Le document traite de la sécurité des installations électriques, en soulignant l'importance de la protection contre les chocs électriques à travers des prises de terre et des dispositifs de coupure automatique. Il décrit également diverses méthodes de mise à la terre, les caractéristiques d'une bonne installation, ainsi que les normes de mesure de la résistivité du sol pour garantir une sécurité optimale. Enfin, il évoque l'utilisation d'enrichisseurs de terre pour améliorer l'efficacité des circuits de terre dans des conditions difficiles.

1. les appareils de protection
électrique

2. Introduction :
La sécurité des personnes et des équipements contre
les chocs électriques repose sur l’association d’une
protection principale (contre les contacts directs) et d’une
protection complémentaire en cas de défaut (contre les
contacts indirects). Cette dernière est elle-même assurée par
l’association d’une installation de mise à la terre et d’une
protection par coupure automatique de l’alimentation.

3. 1.Prise de terre
Dans toute installation domestique et industrielle, le
raccordement d’une prise de terre est une des règles de base à
respecter pour garantir la sécurité du réseau électrique.
L’absence de prise de terre peut entraîner de réels dangers
pour la vie des personnes et la mise en péril des installations
électriques et des biens.
Cependant, cette seule disposition ne suffit pas à garantir une
sécurité totale. Seuls des contrôles réguliers peuvent attester
du bon fonctionnement de l’installation électrique.

4. Exemple :
En cas de défaut d’isolement sur la charge, le courant de
défaut est évacué par la terre via le conducteur de protection
(PE).Selon sa valeur, le courant de défaut, entraîne une
coupure automatique de l’installation par la mise en
fonctionnement du Dispositif Différentiel à courant Résiduel
(DDR).

5. 1.1Différentes méthodes pour réaliser une prise de terre
Il existe différentes méthodes pour réaliser une prise de
terre. Généralement, les types de construction utilisés sont
les suivants :
•Boucle à fond de fouille
•Prise de terre en tranchée
•Piquets verticaux

6. Boucle à fond de fouille :
La prise de terre entoure la maison, elle est réalisée en
fond de fouille de la maison, un câble de cuivre de 25 mm² de
section est placée horizontalement au fond de la tranchée en
périphérie de la maison.
La résistance obtenue est (en ohms) :
Avec
L = longueur de la boucle (m)
ρ = résistivité du sol en ohm-mètres

8. Prise de terre en tranchée
L’idée est d’utiliser la tranchée qui sert à l’arrivée du
courant, de l’eau, du gaz, etc… pour poser un fil de cuivre nu
de section minimale de 25 mm². Il faut que le conducteur soit
à une profondeur minimale de 1 m afin que le gel et la
sécheresse ne dégradent pas la prise de terre. De plus le
conducteur de terre doit être distant de plus 20 cm des autres
canalisations.

9. Piquets verticaux
Une autre solution couramment employée consiste à réaliser
la prise de terre avec un ou plusieurs piquets enfoncés
verticalement au dessous du niveau permanent d’humidité à
une profondeur minimale de 2 m. il faut des piquets de 1.50
m environs. Cette méthode permet de créer une prise de terre
pour un bâtiment existant.
La résistance avec n piquets est :
avec
L = longueur du piquet (m)
ρ = résistivité du sol en ohm-mètres (cf. "Influence de la
nature du sol" ci-dessous)
n = nombre de piquet

11. 1.3 Caractéristiques d'une bonne installation de mise à la
terre
Quel que soit le type de prise de terre choisi, son rôle est
d’être en contact étroit avec la terre dans le but de fournir
une connexion avec le sol et de diffuser les courants de
défauts. La réalisation d’une bonne prise de terre va donc
dépendre de trois éléments essentiels :
•la nature de la prise de terre (voir 1.2)
•la nature et la résistivité du terrain d’où l’importance de
réaliser des mesures de résistivité avant l’implantation de
nouvelles prises de terre.
•le conducteur de terre

12. 1.3.1 la nature de la prise de terre
Il existe trois façons principales d’installer une prise
de terre : le ceinturage en fond de fouille ( uniquement
lors de la construction du bâtiment ) , Prise de terre en
tranchée et Piquets verticaux . C’est cette dernière que
nous allons détailler, pour que vous puissiez l’installer.

13. a) Définition :
L’électrode de terre verticale est une broche, une barre ou
un piquet enfoncé dans le sol. Cette forme de raccordement à
la terre est économique étant donné qu’elle ne nécessite pas
de travaux de terrassement. Un autre avantage est qu’elle
permet d’atteindre les couches plus profondes et plus
humides du sol.

15. b) Composition
La connexion doit être sûre, durable et protégée contre la
corrosion. Les canalisations de terre et les conducteurs de
protection doivent être protégés mécaniquement dans les
traversées de planchers et parois et ne jamais être encastrés
directement.
Le conducteur de terre qui assure la liaison entre la prise
de terre et la barrette de mesure : 16 mm² en cuivre isolé ou 25
mm² en cuivre nu.

