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Glossaire · Secteur de l’énergie & transition énergétique

Mise à la terre

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La mise à la terre désigne la liaison conductrice d'installations électriques, de matériels ou de parties conductrices d'un bâtiment avec le sol. Il ne s'agit pas simplement d'un fil « planté dans la terre ». Il s'agit d'une liaison électrique planifiée, par laquelle les potentiels sont fixés, les courants de défaut sont acheminés et les tensions dangereuses sont limitées. La mise à la terre est un élément fondamental de la sécurité électrique et relève en même temps de l'exploitation des réseaux.

La terre comme potentiel de référence

L'électrotechnique utilise la terre comme potentiel de référence. Ce n'est pas parce que le sol conduit particulièrement bien, car sa résistivité est très élevée par rapport à celle du cuivre. Ce qui est déterminant, c'est l'énorme section à travers laquelle les courants peuvent se répandre. La référence est la « terre lointaine », c'est-à-dire une zone suffisamment éloignée d'une prise de terre. Ce potentiel n'est toutefois pas le même partout. Lorsqu'un courant circule dans le sol, un entonnoir de potentiel se forme autour de la prise de terre. Une tige métallique dans le sol ne rend donc pas à elle seule une installation de mise à la terre efficace. Sont importants : la résistance de dispersion et l'impédance de terre, la nature et l'humidité du sol, la forme et l'implantation des prises de terre, les sections des conducteurs, la protection contre la corrosion et la coordination avec les organes de protection. On mesure en ohms, en ampères et en volts : la résistance ou l'impédance du chemin de mise à la terre, l'intensité et la durée des courants de défaut possibles et les tensions que des personnes ou des animaux peuvent franchir.

Types et fonctions de la mise à la terre

  • Mise à la terre de protection : les parties conductrices accessibles, par exemple les boîtiers, sont mises à la terre afin de ne pas conserver de tension dangereuse en cas de défaut et de provoquer une coupure.

  • Mise à la terre de service ou du système : un point du circuit de service est mis à la terre, le plus souvent le point neutre d'un transformateur ou d'un générateur. La manière dont cela se fait relève du traitement du point neutre.

  • Mise à la terre fonctionnelle : elle ne sert pas à la protection des personnes, mais au fonctionnement des appareils, par exemple pour la compatibilité électromagnétique, les filtres ou la métrologie.

  • Mise à la terre de protection contre la foudre : elle écoule les courants de foudre dans le sol. En règle générale, elle est reliée au reste de l'installation de mise à la terre.

  • Mise à la terre de travail : avant des travaux, les parties d'installation hors tension sont mises à la terre et court-circuitées. C'est l'une des cinq règles de sécurité pour les travaux sur des installations électriques. On évite ainsi qu'une remise sous tension involontaire, l'influence électrostatique ou des charges résiduelles ne deviennent dangereuses.

Mise à la terre dans le réseau basse tension : TN, TT et IT

Le cas de sécurité le plus simple : un boîtier métallique que l'on peut toucher ne doit pas porter durablement une tension dangereuse par rapport à la terre. Si un conducteur de phase touche le boîtier, le courant de défaut qui en résulte doit être assez élevé pour qu'un fusible, un disjoncteur ou un dispositif différentiel à courant résiduel (RCD) coupe à temps. Le chemin emprunté par ce courant dépend fortement du système de réseau.

Dans le système TN, le point neutre du transformateur du réseau local est mis à la terre. Les masses de l'installation du client sont reliées à ce point neutre par le conducteur de protection (PE) ou par le conducteur combiné PEN. En cas de défaut d'isolement à la masse, le courant de défaut retourne donc principalement vers le transformateur par cette boucle conductrice métallique et non par le sol. Il en résulte un courant élevé qui fait déclencher rapidement les organes de protection contre les surintensités. L'impédance de boucle est déterminante. Dans le système TT, l'installation du client dispose de sa propre prise de terre, distincte de la mise à la terre de service du gestionnaire de réseau. Ici, le courant de défaut circule réellement dans le sol. Il est généralement si faible que la coupure est en règle générale assurée par un RCD. Dans le système IT, les parties actives ne sont pas mises à la terre ou ne le sont que par une impédance suffisamment élevée, alors que les masses le sont. Un premier défaut par rapport à la terre n'entraîne alors pas nécessairement une coupure. Il doit toutefois être signalé, par exemple par une surveillance d'isolement, et éliminé rapidement.

En Allemagne, les temps de coupure sont régis par la norme DIN VDE 0100-410. Pour les circuits terminaux jusqu'à 32 A à 230 V par rapport à la terre, le temps maximal est de 0,4 s dans le système TN et de 0,2 s dans le système TT. Pour les circuits de distribution, des temps plus longs sont admis, à savoir 5 s dans le système TN et 1 s dans le système TT. Les temps plus courts dans le système TT résultent des conditions de courant de défaut différentes. Ces valeurs s'appliquent aux installations à basse tension selon cette norme. Pour les locaux spéciaux et d'autres tensions, il existe des prescriptions divergentes.

