Mise à la terre dans une maison privée: calcul, appareil, installation

Points d’article



L’article décrit comment effectuer indépendamment la mise à la terre dans un chalet privé. Nous comprendrons les principes de la mise à la terre, apprendrons à calculer la configuration de cet appareil et déterminerons les matériaux nécessaires.

Mise à la terre dans une maison privée

Il y a environ 20-25 ans, nous construisions des bâtiments privés et publics, sans même penser à la protection efficace d’une personne contre les chocs électriques. Récemment, tout est devenu différent – nos tableaux de distribution d’entrée sont de plus en plus grands, ils abritent désormais des dizaines de disjoncteurs, plusieurs disjoncteurs différentiels, et il y a presque toujours un bus de mise à la terre séparé. Qu’est ce qui a changé? L’électricité est maintenant littéralement autour de nous, les maisons ont un grand nombre d’accessoires de câblage, beaucoup d’appareils électroménagers et de blocs d’alimentation, qui sont des sources potentielles de danger, en plus, nous avons probablement commencé à valoriser davantage la vie humaine.

Les codes du bâtiment modernes (en particulier le PUE) exigent qu’au moins une des mesures suivantes soit appliquée pour protéger une personne dans des locaux d’habitation:

  • chute de tension;
  • égalisation de potentiel;
  • utilisation de la double isolation des fils;
  • utilisation de transformateurs d’isolement;
  • installation de dispositifs à courant résiduel;
  • disposition de mise à la terre, mise à la terre.

Bien sûr, la question de la sécurité doit être abordée de manière globale et utiliser toutes les méthodes possibles, mais la mise à la terre dans la maison doit être obligatoire.

La mise à la terre des installations électriques est la méthode de protection la plus fiable et la plus efficace qui, avec d’autres mesures, rend l’électricité domestique absolument sûre. En fait, la mise à la terre est une connexion délibérée des enceintes des installations électriques (éléments non alimentés) avec la terre. Pour de nombreux propriétaires, l’organisation de la mise à la terre semble être soit trop coûteuse et technologiquement avancée, soit trop simple, ce qui n’est pas tout à fait vrai..

Mise à la terre dans une maison privée

Dans une maison privée, il n’est pas techniquement difficile de faire une mise à la terre fiable, car la distance au sol est très petite et vous pouvez toujours trouver des zones libres dans la cour. Les résidents des anciens immeubles d’habitation sont beaucoup moins chanceux, où les boucles de mise à la terre ne fonctionnent plus, puis certains compatriotes parviennent à se mettre à la terre individuellement à partir des étages supérieurs, posant un conducteur de leur appartement le long des murs du bâtiment jusqu’au sol. Pendant ce temps, ce serait une erreur de croire que toute broche de fer enfoncée dans le sol, ou toute conduite d’eau, deviendra une boucle de terre de travail normale. La mise à la terre est un système composé de plusieurs éléments importants avec des paramètres notés spécifiques, qui fonctionne selon certains principes, interagit étroitement avec d’autres systèmes.

Fondamentaux de la mise à la terre de protection

Dans un appareil électrique défectueux (par exemple, si l’isolation du fil d’alimentation est endommagée), une tension peut apparaître sur son boîtier. Lorsqu’une personne touche l’appareil, le courant se précipite dans le sol, traversant son corps et causant souvent des dommages irréparables, tous les dispositifs de protection ne peuvent pas réagir ou avoir le temps de couper rapidement le circuit. Pourquoi le courant va-t-il au sol? Parce qu’il accepte facilement une décharge, car il a une capacité électrique très élevée. Si le courant de fuite (par le courant de conduction circulant entre deux électrodes ou plus) est proposé un autre moyen plus simple, par exemple un conducteur avec une résistance inférieure – pour la mise à la terre, il ne doit pas dépasser 4 ohms, il ira au sol le long de celui-ci, et non par une personne avec résistance du corps 1 kOhm. Un courant de fuite se produit dans le circuit et un dispositif à courant résiduel (RCD) déconnecte la zone endommagée en une fraction de seconde.

