Plaques de mise à la terre - Leur fonctionnement

Les plaques de mise à la terre sont un élément essentiel d'un système de mise à la terre. Ils sont largement utilisés dans les bâtiments résidentiels, les installations industrielles et les systèmes de distribution d'énergie pour assurer la sécurité électrique et éviter d'endommager les équipements électriques. Cet article traite du dimensionnement, de l'installation et de l'entretien des plaques de mise à la terre. Lisez notre article sur la mise à la terre pour plus de détails sur le fonctionnement de la mise à la terre électrique.

Table des matières

• Qu'est-ce qu'une plaque de mise à la terre ?
• Choix d'une tige ou d'une plaque de terre comme électrode
• Matériaux
• Taille
• Installation de la plaque de sol
• Entretien
• Normes internationales pour les plaques de mise à la terre
• Considérations sur la qualité
• FAQ

Qu'est-ce qu'une plaque de mise à la terre ?

Mise à la terre

La mise à la terre crée un chemin de faible résistance pour que les courants de défaut s'écoulent vers la terre. Ce parcours se compose de plusieurs éléments :

1. Électrode de mise à la terre : Tige ou plaque métallique enfouie dans le sol, assurant la liaison avec la terre.
2. Conducteur de mise à la terre : Un conducteur, tel qu'un fil de terre, relie l'électrode de terre à l'équipement électrique.
3. Barre de mise à la terre : Une barre métallique dans un panneau électrique qui sert de point central pour connecter les conducteurs de mise à la terre.

Électrode de la plaque de terre

Lorsqu'un défaut survient dans un système électrique, un courant élevé peut circuler dans l'équipement, ce qui peut entraîner des dommages et un risque d'électrocution. La plaque de mise à la terre fournit un chemin sûr et direct pour que le courant de défaut se dissipe dans la terre, minimisant ainsi le risque de dommages. Il fonctionne en utilisant la nature conductrice de la terre. Lorsqu'une plaque métallique est enfouie dans le sol, elle est reliée au sol et à la roche qui l'entourent. Bien qu'ils soient non conducteurs à l'état pur, ces matériaux contiennent de l'humidité et des sels dissous qui leur confèrent une certaine conductivité.

Pour utiliser une plaque de mise à la terre, on attache généralement un conducteur - généralement un fil en cuivre ou en aluminium - à la plaque, qui est ensuite intégrée au système de mise à la terre d'une installation électrique. En cas de défaut électrique, le courant passe par le conducteur jusqu'à la plaque de mise à la terre, où il est conduit en toute sécurité dans le sol.

Choix d'une tige ou d'une plaque de terre comme électrode

Le choix entre un piquet de terre et une plaque de terre pour une application donnée dépend de plusieurs facteurs.

• Conditions du sol : En règle générale, une tige de terre est une tige longue et mince enfoncée verticalement dans le sol. Elle est efficace dans les sols profonds et humides où la résistivité est plus faible. Il peut atteindre les couches inférieures qui peuvent avoir une meilleure conductivité. Une plaque de terre est une pièce métallique plate enterrée horizontalement dans le sol. Elle est souvent utilisée dans les zones où la résistivité du sol est élevée, comme les terrains rocheux ou sablonneux, lorsqu'il n'est pas pratique d'enfoncer une tige suffisamment profondément pour atteindre un sol à faible résistivité. Lisez notre article sur les plaques de terre et les tiges en fonction du type de sol pour en savoir plus sur la manière dont les différents types de sol influencent le choix des électrodes de terre.
• Espace disponible : Les tiges de mise à la terre sont moins encombrantes que les plaques de mise à la terre, ce qui en fait un bon choix pour les applications où l'espace est limité. Les plaques de sol, cependant, peuvent être plus efficaces dans les zones où la profondeur du sol est limitée ou dans les zones où il y a des obstacles souterrains.
• Facilité d'installation : Les tiges de terre peuvent nécessiter plus de travail, en particulier dans les sols durs ou rocheux. Un équipement spécialisé peut être nécessaire, tel qu'un marteau rotatif ou un enfonceur de piquets de terre. L'installation d'une plaque de sol est généralement plus facile et moins dépendante d'un équipement spécialisé. Cependant, elle nécessite une tranchée plus large pour une mise en place horizontale.

