La protection des personnes

Il y a deux façons de se faire électriser, et tout le reste du module découle de cette distinction.

Le contact direct : on touche une pièce normalement sous tension — un conducteur dénudé, une borne, une broche de fiche, l'intérieur d'une douille. Le danger est « normal », prévisible : c'est pour ça qu'on l'enferme derrière de l'isolant, des capots et des couvercles, et qu'on reste à l'écart.

Le contact indirect : on touche une masse — une carcasse métallique normalement hors tension — qui s'est retrouvée sous tension à cause d'un défaut. Un fil de phase dont l'isolant a vieilli vient toucher la carrosserie du lave-linge : la machine a l'air parfaitement normale, mais sa coque est maintenant dangereuse. C'est sournois, parce que rien ne prévient.

Contre le contact direct : isolation, éloignement, et en dernier rempart un DDR 30 mA. Contre le contact indirect : c'est tout l'objet de ce module — relier les masses à la terre et couper automatiquement avant que ce ne soit mortel.

Une masse, c'est toute partie métallique d'un appareil qu'on peut toucher et qui est normalement hors tension : la carcasse du four, la cuve du lave-linge, le corps d'un chauffe-eau, un châssis. Normalement hors tension… sauf en cas de défaut.

Pour que ce défaut ne soit jamais dangereux, on relie toutes les masses entre elles et à la terre par le conducteur de protection (PE), reconnaissable à sa gaine vert/jaune. Si une masse est mise sous tension, le courant trouve aussitôt un chemin par le PE vers la terre, au lieu d'attendre la main de l'utilisateur.

Retiens bien : le PE ne sert jamais à faire fonctionner un appareil. C'est un conducteur de sécurité, pas d'alimentation. Il ne transporte du courant qu'au moment d'un défaut — le reste du temps, il ne « passe » rien. C'est pour ça qu'on ne le compte jamais parmi les conducteurs actifs, qui sont la phase et le neutre.

Tout commence sous tes pieds, avec la prise de terre : un élément métallique en contact avec le sol, qui offre au courant de défaut un chemin vers la terre. On la réalise de quatre façons : un piquet enfoncé (pointe à 2 m de profondeur au moins), une boucle à fond de fouille noyée sous les fondations, un conducteur en tranchée, ou une plaque. La boucle à fond de fouille est la meilleure : grande surface de contact, résistance basse et durable.

De la prise de terre part le conducteur de terre, en cuivre nu de 25 mm², qui remonte jusqu'à la borne principale de terre. Là se trouve une pièce démontable, la barrette de coupure : en l'ouvrant, on isole la prise de terre pour mesurer sa résistance au telluromètre.

De cette borne repart le conducteur principal de protection, en 16 mm², vers le bornier de terre du tableau, d'où partent les PE de tous les circuits. À la borne principale arrive aussi la liaison équipotentielle principale, qui relie les grosses canalisations métalliques (eau, gaz) et la structure du bâtiment, pour que tout soit au même potentiel.

La façon dont le neutre de la source et les masses de l'installation sont reliés à la terre porte un nom : le régime de neutre. Il en existe trois (TT, TN, IT), mais celui de tous les logements raccordés au réseau public est le régime TT.

Les deux lettres se lisent de gauche à droite. Premier T : le neutre du transformateur du distributeur est relié à la Terre, côté réseau. Deuxième T : les masses de ton installation sont reliées à la Terre, chez toi, par une prise de terre distincte.

Le point clé, celui qui change tout : ce sont deux prises de terre séparées — l'une au poste de distribution, l'autre chez l'usager — reliées seulement par le sol entre elles. Cette séparation rend le régime TT simple à installer… mais c'est elle aussi qui oblige à utiliser un différentiel, comme le montre la section suivante.

Voyons ce qui se passe à l'instant du défaut. Un défaut d'isolement met une masse sous tension ; un courant s'établit alors en boucle : il part de la phase, traverse le défaut jusqu'à la masse, descend par le PE, rejoint la prise de terre des masses, passe par le sol, remonte à la prise de terre du neutre et retourne au transformateur. C'est la boucle de défaut.

