Mise à la terre de protection – conception, disposition et conception d’un système qui élimine la menace de défaite

Terre de protection

L’organisation d’un système fiable de sécurité électrique de protection est l’une des principales conditions qui empêchent de nuire aux utilisateurs des installations électriques. Il fournira une protection non seulement aux humains, mais aussi aux appareils. Une mise à la terre de protection correctement conçue et installée empêchera l’impact négatif d’une large gamme de courants de circulation imprévisibles, éliminera leur court-circuit sur les boîtiers. En conséquence, la probabilité de blessures traumatiques, ainsi que la défaillance de dispositifs techniques complexes, seront exclues.

 

Contenu

• Action du système de mise à la terre de protection
• Comment sont effectués les calculs?

• Classification des dispositifs de mise à la terre
• Méthode de calcul des paramètres

Schéma de circuit et installation

Système de mise à la terre sans mise à la terre profonde

Système de groupe avec mise à la terre artificielle

Le but de la mise à la terre de protection est de créer des connexions électriques à la terre d’éléments métalliques non conducteurs qui sont à risque de tension. La cause d’une occurrence indésirable de tension peut être des décharges de foudre, un court-circuit vers le boîtier, la réalisation d’un potentiel, une induction qui apparaît sous l’influence de dispositifs porteurs de courant à proximité ou de leurs pièces et un certain nombre d’autres situations. La connexion peut être établie avec le sol ou son équivalent, comme l’eau de mer ou de rivière, le charbon dans la carrière, d’autres objets naturels ou créés artificiellement avec des propriétés similaires.

Action du système de mise à la terre de protection

Le travail du système de mise à la terre de protection consiste à réduire les paramètres de tension de pas et de contact, en les ramenant à des valeurs sûres. Grâce à un appareil compétent du système de mise à la terre:

• le potentiel des équipements électriques mis à la terre est réduit;
• les paramètres du potentiel de la base sur laquelle se trouvent les utilisateurs sont alignés avec le potentiel de l’installation technique mise à la terre.

Important. En l’absence de mise à la terre de l’installation électrique, toucher son boîtier est aussi dangereux que toucher un conducteur de phase du réseau électrique.

Basé sur la réduction des valeurs ou sur l’égalisation des potentiels des équipements électriques mis à la terre, le principe de la mise à la terre de protection permet de réduire la tension du boîtier par rapport à l’objet utilisé pour la mise à la terre, qui est souvent utilisé comme sol. Pour cette raison, le courant traversant le corps de l’utilisateur et la tension de contact (étape) atteindront des valeurs absolument sans danger pour l’homme et la technologie.

La fonction de mise à la terre sera entièrement mise en œuvre si les indicateurs de courant de défaut à la terre n’augmentent pas en raison d’une diminution de la résistance de mise à la terre. Cette condition est entièrement compatible avec un réseau neutre isolé – avec un générateur ou un transformateur non connecté au système de mise à la terre ou connecté à celui-ci via une résistance élevée de divers dispositifs de mesure, de signalisation et de protection.

Comment sont effectués les calculs?

Fondamentalement, le calcul de la mise à la terre de protection consiste à déterminer avec précision les principaux paramètres. Ils sont nécessaires pour créer un circuit qui forme les tensions de pas et de contact les plus sûres qui apparaissent au moment de la fermeture de phase du boîtier. Sur la base des valeurs calculées qui sont dans les limites autorisées, le nombre et les dimensions des conducteurs de mise à la terre sont calculés, l’ordre de placement des éléments individuels est prévu.

Classification des dispositifs de mise à la terre

Par origine, les conducteurs de mise à la terre sont divisés en deux catégories, lors des calculs, il est nécessaire de prendre en compte leurs différences et caractéristiques spécifiques:

• Objets naturels représentés par des parties conductrices tierces en contact direct avec le sol. La catégorie des conducteurs de mise à la terre naturels comprend également les objets dont le contact électrique avec la terre se fait à travers un milieu conducteur intermédiaire.

Dans un conducteur de mise à la terre naturel, le sol est installé (obstrué, abaissé dans des puits forés) des éléments verticaux interconnectés par l’horizontale

En plus du sol et de l’eau, la catégorie des conducteurs de mise à la terre naturels comprend les tuyaux métalliques pour l’eau et d’autres communications posés en tranchée. Les pipelines contenant des substances combustibles et explosives, les autoroutes construites avec l’utilisation partielle de tuyaux et de pièces en PVC ne peuvent pas être utilisés comme conducteurs de mise à la terre d’origine naturelle. Conçus pour fournir une fonctionnalité sans problème de l’équipement électrique dans des conditions d’urgence et normales, la mise à la terre de travail et de protection, éliminant la probabilité de dommages, sont principalement installés dans le sol.

