Conception du réseau de terre : calcul des tensions de pas et de contact
réseau de terre: Un réseau de terre est un maillage de conducteurs enterrés qui écoule le courant de défaut dans le sol tout en maintenant les différences de potentiel en surface à des valeurs sans danger ; sa conception se vérifie par le calcul des tensions de pas et de contact selon l’IEEE 80 ou l’EN 50522.
Sommaire
Une faible résistance de terre ne prouve pas à elle seule la sécurité d’un poste. La vraie question est l’écart de potentiel créé en surface par le courant de défaut et la tension qui en résulte entre les pieds d’une personne, ou entre sa main et ses pieds. La conception du réseau de terre vise précisément à ramener ces deux grandeurs, tension de pas et tension de contact, sous les limites admissibles.
Pourquoi une valeur de résistance ne suffit pas
Une habitude répandue réduit l’étude de terre à une seule valeur en ohms. Or deux dispositions de résistance identique peuvent être radicalement différentes en sécurité. Ce qui compte, c’est la façon dont le courant se répartit dans le sol et la pente du profil de potentiel en surface. Un maillage lâche peut afficher une faible résistance tout en laissant une tension de contact dangereuse au centre de chaque maille.
Données d’entrée : résistivité, courant et durée
L’étude part de trois données. La résistivité du sol est mesurée par la méthode Wenner à quatre piquets puis réduite à un modèle bicouche. Le courant réellement injecté dans le sol se déduit du courant de défaut phase-terre après retrait de la part revenant par les écrans de câbles et les câbles de garde. La durée d’élimination est la somme des temps de protection et de disjoncteur ; plus elle s’allonge, plus la tension admissible diminue.
Détermination des limites admissibles
Les tensions de contact et de pas admissibles se calculent à partir de la résistance du corps, de la résistance de contact des pieds et de la durée du courant. Une couche superficielle de gravillon à forte résistivité, de 100 à 150 mm, augmente fortement la résistance de contact des pieds et donc les limites admissibles. C’est l’une des améliorations les plus efficaces et les moins coûteuses sur chantier. La résistivité du gravillon à l’état humide doit être celle retenue dans le calcul.
Géométrie du maillage et choix des conducteurs
| Paramètre | Plage typique | Effet |
|---|---|---|
| Pas de maille | 3 à 10 m | Réduit directement la tension de contact |
| Profondeur d’enfouissement | 0,5 à 0,8 m | Adoucit le gradient de surface |
| Couche de gravillon | 100 à 150 mm | Relève la limite admissible |
| Section conducteur | 50 à 240 mm² cuivre | Tenue thermique et marge de corrosion |
| Durée d’élimination | 0,2 à 1,0 s | Une durée longue abaisse la limite |
Les réseaux sont posés avec un pas de maille de 3 à 10 mètres, enterrés entre 0,5 et 0,8 mètre. L’élévation de potentiel est maximale en périphérie et aux angles, où l’on resserre le maillage et où l’on ajoute au besoin des piquets. La section du conducteur découle de l’effet thermique du courant de défaut ; pour le cuivre, la température déterminante est celle que supportent les connexions, non la fusion. La soudure exothermique se révèle plus fiable qu’un raccordement boulonné dans la durée.
Vérification, mesures et potentiel transféré
Une fois réalisée, l’installation est mesurée sur site : résistance de terre par la méthode de chute de potentiel, profil de potentiel en surface et continuité des liaisons. Le potentiel transféré doit également être examiné : une canalisation, un rail, une ligne de télécommunication ou le neutre basse tension quittant le réseau peuvent exporter l’élévation de potentiel. Ces points appellent des manchons isolants, des brides isolantes ou une terre séparée.
Points clés: réseau de terre
- Une faible résistance ne prouve pas la sécurité — c’est l’écart de potentiel en surface qui gouverne.
- Le gravillon est le gain le plus économique — il augmente la résistance de contact des pieds.
- Les angles et bordures sont critiques — l’élévation de potentiel culmine en périphérie.
- Ne jamais négliger le potentiel transféré — les liaisons métalliques exportent le danger.
- Source normative — catalogue des publications IEC: iec.ch.
Questions fréquentes
Quelle norme retenir pour un réseau de terre ?
La pratique européenne suit l’EN 50522, tandis que l’IEEE Std 80 est très répandu en ingénierie internationale. Les deux visent à limiter les tensions de pas et de contact, mais leurs critères et méthodes diffèrent ; le cahier des charges doit préciser le référentiel.
Que faire lorsque la résistivité du sol est élevée ?
Resserrer le maillage, atteindre une couche moins résistive par des piquets profonds, étendre l’emprise du réseau et poser une couche de gravillon. Les produits d’amélioration chimique n’apportent qu’un bénéfice temporaire et ne constituent pas une solution autonome.
Faut-il relier le neutre basse tension au réseau du poste ?
Cela dépend. Une terre commune peut exporter l’élévation de potentiel vers l’installation basse tension. L’EN 50522 admet la mise en commun tant que l’élévation reste sous des limites définies et impose la séparation au-delà.
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