C’est pourquoi tous les actionneurs et unités électriques modernes sont conçus de manière à ce qu’un conducteur de mise à la terre puisse y être connecté et que des fils à trois conducteurs soient utilisés pour le câblage. Cela s’applique également à tous les appareils ménagers modernes, où le corps et l’un des contacts de la prise d’alimentation sont connectés – ils utilisent des prises avec un contact PE (antennes) pour les alimenter. Toutes les lampes, lustres, appliques ont des bornes pour connecter le câblage « jaune », et les boîtiers métalliques des tableaux de distribution et des structures métalliques sur lesquels l’équipement d’alimentation est situé sont mis à la terre. Tous les consommateurs de réseaux avec une tension de courant alternatif supérieure à 42 V sont mis à la terre sans faute, pour un courant continu – supérieur à 110 V.Notez que la mise à la terre assure non seulement la sécurité électrique des personnes, mais aussi:

  • stabilise le fonctionnement des installations électriques;
  • protège les appareils contre les surtensions;
  • réduit la quantité d’interférences sur le réseau et l’intensité du rayonnement électromagnétique haute fréquence.

Le dispositif de mise à la terre se compose des éléments suivants:

  • sectionneur de terre
  • conducteurs de mise à la terre

Mise à la terre dans une maison privée

Le conducteur de mise à la terre sera n’importe quelle partie du dispositif de mise à la terre qui relie les installations électriques à l’électrode de mise à la terre, ce sont des conducteurs séparés (généralement acceptés – en isolation jaune), des éléments des circuits externes et internes, un bus spécial situé dans le blindage.

Un conducteur de mise à la terre est une électrode, la partie du circuit de mise à la terre qui est en contact direct avec la terre. Cet élément assure l’écoulement des courants dans le sol et leur dispersion. Selon que des éléments enterrés des structures de bâtiment sont utilisés à cette fin ou un conducteur spécialement créé, les conducteurs de mise à la terre naturels et artificiels sont distingués. Selon le PUE, la préférence doit toujours être donnée à l’utilisation d’électrodes de terre naturelles (clause 1.7.35), dans une maison privée, cela peut être:

  • tubage de puits en métal;
  • tout pipeline en acier, y compris les tuyaux pour la pose de fils électriques;
  • armure de plomb du câble d’alimentation;
  • divers poteaux et supports métalliques dans la rue, par exemple des éléments de clôture;
  • béton armé enterré et éléments métalliques du bâtiment (colonnes, fermes, mines, fondations).

Des électrodes artificielles peuvent être utilisées si la résistance des électrodes de terre naturelles ne correspond pas à la norme, nous les examinerons plus en détail.

Calcul du dispositif de mise à la terre

Le paramètre principal à calculer est la conductivité de l’électrode de terre. En d’autres termes, nous devons choisir une électrode d’une telle configuration afin que la résistance du dispositif de mise à la terre ne dépasse pas la norme. Les dispositions du PUE indiquent les nombres suivants, qui sont le maximum autorisé:

  • 2 Ohm – pour une tension de ligne monophasée de 380 volts;
  • 4 ohms – pour 220 volts;
  • 8 ohms – pour 127 volts.

Avec un courant triphasé, les résistances maximales seront les mêmes 2, 4 et 8 ohms, mais uniquement pour des tensions de 660, 380 et 127 volts, respectivement.

Qu’est-ce qui détermine la conductivité du système d’électrode de terre (lire, la résistance du dispositif de mise à la terre)? Simplifié – à partir de la zone de contact de l’électrode avec la résistivité du sol et du sol. Plus l’électrode de terre est grande, plus la résistance est faible, plus le sol prend de courant. Toutes les formules de calcul suggèrent de prendre en compte la surface de l’électrode et la profondeur de son immersion. Par exemple, pour calculer un seul dispositif de mise à la terre de section circulaire, nous avons la formule suivante:

La formule de calcul de la résistance du dispositif de mise à la terre

Où: – diamètre de la broche, L – longueur d’électrode, T – distance de la surface au milieu de l’électrode de masse, ln – logarithme, ? – constante (3.14), ? – résistivité du sol (Ohm m).

