Tensions de contact – Protection contre les contacts indirects
Sommaire
Qu‘est-ce qu’un contact indirect ?
Contact indirect
Contact avec une partie conductrice d’un appareil ou d’une masse qui est normalement hors tension et mise à la terre, mais qui est mise sous tension en raison d’une défaillance de l’isolation interne (IEC 60050).
En d’autres termes, une rupture de l’isolation d’un composant va générer un courant de défaut If (cf. l’article sur le calcul des courants de court-circuit) qui va porter la masse de l’appareil en défaut à un potentiel qui dépend de la boucle de défaut. Si une personne ou un animal entre en contact avec cette masse, il peut en résulter une électrisation voire une électrocution.
On définit la tension à laquelle est portée la masse en défaut de la façon suivante :
- Tension de contact présumée : tension apparaissant entre des parties conductrices simultanément accessibles quand ces parties conductrices ne sont pas touchées par une personne ou un animal (IEC 60050)
- Tension de contact effective : tension entre des parties conductrices quand elles sont touchées simultanément par une personne ou un animal (IEC 60050)
Dans la pratique, la tension de contact est calculée entre la masse en défaut et la terre, les cas de contact indirect entre deux masses simultanément en défaut étant exceptionnels. La tension de contact effective est toujours inférieure à la tension de contact présumée car l’impédance de la personne ou de l’animal subissant le contact indirect modifie la boucle de défaut. Dans la suite, le terme « tension de contact » (Uc) fera référence à la tension de contact présumée.
On définit également la tension limite conventionnelle de contact (ou tension limite de sécurité) de la façon suivante :
- tension limite conventionnelle de contact (UL) : valeur de la tension de contact présumée qu’il est admis de pouvoir maintenir indéfiniment dans des conditions d’influences externes spécifiées (IEC 60050).
En France, en basse tension, la réglementation définit une tension limite de sécurité de :
- 50 V en courant alternatif
- 120 V en courant continu lisse
C’est la tension de contact maximale admissible pendant 5 secondes.
La protection contre les contacts indirects
Il existe plusieurs mesures de protection contre les contacts indirects :
- mesure de protection par coupure automatique de l’alimentation
- mesure de protection par isolation double ou renforcée
- mesure de protection par séparation électrique pour l’alimentation d’un seul matériel
- mesure de protection par très basse tension
Mesure de protection par coupure automatique de l’alimentation
Cette mesure de protection repose sur l’association de deux conditions :
- l’existence d’un circuit (dénommé « boucle de défaut ») pour permettre la circulation du courant de défaut. La constitution de cette boucle de défaut dépend du schéma des liaisons à la terre (TN, TT ou IT). Cette condition implique la mise en œuvre de conducteurs de protection reliant les masses de tous les matériels électriques alimentés par l’installation de façon à constituer la boucle de défaut.
- la coupure du courant de défaut par un dispositif de protection approprié dans un temps dépendant de certains paramètres tels que la tension de contact à laquelle peut être soumise une personne, la probabilité de défauts et de contacts avec les parties en défaut. La détermination du temps de coupure est basée sur la connaissance des effets du courant électrique sur le corps humain et des conditions d’influences externes. Cette condition implique la présence d’un dispositif de coupure automatique dont les caractéristiques sont définies suivant le schéma des liaisons à la terre TT, TN ou IT.
Schéma des liaisons à la terre TT
Dans ce schéma, il n’est pas possible de prédéterminer le courant de défaut. Ceci implique que le dispositif de protection soit un dispositif différentiel qui satisfait la condition suivante:
𝑅𝐴 × 𝐼Δ𝑛 ≤ 50 𝑉
avec
RA : résistance de la prise de terre des masses
IΔn : courant différentiel résiduel assigné du dispositif de protection
Schéma des liaisons à la terre TN
Dans ce schéma, il est possible de calculer le courant de défaut puisque la boucle de défaut ne comprend des conducteurs actifs et des conducteurs de protection. La condition à satisfaire est que le courant assurant le fonctionnement du dispositif de coupure soit inférieur au courant de défaut minimal calculé.
Les dispositifs de protection peuvent être des dispositifs de protection contre les surintensités (fusibles ou disjoncteurs) ou des dispositifs de protection à courant différentiel-résiduel (sauf en TN-C).
Schéma des liaisons à la terre IT
Dans ce schéma, l’installation est isolée de la terre ou reliée à la terre à travers une impédance de valeur élevée. En cas de défaut d’isolement sur un conducteur actif, le courant de défaut est faible et la coupure automatique n’est pas nécessaire si la condition suivante est satisfaite :
𝑅𝐴 × 𝐼𝑓≤ 50 𝑉 (en courant alternatif)
𝑅𝐴 × 𝐼𝑓≤ 120 𝑉 (en courant continu)
avec
RA : résistance de la prise de terre des masses
If : courant de défaut en cas de premier défaut franc entre un conducteur de phase et une masse. La valeur de If tient compte des courants de fuite et de l’impédance globale de mise à la terre de l’installation électrique.