Lisez notre article sur les piquets de terre pour plus de détails sur la conception et l'installation des piquets de terre.

Matériaux

Les plaques de mise à la terre sont généralement fabriquées à partir de métaux tels que le cuivre, l'aluminium ou l'acier, choisis pour leurs propriétés conductrices, leur robustesse et leur capacité à résister à la corrosion. Les plaques de mise à la terre sont souvent fabriquées en acier recouvert de cuivre électrolytique. Le choix du matériau d'une plaque de mise à la terre dépend, entre autres, de l'utilisation prévue, du sol et des conditions environnementales où elle sera installée.

Taille

Le choix de la taille appropriée d'une plaque de mise à la terre est crucial pour assurer une mise à la terre électrique efficace et la sécurité. Plusieurs facteurs influencent le processus de sélection, notamment

1. Résistivité du sol : La résistivité du sol, mesurée en ohms par mètre (Ω-m), indique la capacité du sol à conduire l'électricité. Des valeurs de résistivité plus élevées impliquent une conductivité plus faible, ce qui nécessite une plaque de mise à la terre plus grande.
2. Courant de mise à la terre : Le courant de mise à la terre, mesuré en ampères (A), représente le courant maximal susceptible de circuler dans le système de mise à la terre en cas de défaut. Un courant de mise à la terre plus important nécessite une plaque de mise à la terre plus grande pour dissiper efficacement le courant.
3. Application : L'application de la plaque de mise à la terre influe considérablement sur sa taille. Par exemple, des plaques de mise à la terre plus grandes sont généralement utilisées pour les applications commerciales et industrielles avec des courants de défaut plus élevés que pour les applications résidentielles.
4. Nombre d'électrodes de mise à la terre : Si plusieurs électrodes de mise à la terre, telles que des tiges de mise à la terre, sont utilisées avec une plaque de mise à la terre, la taille de la plaque peut être réduite. La surface combinée de toutes les électrodes de mise à la terre détermine l'efficacité globale du système de mise à la terre.
5. Codes électriques locaux : Ces codes précisent souvent les dimensions minimales des plaques de mise à la terre en fonction de facteurs régionaux et de normes de sécurité. Il est essentiel de respecter ces lignes directrices pour garantir la conformité et la sécurité.

Installation de la plaque de sol

La procédure d'installation d'une plaque de mise à la terre varie en fonction du type de plaque, du sol et des conditions environnementales. Toutefois, les étapes suivantes constituent un guide général pour l'installation d'une plaque de mise à la terre :

• Déterminez le lieu d'installation de la plaque de mise à la terre, idéalement une zone plane et dégagée sans obstacles, avec un accès suffisant pour les outils et l'équipement d'installation.
• Enlever toute végétation ou débris de la zone sélectionnée. Cela garantit un contact optimal avec le sol pour la plaque de mise à la terre et simplifie le processus de creusage et d'installation.
• Creusez un trou à l'aide d'une pelle ou d'un autre outil de creusement. Le trou doit être suffisamment profond pour recouvrir complètement la plaque de mise à la terre et être légèrement plus large que la plaque.
• Insérer la plaque de mise à la terre dans le trou, en veillant à ce qu'elle soit plate et alignée. En règle générale, les plaques de mise à la terre doivent être enterrées à une profondeur d'au moins 30 pouces (76 cm) et sous la ligne de gel (la profondeur à laquelle le sol gèle en hiver). La plaque de mise à la terre doit être enterrée plus profondément que dans les sols argileux, dans les sols sableux ou graveleux. En effet, les sols sableux et graveleux sont moins conducteurs que les sols argileux.
• Compactez le sol autour de la plaque de mise à la terre à l'aide d'une dameuse ou d'un outil similaire afin de garantir un contact solide entre la plaque et le sol.
• Connectez un conducteur, tel qu'un fil de cuivre ou d'acier recouvert de cuivre, à la plaque de mise à la terre pour la relier au système de mise à la terre du circuit électrique.
• Effectuer un test sur la plaque de mise à la terre installée pour confirmer qu'elle est correctement placée et qu'elle fonctionne, à l'aide d'un appareil de mesure de la mise à la terre ou d'un autre équipement de test approprié.

