UNIVERSITE DE LIEGEINSTITUT MONTEFIOREAnnée académique 2004 - 2005

Effets indirects des champs électromagnétiquesProf. J.L. Lilien

Analyse comparative des mises à la terre

aux USA et dans divers pays d’Europe :

influences sur les courants de contact

Groupe 1Kimplaire David (3ELSE)Marique Nicolas (3EN)Wandji Olivier (3ELSE)

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Table des matières

1 Introduction 4

2 Les courants de contact 4

3 La mise à la terre 63.1 Objectif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63.2 Prise de terre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73.3 Le dispositif différentiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93.4 Les différentes configurations de mises à la terre . . . . . . . . 12

3.4.1 La configuration TT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133.4.2 La configuration TN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143.4.3 La configuration IT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.5 Comparaison des différentes configurations . . . . . . . . . . . 193.5.1 Caractéristiques techniques . . . . . . . . . . . . . . . 193.5.2 Choix du type d’installation . . . . . . . . . . . . . . . 21

4 Etudes relatives aux USA 234.1 Les tensions de contact . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234.2 Méthodologie et résultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254.3 Estimation de l’exposition aux champs magnétiques . . . . . . 27

5 Vers un schéma qui minimise les tensions de contacts 28

6 Conclusion 29

7 Annexes 307.1 Synthèse d’extraits du RGIE (Belgique) . . . . . . . . . . . . 30

7.1.1 Tension de sécurité (articles 31 et 32) . . . . . . . . . 307.1.2 Classes du matériel électrique (article 30) . . . . . . . 307.1.3 Liaisons équipotentielles (articles 72 et 73) . . . . . . . 317.1.4 La prise de terre (articles 69, 70 et 71) . . . . . . . . . 317.1.5 Les différents schémas (article 79) . . . . . . . . . . . . 32

7.2 Synthèse d’extraits du NEC (USA) . . . . . . . . . . . . . . . 327.2.1 NEC 250-23 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327.2.2 NEC 250-26 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327.2.3 NEC 250-51 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337.2.4 NEC 250-54 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337.2.5 NEC 250-81 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337.2.6 NEC 250-83 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347.2.7 NEC 250-91 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347.2.8 Remarque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

7.3 Mesures personnelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

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8 Références 36

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1 Introduction

Le Québec, où près de trois maisons sur quatre sont chauffées à l’élec-tricité et où la mise à la terre est effectuée sur l’entrée d’eau urbaine, estun des champions occidentaux de l’exposition humaine aux champs magné-tiques [1]. C’est également le cas pour certains états du Nord-Est américain.Afin d’expliquer les cas de leucémies infantiles qui y ont été recensés, desétudes ont été menées pour juger de l’impact de ces champs sur la santé.L’absence d’agents cancérigènes ou de mécanismes biophysiques imputablesà ces derniers, mise en évidence par des études biologiques, ont cependantrendu leur implication difficile à justifier.

C’est pourquoi des études récentes aux Etats-Unis ont opté pour uneapproche différente. Elle peut se comprendre comme suit : on pourrait expli-quer l’implication des champs magnétiques dans les cas de leucémie si l’onparvenait à montrer que ces champs favorisent l’apparition de facteurs ou demécanismes identifiés comme étant cancérigènes. Ainsi, sur base des systèmesde distribution électrique et de mise à la terre américains, elles émettent l’hy-pothèse que l’exposition aux courants de contact pourrait constituer le lienpermettant d’associer champs magnétiques et leucémies infantiles.

Les conventions et législations électriques étant différentes d’un pays àl’autre, nous allons dans un premier temps passer en revue les différentssystèmes de mises à la terre. Nous étudierons ensuite, sur base des étudesmentionnées ci-dessus, les configurations qui minimisent les risques d’expo-sition à des tensions de contacts.

2 Les courants de contact

L’être humain se trouve constamment en présence de champs. Un champest un espace de points dans lequel on représente une grandeur physiquepar les valeurs qu’elle prend en ceux-ci. Ceux qui nous intéressent sont leschamps électrique et magnétique. Dès qu’un appareil est relié à une priseélectrique, sans même être allumé, il apparaît un champ électrique E, ex-primé en V/m. Si on active l’appareil, un courant circule et crée un champd’induction magnétique B, exprimé en µT. Toute présence de tension crée unchamp électrique dans son environnement et tout courant y crée un champd’induction magnétique. Ici, nous ne considérerons que les champs d’induc-tion magnétiques.

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Ils peuvent produire deux types d’effets :

– Les effets directs résultant d’un couplage direct entre le champ d’induc-tion magnétique et le corps humain (par exemple : les courants induitsdans le corps).

– Les effets indirects résultant d’un couplage entre le champ d’inductionmagnétique et certains objets (de structure métallique) qu’une per-sonne peut toucher (décharge électrostatique ou courant de contact).

Intéressons-nous au deuxième cas et imaginons que l’objet que l’on touchesoit porté à un potentiel différent de celui de notre corps (qui est générale-ment celui de la terre). Un courant va donc nous traverser. Deux cas defigure sont envisageables : soit l’objet métallique doit son potentiel à une ac-cumulation de charge en surface (ex : carrosserie d’une voiture qui se chargeen roulant) soit il est en contact avec une source de tension (ex : défautd’isolement d’un appareil). Dans le premier cas, le fait de toucher l’objetlui offre un chemin de décharge et notre corps est donc parcouru par uncourant transitoire qui s’annule très rapidement. On parle alors de déchargeélectrostatique. A l’inverse, si on touche un objet qui est lui-même en contactavec une source de tension, le courant qui nous traverse est alors à l’imagede cette source. Ce type de courant perdure aussi longtemps que le contactentre l’objet et notre corps persiste et porte le nom de courant de contact.

L’intensité de ce courant dépend des caractéristiques de l’objet (taille,forme), de la fréquence et de l’intensité de la tension d’alimentation ainsique de l’impédance de la personne. Cette dernière dépend, elle, de sa taille,de son poids, de la composition de son corps (rapport entre la masse maigreet la masse adipeuse), de la superficie du contact (c’est-à-dire si la personnetouche avec les doigts ou si elle prend l’objet en main), et du type de chaus-sures.

Pour juger de l’état de dangerosité d’un courant, c’est la valeur la quan-tité d’électricité qu’il faut prendre en compte. Celle-ci n’est rien d’autre quele produit de l’intensité du courant par le temps. Un courant intense de duréetrès courte peut donc avoir les mêmes effets qu’un courant moins importantmais de plus longue durée. Le diagramme ci-dessous schématise approxima-tivement les différentes zones sur base de cette quantité. On voit donc quele courant circulant dans une personne n’est perçu qu’à partir d’un certainseuil (approximativement de l’ordre de 0.5 à 1 mA en fonction du type depeau). A partir de 10 mA, si le courant est maintenu suffisamment long-temps, il y a apparition de douleur (zone 3) et quand il dépasse 30 mA, ilpeut provoquer des lésions plus ou moins graves ( zone 4 : brûlure localisée,tétanie respiratoire, effets cardiaques, ...).

