Comment faire une boucle de terre dans une maison privée - calcul du circuit et installation

La mise à la terre dans une maison individuelle, le calcul des circuits et l'installation du système sont essentiels pour la sécurité de la maison. La mise à la terre ne remplit pleinement sa fonction que si le circuit est correctement choisi et si toutes les réglementations et exigences sont respectées. Une installation à faire soi-même nécessite une connaissance des principes de conception et des règles de fabrication.

Une maison privée doit-elle être mise à la terre ?

Lorsqu'on utilise un appareil électrique dans la maison, il y a toujours un risque que l'isolation des fils soit endommagée ou court-circuitée. Dans ce cas, tout contact humain avec la zone dangereuse entraîne un choc électrique qui peut se terminer de façon tragique. Le courant tend toujours vers la terre et le corps humain devient le conducteur reliant l'appareil endommagé à la terre.

Que fournit la mise à la terre ? Il s'agit essentiellement d'un système qui fournit le chemin le plus court au courant électrique. Selon la loi de la physique, il choisit le conducteur ayant la plus faible résistance électrique et le circuit a cette propriété. La quasi-totalité du courant est acheminée vers l'électrode de terre et, par conséquent, seule une fraction de ce courant traverse le corps humain et ne peut causer aucun dommage. De cette façon, un circuit de mise à la terre assure la sécurité électrique. Les documents réglementaires (GOSTs, SNiPs, PUEs) précisent que tout bâtiment privé et résidentiel doit en être équipé pour les réseaux AC supérieurs à 40 V et les réseaux AC supérieurs à 100 V.

En plus d'assurer la sécurité, un système de mise à la terre augmente la fiabilité et la durabilité des appareils. Il assure le fonctionnement stable des installations, protège contre les surtensions et les diverses perturbations du réseau et réduit l'influence des sources extérieures de rayonnement électromagnétique.

La mise à la terre ne doit pas être confondue avec les paratonnerres (parafoudres). Bien que le principe soit similaire, ils ont une fonction différente. Les paratonnerres fonctionnent en déviant la décharge de la foudre vers le sol lorsqu'elle frappe une maison. Cela crée une puissante charge électrique, qui ne doit pas pénétrer dans le réseau interne, car elle pourrait tout simplement faire fondre le fil ou le câble. C'est pourquoi la ligne paratonnerre part des récepteurs sur le toit sur un circuit externe et ne doit pas se superposer à la ligne de mise à la terre, la ligne interne. Le paratonnerre et la ligne de mise à la terre peuvent avoir un circuit souterrain commun (s'il y a une réserve de section), mais le câblage doit être séparé.

Systèmes de mise à la terre : lequel est le meilleur ?

Le système de mise à la terre d'une maison individuelle dépend du type de réseau qui l'alimente. Dans la plupart des cas, il s'agit d'un système TN-C. Un tel système est assuré par un câble bifilaire ou une ligne aérienne bifilaire à une tension de 220 V et un câble quadrifilaire ou une ligne quadrifilaire à 380 V. En d'autres termes, une phase (L) et un conducteur de protection combiné (PEN) sont connectés à la maison. Dans les réseaux complets et modernes, le conducteur PEN est divisé en deux conducteurs distincts - le conducteur de travail ou conducteur neutre (N) et le conducteur de protection (PE) - et l'alimentation est assurée par une ligne à trois ou cinq fils, respectivement. Compte tenu des options ci-dessus, le schéma de mise à la terre peut être de deux types.

Système TN-C-S

Permet de séparer l'alimentation PEN en conducteurs parallèles. À cette fin, le conducteur PEN est divisé dans la cabine d'arrivée en 3 barres de distribution : N ("neutre"), PE ("terre") et une barre de distribution pour 4 connexions. En outre, les conducteurs N et PE ne peuvent pas entrer en contact l'un avec l'autre. Le jeu de barres PE est relié à l'enveloppe de l'armoire et le conducteur N est monté sur des isolateurs. Le circuit de mise à la terre est dirigé vers le séparateur de barres. Une connexion transversale d'au moins 10 mm² (section de cuivre) est installée entre le conducteur N et la barre de mise à la terre. Le neutre et la terre ne se croisent pas dans le câblage suivant.

