Les régimes de neutre
Influence des régimes de neutre
Les régimes de neutre ont une influence directe sur la transmission des perturbations conduites ou émises à haute fréquence à travers le réseau de masse de l'installation.
Les régimes de neutre ont une influence directe sur les conséquences des chocs de foudre et sur la transmission des perturbations conduites ou émises à haute fréquence. Dans le premier cas, cette influence dépend de la nature de la liaison de l'alimentation avec la terre ; dans le second, elle résulte de la liaison avec le réseau de masse de l'installation.
Nous retrouvons là, totalement applicable à la CEM, la signification des deux lettres caractérisant le régime de neutre.
- 1ère lettre : situation de l'alimentation par rapport à la terre,
- 2ème lettre : situation et raccordement des masses de l'installation.
Cas particulier des sources autonomes
Localement, la terre n'est pas nécessaire à l'équipotentialité, c'est le réseau de masse qui l'assure. Ainsi, lorsque la source d'énergie est proche ou autonome (batteries, panneaux solaires, groupes électrogènes), la liaison entre l'alimentation et l'installation par la terre n'est pas nécessaire. La protection peut s'effectuer uniquement par des liaisons équipotentielles locales non reliées à la terre : en cas de foudroiement, risque principal, toute l'installation monte en potentiel de façon égale, donc sans dommage. Les stations météo d'altitude, les émetteurs isolés, utilisent ce principe. Dans tous les autres cas, les distances de transport de l'énergie nécessitent une référence de potentiel commune, accessible de la source à l'utilisation, qui puisse écouler des perturbations telles que la foudre. Et là, seule la terre peut convenir ! Détaillons les avantages et limites de chacun des régimes de neutre applicables.
Le schéma TT
Avantages : simplicité. Le potentiel de neutre est fixé. Les courants de défaut sont faibles. C'est aussi le schéma obligatoire en distribution publique. Inconvénients : les prises de terre R1 «source» et R2 «utilisation» sont séparées et ne sont pas parfaitement équipotentielles, d'autant que l'impédance de la prise de terre côté utilisation peut être élevée. Le conducteur PE n'est pas une référence de potentiel fiable d'où la nécessité de liaisons équipotentielles supplémentaires. La liaison de la source par R1 provoque une dissymétrie en cas de choc de foudre entraînant des surtensions de mode différentiel (voir mode commun et mode différentiel).
Le schéma IT
Avantages : continuité de service. Les courants de défaut sont faibles. Ce schéma offre une bonne protection contre la foudre (surtensions de mode commun). Inconvénients : le risque d'amorçage sur l'impédance de neutre nécessite un parasurtenseur. Le potentiel de la terre «utilisation», et par conséquent celui des masses, n'est pas fixé par rapport à la source. Une montée en potentiel de la terre après le premier défaut peut provoquer une perte de référence pour les appareils électroniques. Des courants permanents circulent entre conducteurs actifs et terre par couplage capacitif.
Le schéma TN-S
Avantages : une seule référence de potentiel «source» et «utilisation». La terre n'est pas utilisée comme conducteur. La nécessité de conduire des courants de défaut importants oblige à une bonne équipotentialité des masses. L'impédance du circuit de protection est faible.
Inconvénients : ce régime oblige à des règles de mise en œuvre et des matériels spécifiques (5 fils). Une réjection de perturbations sur le neutre est possible si l'équipotentialité est mal assurée entre neutre et conducteur PE ou si leurs parcours sont différents, ce qui nécessite des interconnexions régulières. Les courants de défaut sont élevés. En cas de choc de foudre, la dissymétrie du schéma entraîne des surtensions de mode différentiel. Il est communément admis que ce régime est le meilleur compromis pour la protection CEM des activités sensibles comme l'informatique et l'électronique. Les limites de ce régime pourront être facilement palliées par l'utilisation de parafoudres combinant modes communs et différentiels (réf. 0 038 31 par exemple) et par l'utilisation, sur chaque circuit de départ, de disjoncteurs différentiels qui limitent les courants de défaut (réf. 0 078 44 et suivante par exemple). N'oublions pas non plus qu'il est toujours possible de s'isoler d'un réseau perturbé en utilisant un transformateur de séparation de circuit et en pratiquant une mise au neutre côté secondaire au moyen d'un transformateur d'isolement (réf. 0 425 36/39 par exemple).
Application de régimes différents
Le choix d'un régime de neutre ne peut tenir compte des seuls impératifs de la CEM. Dans le cas d'installations importantes, certains critères peuvent être contradictoires : continuité de service, fréquence des défauts, risque d'incendie, qualité des prises de terre, sensibilité des équipements, étendue de l'installation, etc.
On aura tout intérêt, dans l'étude d'un site, à bien discerner les applications et leurs contraintes, quite à sectoriser les utilisations en appliquant des régimes de neutre différents. Dans tous les cas, le régime est déconseillé du fait de la circulation de forts courants permanents et de défaut dans le conducteur PEN.
Mode commun
En mode commun, l'élévation de potentiel Umc est identique sur les deux conducteurs de la ligne et se fait par rapport à une référence externe, généralement la terre. Le courant de mode commun Imc est de même sens dans les deux conducteurs. Les perturbations sollicitent essentiellement les isolations des produits qui, pour des raisons de sécurité, sont largement dimensionnées.
Mode différentiel
En mode différentiel, la perturbation qui va se coupler sur la ligne va donner naissance à un courant Imd et donc à une tension Umc entre les deux conducteurs aller et retour de la ligne. Cette tension peut être suffisante pour changer le niveau du signal normalement transmis et entraîner des perturbations modifiant les caractéristiques fonctionnelles propres des produits (niveau de mesure, seuils de déclenchement, alimentation en énergie), ou une destruction dans le cas d'une perturbation énergétique comme la foudre. En régime de neutre TT ou TN-S, la liaison à la terre de la source introduit une dissymétrie entre source et terre qui favorise l'apparition des perturbations de mode différentiel, bien que la perturbation créée par la foudre soit de mode commun.
Règle : On aura toujours intérêt à transformer les perturbations de mode différentiel en mode commun pour en limiter les effets et en faciliter le filtrage. Lors de la mise en œuvre de faisceaux de câble, le torsadage est un moyen très simple et universellement utilisé.