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Pour les fréquences inférieures à environ 100 kHz, la perception consisteen une sensation de fourmillement dans les doigts ou dans la main en contactavec l’objet. Pour des fréquences plus élevées, il y a sensation de chaleur.

3 La mise à la terre

3.1 Objectif

La mise à la terre consiste à relier à une prise de terre, par un fil conduc-teur, toutes les masses métalliques des appareils électriques dans une instal-lation.

Imaginons une machine à laver qui est soudain le siège d’un défaut d’iso-lement. En l’absence de mise à la terre, sa carcasse métallique se trouve alorsportée à une tension proche de la tension du réseau qui est donc de l’ordredes 220 V. Une personne qui entrerait en contact avec la machine pourraitêtre électrocutée et serait donc en danger ! En effet, d’après les normes, unetension est dite non dangereuse si elle est inférieure à 50 V dans un local sec,25 V dans un local humide et 12V dans un local immergé parce que dans cecas, elle écoule un courant dans le corps humain inférieur à 30 mA (courantà partir duquel des séquelles irréversibles peuvent apparaître. Voir graphiqueci-dessus) . Si maintenant la carcasse de la machine est reliée à une prise de

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terre, sa tension devient une fraction de celle du réseau d’autant plus petiteque la résistance de la prise de terre est faible. Ceci ne garantit donc pasque la tension de la carcasse ne soit plus dangereuse ! Cependant dans cecas, la mise à la terre constitue une nouveau chemin électrique où circule uncourant, appelé courant de défaut. Ce dernier provoque un déséquilibre entreles courants entrant et les courants sortant de l’installation qui peut doncêtre détecté par un dispositif annexe (le disjoncteur différentiel par exemple).Ce même dispositif décide alors s’il y a lieu ou non de mettre l’installationhors-tension.

3.2 Prise de terre

La prise de terre désigne l’endroit où a physiquement lieu le contact avecla terre. Celui-ci peut être réalisé de diverses manières dont les deux prin-cipales sont la boucle de fond de fouille (schéma de droite) et le piquet deterre (schéma de gauche).

Comme nous l’avons vu plus haut, la résistance de la prise de terre esttrès importante. En effet, plus elle sera faible, plus les tensions de contactsseront proches de la tension de la terre et plus les courants de défauts serontélevés facilitant ainsi leur détection. Il est donc intéressant de regarder les

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facteurs qui l’influencent.

L’origine de cette résistance vient du fait que la terre ne peut être consi-dérée comme un conducteur parfait qu’à l’infini. Par conséquent, le cheminque doit parcourir le courant depuis la prise de terre peut être assimilé à unerésistance qui peut être mesurée.

De manière générale, on a :– Pour un piquet vertical de diamètre d et enfoncé à une profondeur L

dans un sol de résistivité ρ :

R =ρ

2πLln

3L

d[Ω]

– Pour un câble de longueur L, de diamètre d et enterré à une profondeurh dans un sol de résistivité ρ :

R = 0.366ρ

Lln

9L2

16dh[Ω]

On voit donc que pour un sol de résistivité fixée, la résistance de prisede terre sera d’autant plus faible que le piquet ou le câble de la boucle sontlongs. A l’inverse, si on se fixe une résistance à atteindre, on devra prendreune longueur de piquet ou de boucle d’autant plus grande que la résistivitédu sol est élevée. Le tableau ci-dessous synthétise donc les différentes confi-gurations envisageables.

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On constate donc que la prise de terre par boucle de fond de fouille est"meilleure" que les autres méthodes puisqu’à résistivité du sol égale, c’estelle qui possède la résistance maximale associée la plus faible. Il faut toute-fois faire attention que ce raisonnement n’est valable qu’en basse fréquence(comme pour la fréquence 50Hz du réseau). En effet, dès le moment où onconsidère des phénomènes haute fréquence ou transitoires (comme un coupde foudre par exemple), il faut alors prendre en compte l’impédance de laprise de terre qui possède dans ce cas une partie inductive non négligeable.

On pourrait également considérer qu’il serait intéressant d’utiliser lesconduites d’eau comme prise de terre. C’est d’ailleurs ce qui était fait dansle temps puisque ces canalisations métalliques constituaient une bonne prisede terre. Cependant, l’utilisation de matériaux et de produits isolants pourla maintenance des conduites d’eau, ont conduit à isoler l’installation de laterre et furent à l’origine de dramatiques cas d’électrocution. C’est entreautres pour ces raisons, que l’utilisation des conduites d’eau fut interdite parles distributeurs d’eau européens.

Cette prise de terre est ensuite reliée au tableau de répartition par l’in-termédiaire d’une barrette de coupure. A partir du tableau, on tire un filconducteur, appelé conducteur de protection (de couleur vert-jaune en Bel-gique), vers toutes les masses métalliques ainsi que vers les tuyaux d’arrivéed’eau et de gaz. Cela assure ainsi l’équipotentialité entre les éléments rac-cordés et on peut les toucher sans risque d’électrisation.

3.3 Le dispositif différentiel

Comme nous l’avons vu précédemment, une bonne mise à la terre n’est

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fondamentalement utile que si elle est associée à un dispositif annexe per-mettant de mettre hors tension l’équipement en défaut.

Si une installation monophasée présente un défaut d’isolement, le courantqui entre dans l’installation n’a pas la même intensité que celui qui en sort. Sile courant de fuite est plus faible que la valeur de fonctionnement des fusiblesou des disjoncteurs à maximum placés dans le circuit, le défaut d’isolementn’est pas éliminé et peut provoquer la mise sous tension de masses métal-liques avec risques d’incendie et d’électrocution des usagers. Les dispositifsà courant différentiel résiduel (DDR), permettent de détecter un courant dedéfaut d’isolement dans une installation électrique. Ils se trouvent incorporésdans les matériels suivants :

– disjoncteurs différentiels– interrupteurs différentiels– relais différentiels

Le DDR est conçu autour d’un transformateur d’intensité qui enserre lesconducteurs actifs (phases et neutre).

Dans le cas d’un circuit sans défaut, on a la somme vectorielle suivante :

→

I1 +→

I2 +→

I3 +→

In = 0

Il n’y a donc pas de courant dans la bobine de détection.

Lors d’un défaut la somme vectorielle devient :

→

I1 +→

I2 +→

I3 +→

In = Id

Il apparaît donc un courant dans la bobine de détection proportionnel aucourant de défaut Id. La bobine alimente alors un dispositif à seuil de cou-rant qui, sur base de cette valeur, donnera ou non l’ordre de déclenchement

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à l’appareil de coupure (interrupteur, disjoncteur).