Information ! Il est important de noter que ce système n'est efficace qu'avec un dispositif à courant résiduel (RCD) et un dispositif à courant résiduel (RCB).

Système de CT

Dans ce système, il n'est pas nécessaire de diviser les conducteurs, car les conducteurs neutres et de terre sont déjà séparés dans un réseau approprié. La connexion correcte est simplement effectuée dans le boîtier. Le circuit de mise à la terre est relié au conducteur PE (noyau).

La question de savoir quel système de mise à la terre est le meilleur n'a pas de réponse claire et nette. Un système TT est plus simple à installer et ne nécessite pas de dispositifs de protection supplémentaires. Cependant, la grande majorité des réseaux fonctionnent selon le principe TN-C, ce qui oblige à utiliser le schéma TN-C-S. En outre, il n'est pas rare de trouver des installations à deux fils dans la maison. Avec une mise à la terre TN, l'enveloppe de ces appareils devient sous tension lorsque l'isolation est défaillante. La mise à la terre TN-C-S est alors beaucoup plus fiable.

Qu'est-ce qu'une boucle de mise à la terre : définition et construction

Une boucle de terre est une construction spéciale à faible résistance, faite de matériaux conducteurs d'électricité, qui permet la décharge instantanée du courant électrique dans le sol. Il se compose de deux parties interconnectées - un système intérieur et un système extérieur. Leur connexion fiable se fait dans le tableau électrique entrant.

Le sous-système extérieur doit être conçu pour permettre le transfert du signal électrique dans le sol et sa distribution sur une zone. Il est basé sur plusieurs électrodes enterrées dans le sol et reliées entre elles par des plaques. Depuis les plaques, une barre omnibus de section suffisante mène au tableau électrique, où elle est connectée au sous-système interne. Chaque électrode est une broche métallique enterrée (martelée) à une certaine profondeur.

Le sous-système interne est le câblage du circuit de mise à la terre dans toute la maison. Les conducteurs du tableau de distribution se ramifient vers les prises de courant, vers les boîtiers des appareils électriques puissants et vers le réseau métallique (tuyaux). Les différents conducteurs sont réunis en une barre commune qui est connectée à la barre du circuit externe.

Le principe de la boucle de terre est assez simple. La charge électrique accumulée dans les éléments métalliques (enceintes de l'installation, tuyauteries, raccords, etc.) lorsque l'isolation des conducteurs du réseau est endommagée ou induite par des sources externes, s'engouffre dans les fils du sous-système interne, qui présente une faible résistance électrique, pour atteindre le circuit du sous-système externe. Par l'intermédiaire des électrodes enfouies dans le sol, il "coule" dans le sol. La terre, quant à elle, possède une énorme capacité qui lui permet d'"absorber" librement ces fuites d'électricité.

Types de circuits de mise à la terre

Afin de "couler" rapidement le courant dans le sol, le sous-système extérieur le redistribue sur plusieurs électrodes disposées dans un certain ordre pour augmenter la surface de dissipation. Il existe 2 principaux types de connexion de circuit.

Triangle - boucle fermée

Ce cas implique 3 broches connectées en bandes dans un triangle isocèle. La distance entre les électrodes est choisie selon ce principe : la distance minimale est la longueur de la partie souterraine de l'électrode (profondeur), la maximale est de 2 profondeurs. Par exemple, pour une profondeur d'enfouissement standard de 2,5 m, le côté du triangle est choisi entre 2,5 et 5 m.

Linéaire

Cette version est constituée de plusieurs électrodes disposées en ligne ou en demi-cercle. Un circuit ouvert est utilisé lorsque la surface du terrain ne permet pas la formation d'une figure géométrique fermée. La distance entre les broches est de 1 à 1,5 fois la profondeur. L'inconvénient de cette méthode est le nombre accru d'électrodes.