Veuillez noter que la résistivité du sol est le principal paramètre de calcul. Plus cette résistance est faible, plus notre mise à la terre sera conductrice et plus la protection sera efficace. Les principaux chiffres de base pour un certain type de sol peuvent être trouvés dans des tableaux et graphiques accessibles au public, mais cela dépend beaucoup de son état réel – densité, équilibre de l’eau, température, profondeur de congélation saisonnière, présence et concentration de produits chimiques «électroactifs» – alcalis, acides, sels … De plus, à des profondeurs différentes, la situation peut changer de manière significative, les propriétés physiques de la fondation continentale deviennent différentes, des aquifères apparaissent qui réduisent la résistance, la température augmente … En règle générale, avec l’augmentation de la profondeur, le sol devient plus courant..

Graphique de la dépendance de la résistance de la boucle de mise à la terre sur la profondeur

Graphique de la dépendance de la résistance de la boucle de mise à la terre à l'humidité du sol

À des températures inférieures à zéro, la résistance des sols augmente fortement en raison du gel de l’eau. Par conséquent, il y a certaines difficultés avec la mise à la terre dans les zones avec des sols de pergélisol. Pour la même raison, la longueur des électrodes de terre doit être d’un ordre de grandeur supérieur à la profondeur saisonnière de gel aux latitudes normales..

Graphique de la dépendance de la résistance de la boucle de mise à la terre à la température du sol

Idéalement, la résistance du sol et le dispositif de mise à la terre dans son ensemble devraient être étudiés de manière pratique, tandis que les formules nous aideront à faire les calculs de base. Souvent, l’analyse a lieu directement au stade de l’assemblage des circuits – les électrodes sont immergées et les mesures de la conductivité de mise à la terre sont effectuées en temps réel: si la résistance est trop élevée, alors le nombre d’électrodes de masse ou le degré de leur enfouissement est augmenté.

A noter que la mise à la terre doit fonctionner à tout moment de l’année, il est donc recommandé de la vérifier dans les conditions les plus défavorables (sécheresse, gel). Si cela n’est pas possible, des coefficients spéciaux sont appliqués aux résultats, en tenant compte des changements saisonniers de la résistance du sol dans une zone donnée..

Si plusieurs électrodes sont utilisées pour équiper l’électrode de masse, la procédure de calcul sera quelque peu différente:

  1. La résistance est calculée pour chacun d’eux (la formule ci-dessus peut être appliquée).
  2. Les indicateurs sont résumés.
  3. Il est nécessaire de prendre en compte le « facteur d’utilisation ».
  4. La formule ressemble à ceci:

La formule pour calculer la résistance d'un système d'électrodes de masse à partir de plusieurs électrodes

Où: N – nombre d’électrodes de masse, Àet – Taux d’utilisation, R1 résistance de chaque électrode séparément.

Comme vous pouvez le voir, la conductivité des éléments horizontaux reliant les électrodes en un seul circuit n’est pas prise en compte..

Le facteur d’utilisation peut entraîner une certaine complexité – il reflète le phénomène dans lequel les électrodes adjacentes du circuit s’influencent mutuellement, car les zones de dissipation des courants dans le sol commencent à se croiser lorsqu’elles sont trop proches. Plus les électrodes de terre individuelles sont proches les unes des autres, plus la résistance totale du dispositif de mise à la terre est élevée. Une sphère de travail d’un rayon égal à sa longueur est formée autour de chaque électrode dans le sol, ce qui signifie que la distance idéale entre les électrodes de masse sera leur longueur dans le sol (L), multipliée par 2.