Ces appareils sont construits avec deux caractéristiques importantes :

1. Le temps maximum avant lequel le dispositif doit couper l’alimentationdu récepteur.

Les normes définissent, en fonction du type de local (sec, humide), ledélai maximal tolérable avant la coupure de l’alimentation en fonctionde la tension de contact. Le graphique ci-dessous en est une représen-tation pour la norme française (NF C 15-100).

2. Le seuil de réglage I∆n qui, en fonction de la valeur du courant de dé-faut Id, détermine s’il faut ou non déclencher le dispositif de coupure.

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Le principe étant que, pour des courants de fuite supérieurs à I∆n,le DDR doit obligatoirement déclencher alors qu’il ne doit pas le fairepour des courants inférieurs à I∆n

2. Par conséquent, le DDR n’assure

une protection efficace que si I∆n ≤UL

Ra(où UL désigne la tension de

sécurité maximale en fonction du local et Ra la résistance de la prise deterre). Ceci illustre donc encore l’importance d’avoir une résistance deprise de terre la plus petite possible. D’après la norme belge (RGIE),I∆n ne peut pas excéder 300 mA. Si on ne place qu’un seul DDR,l’installation est privée d’alimentation dès l’apparition du premier dé-faut. On peut donc envisager d’en placer plusieurs et c’est d’ailleursà cette fin qu’à été prévue la zone [ I∆n

2; I∆n] où le comportement

du DDR n’est pas explicitement défini. Ainsi, si on place des DDR encascade, on exploite cette zone pour que le DDR en amont ait un seuilde déclenchement plus élevé que chacun des DDR situés en aval. Unecontrainte similaire s’applique également au temps de déclenchementpuisqu’il faut que le DDR aval ait un temps de réponse plus court quele DDR amont.

3.4 Les différentes configurations de mises à la terre

Il existe différentes configurations possibles pour effectuer la mise à laterre d’une installation : TT, TN (C ou S) et IT. Ces lettres désignent lerégime de neutre.

La première lettre identifie la situation du neutre du côté du fournisseur :

– T : liaison directe du neutre à la Terre.– I : absence de liaison du neutre à la terre, neutre isolé ou liaison par

l’intermédiaire d’une impédance.

La deuxième lettre désigne, elle, la situation des masses du côté du client :

– T : connexion directe des masses à la terre.– N : connexion des masses au neutre.

Dans le cas d’un schéma TN, une troisième lettre est nécessaire :

– TNC : le neutre et conducteur de protection PEN sont confondus.

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– TNS : le neutre et conducteur de protection PE sont séparés.

3.4.1 La configuration TT

Ce régime de neutre est le plus simple à l’étude et à l’installation. C’estle schéma actuellement utilisé chez nous, en Belgique, et plus généralementen Europe pour la distribution.

Imaginons à présent que le récepteur 2 soit en défaut et qu’un individuentre en contact avec la masse de ce récepteur (comme illustré sur le schémaci-dessous).

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Dans cet exemple, un courant de défaut circule dans la phase trois dutransformateur jusqu’au récepteur 2. Là, à cause du défaut d’isolement, iltrouve deux chemins possibles : le corps humain et la carcasse métallique.Il rejoint ensuite le transformateur par la terre pour fermer la boucle. Leschéma équivalent est le suivant :

Ce schéma illustre donc bien le fait que mettre l’installation à la terren’est pas suffisant pour garantir la sécurité des personnes. En effet, imaginonsqu’il n’existe aucun mécanisme capable de mettre l’installation hors-tension.On a alors

Id =V

Rf + Rc + (Ru//Rh) + Rn≈

V

Rf + Rc + Ru + Rn

Uc = Ru ∗ Id =Ru

Rf + Rc + Ru + RnV

Or, rien ne garantit que Uc < UL. Si ce n’est effectivement pas le cas, ilest impératif de couper l’alimentation de l’appareil comme expliqué au pa-ragraphe précédent.

3.4.2 La configuration TN

Dans cette configuration, le neutre du transformateur est relié à la terre ;les masses métalliques sont reliées au neutre par l’intermédiaire du PE. C’estce schéma qui est principalement utilisé dans les installations résidentiellesaux Etats-Unis.

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Pour le régime de neutre TN, la création d’un défaut d’isolement au ni-veau d’un récepteur peut être assimilée à une liaison entre une phase et leneutre (court-circuit).

Il existe, comme énoncé précédemment, deux schémas d’installation pos-sibles : les schémas TNC et TNS.

On peut, à priori, se demander pourquoi il existe deux types de confi-gurations pour le schéma TN. En effet, en regardant la figure ci-dessus,on constate aisément que le schéma TNC utilise moins de câbles et s’avèredonc être moins coûteux. Cependant, en regardant plus attentivement, onremarque également que ce même schéma ne permet pas l’utilisation d’undispositif différentiel. La raison en est simple, si on inclut pas le conducteur

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PEN (qui peut être parcouru par un courant) dans le DDR, il considérera cecourant comme un courant de défaut alors même qu’il n’y a pas de défaut.A l’inverse, si on inclut le conducteur PEN dans le DDR, il ne déclencherajamais, et ce, même en présence de défaut. Par conséquent, l’utilisation d’unschéma TNC nécessite l’emploi de simples disjoncteurs ou de fusibles.

Or, dans ce type de disjoncteur, le délai de coupure dépend de l’intensitédu courant qui le traverse. Plus il est intense, plus le disjoncteur a un tempsde réponse court. Et ce délai doit, comme nous l’avons vu, être inférieur àun temps défini dans les normes qui dépend, lui, de la tension de contact Ucdu récepteur en défaut. Considérons le schéma suivant :

Supposons que le PEN et le fil de phase soient composés du même ma-tériau. On a donc que RPEN = Rphase = R = ρL

Soù ρ désigne la résistivité

du fil, L sa longueur et S sa section. Par conséquent, le courant vaut I = V2R

et la tension de contact UL = V2.

On en déduit donc que le temps de déclenchement du disjoncteur, quidépend de I, sera fonction de la longueur, de la résistivité et de la sectiondes câbles alors que le délai de sécurité, qui dépend de Uc, restera constant.C’est précisément pour cette raison que le schéma TNC est interdit pour lescâbles de cuivre de section inférieure à 10 mm2 et pour les câbles en alumi-nium de section inférieure à 16 mm2. Leur utilisation réduirait de manièretrop contraignante la longueur maximale admissible des câbles pour assurerla sécurité des personnes.

Dans ce cas, on utilise alors le schéma TNS, plus coûteux, qui permet luil’utilisation d’un disjoncteur différentiel comme dans le schéma TT.

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3.4.3 La configuration IT

Dans cette configuration le neutre du transformateur est isolé de la terre.Elle présente donc des risques de surtensions élevées. C’est pourquoi le neutreest souvent mis à la terre à travers une forte impédance. Ce type de schéman’est donc possible que dans les installations alimentées par un poste detransformation privé. Il est principalement utilisé dans les installations pourlesquelles la continuité du service est primordiale (hopitaux, ...).