RA x If : tension de contact présumée
En cas d’apparition d’un deuxième défaut, les conditions du schéma TN s’appliquent : le courant assurant le fonctionnement du dispositif de coupure doit être inférieur au courant de double défaut minimal calculé.
Détermination du temps de coupure maximal
La dangerosité d’un contact indirect est liée au courant susceptible de parcourir le corps humain, et donc à la tension de contact présumée, ainsi qu’à la durée d’exposition à ce courant. Il est donc nécessaire de vérifier que le temps de fonctionnement du dispositif de coupure n’entraine pas d’effets délétères. Des études internationales sur les effets du courant électrique sur le corps humain ont conduit à définir les temps de coupure maximaux qui sont fonction de la tension simple du réseau, du schéma des liaisons à la terre et du type de circuit. La norme IEC 60364-4-41 précise dans le tableau suivant les temps de coupure maximaux (en s) qui doivent être appliqués aux circuits terminaux avec une valeur maximale de courant assigné de :
- 63 A avec un ou plusieurs socles de prise de courant, et
- 32 A alimentant uniquement un matériel d’utilisation connecté fixe
En France, la norme NF C 15-100 précise que ces temps de coupure sont applicables pour tous les circuits terminaux. Pour les autres circuits, un temps de coupure non supérieur à 5 s en schéma TN et non supérieur à 1 s en schéma TT est admis. En schéma IT, dans l’éventualité d’un deuxième défaut, les conditions du schéma TN s’appliquent.
Mesure de protection par isolation double ou renforcée
L’isolation double ou renforcée est une mesure de protection dans laquelle :
- la protection principale est assurée par une isolation principale; et la protection en cas de défaut d’isolement est assurée par une isolation supplémentaire, ou
- la protection principale et la protection en cas de défaut d’isolement sont assurées par une isolation renforcée entre les parties actives et les parties accessibles.
Dans la majorité des cas, les matériels électriques utilisés sont de Classe II, c’est-à-dire qu’ils doivent être des types suivants, avoir subi les essais de type et avoir été marqués selon les règles qui leur sont applicables :
- matériels ayant une isolation double ou renforcée (matériels de la Classe II) ;
- ensembles déclarés dans les normes de produits comme équivalents à la Classe II, construits en usine et possédant une isolation totale.
Ces matériels sont marqués du symbole 
. Sauf dans des cas particuliers cités dans la norme, les circuits alimentant des matériels de Classe II doivent comporter un conducteur de protection tout au long de leurs parcours avec une connexion à l’extrémité de la canalisation et sur chaque accessoire
Mesure de protection par séparation électrique pour l’alimentation d’un seul matériel
La séparation électrique est une mesure de protection dans laquelle la protection en cas de défaut est assurée par une séparation de protection entre le circuit séparé et les autres circuits et la terre. Le circuit séparé doit être alimenté par l’intermédiaire d’une source de séparation simple et la tension du circuit séparé ne doit pas dépasser 500 V. Les parties actives du circuit séparé ne doivent avoir aucun point commun avec un autre circuit, ni aucun point relié à la terre. Les masses du circuit séparé ne doivent être connectées ni au conducteur de protection, ni aux masses d’autres circuits, ni à la terre.
Mesure de protection par très basse tension
La protection par très basse tension est une mesure de protection constituée par deux types différents de circuits à très basse tension:
- TBTS : Très Basse Tension de Sécurité
- TBTP : Très Basse Tension de Protection
Pour lesquels la protection est assurée par :
- une limitation de la tension TBTS ou TBTP à la limite supérieure du domaine de tension I : 50 V en courant alternatif et 120 V en courant continu,
- une séparation de protection entre les circuits TBTS ou TBTP et tous les autres circuits autres que TBTS ou TBTP, et une isolation principale entre les circuits TBTS et TBTP et les autres circuits TBTS ou TBTP,
- pour les seuls circuits TBTS, une isolation principale entre le circuit TBTS et la terre.
Pour la mise en oeuvre de cette mesure de protection, il convient de se référer aux paragraphes correspondants des normes (IEC 60364-4-41 § 414 ou NF C 15-100 § 414).
Réalisation des contrôles avec elec calc™
Gestion des tensions de contact
elec calc™ vérifie que le temps de fonctionnement des protections reste inférieur à une certaine valeur, fonction de la tension de contact. Cette tension de contact est la tension pouvant s’établir entre la masse d’un appareil et la terre en cas de défaut phase/masse. Elle est donc calculée à partir du courant de court-circuit phase/terre If.
Vous souhaitez en savoir plus sur notre logiciel de calcul électrique ?
