Terre (électricité)

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La terre électrique est un concept qui représente le sol (la masse terreuse, d'où le nom de « terre ») tout en le considérant comme conducteur et, par convention, au potentiel 0 volt.

Tableau d’interconnexion des mises à la terre.
En haut la liaison au puits de terre
En bas l'interconnexion des fils de terre

Définition légale[modifier | modifier le code]

Puits de terre et liaison équipotentielle.

La définition légale est : « masse conductrice de la terre, » (comprendre : le sol) « dont le potentiel électrique en chaque point est considéré comme égal à zéro »[1].

Cette définition repose sur l'hypothèse, que la terre est parfaitement conductrice et que son potentiel est le même en tout point. Ceci peut être contredit ponctuellement, par exemple pendant le temps d'un choc de foudre en un point précis ; pendant cette période, certes très courte, le potentiel du sol n'est plus homogène et localement il n'est pas au potentiel moyen du globe. Il s'agit donc d'une convention, mais, fondamentalement, on aurait peine à obtenir une meilleure référence pour « zéro volt » et le sol suffit donc au quotidien. De plus, ce qui importe pour la sécurité n'est pas tant le potentiel dans l'absolu mais l’équipotentialité.

En pratique, aucun conducteur n'étant parfait, le potentiel d'un conducteur de mise à la terre, généralement nommé fil de terre, ne sera pas nécessairement nul mais, sauf problème d'installation, ce potentiel devrait être suffisamment faible pour ne pas être dangereux.

Il convient de n'avoir qu'un seul puits de terre par site et de s'assurer que toutes les liaisons de terre soient interconnectées pour assurer l'équipotentialité.

Caractéristiques[modifier | modifier le code]

Résistivité du sol[modifier | modifier le code]

connexion du "fil de terre" sur le "piquet de terre"

La résistivité du sol se mesure à l'aide d'un telluromètre. Cette valeur dépend fortement de la constitution du sol et de son hygrométrie, de la température et de la profondeur. Cependant on peut considérer que sa dépendance à l'humidité et à la température devient moins importante au delà de 2 m de profondeur[N 1].

Sol Résistivité moyenne (Ω.m)
Tourbe humide 25 (5-100)
Limon 50 (20-100)
Marnes 150 (40-200)
Schistes 200 (50-300)
Sable argileux 250 (50-500)
Calcaire tendre 400 (50-800)
Granite et grès altérés 800 (100-1500)
Sable siliceux 1500 (200-3000)
Sol pierreux nu 2000 (1500-3000)
Calcaires compacts 2500 (800-5000)
Granite et grès peu fissurés 5000 (1500-12000)

Courant tellurique[modifier | modifier le code]

Le courant tellurique est un courant électrique (continu ou extrêmement basse fréquence) qui circule dans la croûte terrestre, qui est lié en particulier au champ magnétique terrestre et dont la densité moyenne est de 2 A/km2.

Utilité de la mise à la terre[modifier | modifier le code]

Disjoncteur différentiel 30mA
Interrupteur différentiel (triphasé + neutre) 30mA

Défaut d'isolement[modifier | modifier le code]

Un défaut d'isolement se produit dans un équipement électrique, lorsqu'un fil sous tension (généralement la phase d'un câble d'alimentation) est dénudé et vient toucher la carcasse métallique d'un appareil. À partir de cet instant il y a un danger certain d'électrisation voire d'électrocution si une personne entre en contact avec l'appareil. Dans de très nombreux pays, les appareils comportant une carcasse métallique doivent réglementairement être reliés à la terre de l'installation, afin d'engendrer un courant de défaut en cas de problème, on parle alors de « terre de protection » (abréviation PE). Cette disposition permet le déclenchement d'un disjoncteur-différentiel placé en tête de circuit du tableau électrique.

Attention : quand le neutre est relié à la terre par le distributeur d'électricité, cela ne dispense, en aucun cas, de la présence d'une mise à la terre locale ; en son absence les défauts ne pourraient pas être détectés par le disjoncteur différentiel. C'est bien l'association d'un disjoncteur différentiel avec un fil supplémentaire de mise à la terre locale, qui permet la sécurité des personnes.

Article détaillé : Schéma de liaison à la terre.