Aucune installation ne possède cependant un niveau d’isolation parfait.Il existe toujours entre les câbles conducteurs et la terre une impédance defuite qui n’est pas infinie. On peut donc représenter la situation sur la lignebasse tension comme suit.

En basse tension, la résistance de fuite d’un câble neuf est, pour unephase et par kilomètre, de l’ordre de 10 MΩ alors que sa capacité unifor-mément répartie par rapport à la terre est approximativement de 0.25µF ,soit 12.7kΩ à 50 Hz. On voit assez aisément que l’impédance équivalente estpresque entièrement déterminée par sa partie capacitive. On a donc, pour

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se fixer un ordre de grandeur, une impédance équivalente ramenée entre lepoint neutre et la terre pour les 3 câbles de 4 kΩ à 50 Hz.

Voyons à présent ce qui se passe si un des récepteurs présente un défautd’isolation. On est donc dans la situation suivante :

On voit donc, que le courant de défaut vaut :

Id =V

Ru + Rn + Zeq(≈ 55mA)

Ce type de schéma permet de limiter fortement les courants de défauts. Cequi a pour conséquence que la tension de contact Uc = Ru*Id est égalementfortement réduite (environ 5,5 V si Ru = 100 Ω !) . Celle-ci n’étant donc pasdangereuse, il n’y a pas lieu de couper l’alimentation. On serait alors tentéde dire que, pour ce type de schéma, la seule mise à la terre est suffisantepour assurer la sécurité des personnes mais cela s’avèrerait faux. Pour mieuxle comprendre, envisageons la situation où deux récepteurs présentent desdéfauts d’isolation.

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On voit clairement que dans ce cas, les deux défauts forment un court-circuit entre deux phases, assimilable au cas d’un défaut dans le circuit TN.La tension Uc vaut donc approximativement la moitié de la tension inter-phase et est donc dangereuse. Il faut donc dans ce cas, envisager un sytèmede coupure comme dans le schéma TN.

Cela étant, puisque ce genre de schéma est justement prévu pour per-mettre la continuité du service dans le cas d’un défaut, on ne veut pas enarriver à une situation où deux défauts sont présents simultanément. Il fautdonc prévoir un système qui détecte la présence du premier défaut pour quel’on puisse le réparer immédiatement. Ce dispositif de détection porte le nomde contrôle permanent d’isolation ou CPI.

Son principe est simple. Il est basé sur le fait que si on applique unetension continue ou très basse fréquence (< 10 Hz) sur le réseau, elle va créerun courant de fuite If dont la valeur dépendra de l’impédance d’isolementdu réseau (la partie capacitive n’entrant en ligne de compte que si la tensionn’est pas continue). Un appareil mesure donc l’intensité de ce courant, imagede l’impédance d’isolement. Si un défaut survient, le courant de défaut vients’ajouter à ce courant de fuite et fait donc croître la valeur du courant quitraverse le CPI. Dès qu’un seuil limite est atteint, le CPI déclenche une alertequi signale la présence du défaut. Il faut alors l’identifier et le réparer avantqu’un deuxième ne survienne.

3.5 Comparaison des différentes configurations

3.5.1 Caractéristiques techniques

La comparaison des trois principaux types de schémas porte sur cinq ca-ractéristiques essentielles d’un système de mise à la terre[3] :

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– La sécurité : en cas de défaut, ce critère tient compte des risques en-courus par les utilisateurs. Mais aussi des risques liés aux incendies etaux explosions. Ainsi, pour la sécurité des personnes, tous les systèmesprésentent plus ou moins les mêmes garanties (sauf peut-être le schémaIT en cas de deux défauts). Pour les risques d’explosion ou d’incendies,le danger est lié à la valeur des courants de défaut (la chaleur dissipéeétant proportionnelle à Id2). Pour un seul défaut, le schéma IT pré-sente donc peu de risque. A l’inverse, le schéma TN qui développe descourants de défaut de l’ordre du kA, est à proscrire dans les environ-nements qui présentent des dangers d’explosion ou d’incendies.

– La disponibilité : le but de l’installation électrique est bien sûr d’ali-menter le bâtiment. Le critère de disponibilité traduit donc dans quellemesure la puissance électrique reste disponible en cas de défaut. Pource critère, c’est évidemment le schéma IT qui l’emporte puisqu’il a étéconçu dans ce but.

– La maintenance : ce critère présente deux aspects. Il prend en comptela facilité à trouver le défaut ainsi que son aisance à le réparer. Onconstate ainsi qu’il est rapide d’identifier le défaut pour le TN maisque le temps de réparation est souvent long. A l’inverse, le IT per-met des réparations plus rapides et moins coûteuses mais la détectiondu défaut y est parfois plus difficile. Dans les installations non domes-tiques utilisant le schéma IT, il est toutefois possible de mettre sur piedun système exploitant le CPI permettant d’améliorer efficacement lamaintenance. Le TT reste quant à lui un bon compromis.

– La fiabilité : elle traduit la stabilité du circuit face aux perturbations.Celle-ci est excellente pour le TT.

– Les perturbations : ce critère détermine dans quelle mesure l’instal-lation émet ou véhicule des perturbations pour les dispositifs qu’ellealimente. Celles-ci sont de deux types. La première source de pertur-bation est celle induite par rayonnement électromagnétique et est doncd’autant plus faible que les courants de défauts sont petits. La seconde,elle, est due à la non-équipotentialité du conducteur PE utilisé commepotentiel de référence pour les systèmes électroniques. Cette dernièreperturbation est surtout gênante pour le schéma TNC de par la pré-sence d’harmoniques d’ordre 3 et multiples de 3 en plus du courant deneutre.

Voici donc le tableau récapitulatif qui reprend la comparaison des diffé-rentes configurations sur base de ces caractéristiques :

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En plus de ces caractéristiques techniques, il est également intéressantde comparer les différences en terme de coût de chacune de ces installations.Alors que le coût de l’installation croît respectivement suivant la configura-tion TN, IT et TT, le coût de la maintenance associé est lui respectivementdécroissant. Si bien que si l’on considère le coût global lié à ces trois instal-lations (installation et entretien) sur une période de 10 à 20 ans, on aboutità des montants équivalents.

3.5.2 Choix du type d’installation

Comme nous venons de le voir, chaque schéma présente des avantageset des inconvénients qui lui sont propres. Le choix du système de mise à laterre s’effectue donc en fonction des caractéristiques du bâtiment à installer.Il existe cependant bien souvent des lois ou des normes (qui peuvent varierd’un pays à un autre) qui imposent ou interdisent l’utilisation d’un systèmepour certains bâtiments particuliers (hôpitaux, écoles, ...). D’autres facteurs,comme le degré de développement ou encore le climat du pays peuvent entreren ligne de compte dans ce choix.

