Systèmes IT : les bases

Dans les systèmes IT, le neutre du transformateur de distribution n’est pas mis à la terre.

Ce système électrique est utilisé lorsque la coupure de l’alimentation, en cas de défaut, génère plus de risques que la conservation de l’énergie. Par exemple, dans une salle d’opération d’un hôpital, supposons que pendant que le médecin est en train d’opérer, un équipement électrique soit défectueux ; la déconnexion de l’alimentation aura des conséquences bien pires que le maintien de l’énergie électrique dans la salle.

La raison pour laquelle le neutre n’est pas mis à la terre est précisément d’empêcher le courant de circuler à travers le corps humain au cas où il toucherait l’équipement défectueux. Dans le cas d’un système TT ou TN, une personne peut être électrocutée parce que le courant, qui circule dans son corps, revient à la source : le neutre mis à la terre du transformateur MT/BT. Si le point neutre n’est pas mis à la terre, il n’y a pas de retour à la source !

Pour cette raison, la norme permet de ne pas couper l’énergie, mais le défaut doit être mis en évidence car les gens doivent se rendre compte qu’ils travaillent dans un environnement où un défaut électrique est présent. Ci-après, le langage de la norme :

[IEC 60364-4-41] 411.6.3 Dans les systèmes IT, les dispositifs de surveillance et de protection suivants peuvent être utilisés :

• dispositifs de contrôle de l’isolement (IMD)

• dispositifs de contrôle du courant résiduel (RCM)

• systèmes de localisation des défauts d’isolement (IFLS) ;

• dispositifs de protection contre les surintensités ;

• dispositifs de protection à courant différentiel résiduel (DDR).

On peut se demander pourquoi la norme s’inquiète d’un défaut apparemment inoffensif. La raison en est l’augmentation du risque en cas de second défaut sur une autre phase. Dans le cas d’un système triphasé, le premier défaut peut se trouver sur la phase L2 et le second sur la phase L3. Dans cette situation, si une personne touche les deux équipements défectueux, elle s’expose à un choc électrique de 400 Vca (en Europe).

Comment éviter cela ? C’est très simple : toutes les parties conductrices exposées doivent être reliées entre elles !

Le dispositif de surveillance est la première condition pour réduire le risque. La deuxième condition est la liaison de toutes les parties conductrices exposées. En effet, si elles sont toutes reliées ensemble, en cas de premier défaut sur, disons, L1, lorsque le second sur L3 se produit, ce dernier devient comme un court-circuit.

Le courant de court-circuit déclenche l’ouverture de la protection contre les courts-circuits (disjoncteur par exemple) et donc l’interruption de l’énergie vers l’équipement.

Jusqu’ici, tout va bien : les systèmes IT sont sûrs parce que le point neutre n’est pas mis à la terre :

1. Le point neutre n’est pas mis à la terre et donc le courant qui traverse le corps qui touche un équipement défectueux ne trouve pas le moyen de revenir à la source : la personne est en sécurité !
2. Dans tous les cas, le défaut est détecté, par exemple, par un dispositif de surveillance de l’isolation. L’illustration montre un exemple de IMD : en l’absence de défaut, les trois lampes sont allumées. En cas de défaut à la terre sur L2, la lampe du milieu s’éteint. Il s’agit bien sûr d’une « méthode didactique », juste pour expliquer le concept.

Toutes les parties conductrices exposées sont connectées ensemble de sorte qu’en cas de second défaut sur une autre phase, une protection contre les courts-circuits ouvrira le circuit défectueux. Si le défaut se produit sur la même phase, la protection ne s’ouvre pas, mais le défaut n’est pas dangereux pour les personnes.

Jusqu’à présent, tout va bien, mais il manque un aspect important dans les systèmes IT : les courants parasites.

Si le neutre n’est pas mis à la terre, il n’y a pas de retour à la source et la personne est en sécurité. En réalité, malheureusement, même dans un système non relié à la terre, le courant trouve un moyen de retourner à la source ! Le problème est qu’un système IT peut s’étendre sur des kilomètres et que plus le réseau est grand, plus la capacité parasite est importante.

Il existe des règles de base pour estimer les courants parasites : en voici une :

Id = 0.4 s

Où :

Id est le courant parasites en A et
S est la puissance installée en MVA
Par exemple, si la distribution IT est composée d’équipements ayant une puissance installée de 100 kVA, un courant parasites de 40 mA peut circuler à travers la résistance de terre de l’équipement.

La raison pour laquelle les courants parasites sont dangereux dans les systèmes IT est qu’ils peuvent créer des tensions de contact dangereuses.

C’est pourquoi le langage utilisé pour limiter le risque lié aux courants parasites dans les systèmes IT est le suivant.

[IEC 60364-4-41] 411.6.2 Les pièces conductrices exposées doivent être mises à la terre individuellement, en groupes ou collectivement. La condition suivante doit être remplie : Dans les systèmes à courant alternatif, la condition suivante doit être remplie pour limiter la tension de contact à :

Où :

• Ra est la somme des résistances en Ω de l’électrode de terre et du conducteur de protection pour les parties conductrices exposées ;
• Id est le courant de défaut en A du premier défaut d’impédance négligeable entre un conducteur de ligne et une partie conductrice exposée. La valeur de Id tient compte des courants de fuite et de l’impédance totale de mise à la terre de l’installation électrique.

En définitive, pourquoi un système IT est-il sûr ? Parce que quatre conditions doivent être remplies :

• Toutes les parties conductrices exposées doivent être reliées entre elles.
• Le premier défaut est détecté, par exemple, par un dispositif de surveillance de l’isolation.
• Le courant de défaut ne doit pas générer une tension de contact dangereuse (≤ 50 Vac).
• Un deuxième défaut sur une phase différente doit être détecté et un dispositif de courant de court-circuit doit mettre les appareils hors tension. Ci-après la langue utilisée dans la norme :