16.  Le conducteur principal de protection qui assure la
liaison entre la barrette de mesure et le tableau de répartition
la section est choisie de manière à limiter tout risque,
quelles que soient les conditions de court-circuit. C’est la
méthode la plus simple et la plus sure ,même si elle tend à
sur dimensionner les sections des conducteurs de protection
. Les sections à utiliser sont indiquées dans le tableau ci-
dessous.

17. Remarque : ces sections sont données pour des conducteurs
en cuivre.

18. Conducteur de protection
Le conducteur de protection rend possible la liaison de la
barrette de terre du tableau de distribution avec les points
lumineux et prises de courant de l’habitation .Le conducteur
de protection est un conducteur en cuivre de section de 1,5
mm² (points lumineux) ou 2,5 mm² (prises de courant
ordinaires).
Les conducteurs de protection sont isolés par une gaine de
couleur verte/jaune.

21. la borne principale de terre et barre de mesure
La borne principale de terre est généralement placée à
proximité du tableau de distribution. C’est la borne de
connexion entre la partie souterraine et la partie en surface
de l’installation de mise à la terre.
Un dispositif (barrette de mesure) doit être :
 prévu sur le conducteur de terre
démontable seulement à l’aide d’un outil,
mécaniquement sûr et assurer la continuité électrique.
L’ouverture de la barrette permet de mesurer la résistance
de la prise de terre
Remarque :La barrette de mesure peut être combinée avec
la borne principale de terre.

23. piquet de terre
on utilise un ou plusieurs piquets en acier galvanisés d'un
mètre cinquante ou plus. Plantés en sous-sol, on s'affranchit
des conditions climatiques pour une résistance la plus
constante possible au fil des saisons. Le nombre et la
longueur des piquets dépendent de la résistance de terre
souhaitée. Si vous posez plusieurs piquets de terre , ceux-
ci devront être à plus de deux mètres l'un de l'autre.

27. 1.3.1 la résistivité du terrain
Quand il est possible de choisir l’emplacement de la prise de
terre, la mesure de résistivité permet de qualifier le sol et ainsi
de déterminer l’endroit où la résistance de terre sera la plus
faible .
La résistivité du sol dépend des facteurs suivants:
la nature et la composition du sol (homogénéité du sol et du
sous-sol),
le degré d’humidité du sol (selon les saisons),
la température du sol (différence entre sol gelé et sol non
gelé).

28. a)La bonne valeur d’une prise de terre:
La prise de terre doit être associée à un dispositif de
coupure automatique de l’alimentation. En d’autres termes, il
est nécessaire de disposer d’un dispositif différentiel.
le dispositif différentiel est un appareil qui permet de
« surveiller » les courants qui entrent et qui sortent dans la
installation… Ces courants sont égaux tant que l’installation
est exempte de défaut (le courant qui entre est le même que
celui qui sort). Par contre, si ces deux courants sont différents,
cela veut dire qu’une certaine quantité s’est enfuie par la
terre (courant de défaut). Dans ce cas, le différentiel coupe
automatiquement l’électricité avant que cela ne soit dangereux
pour les personnes.

29. En fonction de la sensibilité du dispositif différentiel
(exprimée en mA) et de la valeur de la tension limite de
sécurité (50V) , les valeurs de prise de terre à obtenir seront
les suivantes:
Sensibilité de 30 mA = 1667 Ω
Sensibilité de 300 mA = 167 Ω
Sensibilité de 500 mA = 100 Ω
Sensibilité de 650 mA = 76 Ω

30. Exercice :
déterminer la résistance maximum que la prise de terre doit
offrir pour un différentiel de sensibilité 500mA placé en tête
de l’installation .

31. SOLUTION :
U=RI (formule de départ) avec:
U=tension limite
R= Résistance de la prise de terre
I= Sensibilité (en A) du dispositif différentiel
On transforme la formule de manière à chercher R, ce qui
donne:
R= U/I, soit R= 50V / 0,5A
Alors, R= 100 Ω max.

33. a )Méthodes de mesure de résistivité
a.1)dans le cas de construction d’une nouvelle prise de
terre
Plusieurs procédés sont utilisés pour déterminer la résistivité
des sols. Le plus utilisé est celui des «quatre électrodes » qui
se décline en deux méthodes :
Méthode de WENNER adaptée dans le cas d’une mesure
souhaitée à une seule profondeur
Méthode de SCHLUMBERGER adaptée pour réaliser des
mesures à des profondeurs différentes et donc créer des profils
géologiques des sols.

34. Exemple (Méthode de Wenner ):
La méthode de Wenner est l’une des méthodes les plus
courantes pour mesurer les résistivités de terre. Puisque la
mesure s’effectue depuis la surface, sans avoir à creuser le sol,
c’est une méthode qui combine simplicité de mesure et
précision des résultats.
La méthode de Wenner consiste à disposer 4 électrodes de
terre équidistantes et réparties le long d’une ligne.
Les électrodes situées aux extrémités sont reliées à une
source de tension. Les deux électrodes situées au centre sont, à
leur tour, reliées à un multimètre pour mesurer la différence de
potentiel ∆V.