Dans les pays industrialisés qui ont un climat tempéré, on retrouve lestrois types de schémas dans les installations privées.

En ce qui concerne les installations publiques, on peut constater en consi-dèrant un axe Nord-Sud, que l’on trouve principalement le système IT en

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Norvège, TN-C en Allemagne et TT en France, en Belgique et dans la plu-part des pays africains. Le schéma TN est quant à lui, principalement utiliséaux USA et dans les pays anglo-saxons.

Dans les pays industrialisés, on peut cependant constater une explosiondu nombre d’appareils utilisant l’énergie électrique ( ordinateurs, appareilsélectroménagers, ...) dans les foyers domestiques. Ceux-ci contribuent doncà un accroissement des perturbations alors qu’ils constituent eux-mêmes desdispositifs perturbables. De plus, la coupure d’alimentation de l’installationrendant tous ces dispositifs inutilisables, la demande pour une continuitéde service accrue se fait de plus en plus forte. Par conséquent, le critèreprépondérant tend à être celui de perturbation et la tendance générale est deréduire au maximum les courants de défauts. Dans cette optique, le schémaTT s’avère être le meilleur choix puisqu’il présente des courants de défaut1000 fois plus petits que dans le cas d’un schéma TN ou IT (qui semblentun choix peu judicieux pour une installation domestique compte tenu descontraintes de maintenance et de contrôle) présentant deux défauts. On peutdonc penser que le schéma TT devrait, à l’avenir, devenir de plus en plusutilisé.

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4 Etudes relatives aux USA

Comme nous l’avons signalé en introduction, des études récentes ont émisl’hypothèse que l’exposition à des courants de contacts pourrait constituer lelien permettant d’associer champs magnétiques et leucémies infantiles. En ef-fet, sur base de modélisation du corps humain, elles sont parvenues à montrerque des courants de contact de quelques µA provoquaient des perturbationsdans la moëlle osseuse (dont la leucémie est une pathologie) nettement su-périeure à celle causée par des champs magnétiques tels que ceux généréspar des lignes hautes tensions. Elles ont donc, sur base du système de miseà la terre américain, cherché à trouver des sources plausibles de tensions decontacts.

4.1 Les tensions de contact

Aux USA, le schéma domestique qui est utilisé est le schéma TN. Or,afin de parer à une défaillance des connexions du conducteur de terre depuisl’origine de l’installation jusqu’aux récepteurs terminaux lorsque le réseauest étendu, ce type de schéma nécessite la mise à la terre du conducteurde protection en plusieurs points. Le NEC (national electric code) imposedonc cette mise à la terre à l’entrée de chaque habitation mais égalementque toutes les prises de terres soient connectées entre elles afin de créer unréseau de prise de terre. C’est à cette fin que le neutre de chaque habitationest mis à la terre en le reliant aux conduites métalliques d’eau de la maison(voir schéma ci-dessous).

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Ce système de mise à la terre est à l’origine de deux sources de courantde contact dans l’habitation :

– VP−W : la tension entre le neutre du tableau (Pannel) et la tuyaute-rie (Water pipe). Ces deux organes sont reliés par le fil de mise à laterre qui sert de chemin alternatif pour le retour du courant au trans-formateur de distribution de l’habitation. Cette différence de potentielpourrait créer un courant de contact si un individu venait à relier unepartie métallique de la tuyauterie, comme un robinet, à la structured’un appareil qui est connecté au tableau. Ce exposition n’est pourtantpas jugée comme préoccupante pour les deux raisons suivantes :

1. Il y a fort à penser que ces deux éléments soient difficilementjoignables (et ce d’autant plus pour un enfant étant donné sapetite taille).

2. Dans l’éventualité où on parviendrait à les joindre, il est fort pro-bable que les parties du corps en contact soient sèches ce quidiminuerait ainsi l’intensité du courant qui pénétrerait la peau.

– VW−E : la tension entre les tuyaux d’eau conducteurs (Water pipe) etla terre (Earth). Cette tension peut provenir de deux mécanismes :

1. Par conduction : une partie du courant de retour circulant via lescanalisations entre dans la terre et provoque une tension sur lestuyaux égale au produit de ce courant par la valeur de la résis-tance entre le tuyau et la terre.

2. Par induction : le système constitué des lignes de neutres et destuyaux d’eau forme un réseau de conducteurs qui peut être lesiège d’une force électromotrice provoquée soit par les champsmagnétiques d’une ligne haute tension proche soit par des lignesfortement chargées du primaire du transformateur de distribution.Les tensions induites sont dès lors proportionnelles à l’intensitéde ces champs magnétiques.

Que ce soit par conduction ou par induction, VW−E produit une ten-sion entre les tuyaux d’eau et les autres objets conducteurs qui sont enfouisdans le sol, comme par exemple le drain de décharge des eaux usées de labaignoire. On s’aperçoit alors qu’une personne assise dans la baignoire peutêtre parcourue par des courants de contact si elle touche le robinet. Dansce cas en effet, elle relie les canalisations d’arrivée d’eau aux canalisationsdu drain par l’intermédiaire de l’eau et de la partie métallique du drain se

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trouvant dans la baignoire. On peut dès lors établir le schéma équivalentsuivant :

On constate donc que cette tension entre le tuyau d’eau et le drain, notéeVBath ou VW−D, est une fraction de VW−E , qui dépend des résistances decontact entre le sol et la canalisation ainsi qu’entre le drain et la terre maisaussi des positions relatives de ces deux éléments en question.

Ce type de contact est dès lors plus préoccupant. Les enfants en bas-âgeprenant régulièrement des bains, il a été estimé que les possibilités d’expo-sition à ces courants de contact peuvent aller jusqu’à quelques centaines defois par an. De plus, étant donné le contexte, il est plus que probable que lesparties du corps en contact soient humides, diminuant ainsi leur résistanceet favorisant la pénétration de ces courants plus en profondeur.

Comme nous venons donc de le dire, la tension VW−E , source de la ten-sion de contact VBath, possède une composante imputable à un mécanismed’induction dû à la présence de champs magnétiques. C’est donc leur in-fluence sur ces tensions que les chercheurs de ces études ont tenté de mettreen évidence.

4.2 Méthodologie et résultats

Dans leur première étude réalisée en 2002 ([4]), ils ont réalisé des mesuresdu champ magnétique moyen et des tensions mentionnées ci-dessus dans 36

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maisons à Pittsfield (ville qui présente un large réseau de canalisations etpar où passent des lignes haute tension). Les habitations ont été classéesselon deux critères : le Wertheimer-Leeper Code et le Line Type Code. Lecode de Wertheimer-Leeper décrit le type d’intensité des courants (courantfaible, courant ordinairement élevé, courant très élevé, ...) dans une maisonsur base du type de ligne d’alimentation et de sa distance au domicile consi-déré. Le line Type Code est quant à lui une classification basée sur les lignesqui passent à proximité d’une résidence (ligne haute tension, ligne primairebi ou triphasée, pas de ligne haute tension, ni de ligne primaire triphasée, ...).