Emplacement des électrodes de mise à la terre

Le rapport de la distance entre les électrodes à leur longueur Nombre d’électrodes Coef. utilisation
1 cinq 0,7
1 Dix 0,6
1 15 0,53
1 20 0,5
2 cinq 0,81
2 Dix 0,75
2 15 0,7
2 20 0,67
Placement en boucle fermée
Le rapport de la distance entre les électrodes à leur longueur Nombre d’électrodes Coef. utilisation
1 cinq 0,65
1 Dix 0,55
1 15 0,51
1 20 0,45
2 cinq 0,75
2 Dix 0,69
2 15 0,66
2 20 0,63

Pour calculer le nombre d’électrodes de terre à enfouir dans le sol, utilisez la formule suivante:

La formule de calcul de la profondeur de mise à la terre

Où: R – résistance de conception du dispositif de mise à la terre, R1 – résistance d’une électrode, Àet – Taux d’utilisation.

Quant à la disposition des électrodes de mise à la terre, elles ne doivent pas nécessairement former un triangle, bien que ce soit la configuration la plus courante du circuit. Les électrodes peuvent être placées dans une rangée avec une connexion en série. Cette option est pratique si une étroite bande de terrain est allouée pour organiser la mise à la terre..

Installation de mise à la terre

En principe, deux types de dispositifs de mise à la terre peuvent être distingués, qui diffèrent l’un de l’autre en termes de technique d’installation et de caractéristiques des matériaux. La première est une conception modulaire à broches (fabriquée en usine) avec une ou plusieurs électrodes, la seconde est une version artisanale avec plusieurs électrodes de masse en métal laminé. Leurs principales différences ne résident que dans l’organisation de la partie enterrée – conductrice, «supérieure», leur partie est identique.

Les kits de mise à la terre d’usine sont technologiquement avancés et présentent un certain nombre d’avantages:

  • livrés en ensemble, les éléments sont spécialement conçus pour l’agencement de la protection et sont réalisés sur des équipements industriels;
  • ne nécessitent presque pas d’excavation, aucun travail de soudage n’est nécessaire;
  • vous permettent d’aller en profondeur jusqu’à plusieurs dizaines de mètres et d’obtenir une résistance très faible et stable de l’ensemble de l’appareil.

Installation de la boucle de terre

Le seul inconvénient de tels systèmes est leur coût élevé..

Matériaux et outils pour le dispositif de mise à la terre

Les conducteurs de mise à la terre artificiels doivent être en acier laminé. Convient à ces fins:

  • coin;
  • tuyau rond ou rectangulaire;
  • barre.

Pour protéger le métal de la corrosion, des électrodes galvanisées sont utilisées. Il est également permis d’utiliser du béton électriquement conducteur comme électrode de terre.

Dans les ensembles d’usine, il s’agit de broches d’un mètre et demi plaquées cuivre étirées pleines avec des fils aux extrémités. Une pointe conique tranchante est installée sur le premier élément, les broches individuelles sont reliées au moyen de raccords filetés en laiton. Les électrodes sont immergées dans le sol à l’aide d’outils à percussion portatifs (cartouche SDS-Max, puissance d’impact d’environ 20 J). Un adaptateur et une tête de guidage sont utilisés pour transférer l’énergie du marteau perforateur. La connexion entre le conducteur de mise à la terre et l’électrode se fait par une pince en acier inoxydable. Pour protéger les joints de la corrosion et réduire la résistance au niveau des joints, une pâte spéciale est utilisée.

Attention! Les interrupteurs de mise à la terre ne doivent pas être peints, lubrifiés ou conservés de toute autre manière qui réduirait leur conductivité..

L’effet de la corrosion (la pièce en acier s’amincit progressivement) doit être pris en compte lors du choix de la section transversale de l’électrode, il est sélectionné avec une certaine marge, ce qui garantit une durabilité suffisante du circuit. Les sections minimales admissibles des électrodes de terre situées dans les sols sont limitées par les documents réglementaires:

  • tige galvanisée – 6 mm;
  • tige en métal ferreux – 10 mm;
  • section rectangulaire laminée – 48 mm2.