37. La valeur de la résistance R lue sur l’ohmmètre permet de
calculer la résistivité par la formule de calcul simplifiée
suivante :
ρ = 2 π a R
Avec :
ρ : résistivité en Ω.m au point situé sous le point 0, à une
profondeur de h = 3a/4(profondeur d’investigation winner)
a : base de mesure en m
R : valeur (en Ω) de la résistance lue sur l’ohmmètre de terre
Nous préconisons une mesure avec a = 4 m minimum.

38. a.2 La mesure de résistance d’une prise de terre existante
Dans le cas de prises de terre existantes, la démarche
consiste à vérifier que celles-ci répondent correctement aux
normes de sécurité en terme de construction et de valeur de
résistance.
Plusieurs méthodes existent et peuvent être appliquées selon
la configuration de l’installation.

40. Principe de mesure
Le principe de mesure consiste à faire circuler à l’aide d’un
générateur approprié G, un courant alternatif (i) constant à
travers la prise auxiliaire H dite «prise d’injection courant », le
retour se réalisant par la prise de terre E.
On mesure la tension V entre les prises E et le point du sol
où le potentiel est nul au moyen d’une autre prise auxiliaire
S dite « prise de potentiel 0 V ». Le quotient entre la tension
ainsi mesurée et le courant constant injecté (i), donne la
résistance recherchée.
RE = UES / IEH
Lors des mesures, il faut s’appliquer à planter la prise
auxiliaire S dite «prise de potentiel 0 V» à l’extérieur des
zones d’influences ( créées par la circulation du courant (i))
des prises auxiliaires traversée par le courant (i).

42. méthode des 62 %
Pour pouvoir prendre une mesure correcte, vous devez
ouvrir la barrette de terre et la maintenir ouverte durant la
mesure. Sinon, vos valeurs risquent d’être complètement
faussées.
Des statistiques de terrain ont montré que la méthode idéale
pour garantir la plus grande précision de mesure consiste à
placer le piquet S à 62 % de E sur la droite EH.
Il convient ensuite de s’assurer que la mesure ne varie pas
ou peu en déplaçant le piquet S à ± 10 % (S’ et S”) de part
et d’autre de sa position initiale sur la droite EH.
Si la mesure varie, alors (S) se trouve dans une zone
d’influence , il faut donc augmenter les distances et
recommencer les mesures.

43. S (Y )
Terre à
mesurer H (Z)
Electrode
d'injection
de courant
ES
EH
Le piquet S doit être dans une zone neutre de référence (0V)
hors influence des piquets E et H.
référence (0V) hors influence des piquets E et H.
La distance EH > 25 m .
 RE = UES/IEH

45. La méthode variante des 62 % (un piquet)
Le principe de mesure reste le même que pour la méthode
des 62 % : Le piquet S sera positionné de façon à ce que la
distance S-E soit égale à 62 % de la distance globale (distance
entre E et H). S se situera donc normalement dans la zone
neutre dite « Terre de référence 0 V ». La tension mesurée
divisée par le courant injecté donne la résistance de terre.

47. Les différences avec la méthode des 62 % sont :
- L’alimentation de la mesure se fait à partir du réseau et non
plus à partir de piles ou batteries.
- Un seul piquet auxiliaire est nécessaire (piquet S) ce qui rend
plus rapide la préparation de la mesure.
- Il n’est pas nécessaire de déconnecter la barrette de terre du
bâtiment. C’est un gain de temps et cela garantit le maintien de
la sécurité de l’installation pendant la mesure.
La valeur réelle de la terre est donc inférieure :
R mesuré > R terre
L’erreur de mesure (par excès) introduite par cette méthode va
dans le sens d’une sécurité accrue.

48. L’enrichisseur de terre est un matériau de
très grande conductivité améliorant
considérablement l’efficacité des circuits
de terre, particulièrement pour les terrains
difficiles tels que les sols rocheux, les
zones à forte variation d’humidité, les sols
sableux, etc. Répandu autour des
conducteurs de terre en fond de tranchée,
il permet d’abaisser localement la
résistance et l’impédance de terre

50. Cette disposition est généralement retenue pour les bâtiments existants ou pour améliorer une prise de terre existante.
Le piquet peut être :
• en cuivre: rond de diamètre  15 mm
• en acier galvanisé: cylindre rond de diamètre  15 mm, tube
de diamètre  25 mm ;profilé de 60 mm de côté minimum.
II doit être de longueur  2 m.
II est souvent nécessaire d'utiliser plusieurs piquets. Ceux-ci
doivent toujours être distants 2 à 2 de plus de 2 à 3 fois la
profondeur d'un piquet. La résistance résultante est alors
égale à
si la distance séparant 2 piquets est > 4 L.
L= longueur du piquet (m)
p = résistivité du sol (.m)
n = nombre de piquets.
la résistance unitaire divisée par le nombre de piquets.
La résistance obtenue est :