Partie conductrice exposée et mise à la terre

LA QUESTION : 

Lors de la conception du système électrique, comment puis-je distinguer les pièces métalliques qui sont des pièces conductrices exposées ? Le raccordement de toutes les pièces métalliques est-il une mesure de sécurité valable, ou peut-il même être contre-productif ?

CONSIDÉRATION :

La différence entre les pièces conductrices exposées et un cadre métallique peut être floue. Pour une définition exacte des pièces conductrices exposées, nous nous référons à la norme IEC 61141 :

[IEC 61141-3.6] « Partie conductrice exposée : partie conductrice d’un équipement qui peut être touchée et qui n’est pas normalement sous tension, mais qui peut le devenir en cas de défaillance de l’isolation de base« .

Comment considérer les armatures métalliques en contact direct avec une partie conductrice exposée ? Puisqu’ils peuvent être mis sous tension lorsque la partie conductrice exposée est elle-même soumise à un défaut de mise à la terre et est mise sous tension ? Là encore, la norme clarifie la situation :

[IEC 61141-3.6- Note 1] « Une partie conductrice d’un matériel électrique qui ne peut devenir vivante que par contact avec une partie conductrice exposée qui est devenue vivante n’est pas considérée comme une partie conductrice exposée elle-même.

Par exemple, la carcasse d’un moteur électrique est une partie conductrice exposée, alors que son socle métallique n’est pas une partie conductrice exposée, même si, en cas de défaut de mise à la terre, les deux peuvent devenir sous tension.

Toute partie conductrice exposée, afin d’être correctement protégée contre les contacts indirects (protection contre les défauts), doit être reliée à la terre. Cependant, cette règle fondamentale est souvent mal interprétée ; voici, par exemple, quelques affirmations incorrectes concernant les parties conductrices exposées et la mise à la terre :

• Tout ce qui peut être mis sous tension doit être relié.
• Les pièces métalliques qui ne bougent pas doivent être mises à la terre (si elles ne bougent pas, il faut les mettre à la terre).
• La mise à la terre « décharge » le courant de défaut dans le sol.
• La mise à la terre maintient la partie conductrice exposée au potentiel de terre (zéro), même en cas de défaillance…. Très faux !!!

La mise à la terre a pour fonction de créer une boucle de défaut, qui est surveillée par des protections magnétiques ou des disjoncteurs différentiels. Elle ne décharge donc pas le courant, ni ne ramène la partie conductrice exposée au potentiel de la terre : si c’était le cas, la toucher lors d’un défaut à la terre n’entraînerait aucun risque d’électrocution, et il n’y aurait pas besoin de disjoncteurs.

Si l’on se réfère à ces affirmations erronées, il arrive souvent que toutes les parties métalliques fixes soient racordées, même celles qui ne sont pas en contact avec une partie conductrice exposée. Cette pratique est erronée et même dangereuse : seules les parties conductrices exposées doivent être mises à la terre. Examinons, par exemple, les deux scénarios de la figure ci-dessous.

L’exemple est développé dans le contexte du marché américain (480 V CA entre phases), mais les mêmes principes s’appliquent également en Europe. Dans les deux cas, le moteur est monté sur des plots antivibratiles ; il n’est donc pas en contact électrique direct avec la partie conductrice gris foncé. Deux personnes sont impliquées : la personne A, qui touche le châssis du moteur, et la personne B, qui touche une partie conductrice distincte, en contact mécanique avec le châssis du moteur.

Situation A – Partie conductrice non raccordée au PE

La partie conductrice touchée par la personne B n’est pas raccordée au conducteur de protection (PE).
En cas de défaut d’isolement dans l’enroulement statorique du moteur, le châssis du moteur devient sous tension. La personne A est alors exposée à un choc électrique, tandis que la personne B ne l’est pas.

Dans ce scénario, une blessure grave pour la personne A est peu probable, car le dispositif de protection contre les surintensités (OCPD) élimine le défaut en ouvrant la boucle de défaut dans le temps de coupure prescrit (généralement 0,2 s aux États-Unis et 0,4 s en Europe).

Situation B – Partie conductrice raccordée au PE

La partie conductrice touchée par la personne B est raccordée au conducteur de protection (PE).
En cas du même défaut d’isolement, le châssis du moteur ainsi que la partie conductrice mise à la terre atteignent une tension de contact dangereuse jusqu’à la coupure de l’alimentation par l’OCPD. En conséquence, les personnes A et B sont toutes deux exposées à un choc électrique.

Là encore, une issue fatale est peu probable, car l’OCPD assure la coupure du défaut dans le temps de sécurité requis.

Évaluation de la sécurité

La question clé est la suivante : quelle situation est la plus sûre ?
La situation B est clairement la plus défavorable. En raccordant un conducteur de protection à une partie conductrice qui n’est pas une masse (partie conductrice exposée), le défaut est inutilement étendu à des éléments métalliques accessibles supplémentaires, augmentant ainsi le nombre de personnes exposées à des tensions de contact dangereuses.

Cet exemple illustre pourquoi seules les masses, c’est-à-dire les parties conductrices susceptibles de devenir sous tension en cas de défaut, doivent être raccordées au conducteur de protection. La liaison à la terre de parties conductrices qui ne sont pas des masses n’améliore pas la sécurité et peut, au contraire, augmenter le risque global.

Des réglages similaires sont souvent appliqués aux abris fixes, aux portes métalliques, aux supports : ces connexions à la terre relient au circuit électrique de terre des parties qui n’y sont normalement pas incluses, ce qui augmente le risque en cas de contact indirect. La porte rouge d’une salle des tableaux ne peut pas être mise sous tension, car elle est éloignée de tout équipement électrique. Si nous la mettons à la terre, elle deviendra sous tension en cas de défaut de mise à la terre : dans ce cas, la mise à la terre abaisse le niveau de sécurité de l’installation.

CONCLUSION

Parmi les parties métalliques de l’installation, seules celles qui, en raison d’une défaillance de l’isolation principale, deviennent directement sous tension doivent être considérées comme des parties conductrices exposées. Lorsque ces pièces conductrices exposées sont identifiées, elles doivent toutes être mises à la terre pour éviter le risque d’électrocution. Si une pièce conductrice n’est pas une pièce conductrice exposée, elle ne doit pas être mise à la terre : la connexion au circuit de terre de ces pièces augmente le risque en cas de contact indirect.