Attention! L’épaisseur des étagères en acier rectangulaire ou l’épaisseur de paroi des tuyaux doit être d’au moins 4 mm.

Une bande est le plus souvent utilisée comme conducteur reliant plusieurs électrodes dans le sol, mais un fil, un coin, un tuyau peut être utilisé. Avec ces matériaux, il est possible de mettre à la terre le panneau électrique lui-même (la section des matériaux a moins de restrictions: tige – 5 mm, acier rectangulaire – 24 mm2, épaisseur du mur et de l’étagère – 2,5 mm).

Le conducteur de mise à la terre à l’intérieur du bâtiment doit avoir une section transversale égale à la section transversale du conducteur de phase utilisé dans le câblage de la maison.

Il existe également des exigences minimales:

  • aluminium non isolé – 6 mm;
  • cuivre non isolé – 4 mm;
  • aluminium dans l’isolation – 2,5 mm;
  • cuivre dans l’isolation – 1,5 mm.

Pour la commutation de tous les conducteurs de mise à la terre, il est nécessaire d’utiliser des barres de mise à la terre en bronze électrotechnique. Dans le système de mise à la terre TT, ces éléments du tableau sont fixés directement à la paroi du boîtier métallique.

Bus terrestre

L’électrode de terre faite maison est approfondie à l’aide d’un marteau, les kits d’usine sont martelés avec des marteaux-piqueurs. Dans les deux cas, nous vous recommandons de préparer une plateforme ou une échelle. Pour travailler avec des produits laminés noirs, il sera nécessaire d’utiliser le soudage à l’arc manuel.

Assemblage du dispositif de mise à la terre

Considérons l’ordre des actions. Aux points initiaux, nous indiquerons les opérations typiques pour l’installation des deux types d’électrodes de mise à la terre.

Disposition et excavation.Il est recommandé d’installer des sectionneurs de terre dans le sol à une distance d’environ un mètre de la fondation. Conformément au projet, le marquage du contour est fait – comme nous l’avons déjà dit, il peut s’agir d’un triangle équilatéral, d’une ligne, d’un cercle, de plusieurs rangées … La distance entre les électrodes est prise à partir de 1,2 mètre, ce qui en fait plus du double de la longueur du système d’électrodes de masse n’a pas de sens. Comme option de base, adaptée à la plupart de nos conditions, vous pouvez prendre un triangle avec un côté de 1,5 à 3 mètres et une longueur d’électrodes de 2-3 mètres.

Installation de mise à la terre dans une maison privée

Ensuite, vous devez creuser une tranchée d’une profondeur d’environ 70 à 80 cm, la profondeur minimale autorisée est de 50 cm. La largeur de la tranchée aux points d’approfondissement devrait être pratique pour les conducteurs de soudage, généralement ils creusent avec des pentes d’environ 0,5 à 0,7 mètre de large.

Pour piloter une mise à la terre modulaire à électrode unique, une seule fosse de 50x50x50 cm est nécessaire.

Préparation de l’électrode.Pour faciliter l’immersion de l’électrode de masse dans le sol, le métal laminé est affûté à l’aide d’une meuleuse, par exemple, les étagères sont coupées en biais, le tuyau est coupé en oblique, la tige est affûtée. Si du métal utilisé est utilisé, alors, si nécessaire, il doit être complètement nettoyé des revêtements protecteurs.

Une tête pointue est vissée sur la broche de terre modulaire d’usine, la connexion est enduite de pâte.

Les coins (le plus souvent ce sont des coins de 50x50x5 mm) sont enfoncés dans le sol par des coups avec un marteau.Il est plus pratique de commencer le travail depuis l’échafaudage. Si le métal est mou, il est préférable de frapper les pièces à travers des entretoises en bois. La tête du sectionneur de terre doit s’élever de 150 à 200 mm au-dessus du fond de la tranchée afin que nous puissions connecter les électrodes dans un circuit.