En régime TT, cette boucle traverse deux prises de terre en série : sa résistance est élevée, donc le courant de défaut reste faible — souvent bien trop faible pour faire déclencher le disjoncteur, qui, lui, attend des dizaines d'ampères. Pendant ce temps, une tension dangereuse apparaît sur la masse : la tension de contact, égale à Uc = R(terre) × I(défaut).

D'où la règle d'or : la tension de contact ne doit jamais dépasser la tension limite de sécurité UL (50 V). On y arrive en maîtrisant la résistance de la prise de terre, avec la relation à connaître : R ≤ UL / IΔn. Avec un différentiel de 500 mA : R ≤ 50 / 0,5 = 100 Ω. C'est la valeur repère d'une bonne prise de terre. Avec un 30 mA, la terre tolérée serait bien plus élevée — mais on vise toujours la résistance la plus basse possible.

Le gardien du contact indirect, c'est le DDR, le dispositif différentiel à courant résiduel. Son principe est d'une élégance simple : il enferme la phase et le neutre dans un même tore magnétique. En fonctionnement normal, tout le courant qui entre par la phase ressort par le neutre : les deux sont égaux, leurs effets s'annulent, le tore ne « voit » rien.

Mais si une partie du courant fuit vers la terre — à travers une masse en défaut ou un corps humain — il manque au retour : phase et neutre ne sont plus égaux. Ce courant résiduel crée un déséquilibre dans le tore, qui déclenche la coupure en une fraction de seconde.

Le seuil de fuite qui fait déclencher s'appelle la sensibilité, notée IΔn, et elle se compte en milliampères — à ne jamais confondre avec le calibre, qui est en ampères. 30 mA : c'est la haute sensibilité (on parle de DDRHS), obligatoire sur tous les circuits du logement pour protéger les personnes. 300 ou 500 mA : la moyenne sensibilité, pour limiter les courants de fuite et prévenir l'incendie, pas pour protéger directement une personne.

Tous les différentiels ne détectent pas les mêmes formes de courant de fuite. Avec l'électronique moderne (variateurs, plaques à induction, informatique, recharge de voiture), la fuite n'est plus toujours un beau courant alternatif sinusoïdal : elle peut contenir des composantes continues qui « aveuglent » un différentiel de base. D'où quatre types, du plus simple au plus complet, chacun englobant le précédent.

Type AC : détecte seulement les fuites alternatives sinusoïdales. C'est le type de base, pour l'éclairage et les prises ordinaires.
Type A : en plus, les fuites à composante continue pulsée. Obligatoire pour la plaque de cuisson, le lave-linge et les circuits à électronique de puissance.
Type F : un type A renforcé, pour les circuits à fréquences mélangées (derrière un variateur de vitesse).
Type B : détecte en plus les fuites en courant continu lisse — on le rencontre par exemple sur certaines bornes de recharge de véhicule et certaines installations photovoltaïques.

Règle minimale d'un tableau de logement : au moins deux interrupteurs différentiels, dont un type AC et un type A. Les circuits sensibles (plaque, lave-linge) passent obligatoirement sous le type A.

Pour finir, ne confonds jamais trois appareils qui se ressemblent dans le tableau mais ne font pas le même travail.

Le disjoncteur surveille l'intensité et protège les conducteurs : il coupe en cas de surcharge ou de court-circuit. Il se calibre en ampères (10, 16, 20, 32 A…). Il ne voit aucune fuite à la terre.

L'interrupteur différentiel surveille la différence entre phase et neutre et protège les personnes : il coupe sur fuite à la terre, mais ne protège pas contre la surcharge ni le court-circuit. Il doit donc toujours commander des disjoncteurs placés en aval. Dans le tableau, on le place en tête de rangée, suivi des disjoncteurs de chaque circuit.

Quand un seul appareil réunit les deux fonctions — protection contre les surintensités et protection différentielle contre les fuites — on parle de disjoncteur différentiel. Dans le tableau, il protège le plus souvent un seul circuit, par exemple un circuit spécialisé.