Entretien

En règle générale, les plaques de mise à la terre doivent faire l'objet d'une inspection annuelle afin de déceler tout signe d'usure ou de détérioration. Ces inspections visent à détecter la corrosion, les fissures ou d'autres imperfections qui entravent le fonctionnement de la plaque de mise à la terre. Des réparations ou des remplacements rapides sont nécessaires si des plaques de mise à la terre sont endommagées ou défectueuses.

Au-delà des contrôles de routine, il est important d'examiner les plaques de mise à la terre après des événements météorologiques importants ou d'autres incidents susceptibles d'avoir un impact sur le système de mise à la terre. Il s'agit notamment d'évaluer la plaque pour détecter tout dommage direct et de vérifier l'état du conducteur et des autres éléments du système de mise à la terre. Les composants endommagés doivent être réparés ou remplacés si nécessaire.

Normes internationales pour les plaques de mise à la terre

• La série CEI 60364 décrit les normes d'installation électrique, y compris les systèmes de mise à la terre et les spécifications des plaques de mise à la terre.
• La norme CEI 62561-1, qui fait partie de la série CEI 62561 consacrée à la mise à la terre et à la protection contre la foudre, définit les normes de conception, d'installation, d'essai et de maintenance des systèmes de mise à la terre, y compris les plaques de mise à la terre. La norme aborde différents aspects tels que les principes de mise à la terre, les différents types de systèmes de mise à la terre et les spécifications des composants de mise à la terre tels que les plaques de mise à la terre.
• Bien qu'UL ne propose pas de norme particulière pour les plaques de mise à la terre, elle fournit des normes relatives aux systèmes et aux composants de mise à la terre dans les installations électriques. Des normes telles que la norme UL 467 définissent les exigences relatives aux piquets de terre, et la norme UL 467A spécifie les critères relatifs aux plaques de terre et aux autres connexions de mise à la terre.
• Aux États-Unis, la norme NFPA 70 est la norme en vigueur pour la sécurité de l'installation et de la maintenance des systèmes électriques. Dans cette norme, l'article 250 traite des exigences en matière de mise à la terre et de liaison, y compris celles relatives aux plaques de mise à la terre. Cet article aborde différents sujets tels que les principes de mise à la terre, les types de systèmes et les spécifications des composants, y compris celles des plaques de mise à la terre.

Considérations sur la qualité

Lors du choix des plaques de mise à la terre, il est important d'évaluer plusieurs caractéristiques de qualité. Les principales caractéristiques de qualité à prendre en compte lors de l'achat de plaques de mise à la terre sont les suivantes :

• Matériau : Choisissez des plaques de mise à la terre fabriquées dans des matériaux résistants à la corrosion et ayant une bonne conductivité, afin de garantir leur efficacité et leur longévité. Les matériaux typiques des plaques de mise à la terre sont le cuivre, l'aluminium et l'acier inoxydable.
• Taille et forme : La taille et la forme de la plaque de mise à la terre doivent être adaptées à l'application prévue et aux conditions spécifiques du sol et de l'environnement. La plaque doit être de taille adéquate pour établir une connexion efficace à la terre tout en restant maniable pour l'installation et l'entretien.
• Connexions : Les connexions de la plaque de mise à la terre doivent être solides et fiables pour connecter le conducteur et s'intégrer au reste du système. Ces connexions doivent supporter les forces exercées lors de l'installation et de l'utilisation et résister à la corrosion et à la dégradation.
• Essais et certification : S'assurer que les plaques de mise à la terre ont fait l'objet d'essais et de certifications conformes aux normes et réglementations applicables, attestant de leur sécurité et de leur efficacité. Il peut s'agir d'une certification du fabricant ou d'un essai et d'une certification par une entité indépendante.

FAQ

Qu'est-ce qu'une plaque de mise à la terre ?

Une plaque de mise à la terre est une plaque métallique plate et conductrice enterrée dans le sol et connectée à un système électrique pour fournir un chemin sûr aux courants de défaut et les dissiper dans la terre.

Quelle doit être la profondeur d'une plaque de mise à la terre ?

Une plaque de mise à la terre doit être enterrée à au moins 30 pouces ou sous la ligne de gel si elle est inférieure à 30 pouces.

Qu'est-ce qu'une barre de mise à la terre ?

Un rail de mise à la terre industriel consolide les connexions de mise à la terre de divers équipements électriques, fournissant un point commun pour une dissipation sûre du courant dans la terre.