MMT

Posté le 28 février 2015 par Formatis

MMT : Méthodes de mesure de terre

Que ce soit dans une installation domestique ou industrielle, la présence d’une prise de terre fait partie des règles de bases à respecter pour garantir la sécurité de l’installation 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, la seule présence d’une prise de terre ne suffit pas à garantir cette sécurité et même si celle-ci est correctement dimensionnée à son installation, seuls des contrôles réguliers peuvent attester de son bon fonctionnement.

Les normes d’installations électriques comme la CEI 60364, la NF C 15-100 et d’autres, précisent les conditions générales d’installation à respecter pour assurer la sécurité des personnes, des animaux domestiques ou d’élevage et des biens contre les dangers et dommages pouvant résulter de l’utilisation des installations électriques.

Lorsqu’une surface suffisante pour planter des piquets est disponible, la mesure de terre doit être réalisée avec la méthode traditionnelle 3 pôles dite également méthode des 62 %.

Cependant, il existe de nombreuses mises en œuvre pour réaliser une mesure de terre et le choix parmi ces méthodes peut être plus ou moins judicieux selon le type de régimes de neutre, le type d’installations (domestique, industrielle, milieu urbain, campagne, etc.), la possibilité de mise hors-tension, la surface disponible pour planter des piquets, etc.

Récapitulatif des différentes mesures de terre

Quelle valeur de terre doit-on trouver ?

Aucune tension supérieur à 50 V en milieu sec et 25 V en milieu humide ne doit apparaître sur les masses accessibles aux utilisateurs.

Exemple de valeur de terre maximum :
– Si la tension limite de contact est inférieur ou égale à 50 V en milieu sec et que la sensibilité du différentiel la plus importante du dispositif de l’installation est de 500 mA :
R _{Terre max} = U_lc / I_Δn = 50 / 0,5 = 100 Ω

– Si la tension limite de contact est inférieur ou égale à 25 V en milieu humide et que la sensibilité du différentiel la plus importante du dispositif de l’installation est de 500 mA :
R _{Terre max} = U_lc / I_Δn = 25 / 0,5 = 50 Ω

Moyens de mise à la terre

Boucle à fond de fouille :
Elle consiste à placer un conducteur nu sous le béton de propreté, ou enfoui à 1 m au moins sous la terre en dessous de la base du béton des fondations des murs extérieurs.
La meilleure solution consiste à réaliser une boucle à fond de fouille établie pendant la construction des bâtiments avec généralement un câble en cuivre nu de 25 mm2 de section (ou 95 mm2 en acier galvanisé).
Cette solution est pratiquement imposée pour les bâtiments soumis au code du travail (Arrêté du 4 août 1992).

Il est important que ce conducteur nu soit en contact intime avec le sol (et non placé dans du gravier, du mâchefer ou des matériaux analogues formant souvent l’assise du béton).
Ni la boucle de terre, ni les conducteurs de terre verticaux la reliant à la borne de terre, doivent être en contact avec l’armature du béton armé : cette armature doit être raccordée directement à la borne principale de terre.
En règle générale, les conducteurs de terre verticaux reliant une prise de terre à un niveau hors sol doivent être isolés pour la tension nominale des réseaux BT (600V – 1000V).

La résistance obtenue est (en ohms):

Piquet(s) de terre :
Une autre solution très 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.
Ces piquets peuvent être :
– Des tubes en acier galvanisé de diamètre au moins égal à 25 mm.
– Des profilés en acier doux galvanisé d’au moins 60 mm de côté.
– Des barres en cuivre ou en acier recouvertes de cuivre ou galvanisées d’au moins 15 mm de diamètre.

Il 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 la résistance unitaire divisée par le nombre de piquets.

La résistance obtenue est :

La méthode de mesure en ligne dite « des 62 % » (deux piquets)

Cette méthode nécessite l’emploi de deux électrodes (ou « piquets ») auxiliaires pour permettre l’injection de courant et la référence de potentiel 0 V.

La position des deux électrodes auxiliaires, par rapport à la prise de terre à mesurer E(X), est déterminante.
Pour effectuer une bonne mesure, il faut que la « prise auxiliaire » de référence de potentiel (S) ne soit pas plantée dans les zones d’influences des terres E & H, zones d’influences créées par la circulation du courant (i).

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 varie peu en déplaçant le piquet S à ± 10 % (S’ et S”) de part et d’autre de sa position initiale et ceci toujours sur la droite EH.

Si la mesure varie, cela signifie que (S) se trouve dans une zone d’influence : il faut donc augmenter les distances et recommencer les mesures.
Pour que la mesure soit correcte, il convient d’espacer le piquet H de la terre à mesurer d’au moins 25 mètres.
Pour une mesure plus précise, il est possible d’utiliser une méthode 4 pôles (ajout d’une liaison entre la terre à mesurer et la borne ES des appareils de mesure) pour s’affranchir de la résistance des cordons de mesure et obtenir ainsi une mesure plus précise.

