonné du processus dans un processus industriel continu ou la recherche de pannes pendant que le processus est "sous tension". Cependant, il nécessite des procédures spéciales pour garantir que le premier défaut est trouvé et éliminé avant qu'un deuxième défaut ne soit introduit, car ce second défaut provoquera le passage de courants de défaut à travers les deux. défauts, le premier défaut prenant la place d'une électrode de terre. De plus, les surtensions transitoires plus élevées sur les systèmes informatiques exercent davantage de contraintes sur l'isolation, ce qui augmente le risque de défaillance due à une rupture d'isolation.

Certaines configurations à plus petite échelle (comme dans les laboratoires et les chantiers) utilisent un transformateur d'isolement pour fournir un réseau local mis à la terre IT, sans dispositif de surveillance de l'isolation. Ceci est fait pour fournir un degré supplémentaire de protection contre les chocs, mais, à l'exception des laboratoires qui travaillent sur l'électronique référencée sur le secteur, a été rendu largement obsolète par des dispositifs sensibles de protection contre les courants résiduels / les défauts à la terre. Les réglementations locales imposent rarement, voire jamais, un mandat informatique mise à la terre , sauf pour certaines applications sensibles (comme l' énergie aux salles d'opérations chirurgicales); cependant, il peut être autorisé comme héritage d'installations plus anciennes (Norvège) ou sous une supervision qualifiée dans des environnements industriels (Amérique du Nord).

Terra-Network - toutes les terres ensemble maintenant, s'il vous plaît

Le système de mise à la terre final, et le plus courant, utilisé est le système de mise à la terre Terra-Network (TN), dans ses différentes versions. Dans ces systèmes, un chemin métallique est prévu entre l'électrode de terre du service public et l'électrode de terre du consommateur, permettant une déconnexion automatique facile (via le dispositif de protection contre les surintensités du circuit) des défauts des ouvrages métalliques mis à la terre tout en maintenant les contraintes d'isolement à un niveau faible. La nature de ce chemin métallique varie cependant entre les sous-types de mise à la terre TN:

• Dans un système "combiné" ou TN-C, l'électrode de terre du consommateur est connectée au fil neutre et aucune terminaison de terre séparée n'est fournie au consommateur, comme illustré ci-dessus. Les mises à la terre du châssis sont connectées au neutre (ou ne sont pas du tout connectées) dans un système TN-C, et aucune borne de mise à la terre séparée n'est fournie aux prises de ce système. Les systèmes TN-C sont assez universellement obsolètes, cependant, en raison de l'incapacité à fournir une protection efficace contre les courants résiduels sur un réseau TN-C pour certaines classes de défauts ainsi que les risques posés par une rupture du conducteur combiné terre / neutre. En conséquence, ils ne sont considérés que comme un héritage d'anciennes installations (en particulier en Amérique du Nord, où les installations réalisées avant les années 1960 peuvent ne pas avoir de liaison de terre de protection efficace que ce soit).

• L'opposé d'un système TN-C est le système de mise à la terre "séparé" ou TN-S, où la liaison à la terre neutre est effectuée à l'extrémité du service, avec une terre de protection et des conducteurs neutres séparés transportés tout le chemin depuis le service. au consommateur, et l'électrode de terre du consommateur connectée à la terre de protection entrante, comme vu ci-dessus. Dans certains cas, cela entraîne des coûts supplémentaires pour le service public et présente également le risque que la terre de protection du service public tombe en panne silencieusement et laisse l'utilisateur sans protection contre les chocs, mais fournit une connexion à la terre relativement silencieuse via le secteur. En raison des coûts et des risques encourus, cependant, la véritable mise à la terre TN-S est également largement obsolète, et n'est généralement observée que dans les installations plus anciennes, bien que quelques régions (Inde, apparemment) l'utilisent encore pour de nouveaux travaux.