Afin d'être certain d'avoir un potentiel nul entre deux parties métalliques proches, et donc de ne pas risquer de s'électriser en touchant ces deux parties (exemple, dans une salle de bain), il est obligatoire de relier entre eux les tuyaux, huisseries et autres structures conductrices pour garantir l'équipotentialité. Cette interconnexion est nécessaire pour éviter tout problème, il convient de le faire « au plus court ». C’est-à-dire non seulement de faire le nécessaire pour que ce câble soit le plus court possible entre deux objets, mais aussi en répétant l'opération en plusieurs points si la longueur des objets est grande. De surcroît, bien sûr, il faut raccorder ces liaisons à la terre pour conserver le fonctionnement du disjoncteur différentiel si un courant venait à circuler dans les parties métalliques en cas de défaut (exemple : un chauffe-eau défectueux).

Il est fortement déconseillé de mettre à proximité deux appareils, à carcasse métallique, alimentés par des prises électriques distantes et à plus forte raison de deux bâtiments différents.

Liaison équipotentielle[modifier | modifier le code]

La terre est également utilisée comme référence de potentiel, pour sa conductivité relativement bonne, mais surtout grâce à sa grande capacité à écouler les charges électriques. Elle sert notamment à évacuer les décharges électrostatiques, les courants de mode commun des câbles de longueur importante, les surtensions dues à la foudre, les courants de défaut d'ouvrages haute tension, les pertes dans les grandes antennes hectométriques. La terre est ainsi un élément indispensable dans le domaine d'étude de la compatibilité électromagnétique.

Des liaisons équipotentielles devraient être établies à chaque fois que des pièces conductrices d'électricité (métaux, eau, etc.) risquent de se trouver au contact de l'électricité ou de personnes utilisant un appareil alimenté par de l’électricité. Pour éviter que ce risque ne se transforme en problème, toutes les pièces conductrices d’électricité doivent se trouver connectées à la terre de référence. Cela peut se traduire par différents types de liaisons équipotentielles, mise à la terre selon le lieu où l'on se trouve:

  • Mise à la terre des poutres métalliques, des tuyaux d'alimentation en eau, des tuyaux métalliques de la climatisation, etc. d'un bâtiment,
  • Mise à la terre de l'arrivée d'eau et de tous les tuyaux métalliques (eau, gaz ou chauffage central) dans une maison ou un batiment.
  • Mise à la terre d'une baignoire à structure métallique, d'une armoire métallique, des tuyaux d'alimentation en eau, etc. dans une salle d'eau.

Couleur[modifier | modifier le code]

Câble monophasé avec terre: Le fil de terre est caractérisé par un isolant teinté en vert et jaune

Le câble de terre (appelé « conducteur de protection ») a une couleur spécifique qui le distingue : selon les pays (c'est le cas pour l'Union européenne) on peut le trouver en jaune et vert       (le plus fréquent), voire en vert ou même sans isolant (tresse ou câblette). On le trouvait anciennement parfois en gris (désormais interdit).

Du fait de son rôle spécifique de sécurité, les prises de courant distinguent toujours sans confusion possible ce conducteur particulier sur une broche spécifique. La manière de faire dépend du type de prise électrique.

Autres sens du mot terre[modifier | modifier le code]

La plupart du temps, par extension et abus de langage, le terme de « terre » désigne également :

la prise de terre 
c'est-à-dire l'ensemble du ou des conducteurs enterrés et interconnectés entre eux et qui sont donc au potentiel du sol (la terre électrique) ;
un bornier de terre ou barrette de terre 
en général une lamelle conductrice dévissable qui assure la connexion entre la prise de terre et le reste de l'installation ;
un fil de terre ou conducteur de mise à la terre 
qui désigne le câble de protection en lui-même (connecté au bornier de terre) et qui parcourt toute l'installation ;
une broche de terre 
que l'on retrouve sur les prises électriques et qui est connectée à un fil de terre et à « la terre ».

Notes et références[modifier | modifier le code]

Notes[modifier | modifier le code]

  1. sauf dans des sols particulièrement compact et peu conducteur de l'électricité tel que le granite peu fissuré

Références[modifier | modifier le code]

  1. décret n°88-1056 (du 14 novembre 1988), sur le site legifrance.gouv.fr

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • Alain Charoy, Compatibilité électro-magnétique, Dunod,‎ 2005, 701 p. (ISBN 2100495208)
  • (en) Jinliang He, Rong Zeng et Bo Zhang, Methodology and technology for power system grounding, Wiley, IEEE press,‎ 2013 (ISBN 978-1-118-25495-0, lire en ligne)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Articles connexes[modifier | modifier le code]