Distinctions : conducteur de protection, liaison équipotentielle, conducteur neutre

On assimile souvent la mise à la terre au conducteur de protection. C'est inexact. Le conducteur de protection relie, à l'intérieur d'une installation, les parties conductrices accessibles au système de protection. En revanche, l'installation de mise à la terre comprend les prises de terre elles-mêmes, c'est-à-dire les prises de terre de fondation, en boucle et profondes ou des réseaux de terre entiers, ainsi que les conducteurs de terre et la barre principale de terre. La liaison équipotentielle relie entre elles des parties conductrices telles que les conduites d'eau, de gaz et de chauffage, les structures de bâtiment et les écrans de câbles. Ainsi, aucune différence de tension dangereuse n'apparaît entre elles. Elle est reliée à la mise à la terre, mais ce n'est pas la même chose.

Le conducteur neutre n'est pas non plus une mise à la terre. C'est un conducteur actif qui transporte du courant en fonctionnement normal. Le conducteur de protection ne doit pas transporter de courant de service en fonctionnement normal. Les conducteurs neutre et de protection sont reliés entre eux à certains endroits, par exemple au point neutre mis à la terre ou dans le conducteur PEN d'un tronçon TN-C. Ils ne sont pourtant pas interchangeables. Après la séparation du conducteur PEN, N et PE ne doivent plus être reliés. S'ils sont intervertis ou interrompus, en particulier le conducteur PEN, des parties accessibles peuvent se mettre sous tension ou des dispositifs de protection peuvent faillir.

Mise à la terre dans les installations haute et moyenne tension

Dans le réseau électrique, la mise à la terre sert à protéger les personnes et les installations, à maîtriser les défauts et à assurer la compatibilité électromagnétique. Dans un poste de transformation, un réseau de terre maillé est enterré dans le sol. Il répartit les courants de défaut élevés et maintient les tensions de contact et de pas dans des limites admissibles. Les pylônes de lignes aériennes sont mis à la terre pour écouler les courants de foudre et de défaut. Les écrans de câbles sont mis à la terre pour maîtriser les champs et permettre des fonctions de protection. Pour les installations à courant fort en courant alternatif de plus de 1 kV, la norme DIN EN 50522 (VDE 0101-2) s'applique en Allemagne, actuellement dans l'édition 2023-10. L'édition précédente de 2011 ne pouvait être appliquée en parallèle que jusqu'en janvier 2025. Une telle installation de mise à la terre est dimensionnée avant tout selon l'intensité et la durée du courant de défaut et selon les propriétés du sol. Les prises de terre dans le sol doivent être constituées d'un matériau résistant à la corrosion.

« Mis à la terre » ne signifie pas « hors tension ». Pendant un défaut, le potentiel de toute une installation de mise à la terre peut s'élever de plusieurs centaines ou milliers de volts par rapport à la terre lointaine. Cette tension de terre peut être transmise à des endroits éloignés par des canalisations, des clôtures, des rails ou des écrans de câbles. On parle alors de transfert de potentiel. Pour le danger, ce n'est donc pas le potentiel absolu d'un point qui compte, mais la tension que le corps franchit et la durée pendant laquelle elle est appliquée. La tension de pas s'établit entre deux points du sol séparés par la longueur d'un pas, la tension de contact entre une partie conductrice touchée et l'endroit où l'on se tient. Plus un défaut est court, plus les tensions de contact admissibles sont élevées. Le dimensionnement de la mise à la terre et les temps de protection sont donc directement liés.

Lien avec le traitement du point neutre et la technique de protection

Le traitement du point neutre est étroitement lié à la mise à la terre. Le point neutre d'un transformateur ou d'un générateur peut être mis à la terre directement ou à faible impédance, compensé par une bobine d'extinction ou rester isolé. Ce choix détermine l'intensité du courant lors d'un défaut à la terre, la manière dont les relais de protection détectent le défaut et si un tronçon de réseau peut d'abord continuer à fonctionner après un défaut monophasé. Dans les réseaux moyenne tension allemands, le traitement du point neutre par compensation est très répandu, car il limite les courants capacitifs de défaut à la terre. Dans les réseaux câblés, on utilise aussi la mise à la terre du point neutre à faible impédance. Dans le réseau à très haute tension de 220 et 380 kV, le point neutre est généralement mis à la terre à faible impédance, afin que les défauts soient coupés rapidement et que l'isolation soit sollicitée de façon limitée.

La mise à la terre fait ainsi partie de la technique de protection. Les dispositifs de protection doivent détecter un défaut de manière fiable et couper la partie de réseau concernée avec la meilleure sélectivité possible, c'est-à-dire seulement le tronçon défectueux. Pour cela, le chemin du courant de défaut doit être suffisamment connu. Si l'impédance est trop élevée, un courant de défaut peut rester trop faible pour un déclenchement sûr. Si elle est très faible, de forts courants de court-circuit ou de court-circuit à la terre peuvent solliciter fortement les installations sur les plans thermique et mécanique. On ne recherche donc pas une mise à la terre la plus « forte » possible, mais une mise à la terre adaptée à la forme du réseau, au concept de protection et à l'usage.