Leurs mesures ont montré que la classification selon le code de Weirthemer-Leeper ne permettait d’effectuer aucun lien statistique entre les valeurs duchamp magnétique moyen et les tensions relevées. Par contre, en considérantla classification selon le Line Type Code, le champ magnétique moyen Bavg

s’est avéré être corrélé de manière significative à la tension de contact VW−E

(mais pas à VP−W ). Ils ont ainsi remarqué que les tensions élevées VW−E ontété presque exclusivement relevées là où le champ magnétique moyen étaitégalement élevé.

Ils se sont ensuite interessés au rapport qui lie les tensions VW−E et VW−D

(i.e. VBath). Les mesures ont permis d’établir un lien statistique significatifentre ces deux tensions. Ce résultat n’était pas réellement surprenant puisqueque, théoriquement, la tension VW−D n’est qu’une fraction de VW−E . Frac-tion qui est censée être d’autant plus proche de l’unité que le drain est éloignédes tuyaux d’arrivée d’eau (pour autant que ces éléments ne soient pas court-circuités). La classification de ces rapports en deux catégories (proche de 1et proche de 0) fut aisée étant donné qu’il n’y avait aucun rapport comprisentre 0.33 et 0.71. Parmi les habitations à proximité de ligne haute tension,trois appartenaient à la catégorie des rapports faibles (proche de 0). Cepen-dant, comme ce groupe d’habitations possédait les valeurs de VW−E les plusélevées, une des ces trois maisons présentait quand même une tension VW−D

parmi les plus élevées mesurées.

Leur conclusion était donc approximativement la suivante : "Pour desraisons de fréquence d’exposition et d’intensité de courant de contact sus-ceptibles d’être pathologiques, on sait que la tension à prendre en considéra-tion est VW−D. Or, VW−D ne peut prendre que des valeurs comprises entre0 et VW−E . Par conséquent, si une étude de plus grande envergure venait àconfirmer ce lien entre VW−E et Bavg que nos mesures ont permis d’établir,on serait amené à conclure qu’il existe un lien (même faible) entre VW−D etBavg."

C’est ainsi qu’en 2004 ils ont réitéré ce type de mesures dans 191 maisons([5]). Ces mesures leur ont alors permis de confirmer les résultats établis en

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2002 ainsi que le lien putatif (bien que faible) entre VW−D et Bavg. Leursconclusions peuvent alors se comprendre comme suit : "Si un facteur phy-sique est responsable de l’association entre les champs magnétiques et lesleucémies infantiles alors les courants de contacts doivent être considéréscomme un candidat sérieux." Des études épidémiologiques futures devrontpermettre de confirmer ou d’infirmer cette hypothèse.

4.3 Estimation de l’exposition aux champs magnétiques

Les récentes études qui mettent en exergue la problématique des lignesHT proches des habitations ont amené les ingénieurs à établir un modèlestatistique. Celui-ci évalue l’exposition aux champs magnétiques pour la po-pulation vivant près de ces lignes [6]. Il prend en compte deux composantesde ces champs :

– le champ ambiant, c’est-à-dire celui provoqué par des sources de cou-rants internes tels que les lignes de distribution, les courants de terreet les appareils ménagers. Il est assez complexe à déterminer mais peutplus aisément être estimé en utilisant des mesures à long terme dansdes maisons loin de lignes haute tension. Ces mesures ont ainsi permisde rendre compte que le champ ambiant pour des habitations ayant descanalisations en fer est à peu près 2,5 fois plus élevé que pour cellesayant des canalisations en plastique. Les deux modèles doivent doncêtre étudiés séparément.

– le champ produit par les lignes HT. Celui-ci est calculé sur base descourants qui circulent dans les lignes.

Ce modèle peut ainsi être utilisé pour prédire l’exposition de la popula-tion qui se trouvera à proximité d’une ligne HT sur base de la valeur de lacomposante du champ magnétique ambiant. Ou à l’inverse, pour des étudesépidémiologique de long terme, la valeur passée du champ magnétique am-biant peut être évaluée en considérant le champ produit par la ligne HT.

Une étude a bien sûr été réalisée dans le but de valider expérimentalementce modèle. Pour les besoins de celle-ci 195 femmes habitant loin d’une ligneHT (> 400m) et 220 autres vivant près de ce type de lignes (< 150m) ontaccepté de porter sur elles des appareils destinés à mesurer la valeur deschamps magnétiques. Le groupe vivant loin des lignes HT a ainsi permisde mesurer la composante du champ ambiant. Quant au groupe vivant àproximité de ces lignes, il a permis de comparer les valeurs mesurées auxrésultats prédits par calcul (en utilisant les valeurs du champ ambiant del’autre groupe). C’est sur base de cette comparaison que la méthode de calcul

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a été validée. Il faut cependant noter que les valeurs calculées sont légèrementinférieures à celles mesurées.

5 Vers un schéma qui minimise les tensions de contacts

Comme nous venons de le voir pour le schéma TN, la principale sourcede tension de contact préoccupante est celle qui peut apparaître entre lescanalisations d’eau et le drain. Celle-ci dépend essentiellement de la tensionà laquelle peut être portée la canalisation qui est elle-même fonction descourants qui la traversent.

Si l’installation alimente une charge monophasée impliquant le neutre ouune charge triphasée non équilibrée, le neutre sera parcouru par un courant.S’il est lui même relié à la terre, alors ce courant voit un chemin alternatifqu’il peut emprunter pour retourner à la source. Par conséquent, si c’est unecanalisation d’eau qui est utilisée comme prise de terre, elle sera constam-ment parcourue par une partie de ce courant de déséquilibre. C’est ce quenous venons de voir pour le schéma TN utilisé aux Etats-Unis. Imaginonsmaintenant un schéma TT ou IT qui utiliserait lui aussi une canalisationd’eau comme prise de terre. Dans ce cas, les courants de déséquilibre nepeuvent quand même pas passer par la canalisation puisque celle-ci n’est pasreliée au neutre. Par conséquent, les seuls courants qui peuvent la parcou-rir sont ceux qui sont engendrés par induction magnétique. L’utilisation desschémas TN et IT devrait donc déjà permettre de réduire les tensions VW−E

évoquées précédemment.

On peut cependant faire mieux et imaginer un système qui serait en théo-rie excellent pour minimiser la tension VBath. Supposons que l’on considèreun système TT ou IT qui utilise une prise de terre autre que les canalisa-tions d’eau (piquet de terre ou boucle de fond de fouille par exemple). Etimaginons que ces mêmes canalisations d’eau (drain compris) présentent desportions non enfouies qui sont isolantes. Alors dans ce cas, la tension du ro-binet sera toujours celle de la terre. En effet, plus aucune source de tensionne peut alimenter ce dernier :

– Les tensions dues aux courants de déséquilibre ont été éliminées (leneutre n’est pas en contact avec le robinet).