• Electrodes de terre artificielles, le plus souvent représentées par des électrodes verticales ou horizontales.

Méthode de calcul des paramètres

Pour effectuer les calculs, les données suivantes sont requises:

• les caractéristiques des équipements électriques spécifiques, telles que le type d’installation et ses principaux appareils, les tensions de fonctionnement, les méthodes possibles de mise à la terre des neutres des appareils de transformation et de génération;
• la taille et la configuration des électrodes, permettant de prendre en compte la profondeur estimée de leur immersion dans le sol;
• des informations sur les mesures de la résistivité de la couche de sol dans le territoire équipé du système de mise à la terre, les caractéristiques d’une zone climatique spécifique (vous pouvez les obtenir auprès du service météorologique local);

Circuit de mise à la terre de protection illustré dans la section

Important. Lors de la mise en place d’un système de mise à la terre de protection dans deux couches de sol, des données sur la résistivité de chacune d’entre elles sont nécessaires, des données précises sur la puissance de la couche supérieure seront nécessaires.

• les informations sur la disponibilité de conducteurs de mise à la terre naturels appropriés, sur lesquels des objets peuvent être utilisés pour la mise à la terre, nécessiteront également des indicateurs réels de la résistance à la propagation du courant de ces objets obtenus par mesure;
• des indicateurs précis du courant de défaut à la terre calculé calculé de manière standard;
• les caractéristiques calculées des normes et règles de tension admissibles du PES, la période de la protection de mise à la terre, qui est nécessaire si les calculs ont été effectués en fonction des valeurs de la tension de contact et des valeurs de tension.

La mise à la terre et la mise à zéro des installations électriques sont principalement calculées pour les cas d’installation d’éléments du système de mise à la terre dans un sol homogène. Cependant, des méthodes de calcul ont maintenant été développées et sont appliquées avec la disposition des conducteurs de mise à la terre dans une terre hétérogène.

• Le calcul des conducteurs de mise à la terre situés dans un environnement homogène nécessite de prendre en compte les valeurs de résistance de la couche de gel saisonnière pendant les périodes de gel et de séchage de la terre. Pour obtenir des valeurs précises, des coefficients spéciaux utilisés dans calculs pour les systèmes de mise à la terre toute complexité.
• Le calcul des conducteurs de mise à la terre installés dans deux ou plusieurs couches de sol nécessite de prendre en compte les valeurs de résistance de toutes les couches. Le calcul est basé sur la prise en compte de tous les potentiels induits sur les électrodes installées qui font partie d’une structure complexe du groupe des sectionneurs de terre.

Indépendamment de la méthode de calcul, un paramètre commun à tous les schémas est la résistance requise, déterminée conformément aux réglementations du PSE.

Pour les équipements électriques avec une tension jusqu’à 1 kV, le calcul de la résistance de l’élément de mise à la terre inclus dans le système de mise à la terre de protection avec neutre isolé (type IT) est effectué conformément à la condition:

Dans cette inégalité, la variable Rz est la valeur de résistance du dispositif de mise à la terre (exprimée en Ohms), une valeur constante est Upr.add. – paramètre de tension de contact (50 V), Iz – valeur totale du défaut à la terre, exprimée en A.

Selon les exigences réglementaires, la valeur de Rz varie de 4 ohms à 10 ohms (il n’y a pas d’exigences particulières pour la valeur limite inférieure, la valeur supérieure est le paramètre maximum autorisé), à condition que la puissance de l’alimentation secteur et des transformateurs et générateurs connectés en parallèle ne soit pas supérieure à 100 kVA.

Pour organiser la mise à la terre de protection des installations avec une tension plus élevée, d’autres valeurs sont utilisées dans les calculs:

• 0,5 Ohm dans les réseaux électriques avec neutre effectivement mis à la terre avec leurs grands courants caractéristiques à la terre;
• non supérieure à 10 Ohms à une tension de contact de 250 V dans des systèmes à neutre isolé (la condition est valide à faible courant vers l’objet de mise à la terre pour un équipement avec une tension supérieure à 1000 V).