Ces types sont le plus souvent utilisés pour la mise à la terre d'une maison privée. En principe, un circuit fermé peut être formé sous la forme d'un rectangle, d'un polygone ou d'un cercle, mais un plus grand nombre de broches sera nécessaire. Le principal avantage des systèmes fermés est qu'ils continuent à fonctionner pleinement lorsque le faisceau entre les électrodes est rompu.

Important ! Le circuit de ligne fonctionne selon le principe de la marguerite et un dommage au cavalier met hors service une certaine section de celui-ci.

Règles et exigences relatives à une boucle de mise à la terre

Pour que la boucle de terre fonctionne efficacement, elle doit respecter certaines règles :

1. Le contour extérieur doit se trouver à une distance d'au moins 1 m et de 10 m au maximum de l'habitation. La distance optimale est de 2 à 4 mètres de la fondation.
2. La profondeur des électrodes doit être choisie dans une fourchette de 2-3 m. Un morceau de goujon de 20-25 cm de long est laissé sur la surface pour une connexion en bande.
3. Un jeu de barres d'une section minimale de 16 mm² est posé du panneau d'entrée au circuit.
4. Les électrodes sont reliées entre elles uniquement par soudage. Dans le panneau, l'assemblage peut être réalisé à l'aide de boulons.
5. La résistance totale du système ne doit pas dépasser 4 Ω pour 380 V et 8 Ω pour 220 V.

Le circuit de mise à la terre externe est placé dans le sol, ce qui implique des exigences élevées pour sa conception. Il doit être positionné sous le niveau de gel du sol, car le gonflement du sol fera sortir les électrodes. Pendant le fonctionnement, la corrosion ne doit pas détruire le métal et augmenter excessivement sa résistance électrique. La résistance des tiges doit permettre de les enfoncer dans un sol dur.

Calculs de mise à la terre pour une maison privée : formules et exemples

Les calculs de mise à la terre pour une maison privée sont basés sur des formules de calcul de la résistance au passage du courant pour les électrodes. Des exemples sont présentés ci-dessous.

Résistance à la terre

Pour une tige unique, la formule s'applique :

où ρ eq est la résistivité équivalente d'un seul sol (choisie dans le tableau 1 pour le sol spécifique) ;

• L - longueur de l'électrode (m) ;
• d - diamètre de l'électrode (m) ;
• T - distance entre le centre de l'électrode et la surface du sol (m).

Tableau 1

Dimensions et distances pour les électrodes de terre

Le nombre d'électrodes dans une boucle peut être calculé à l'aide de la formule où

Rn est la résistance totale maximale admissible du circuit (pour le réseau 127-220 V - 60 Ohm, pour le réseau 380 V - 15 Ohm), Ψ est le coefficient climatique (déterminé à partir du tableau 2).

Tableau 2

La taille des électrodes est choisie en fonction des conditions réelles et des recommandations :

• tube - épaisseur minimale de 3 mm, diamètre selon la disponibilité des matériaux ;
• tige d'acier - diamètre minimum 14 mm
• angle - épaisseur de paroi 4 mm, taille - sous réserve de la disponibilité des matériaux ;
• Bande de liaison des électrodes - largeur - au moins 10 mm, épaisseur - plus de 3 mm.

La profondeur d'enfouissement (longueur des électrodes) est choisie à condition qu'elle soit au moins 15-20 cm en dessous du niveau de gel. La longueur minimale est de 1,5 m. L'espacement des broches est de 1 à 2 longueurs d'électrode et la distance minimale est de 2 mètres.