• Il est également possible de combiner les caractéristiques des systèmes ci-dessus pour produire un hybride des deux, appelé système de mise à la terre TN-CS. Dans une telle configuration, la terre de protection et le neutre sont connectés l'un à l'autre et à l'électrode de terre du consommateur à un point en aval du service public, comme indiqué ci-dessus (c'est ce que la réponse de Dave Tweed illustre également). Généralement, ce point est l'endroit où le consommateur accepte le service du service public, immédiatement à côté du matériel de mesure du service public dans une unité principale du consommateur (panneau électrique) ou un appareillage de commutation principal. Dépendances alimentées à partir de ce panneau principal peuvent avoir leurs propres systèmes d'électrodes de terre, mais pasavoir une connexion de mise à la terre neutre (sauf si la dépendance est alimentée en TN-C au lieu de TN-S, comme dans les anciennes installations en Amérique du Nord). En raison de son faible coût et de ses propriétés de sécurité relativement bonnes (à la fois la déconnexion automatique et la détection de courant résiduel fonctionnent bien, et les dommages au câblage des services publics ne poseront pas de risque de choc dans les installations des consommateurs), c'est la forme la plus courante de mise à la terre TN, et est utilisé (et mandaté dans de nouveaux travaux) dans la plupart des endroits où des systèmes TN sont déployés (comme en Amérique du Nord, en Australie, en Nouvelle-Zélande et en Israël, ainsi que dans les régions d'Europe qui n'utilisent pas de mise à la terre TT à la place).

Mise à la terre par impédance - un point à mi-chemin entre «terre» et «pas de terre»

Dans certains environnements, il est souhaitable de contrôler l'amplitude des courants de défaut à la terre pour des raisons de sécurité ou de fiabilité. En conséquence, la mise à la terre d'impédancedes schémas sont observés dans certaines applications, où une résistance ou une bobine est connectée entre le point de mise à la terre du réseau principal et l'électrode de terre. Cette pratique limite l'amplitude du courant de défaut et de la surtension transitoire à des valeurs plus raisonnables pour les applications dans lesquelles elle est déployée, et permet également d'utiliser raisonnablement la déconnexion de courant résiduel; cependant, il nécessite certains des mêmes soins qu'un réseau mis à la terre informatique, et ne peut pas non plus être utilisé pour le service public en raison de l'impossibilité d'avoir plusieurs points de mise à la terre sur un tel réseau. Cela limite son utilité aux applications industrielles et institutionnelles où le client approvisionne son propre transformateur, fournissant une section de réseau électrique, avec point de mise à la terre, entièrement sous le contrôle du client

L'idée de mettre à la terre un conducteur au niveau du transformateur est de le «neutraliser» afin que sa tension reste proche de zéro par rapport à la Terre. L'avantage est que maintenant seuls les fils sous tension nécessitent des fusibles pour sécuriser les circuits. (Bien sûr, il existe des scénarios où un fusible sur le neutre pourrait rendre le circuit encore plus sûr.)

L'idée de fournir une connexion terre / terre à la maison est de lier à la terre les boîtiers métalliques ou les parties sensibles des équipements alimentés par le secteur. Dans le cas où un conducteur sous tension touche le boîtier de mise à la terre, un courant important est renvoyé vers la borne neutre du transformateur mais à travers le chemin de terre. Cela fait deux choses:

• Il maintient la tension sur le boîtier basse et, espérons-le, suffisamment basse pour éviter un choc mortel.
• Si le contact de défaut est suffisamment faible, un courant de défaut élevé circulera et fera sauter le fusible ou le disjoncteur.

Ma question est: dans un système d'alimentation moderne, y aurait-il un véritable fil entre TG et HG ou est-ce le sol lui-même qui fournit le chemin?

En règle générale, non, il n'y a pas de retour de fil de terre. Il ajoute des coûts avec peu d'avantages.

Tous les deux. Voici un meilleur diagramme:

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

La connexion neutre (la prise centrale du transformateur) est mise à la terre aux deux extrémités du câble qui passe entre le poteau et l'entrée de service de la maison. Ce sont les SEULS endroits où le neutre est lié à la terre - tous les autres endroits, ils sont strictement séparés.

Notez que cela illustre l'arrangement américain typique avec 240V divisé sur deux fils sous tension, L1 et L2. L'arrangement européen typique éliminerait simplement L2 (ou dans un raccordement en 3 phases, ajouterait un L3), mais tout le reste reste le même.

