Protection électrique : contacts, surintensités, fusibles, disjoncteurs et mise à la terre

Contacts directs et indirects

Dans le cadre des contacts directs et indirects, les réseaux publics de distribution emploient souvent un système TT. Ce système définit la mise à la terre du neutre au centre de transformation et des masses de l'installation. Un contact direct survient lorsque des personnes ou des animaux entrent en contact avec une partie active de l'installation.

Le contact indirect se produit lorsque des personnes ou des animaux touchent la carcasse métallique d'un récepteur présentant un défaut d'isolement.

Protection contre les surintensités

Le courant qui traverse une ligne ne doit pas dépasser ce qu'elle est en mesure de supporter. Une surintensité peut être causée par trois facteurs :

• Surcharge : due à une consommation excessive ou à un léger défaut d'isolation.
• Court-circuit : deux parties actives entrent en contact via une résistance négligeable.
• Surtension : causée par la foudre ou un défaut sur une ligne de phase (tension ultra-haute).

Les moyens de protection contre les surintensités utilisent des dispositifs de coupure capables de détecter l'anomalie et d'interrompre le circuit automatiquement. Le temps de réaction est crucial car les courants de court-circuit sont extrêmement élevés, tandis que les courants de surcharge sont plus faibles. Les dispositifs les plus utilisés sont les disjoncteurs et les fusibles.

Les fusibles : caractéristiques et types

La fonction de ces dispositifs est la protection contre les surcharges et les courts-circuits. Un fusible est défini par trois caractéristiques principales :

• Intensité nominale (calibre) : courant maximum pouvant traverser le fusible.
• Pouvoir de coupure : intensité maximale que le fusible peut interrompre sans dommage.
• Courbes de fusion : définissent graphiquement la relation entre l'intensité et le temps de coupure.

Différents types de fusibles

• Type gG et gL : fusibles de distribution pour la protection générale.
• Type aM : accompagnement moteur (aM), utilisés exclusivement pour la protection des moteurs.
• Fusibles cylindriques : utilisés dans les boîtiers de protection et tableaux de distribution.
• Fusibles Diazed : appelés « bouteilles », utilisés pour la sécurité dans les bâtiments.
• Fusibles NH : fusibles à couteaux pour basse tension avec un haut pouvoir de coupure (HPC).

Fonctionnement d'un disjoncteur

Un disjoncteur se compose de deux éléments de déclenchement :

• Déclencheur magnétique : lorsque le courant dépasse le seuil fixé, l'électro-aimant provoque une ouverture extrêmement rapide des contacts.
• Déclencheur thermique : contient un bilame qui se déforme sous l'effet de la chaleur, provoquant l'ouverture du circuit en cas de surcharge.

Mise à la terre et conducteurs

La mise à la terre utilise des électrodes enfouies dans le sol : piquets, fils nus, plaques, boucles ou armatures en treillis métallique. Toute installation doit disposer d'une borne de terre. La section des conducteurs de terre peut être de 16 mm², 25 mm², 35 mm² ou 50 mm².

Caractéristiques de déclenchement du disjoncteur

• Calibre : courant maximum que le disjoncteur peut supporter.
• Pouvoir de coupure : intensité maximale qu'il peut interrompre.
• Courbes de déclenchement : déterminent le seuil de temps en fonction du courant. Le choix dépend du type de récepteur ou de l'installation à protéger.

L'interrupteur différentiel

C'est un dispositif dont la mission est la protection des personnes contre les contacts directs ou indirects, ainsi que la protection contre les risques d'incendie. En cas de courant de défaut à la terre, la différence entre le courant entrant et sortant provoque l'ouverture automatique des contacts.

Sélectivité et classes de déclenchement

La classe de déclenchement doit permettre une coupure assez rapide pour ne pas mettre en danger les personnes. La sélectivité chronométrique est obtenue en choisissant un dispositif en amont avec un retard à l'ouverture, laissant le temps au dispositif en aval de se déconnecter. Ce type de sélectivité ne peut pas être utilisé dans les centrales électriques de petite taille. La sélectivité ampèremétrique est réalisée en utilisant des dispositifs amont avec un seuil d'intensité supérieur à ceux en aval.

Protection contre les surtensions

• Surtensions transitoires : de courte durée, causées par des manœuvres sur le réseau ou la foudre.
• Surtensions permanentes : dues à une rupture du neutre, entraînant une destruction immédiate ou un risque d'incendie.

Caractéristiques techniques des limiteurs

• Courant nominal de décharge : valeur crête du courant de décharge.
• Courant maximal de décharge : pic d'intensité maximale que le limiteur peut supporter.
• Niveau de protection : tension résiduelle aux bornes du limiteur lors de son action.
• Tension de service : valeur de référence pour le fonctionnement du limiteur.
• Tension résiduelle : tension aux bornes lorsque le limiteur est actif.
• Tension maximale admissible : tension continue maximale applicable aux bornes.

Objectifs des installations de mise à la terre

L'objectif est de limiter la tension par rapport à la terre sur les masses métalliques, d'assurer l'efficacité des mesures de protection et d'éliminer les risques de défaillance des équipements électriques.