Idées reçues courantes

La mise à la terre n'évacue pas simplement le courant « au loin » sans danger. Le courant ne disparaît pas dans le sol, il retourne toujours à sa source dans un circuit fermé, c'est-à-dire au transformateur ou au générateur. Le chemin de retour peut passer par le conducteur de protection, le conducteur PEN, le sol, des canalisations, des écrans de câbles ou des parties de bâtiment. Si ces chemins sont défavorables ou non planifiés, il en résulte des risques pour la sécurité, de la corrosion, des courants vagabonds, des perturbations électromagnétiques et des transferts de potentiel.

La mise à la terre et la protection contre la foudre sont étroitement liées, mais ce n'est pas la même chose. La protection extérieure contre la foudre se compose de dispositifs de capture, de descentes et d'une installation de mise à la terre et doit respecter des distances de séparation. La protection intérieure comprend la liaison équipotentielle de protection contre la foudre et la protection contre les surtensions. Une bonne mise à la terre réduit les risques, mais ne remplace pas un concept complet de protection contre la foudre et les surtensions.

Bâtiments : prise de terre de fondation et installation de mise à la terre

En Allemagne, les nouveaux bâtiments reçoivent en règle générale une installation de mise à la terre conforme à la norme DIN 18014. Elle est exigée par les normes d'installation et par les conditions techniques de raccordement (TAB) des gestionnaires de réseau. L'édition 2023 régit l'ensemble de l'installation de mise à la terre et non plus seulement la prise de terre de fondation dans la dalle de fond. Elle prévoit par exemple une prise de terre en boucle dans le sol lorsque du béton étanche à l'eau ou une isolation périmétrique sous la dalle de fond empêche le contact avec le sol. Elle s'applique en outre aux mises à niveau. L'Agence fédérale des réseaux (Bundesnetzagentur, chambre de décision 6) considère qu'il n'est pas abusif par principe que des gestionnaires de réseau de distribution exigent dans leurs TAB une installation de mise à la terre pour les constructions neuves. Des exécutions alternatives équivalentes doivent toutefois être admises.

Sur le plan juridique, les normes ne sont pas des lois. Selon l'article 49 de la loi allemande sur l'industrie énergétique (Energiewirtschaftsgesetz), on présume toutefois que les exigences techniques sont satisfaites lorsque les dispositions VDE sont respectées. Les TAB s'appliquent par le biais du rapport de raccordement avec le gestionnaire de réseau. Pour les installations existantes, c'est en règle générale l'état au moment de l'installation qui s'applique. En cas de modifications ou d'extensions substantielles, une adaptation peut être nécessaire.

Importance pour la transition énergétique

Avec la transition énergétique apparaissent davantage d'installations photovoltaïques, de batteries de stockage, de pompes à chaleur, de parcs de recharge et de nouveaux postes de transformation. Les interfaces entre l'installation du client et le réseau se multiplient donc aussi. Chacune requiert un concept de protection et de mise à la terre coordonné. Un onduleur avec ses filtres provoque des courants de fuite et peut, en cas de défaut, générer des courants de défaut continus. Cela influence le choix du type de RCD et le dimensionnement de la liaison équipotentielle. En cas de défaut, les onduleurs fournissent en outre nettement moins de courant de court-circuit que les générateurs tournants. Cela concerne les conditions de coupure. Pour les grandes installations photovoltaïques au sol et les batteries de stockage dotées de leur propre poste moyenne tension, les installations de mise à la terre du poste, des structures et de la clôture doivent être cohérentes.

Les responsabilités sont clairement réparties. Le gestionnaire de réseau est responsable de la mise à la terre de ses matériels et fixe les conditions de raccordement. Les entreprises d'électricité spécialisées conçoivent et réalisent l'installation du client selon les normes, y compris la prise de terre de fondation ou en boucle. Les exploitants et propriétaires sont responsables du maintien de l'installation en bon état. Les contrôleurs mesurent et évaluent la résistance de terre, la continuité du conducteur de protection, l'impédance de boucle et les conditions de coupure. Les points faibles apparaissent typiquement aux interfaces : lorsqu'une technique nouvelle rencontre d'anciens bâtiments, lorsque des prises de terre manquent ou sont corrodées, ou lorsque des mesures de protection de différents systèmes de réseau sont mélangées.

La mise à la terre est ainsi la détermination contrôlée des potentiels électriques et des chemins des courants de défaut. Elle ne protège de façon fiable que si elle est planifiée en tenant compte du système de réseau, des organes de protection, de la liaison équipotentielle, des matériels et des responsabilités. Elle rend les défauts électriques maîtrisables avant qu'ils ne se transforment en tensions de contact dangereuses, en dommages aux installations ou en coupures inutiles.

Sources

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Edited by eCMS on 11.11.2026 19:47

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