Cette méthode est vivement conseillée pour des valeurs faibles de résistance de terre mesurée puisque l’influence de la résistance de cordons sera alors non négligeable.

Variante de la méthode des « des 62 % » (un piquet) Schéma TT

Cette méthode est identique et aussi précise que la méthode des 62 %.
La mesure est alimentée à partir du secteur.
Un seul piquet “S” est à planter.

Variante de la méthode des « des 62 % » (un piquet) Schéma TN

Dans ce schéma les terres sont fonctionnelles et non de sécurité puisque les courants de défauts se rebouclent principalement dans le neutre.
On peut mesurer sélectivement chaque mise à la terre du PEN grâce à une pince de courant associée au mesureur de terre.
La terre globale n’a pas vraiment de sens ici. La tension de défaut et l’impédance de la boucle Phase-PE sont plus intéressantes.

Variante de la méthode des « des 62 % » (un piquet) Schéma IT

Avant la mesure il faut vérifié que l’installation n’est pas en état de premier défaut.
Le transformateur ne doit pas être isolé de la terre.
La mesure donne la valeur exact de la terre des masses.

Mesure de boucle Phase-PE (uniquement en Schéma TT)

La mesure de résistance de terre en ville s’avère souvent difficile par la méthode de piquets auxiliaires :
impossibilité de planter des piquets faute de place, sols bétonnés…
La mesure de boucle permet alors une mesure de terre en milieu urbain sans planter de piquet et en se raccordant tout simplement au réseau d’alimentation (prise secteur).

La résistance de boucle ainsi mesurée inclut en plus de la terre à mesurer, la terre et la résistance interne du transformateur ainsi que la résistance des câbles.
Toutes ces résistances, étant très faibles, la valeur mesurée est une valeur de résistance de terre par excès.
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.
Les normes d’installations électriques considèrent que la valeur de la résistance de boucle (résistance de terre par excès) peut être prise en compte à la place de la résistance de terre, pour satisfaire aux règles concernant la protection contre le risque de contacts indirects.
Remarque : En schéma TN ou IT (impédant), la mesure de l’impédance de boucle permettra de calculer le courant de court-circuit et donc de dimensionner correctement les dispositifs de protection.

Mesures de terre sélective

Pour des terres connectées les unes aux autres, il est possible d’optimiser la sécurité et la rapidité des contrôles au moyen de mesure de terre sélective.

En effet, dans ce cas, il n’est pas nécessaire d’isoler l’installation (pas d’ouverture de la barrette de terre) et pour les mesures de boucles avec 2 pinces ou avec la pince de terre, il n’est pas nécessaire de planter des piquets.

Pour la pince de terre et la méthode à 2 pinces, un simple enserrage du câble relié à la terre permet de connaître la valeur de la terre ainsi que la valeur des courants qui y circulent.

Une pince de terre est constituée de deux enroulements : un enroulement générateur et un enroulement récepteur :
– L’enroulement « générateur » de la pince développe une tension alternative au niveau constant E autour du conducteur enserré ; un courant I = E / R boucle circule alors à travers la boucle résistive.
– L’enroulement « récepteur » mesure ce courant.
– Connaissant E et I, on en déduit la résistance de boucle.

Nous sommes dans le cas d’un réseau de terres en parallèles. Sachant que « n » résistances en parallèle équivalent à une résistance Raux de valeur négligeable, on peut mesurer la valeur de la terre locale Rx :

R boucle = Rx + Raux (avec Raux = résistance équivalente à R1…Rn en parallèle)

Comme Rx >> Raux’ on obtient Rboucle # Rx

La méthode à 2 pinces est équivalente : une pince a le rôle du générateur et la seconde, celui du récepteur.
Cette méthode peut être plus pratique pour les endroits difficilement accessibles ou nécessitant un diamètre d’enserrage plus grand.

Quant à la méthode 4 pôles + pince, elle nécessite l’utilisation de piquets auxiliaires mais permet une mesure exacte de la résistance de terre.

Mesure avec une pince de terre C.A 6417 (600V CAT IV) :

La pince de terre C.A 6417 de Chauvin Arnoux est destinée au contrôle des résistances de tout système conducteur présentant les caractéristiques d’une boucle conductrice.
Elle permet d’effectuer :
– Des mesures de résistances de terre si celle-ci est en série dans une boucle avec son conducteur de continuité.
– D’autres mesures de terre : terre étendue réalisée par exemple au moyen d’un fil de garde reliant les poteaux électriques, en matière de transport d’énergie ou de télécommunication.
– Les terres reparties d’un même plan de masse.

Fonctionnalités :

Ohmmètre de boucle : mesure des impédances de boucle de 0.01 Ω à 1 500 Ω. La fonction ohmmètre tenant compte de la présence d’inductances dans la boucle (la mesure des impédances gagne en précision sur les faibles valeurs).