Dessiner un diagramme

Les travaux de mise à la terre dans une maison individuelle commencent par l'organisation du schéma de raccordement à la terre. Le plus populaire est un système triangulaire fermé. Trois électrodes constituent ses sommets, et les autres tiges sont enfoncées sur ses côtés entre les sommets. Si la zone proche de la maison ne permet pas la construction d'un tel circuit, les électrodes sont installées en ligne, en demi-cercle ou en "vague". Il convient de noter que l'efficacité d'une disposition triangulaire est beaucoup plus élevée.

Matériaux pour les boucles de mise à la terre

Un circuit de mise à la terre doit avoir une grande résistance mécanique, une faible résistance électrique et la possibilité d'une connexion fiable. En outre, le coût est un facteur important dans le choix d'un matériau.

Paramètres et matériaux des broches

Les électrodes ou broches de terre sont généralement constituées de profilés en acier. Ce matériau est intéressant car il peut être enfoncé dans le sol par simple martelage. Sa résistance électrique est tout à fait satisfaisante avec une section transversale suffisante. Les broches peuvent être fabriquées à partir des matériaux suivants :

1. Rod. Le choix le plus courant est une tige d'un diamètre de 16-18 mm. Les barres d'armature ne sont pas recommandées, car elles sont sujettes à la mue, ce qui entraîne une augmentation de la résistance spécifique. De plus, la surface ondulée entraîne une utilisation inefficace de la section transversale de la tige.
2. Angle. La taille la plus courante est un coin de 50x50 mm avec une épaisseur de paroi de 4-5 mm. La partie inférieure est affûtée pour faciliter le martelage.
3. Tuyau de plus de 50 mm de diamètre avec une épaisseur de paroi de 4-5 mm. Les tuyaux à paroi épaisse sont recommandés pour les sols durs et les régions où les sécheresses sont fréquentes. Des trous sont percés dans le bas d'un tel poteau. Lorsque le sol s'assèche, de l'eau salée est versée dans le tuyau pour augmenter la capacité de dispersion du sol.

De quoi faire un lien métallique

Les électrodes enfoncées dans le sol sont reliées entre elles par une liaison métallique. Il peut être fabriqué à partir des matériaux suivants :

1. Bande ou fil de cuivre d'une section minimale de 10 mm².
2. Bande ou fil d'aluminium d'une section d'au moins 16 mm².
3. Feuillard d'acier d'une section minimale de 48 mm².

Les bandes d'acier de dimensions (25-30)x5 mm sont les plus courantes. Son principal avantage est qu'il peut être soudé de manière fiable aux électrodes. Lorsqu'un conducteur en métal non ferreux est utilisé comme liaison, des boulons sont soudés aux axes, sur lesquels sont fixées les barres omnibus.

Comment fabriquer soi-même un interrupteur de mise à la terre

L'installation de mise à la terre peut être réalisée par vous-même. Toutes les étapes sont décrites ci-dessous.

Sélection d'un site

Il doit se trouver dans une partie du terrain proche de la maison qui n'est pas fréquentée inutilement par des personnes ou des animaux domestiques. Le contour ne doit pas être à moins d'un mètre des fondations du bâtiment. Cette zone doit de préférence être clôturée par une haie basse. Tous les points d'électrode sont marqués sur le sol. En général, on construit un triangle régulier et isocèle.

Travaux de terrassement

Le long de toutes les marques, une tranchée de 0,5-0,6m de profondeur est creusée. Une tranchée similaire est creusée lors de la pose de la barre omnibus qui relie le circuit à l'armoire électrique.

Assembler la structure

Commencez par enfoncer les broches à une profondeur prédéfinie (généralement 2-2,5 m), comme indiqué sur le schéma. Une poulie métallique est soudée au sommet des broches. Une bande est soudée à l'électrode la plus extérieure (le sommet d'un triangle) et posée dans la tranchée allant à la maison.

Entrer dans la maison

Le jeu de barres du circuit est inséré dans le tableau électrique d'entrée. Un trou est percé à l'extrémité pour une connexion boulonnée. Vous connectez ici le conducteur correspondant du câble. Dans un système TN-C-S, le jeu de barres est connecté à un distributeur de barres.