– Les tensions dues aux phénomènes d’induction ont lieu sur les canali-sations qui forment un immense conducteur mais celles-ci sont électri-quement isolées du robinet par les parties isolantes.

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L’utilisation des canalisations en plastique semble donc jouer un effetbénéfique double tant en Europe qu’aux Etats-unis. Premièrement, il per-met de réduire les champs magnétiques ambiants (voir paragraphe 4.3). Etdeuxièmement, il rend la canalisation d’eau inutilisable comme prise de terre.Ainsi aux Etats-Unis, si la canalisation est isolante, le code prévoit l’utilisa-tion d’une prise de terre comme en Europe (piquet de terre, boucle de fondde fouille, ...) et par conséquent, les courants de déséquilibre ne passent pluspar la canalisation mais bien par cette prise de terre.

6 Conclusion

Bien que les études expérimentales décrites ci-dessus aient permis deconfirmer le lien entre tensions de contact et champ magnétique, le rôle deces tensions comme variable explicative des cas de leucémie infantile de-vra encore être clarifié par de nouvelles mesures ainsi que par des analysesbiophysiques, biologiques et épidémiologies complémentaires. Cependant, sicette hypothèse venait à être confirmée, les maisons à proximité de ligneshaute tension (présentant une valeur du champ magnétique moyen élevée)seraient probablement les plus exposées à ce risque.

Néanmoins, l’utilisation de plus en plus fréquente du plastique commematériel de canalisation semble apporter d’elle même une solution à cetteproblématique de tension de contact pour les raisons que nous venons d’évo-quer. Comme nous venons également de le voir, les schémas domestiqueseuropéens, majoritairement TT, devraient être moins affectés que leurs ho-mologues TN américains par ce phénomène. Des mesures viendront peut-êtreconfirmer ces suppositions.

Cela étant, pour deux schémas TN identiques mais situés aux USA et enEurope, on peut supposer que les tensions de contact mesurées sur le dernierseront plus faibles. En effet, l’emploi du 220V en Europe au lieu du 110Vstandardisé aux Etats-Unis comme tension phase-neutre permet, à puissancedélivrée égale, d’avoir des courants moins importants dans les lignes et doncdes champs magnétiques induits plus faibles.

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7 Annexes

7.1 Synthèse d’extraits du RGIE (Belgique)

7.1.1 Tension de sécurité (articles 31 et 32)

La très basse tension de sécurité est la tension telle qu’elle n’est pascapable d’entrainer des chocs électriques par contact direct. Ces tensionslimites considérées comme non dangereuses sont fonction de l’humidité de lapeau.

Il faut de plus que les parties actives de la très basse tension de sécuriténe soient pas en contact avec les parties actives d’autres circuits et que sesmasses ne soient connectées ni à la terre, ni à d’autres masses. Cette tensiondoit être délivrée par une source d’alimentation sûre.

7.1.2 Classes du matériel électrique (article 30)

Le matériel électrique est classé en fonction de :

– l’isolation entre les parties actives et les parties accessibles.– la possibilité ou non de relier les parties conductrices à un conducteur

de protection.– les tensions d’alimentation.

Il en résulte donc cinq classes distinctes :

1. Classe 0 : la protection ne repose que sur l’isolation principale. Il n’ya aucun raccordement des parties conductrices au fil de terre.

2. Classe 0I : isolation principale et borne de masse mais le câble d’ali-mentation ne contient pas de conducteur de protection.

3. Classe I : isolation principale avec conducteur de protection et câbled’alimentation avec fil de terre.

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4. Classe II : isolation double ou renforcée, le câble d’alimentation necontient pas de fil de terre.

5. Classe III : la protection repose sur l’alimentation en très basse tensionde sécurité de l’équipement.

7.1.3 Liaisons équipotentielles (articles 72 et 73)

Il s’agit d’une liaison électrique dont le but est de mettre au même po-tentiel des masses ou des éléments conducteurs étrangers à l’installation élec-trique.

La liaison équipotentielle principale (article 72) est réalisée à l’entrée desdifférentes canalisations dans un bâtiment ou, dans les installations indus-trielles comportant plusieurs postes de transformation, pour chaque poste.

Le conducteur de liaison équipotentielle principale doit réunir :

– le conducteur principal de protection (relié à la prise de terre).– les canalisations principales d’eau et de gaz.– les colonnes principales du chauffage central et de la climatisation.– les éléments métalliques fixes et accessibles qui font partie de la struc-

ture de la construction.– les éléments métalliques principaux d’autres canalisations.

La liaison équipotentielle supplémentaire (article 73) revient à relier lo-calement toutes les masses et conducteurs de protection des machines etappareils électriques ainsi que tous les éléments conducteurs simultanémentaccessibles par une personne (tuyaux, radiateur, ...). Cette liaison équipo-tentielle locale peut être isolée de la terre ou raccordée à une prise de terrequi peut être distincte de celle à laquelle sont reliées les autres masses del’installation.

7.1.4 La prise de terre (articles 69, 70 et 71)

La prise de terre est réalisée par une ou plusieurs pièces conductricesconnectées entres elles et enfouies dans le sol pour assurer la liaison avec laterre.

La résistance de la prise de terre ne doit pas être supérieure à 30 ohms(ou 100 ohms si elle est cumulée à des mesures supplémentaires). Pour laprise de terre on utilise :

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– dans une installation existante : un ou plusieurs piquets conducteursenfouis dans la terre reliés entre eux. Ils doivent atteindre une profon-deur de 2,1 m et avoir une longueur minimum de 1,5 m.

– dans une installation neuve : si les fondations ou une partie de cesdernières ont une profondeur de plus de 60 cm il faut placer en fond defouille une boucle de terre en cuivre ou en cuivre plombé, de sectionronde ou pleine de 35 mm2. Les extrémités ainsi que chaque point deraccordement de cette boucle doivent être en permanence accessible.

7.1.5 Les différents schémas (article 79)

Il existe trois schémas de mise à la terre possibles TT, TN (C, S ou CS)et IT (voir 3.4 pour les détails).

La couleur du conducteur isolé de protection doit être le jaune-vert, celledu conducteur isolé de neutre le bleu et celle des conducteurs de phases,généralement le noir ou le brun mais pas le jaune ni le vert.

7.2 Synthèse d’extraits du NEC (USA)

Les prescriptions en termes de mise à la terre pour les Etats-Unis sontdécrites principalement dans le NEC (national electric code) au paragraphe250.