Remarque. Les valeurs minimales de résistance pour les boucles de masse sont préférées. Plus sa valeur est faible, plus le mouvement du courant à travers des objets avec le moins de résistance sera efficace..

La résistance à l’étalement actuelle calculée pour l’installation du système de mise à la terre, calculée pour le conducteur de mise à la terre, peut augmenter pendant le fonctionnement. Sa valeur doit être constamment surveillée..

Schéma de circuit et installation

Dans les immeubles à plusieurs appartements, des disjoncteurs sont installés pour protéger les résidents contre les dommages;.

Dans les logements autonomes et dans les chalets d’été, en raison du manque de capacité technique pour installer une automatisation de déconnexion, un dispositif de mise à la terre de protection est requis, ce qui peut être fait en contactant des électriciens ou fabriqué de vos propres mains.

Système de mise à la terre sans mise à la terre profonde

Les éléments du circuit, qui ne comprennent pas d’électrode de masse profonde, peuvent être installés en ligne ou disposés sous la forme d’une sorte de forme géométrique. La forme du contour dépend des caractéristiques du site. Cette méthode est applicable lorsque la longueur des lignes au sol jusqu’à 3 mètres.

• La mise à la terre verticale pénètre. La distance entre les sectionneurs de terre installés verticalement dans le sol est calculée en fonction de la longueur de ces parties du système de mise à la terre. Ceci est nécessaire pour minimiser le blindage, car plus les éléments sont proches, plus l’effet de blindage est important.

• Une mesure pas à pas des valeurs réelles de résistance des conducteurs de mise à la terre individuels est effectuée. Ils doivent être installés en quantité suffisante pour assurer la formation d’une résistance minimale..

Remarque. Souvent, un nombre différent d’éléments de mise à la terre est utilisé pour mettre à la terre des surfaces de terrain égales, car la résistivité du sol est influencée par la résistance spécifique du sol.

• Le raccordement des sectionneurs de terre simples est en cours. Les interrupteurs de mise à la terre ayant un revêtement résistant à la corrosion sont connectés à l’aide de connecteurs spéciaux. Les dispositifs de mise à la terre en métal ferreux sont connectés exclusivement par soudage, les joints sont recouverts de mastic bitumineux.

Système de groupe avec mise à la terre artificielle

Il s’agit d’un simple circuit de mise à la terre de protection disponible pour une mise en œuvre indépendante avec un contour de triangle isocèle. Ce système de protection électrique est situé à un mètre de la bordure inférieure de la base ou du mur.

• Conformément à la configuration choisie, une tranchée de 0,8 mètre de profondeur est creusée. La longueur de chaque côté du triangle est de 3 m.
• Aux sommets du triangle, il est souhaitable de forer des puits de trois mètres de profondeur. S’il était décidé de marteler les conducteurs de mise à la terre verticaux avec un marteau, des puits de 1,5 m suffiraient.

Remarque. Il est beaucoup plus facile de marteler des objets aux extrémités pointues. Aiguisez le matériau que vous allez marteler avec un broyeur.

Comme matériau pour la mise à la terre verticale, un tuyau métallique d’un diamètre de 50 mm, une barre en acier de 10 mm, un coin avec un côté de 50 mm conviennent. Il faudra trois segments de trois mètres de long. L’élément de mise à la terre horizontal peut être constitué de neuf mètres de bande d’acier de 4 mm d’épaisseur et de 40 mm de largeur.

• Ensuite, la boucle de terre montée est connectée par soudage à un conducteur. Il est composé d’une barre ronde ou d’une bande d’acier. Il se connecte à un conducteur de mise à la terre naturel..

Le circuit installé réussira à attribuer la résistance de protection s’il est connecté à une conduite d’eau en acier posée dans le sol, à des tuyaux de cuvelage en métal de puits d’eau, à d’autres structures en béton armé et en métal. Après l’installation de la mise à la terre de protection, toutes les tranchées et excavations doivent être remplies de terre homogène sans inclusion de pierre concassée et de débris de construction.

Ayant une idée de ce qu’on appelle la mise à la terre de protection, après avoir appris les moyens de construire un système de protection électrique, vous pouvez procéder en toute sécurité à l’auto-assemblage. N’oubliez pas de mesurer la valeur de résistance après l’installation. S’il n’y a pas d’appareils et de compétences correspondants, il est nécessaire d’appeler des électriciens.