Vérification et contrôle

Le contrôle s'effectue en mesurant la résistance électrique de l'ensemble du circuit. Il ne doit pas dépasser les valeurs standard

Une méthode d'essai simple est souvent utilisée. Une lampe à incandescence de 100-150 W est fixée - une extrémité à la phase et l'autre à la terre. Une lumière claire indique une bonne installation. S'il brille faiblement, vérifiez la qualité des joints. Si la lampe ne brille pas, le montage n'a pas été effectué correctement.

Kits de mise à la terre préfabriqués pour les particuliers

Une installation à faire soi-même peut réduire considérablement le coût d'un système de mise à la terre. Cependant, les kits prêts à l'emploi vous permettent d'accélérer le travail et d'augmenter la fiabilité du circuit. Vous pouvez mettre en évidence de tels modèles :

1. ZetZ - Une ou plusieurs électrodes en acier inoxydable. La profondeur d'enfouissement autorisée va jusqu'à 10 m. Le prix dépend de la longueur des broches. Le prix moyen d'un ensemble avec des électrodes de cinq mètres est de 23500 roubles.
2. Galmar - a des électrodes jusqu'à 30 m de long. Le prix moyen est de 41 000 roubles.
3. Elmast. Ce système est fabriqué en Russie et adapté aux conditions d'exploitation russes. Prix - à partir de 8000 roubles.

Important ! Il existe de nombreux modèles sur le marché russe, ce qui vous permet de faire le meilleur choix. La profondeur d'enfoncement de leurs électrodes varie de 5 à 40 m. La fourchette de prix est de 6000-28000 roubles.

Caractéristiques des schémas de mise à la terre 220 V et 380 V

Les schémas de mise à la terre pour l'introduction de réseaux à 220 et 380 V présentent certaines différences. Le circuit externe de ces systèmes est exactement le même. La différence réside dans le cheminement des câbles et l'entrée dans la maison. Dans le cas d'un réseau 220 V, une ligne bifilaire est introduite. Un conducteur est divisé en un neutre et une terre et l'autre est installé sur des isolateurs.

Dans le cas d'un réseau de 380 V, une ligne à quatre fils convient généralement. Un conducteur est divisé de la même manière que dans le cas précédent, et les 3 autres conducteurs sont montés sur des isolateurs et isolés les uns des autres. Les conducteurs de phase et le neutre sont acheminés par un DDR et un dispositif à courant résiduel.

Erreurs d'installation courantes

Selon les experts, les erreurs suivantes sont souvent commises lors d'installations non autorisées :

1. Tenter de protéger les électrodes de la corrosion en les peignant. Cette méthode est inacceptable car elle empêche le débordement dans le sol.
2. Relier la liaison métallique en acier aux goujons à l'aide de boulons. La corrosion rompt rapidement le contact entre les éléments.
3. Distance excessive de la boucle par rapport à la maison, ce qui augmente considérablement la résistance du système.
4. Utilisation d'un profil trop fin pour les électrodes. Après un court laps de temps, la corrosion entraîne une forte augmentation de la résistance du métal.
5. Contact des conducteurs en cuivre et en aluminium. Dans ce cas, la connexion se détériore en raison de la corrosion de contact.

Si des défauts sont détectés dans la conception, ils doivent être corrigés immédiatement. Une augmentation excessive de la résistance électrique ou une perturbation de la continuité du circuit perturbe l'opération de mise à la terre. Un circuit ne peut pas garantir la sécurité.

Un circuit de mise à la terre est indispensable pour une habitation privée. Cette construction permettra d'assurer la sécurité électrique des occupants et d'éviter des accidents tragiques. Il faut toutefois se rappeler que l'efficacité de la mise à la terre dépend d'un calcul correct, du choix du circuit et de l'exécution de l'installation. Si vous avez des doutes sur vos propres capacités, il est préférable d'utiliser un kit standard.

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