Installation de mise à la terre dans une maison privée

Les axes d’usine sont enterrés à l’aide d’un marteau de démolition avec un mandrin à queue SDS-Max et une capacité d’impact de 20-25 joules. Après immersion de chaque broche (1,5 mètre), un manchon et l’élément de mise à la terre suivant y sont vissés, ce cycle est répété jusqu’à ce que l’électrode atteigne la profondeur de conception, ou qu’une panne se produise (impossibilité d’approfondir davantage). En cas de panne, les broches de mise à la terre supplémentaires sont obstruées, le système devient multi-électrode.

Les interrupteurs de mise à la terre sont connectés à un conducteur horizontal,il est généralement plus pratique de travailler avec une bande de 40×4 mm. Pour le métal ferreux, le soudage est ici nécessaire, car les assemblages boulonnés s’oxyderont rapidement et la résistance de l’appareil augmentera. Le pointage ne fonctionnera pas – vous avez besoin d’une longue soudure de haute qualité.

Installation de mise à la terre dans une maison privée

À partir du contour résultant, nous prenons la bande vers la maison, la plions et la fixons sur la base. À l’extrémité de la bande, nous soudons un boulon M8 à travers lequel un conducteur de mise à la terre de protection provenant du blindage sera connecté.

Installation de mise à la terre dans une maison privée

Une pince de serrage est installée sur la dernière broche modulaire et le conducteur est fixe. La pince est enveloppée d’un ruban d’étanchéité spécial.

La tranchée est recouverte de terre.Il est recommandé d’utiliser des compositions à grains fins homogènes denses à ces fins..

Les ensembles d’usine avec une électrode peuvent être complétés avec un puits de révision en plastique.

Installation de mise à la terre dans une maison privée

Le conducteur de mise à la terre est conduit dans le tableau.Il peut être fixé directement aux structures du bâtiment, à l’exception des zones à forte humidité – il est préférable d’y utiliser des isolants. À travers les murs, le conducteur est dessiné au moyen de tuyaux-manchons en métal ou en plastique, en fait, les règles de pose s’appliquent de la même manière que pour le câblage « principal » (ce sera l’un des articles suivants).

Dans le tableau, le conducteur, après avoir été serti avec une connexion à boulon, est connecté au bus de terre, qui est installé sur le corps du boîtier (système TT).

La résistance du dispositif de mise à la terre est vérifiée avec un multimètre, si, en tenant compte des coefficients saisonniers (déterminés par le service national de surveillance de l’énergie pour différentes latitudes, il existe des tableaux prêts à l’emploi), elle dépasse 4 ohms, il est alors nécessaire d’augmenter le nombre d’électrodes.

Lors de la commutation de l’appareillage, les conducteurs de fils en isolation jaune (ils proviennent de consommateurs de courant) sont également bloqués dans les connecteurs de bus.

Lors du raccordement de douilles, d’appareils, de lampes, les conducteurs de mise à la terre jaunes sont commutés aux endroits appropriés (ils sont généralement marqués d’un signe spécial – trois bandes horizontales de tailles différentes), par exemple, dans les douilles, il s’agit de la vis centrale.

Installation d'une prise mise à la terre

Un système dans lequel la boucle de masse n’est en aucun cas connectée au conducteur de travail neutre N est appelé TT. Il est recommandé pour une utilisation lorsque les options TN (il y a une connexion entre le neutre et le conducteur de mise à la terre) ne peuvent pas être utilisées, par exemple, si l’état des lignes électriques aériennes n’est pas satisfaisant. Bien sûr, pour cette raison commune, il est devenu très populaire. Mais, il convient de noter que le système TT avec un neutre indépendant de consommateurs solidement fondé doit être assuré à l’aide d’un RCD. Nous parlerons des dispositifs à courant résiduel dans le prochain article..

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