Ampèremètre : mesure des intensités de 0.2 mA à 40 A.

Tension de contact : une estimation de la tension de contact est obtenue en calculant le produit de l’impédance de boucle par l’intensité des courants de fuite.
La valeur fournie est un majorant de la tension séparant le point de mesure et la terre. L’impédance prise en compte est en effet celle de l’intégralité de la boucle.
Dès que la tension dépasse 50 V, le symbole tension dangereuse apparaît. Si la tension dépasse le seuil mémorisé, le symbole et le seuil d’alarme sont affichés et clignotent.
Si l’alarme est active, le buzzer émet un signal sonore d’alerte lorsque la tension de contact mesurée est supérieure au seuil.

Les pinces de terre permettent de réaliser des mesures sélectives dans un système de terre en parallèle sans déconnexion de conducteur ni même planter de piquets.
Dans le cas de mise à la terre périodique ou de boucle de fond de fouille, l’utilisation de pinces de terre en mesure de faibles valeurs, permet de vérifier la continuité du conducteur de la boucle testée.

Mesure de terre en parallèle dans les postes d’installations HTA/BT
Afin d’obtenir une bonne qualité de la terre présente sur l’ensemble du réseau de distribution, une terre étendue est constituée à partir de l’ensemble des terres locales en parallèle : terres des poteaux électriques, terre de bâtiments,…

Mesure de terre en zone urbaine et/ou sur des bâtiments faradisés
Dans les bâtiments en zone urbaine ou le système de terre est constitué de nombreuses mises à la terre en parallèle, et dans les établissements équipés de matériels électroniques sensibles, un maillage des conducteurs de terre reliés à des terres multiples permet d’égaliser le potentiel des masses en particulier en cas d’orage.

Mesure sur les lignes de télécommunications
Afin de protéger ses lignes de toute perturbation, le fournisseur (France Telecom par exemple) isole les câbles par l’intermédiaire d’une gaine conductrice régulièrement reliée à la terre sur toute la longueur. En effet, constitués de plusieurs conducteurs, les câbles de télécommunication, sous l’influence de champs électromagnétiques extérieurs, subissent un courant parasite, lequel vient perturber les appareils connectés. Ce courant, dit de mode commun, s’écoule bien souvent vers la terre.

Exportation des données vers un PC

Le modèle C.A 6417 est communicant et permet de transférer tout ou partie des mesures enregistrées vers le logiciel GTC pour PC.
La communication avec GTC nécessite :
– Un PC équipé d’un adaptateur Bluetooth (V2.0 minimum, supportant le profile SPP).
– La préparation de la connexion Bluetooth sur le PC permettant d’identifier la pince de terre sur le PC.

Le logiciel GTC permet d’accéder directement :
– Aux données enregistrées dans la pince.
– A la configuration de la pince.
– Aux différentes mesures en temps réel.
Une fois les mesures effectuées, les données sont récupérées en vue de leur analyse, leur traitement, ou la création de rapports automatiques ou personnalisables avec le logiciel complet DataView.

Le logiciel DataView de Chauvin Arnoux permet pour une large gamme d’appareils de mesure de réaliser :
– La configuration d’appareils connectés à un PC, ou via Bluetooth.
– La récupération des données de mesure enregistrées dans l’appareil.
– La sauvegarde des fichiers de mesure.
– L’ouverture des fichiers sauvegardés.
– Le traitement et création de rapports.
– L’exportation vers un tableur Excel ou au format .pdf.
– La gestion base de données.

Une application ANDROID pour tablettes & Smartphones, permet une visualisation de graphiques temps- réel, une géolocalisation GPS des mesures et un envoi par e-mail des mesures accompagnées de leurs graphiques, commentaires et photos.

Contrôleur de terre C.A 6462 (résistivité, terre, couplage) :

Utilisant les méthodes traditionnelles à piquets, le C.A 6462 mesure la résistivité (montage “4 fils”), la résistance de terre (montage “3 fils”) et le couplage entre prises de terre électriquement indépendantes (montage “4 fils”).
Le résultat de la mesure et son unité s’inscrivent directement sur l’afficheur numérique rétro-éclairé.
Trois témoins lumineux signalent les événements susceptibles d’invalider le résultat de la mesure :
– LED rouge clignotante FAULT (E-H) : indication de défaut circuit courant (tension aux bornes ≥ 30 V crête).
– LED rouge clignotante HIGH RESISTANCE (ES-S) : résistance trop élevée dans le circuit tension (R ≥ 50 kΩ).
– LED rouge clignotante HIGH NOISE (ES-S) : bruit parasite ≥ 13 V crête dans le circuit tension.

Mesure de la résistivité des sols selon la “méthode de Wenner” (méthode des 4 piquets) :

Cette mesure permet de définir, en fonction des caractéristiques du terrain, les meilleures position, profondeur et géométrie nécessaires à l’implantation des prises de terre.