3.1 Les schémas de liaison avec la terre (S.L.T.) Les normes font

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3.1
Les schémas de liaison avec la terre (S.L.T.)
Les normes font souvent référence au schéma de raccordement du neutre avec la terre.
3.1.1 En basse tension
Les régimes de neutres sont définis en France par la norme UTE C15-100 à partir du schéma
de raccordement du neutre et des masses. Nous en donnons ici quelques éléments de base1.
Chaque schéma est défini à partir d’un couple de lettres.
La première lettre définit l’état électrique du neutre du réseau par rapport à la terre :
•
« I » : neutre isolé ou neutre impédant.
- Dans le cas d’un neutre isolé, il n’existe pas de lien physique entre le neutre
du réseau et la terre.
- Si le neutre est impédant, on relie à la source le neutre du réseau à la terre par
une impédance de forte valeur.
Dans les deux cas, le réseau se comporte sensiblement de la même manière.
• « T » : le neutre est relié directement et physiquement à la terre.
La deuxième lettre représente le mode de raccordement des masses par rapport au neutre ou à
la terre.
•
•
« N » : les masses sont reliées au neutre du réseau
« T » : les masses sont reliées à la terre
On obtient ainsi les combinaisons suivantes :
•
Schéma TT :
- Le point neutre est relié physiquement à la terre;
- les masses sont raccordées à la terre indépendamment du conducteur de neutre.
• Schéma TN :
- Le point neutre est relié physiquement à la terre;
- Les masses sont raccordées au conducteur de neutre.
• Schéma IT :
- Le potentiel du point neutre du réseau et celui de la terre sont différents.
- les masses sont raccordées à la terre.
Il existe deux variantes (TNS et TNC) qui dépendent de l’existence ou non d’un conducteur
de protection (PE) et de son mode de raccordement.
1
Il n’est pas question dans ce chapitre de reproduire la norme C15-100 mais d’explorer les éléments
fondamentaux qui interviennent dans le fonctionnement du réseau en présence d’un déséquilibre homopolaire.
On se reportera à la norme pour les détails de mise en oeuvre.
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3.1.2 En haute tension
Les régimes de neutre sont définis par les normes UTE C13-100 et C13-200.
Les schémas de la liaison du neutre avec la terre sont définis de la même manière que pour les
réseaux basse tension.
3.1.2.1 Spécifications de la norme UTE C13-100
La norme C13-100 définit les régimes de neutre des postes de livraison HT/BT ne comportant
qu’un seul transformateur HT/BT.
Aux deux premières lettres définies par la norme C15-100, la norme C13-100 ajoute une
troisième lettre qui représente la position des masses du poste de livraison.
•
•
•
« R »: l’ensemble des réseaux de terre (neutre, service et protection) sont interconnectées
et reliées à une même prise de terre.
« N »: Les masses du poste et le point neutre sont reliés à une même prise de terre. Les
masses BT sont reliées à une prise de terre séparée.
« S »: Les trois réseaux de terre sont séparés.
La norme C13-100 autorise six combinaisons:
« TNR »; « ITR »; « TTN »; « ITN »; « TTS » et « ITS ».
3.1.2.2 Spécifications de la norme UTE C13-200
La norme C13-200 définit les régimes de neutre pour l’ensemble des ouvrages HT.
Comme dans la norme C13-100, le traitement du neutre et des masses sont représentés par
trois lettres.
• La première (« I » ou « T ») définit le traitement du neutre;
• La deuxième (« T » ou «N ») définit le mode de raccordement des masses;
• La troisième (« N », « R », « S ») définit les interconnexions éventuelles entre les réseaux
de terre:
- « N »: Les masses du poste et les points neutres sont reliés à la même prise de
terre.
- « R »: Les masses du poste et les masses de l’installation sont reliées à une même
prise de terre.
- « S »: Les masses du poste sont reliées à une terre séparée.
La norme C13-200 autorise dix combinaisons:
«ITS»; «INN»; «INS»; «ITN»; «ITR»; «TNN»; «TTR»; «TNS»; «TNN»; «TTS».
3.1.3 Les S.L.T. et les régimes de neutre
Le schéma de la liaison du neutre avec la terre (SLT) ne permet pas à lui seul de définir le
régime de neutre du réseau. Le fonctionnement d’un réseau en présence d’un déséquilibre
Zo 2
. On considère
homopolaire dépend du facteur de mise à la terre du neutre F =
Zd
généralement qu’un régime de neutre direct à la terre présente un facteur de mise à la terre
inférieur ou égal à trois.