Ajouté: Le côté BT du transformateur polaire est mis à la terre pour plus de sécurité. Sans cela, l'ensemble du circuit secondaire pourrait "flotter" à une tension relativement élevée en raison du couplage capacitif à travers le transformateur.

Le côté BT est mis à la terre à deux endroits pour la redondance. La sécurité n'est pas compromise si l'une des connexions de terre est rompue pour une raison quelconque.

La méthode générale du câblage résidentiel dans le monde consiste à câbler le système en tant que «système isolé» de chaud (s) et / ou neutre, à une exception près. Et puis la mise à la terre de sécurité se fait dans un fil supplémentaire. En fonctionnement normal, le chaud et le neutre sont entièrement isolés de la terre de sécurité. Il n'entre en jeu que lorsque quelque chose tourne mal.

Lorsque quelque chose tourne mal, le fil de terre a plusieurs fonctions.

• il donne un chemin alternatif vers la source, pour vous empêcher d'être le chemin alternatif.
• si le défaut est un court-circuit entre la masse et la terre, cela permettra à une grande quantité de courant de passer à un niveau suffisant pour déclencher le dispositif de surintensité - fusible ou disjoncteur.
• si le circuit est protégé par un RCD, il fournit un chemin alternatif vers la source qui contourne le RCD, assurant un déclenchement du RCD.

Un seul problème. Le courant circule en boucles et veut retourner à la source, pas au sol. Le sol n'est pas la source, le neutre l'est!

Entrez la liaison équipotentielle neutre-terre

C'est une autre fonctionnalité multifonction qui fait fonctionner ce qui précède, bien que ce ne soit pas sa principale raison d'être. Il est soigneusement placé dans un emplacement spécifique, le point de service électrique essentiellement à l'arrêt de service principal et avant le RCD . Vous n'auriez jamais deux liaisons équipotentielles dans un service, pour une très bonne raison.

Dans les conditions de défaut ci-dessus, cette liaison neutre-terre est la façon dont les courants de défaut retournent à la source. Puisqu'il est avant le RCD, ce courant contournera et déclenchera ainsi le RCD.

Mais sa raison principale est de "sécuriser" le système isolé en donnant à ses conducteurs un biais spécifique par rapport à la terre . Vous ne voulez pas que vos deux conducteurs flottent à 5000V et 5230V de la terre, car cela serait très exigeant pour l'isolation de tous vos appareils. Vous ne voulez pas que les conducteurs soient à plus de 230 V de la terre, alors choisissez un conducteur et reliez-le à la terre.

Et vous voulez que ce soit la terre près de chez vous . C'est pourquoi chaque bâtiment a besoin de sa propre tige de mise à la terre / mise à la terre. La Terre à 100 mètres peut être à un potentiel différent.

Ce "conducteur mis à la terre" est toujours un conducteur qui fonctionne, il est juste garanti d'être assez proche de la terre. Il obtient donc un nom spécial: "Neutre". Et il est généralement conçu comme un retour actuel.

Le neutre n'est pas obligatoire, les appareils 240V américains ne l'utilisent pas, ni la plupart des Philippines, ni les prises de chantier du Royaume-Uni. Tous ont une masse centrale, avec une terre arrimée à mi-chemin entre les conducteurs et non connectée à l'un ou à l'autre. Cela rend tous les conducteurs dangereux, mais seulement "moitié moins dangereux".

Quoi qu'il en soit, la mise à la terre au pôle peut même ne pas exister, si vous avez un transformateur d'alimentation sur votre site. Mais les deux mises à la terre sont pour des raisons différentes, ou pour être plus précis, des clients différents. Celui au pôle est d'empêcher le couplage capacitif ou la fuite dans le transformateur de faire flotter le secondaire jusqu'à la tension primaire. Elle s'applique à la terre au pôle. Votre tige de mise à la terre dans votre maison est de maintenir la tension de votre réseau à moins de 230 V de votre plomberie ou d'autres choses mises à la terre naturellement, pour éviter de remettre en question l'isolation de ces appareils.