7.2.1 NEC 250-23

Le conducteur principal de terre doit être relié au conducteur de protec-tion (le neutre) en tout point desservi du réseau. Ceci inclut le bus ou leterminal en amont du dispositif de mise hors-tension. Par contre, le conduc-teur de protection en aval du dispositif de mise hors-tension (du côté de lacharge) ne doit impérativement pas être mis à la terre.

7.2.2 NEC 250-26

La mise à la terre doit s’effectuer de la manière suivante :

(a) Un câble de liaison de dimensions appropriées (de couleur verte) doitrelier toutes les masses des équipements au conducteur de protection (leneutre). Cette liaison doit être effectuée en tout point de l’équipement de-puis la source jusqu’au dispositif de mise hors-tension.

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(b) Un conducteur de terre de dimensions appropriées doit être utilisépour relier le conducteur de protection (le neutre) à la prise de terre.

(c) La prise de terre doit être la plus adaptée au système à mettre à laterre et peut être :

1. la plus proche partie métallique de la structure efficacement mise à laterre.

2. la plus proche canalisation métallique efficacement mise à la terre.

3. d’autres prises de terre spécifiées dans les paragraphes 250-81 ou 250-83quand (1) et (2) ne sont pas disponibles.

7.2.3 NEC 250-51

Le chemin à la terre depuis les circuits, équipements ou parties métal-liques doit (1) être permanent et continu ; (2) avoir la capacité d’écouler entoute sécurité les courants de fuite qui peuvent le parcourir et (3) avoir uneimpédance suffisamment faible que pour éviter la montée en potentiel parrapport à la tension de la terre et ainsi faciliter la détection des appareils deprotection.

7.2.4 NEC 250-54

Un équipement qui doit être mis à la terre dans ou contre un bâtimentdoit être relié à la même prise de terre que ce dernier. De même, si plusieursréseaux de distribution alimentent un même bâtiment et que ceux-ci doiventêtre mis à la terre, ils doivent être reliés à la même prise de terre. Si plusieursprises de terre sont connectées entre elles de manière efficace, elles doiventêtre considérées comme formant une prise de terre unique.

7.2.5 NEC 250-81

Toutes les prises de terre, décrites ci-dessous de (1) à (4), de chaque bâti-ment doivent être reliées ensemble pour former un système de prise de terre :

1. les canalisations d’eau métalliques situées à moins de 5 pieds de l’entréedu bâtiment.

2. les grillages métalliques du bâtiment qui sont efficacement mis à laterre.

3. les parties métalliques noyées dans le béton.

4. les prises de terres annulaires.

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7.2.6 NEC 250-83

Quand aucune des prises de terre citées précédemment n’est disponible,une ou plusieurs prises de terre parmi (2)-(4) doit être utilisée :

1. les conduites de gaz souterraines ne peuvent pas servir de prise deterre.

2. d’autres systèmes ou structures souterrains locaux.

3. des conduites ou piquets de terre

4. prise de terre plan

7.2.7 NEC 250-91

Des piquets de terre additionnels peuvent être utilisés pour augmenter lacapacité de mise à la terre mais dans ce cas, ils doivent être reliés au réseaude prise de terre avec un conducteur adéquat. Un piquet de terre isolé duréseau de prise de terre est interdit par le NEC.

7.2.8 Remarque

Puisque le neutre est chaque fois assimilé au conducteur de protection etque c’est lui qui est mis à la terre, il va sans dire que le schéma décrit dansces paragraphes par le NEC est le schéma TN.

7.3 Mesures personnelles

Nous nous sommes également prêté au jeu de mesurer le champ ambiantet les tensions de contact dans nos domiciles. Ces mesures se veulent doncuniquement informatives étant donné qu’elles sont insuffisantes pour consti-tuer un échantillon représentatif.

Le champ magnétique moyen a été calculé sur base de mesures prises parle Emdex wavecorder (Enertech) et les tensions, prises entre le drain et le ro-binet, ont été mesurées à l’aide d’un multimètre Fluke 110 True RMS (Flukecorp.). Les diverses valeurs ont été consignées dans le tableau ci-dessous.

Evier Evier (avec R) Baignoire Baignoire (avec R) Bavg

Maison 1 0,08 V 0,006 V 0,26 V 0,006 V 0,024 µT

Maison 2 0,92 V 0,002 V 1,41 V 0,002 V 0,037 µT

Maison 3 2,6 V 0,002 V 3,7 V 0,002 V 0,058 µT

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Remarque : Les tensions mesurées quand on insère la résistance sont duniveau de précision du voltmètre. Il y a fort à penser qu’elles soient doncinférieures à la valeur fournie par ce dernier.

Les mesures de tensions, ont été prises deux fois : directement et au tra-vers d’une résistance de 985Ω en parallèle sur le voltmètre. Ceci s’expliqueen considérant le schéma équivalent suivant :

On voit que la tension de contact vaut :

Vcontact =Rload

Rs + Rload

Vs

Or, les caractéristiques de la source étant inconnues, elles peuvent êtrecalculées en considérant les deux mesures de tensions qui fournissent ainsideux équations.

Dans notre cas, comme le voltage tend vers 0 quand on insère la résistancede 985Ω en parallèle sur le voltmètre, on peut en déduire que l’impédancede la source est trés élevée. Par conséquent, si on venait à relier le robinetau drain par exemple, la tension de contact résultante ne pourrait produirequ’un courant négligeable dans notre corps.

Les trois maisons ont été classées suivant l’ordre croissant de la valeurdu champ magnétique moyen. Il apparait que les tensions de contacts sansla résistance (approximation de Vs) sont également croissante dans le mêmeordre.

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8 Références

[1] Les enfants québécois surexposés, MICHROWSKI A., 2004

[2] http ://perso.wanadoo.fr/grc/sommaire.htm

[3] Earthing systems worldwide and evolutions, Lacroix B., Calvas R.

[4] Contact Voltage Measured in Residences : Implications to the As-sociation Between Magnetic Fields and Childhood Leukemia, R.KAVET,L.ZAFFANELLA, 2002

[5] Association of Residential Magnetic Fields with Contact Voltage,R.KAVET, L.ZAFFANELLA & al, 2004

[6] Experimental Validation of a Statistical Model for Evaluating thePast or Future Magnetic Fields Exposures of a Population Living Near Po-wer Lines, TURGEON A. & Al, 2004

[7] http ://sitelec2.free.fr/promotelec/misalaterre.pdf

[8] http ://www.conf-aim.skynet.be/education/risqueselectriques/texte_Lilien.pdf

[9] http ://www.schneider-electric.com/cahier_technique/fr/pdf/ct178.pdf

[10] http ://www.ujf-grenoble.fr/PHY/PLATEFORMES/EEE/Securite_electrique.pdf

[11] http ://www.sobane.be/fr/electricite/pdf/ele_fic10.pdf

[12] http ://www.mikeholt.com/documents/grounding/freestuff/grounding.pdf

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