2
On se reportera aux chapitres 1 et 2.
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3.1.3.1 Cas d’un réseau BT alimenté par un transformateur HTA/BT.
U²
La valeur de l’impédance directe Zd =
est une fonction de la puissance de courtScc
circuit au point considéré. En première approximation, la puissance de court circuit au
SccP × SccT
où SccP est la
secondaire du transformateur est donnée par la relation Scc =
SccP + SccT
puissance de court-circuit du réseau primaire HTA et SccT est la puissance de court-circuit
Sn
naturelle du transformateur telle que SccT =
. SccP étant très grand par rapport à SccT
ucc%
(généralement SccP > 10 SccT), la puissance de court-circuit immédiatement en aval du
transformateur est fixée par celui-ci.
L’impédance homopolaire du transformateur dépend3 du circuit magnétique et du couplage
des enroulements. Le tableau ci dessous donne les valeurs du facteur de mise à la terre aux
bornes secondaires pour un schéma TT ou TN et le régime de neutre correspondant à
l’utilisation des différents transformateurs.
Transformateur à flux forcé
(cas général)
Couplage
Yyn
∆yn
Yzn
Yynd
F
6 à10
≈1
<1
≤1
Régime du
neutre
impédant
direct
direct
direct
Transformateur à flux libre
Couplage
Yyn
∆yn
Yzn
Yynd
F
≈5000
≈1
<1
≤1
Régime du
neutre
isolé
direct
direct
direct
Sur un réseau basse tension, dans le cas d’un schéma TT ou TN, l’utilisation de
transformateurs comportant un primaire couplé en triangle s’impose. On peut également
utiliser dans le cas des faibles puissances (≤50 kVA) des transformateurs Yzn.
Pour information, les transformateurs Yynd sont utilisés sur les réseaux HTA et HTB exploités
avec un neutre direct à la terre.
3.1.3.2 Cas d’un réseau insulaire
Les réseaux insulaires présentent souvent une faible puissance de court-circuit.
L’impédance homopolaire du réseau à la source est essentiellement fixée par le dispositif de
mise à la terre du neutre (transformateur +impédance de point neutre par exemple). Dans ces
conditions, le facteur de mise à la terre sera d’autant plus faible que la puissance de courtcircuit sera faible.
Si l’on admet qu’un régime de neutre direct à la terre est caractérisé par un facteur de mise à
la terre F≤3, on en déduit que pour une impédance de neutre donnée, le régime du neutre
dépend d’une part de la puissance de court-circuit et d’autre part de la tension d’exploitation.
3
On se reportera au chapitre consacré à la modélisation des transformateurs.
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40Ω
90 kV
Scc=200 MVA
F=3
Neutre direct
40Ω
63 kV
40Ω
30 kV
Scc=200 MVA
F=6
Scc= 50 MVA
F=6,7
Neutre impédant
Neutre impédant
3.1.4 En conclusion
Le régime de neutre d’un réseau est un ménage à trois qui comprend :
• Le schéma de la liaison du neutre à la terre;
• la puissance de court-circuit au point considéré;
• le capacitif homopolaire du réseau.
Lorsqu’il s’agit de définir un régime de neutre, il convient de prendre en compte ces
paramètres. Pour un régime de neutre donné, si l’on connaît deux paramètres (Scc et capacitif
par exemple), on peur en déduire le troisième.
Un S.L.T. de type TN ou TT correspondra à un régime de neutre direct à la terre si le
transformateur qui assure la mise la mise à la terre du neutre à un de ses enroulements
couplé en triangle ou en zigzag (F≤3).
Un S.L.T. de type IT permettra de réaliser un régime de neutre isolé ou fortement
impédant si la réactance de capacité homopolaire est importante (cas des réseaux
aérien et des réseaux souterrains de faible longueurs).
Si l’ont souhaite réaliser un neutre impédant (F>3) en insérant une impédance dans la
connexion de mise à la terre du neutre, il convient de vérifier, pour cette impédance,
que l’action conjointe de la puissance de court-circuit et du capacitif du réseau ne se
traduise pas un régime de neutre à la terre (réseau insulaire en câble par exemple).