Choix entre les tiges et les plaques de mise à la terre dans différentes conditions de sol
Figure 1 : Tige de terre
Les piquets de terre (figure 1) et les plaques de terre (figure 2) sont essentiels dans les systèmes de mise à la terre des bâtiments et autres structures. Leur principale fonction est de fournir un chemin à faible résistance pour que le courant électrique s'écoule dans la terre en cas de défaut ou de foudre. Le choix entre les tiges et les plaques de mise à la terre est essentiel pour concevoir un chemin de mise à la terre sûr et efficace pour un système électrique. Cette décision dépend fortement du type de sol environnant. Cet article examine l'impact des conditions du sol sur la sélection des électrodes de mise à la terre et explore les aspects cruciaux à prendre en compte pour une conception optimale du système.
Table des matières
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Plaque de terre vs tige de terre pour différents types de sol
Figure 2 : Plaque de sol
Le choix entre les tiges de terre et les plaques dépend de plusieurs facteurs, notamment des conditions du sol, de l'espace disponible et des codes électriques locaux. Voici un guide général pour vous aider à les choisir en fonction des différentes conditions du sol :
Sol rocheux ou très dur
- Tiges de terre : Il peut être difficile d'enfoncer des piquets de terre dans des sols rocheux ou durs sans équipement spécial. Ils peuvent encore être efficaces si l'on peut percer un trou suffisamment profond pour y loger la tige.
- Plaques de terre : Les plaques de sol sont plus faciles à installer dans des conditions rocheuses car elles peuvent être enterrées dans une tranchée et nécessitent moins de profondeur.
Sol argileux
- Tiges de terre : Les sols argileux ont généralement de bonnes propriétés conductrices en raison de leur teneur en eau. Les tiges de terre conviennent généralement aux sols argileux, car elles peuvent être enfoncées jusqu'à la profondeur nécessaire pour obtenir une connexion à faible résistance avec la terre.
- Plaques de terre : Bien qu'elles ne soient pas aussi souvent nécessaires dans les sols argileux, les plaques de sol peuvent être utilisées si le sol est trop dense pour les tiges ou si le niveau de la nappe phréatique est élevé.
Sol sablonneux ou graveleux
- Tiges de terre : Les sols sablonneux ou graveleux ont tendance à avoir une mauvaise conductivité en raison d'une faible rétention d'humidité. Par conséquent, des tiges de terre plus longues peuvent être nécessaires pour atteindre une profondeur où l'humidité du sol est suffisante.
- Plaques de terre : Les plaques de sol peuvent être moins efficaces dans les sols sablonneux ou graveleux en raison de leur grande surface et de leur faible conductivité, mais elles peuvent être utilisées si elles sont installées à une profondeur où le sol est plus humide.
Sol limoneux
- Tiges de terre : Les sols limoneux sont idéaux pour les piquets de terre car ils sont généralement composés de sable, de limon et d'argile, ce qui leur confère une bonne conductivité et facilite l'enfoncement des piquets.
- Plaques de terre : Il n'est généralement pas nécessaire d'utiliser des plaques de sol dans les sols limoneux, sauf si c'est une préférence ou si c'est spécifié par les codes locaux.
Sol humide ou marécageux
- Tiges de terre : Les sols humides ou marécageux sont très conducteurs et les piquets de terre peuvent donc être très efficaces. Cependant, le sol peut être trop mou pour supporter les tiges et se corroder plus rapidement.
- Plaques de terre : Des plaques de terre peuvent être utilisées si elles sont installées sous la nappe phréatique afin d'assurer une bonne conductivité.
Autres facteurs
Lorsqu'il s'agit de choisir entre les tiges de terre et les plaques, il est également important de prendre en compte d'autres facteurs, tels que
- Sols conducteurs : Les tiges de terre sont préférées en raison de leur rentabilité et de leur pénétration en profondeur.
- Sols non conducteurs : Les plaques de terre sont recommandées en raison de leur plus grande surface et de leur capacité à surmonter la résistance élevée du sol (voir plus loin).
- Installations peu profondes ou espace limité : Les plaques de terre offrent une plus grande flexibilité et sont plus faciles à installer dans les zones peu profondes où il est difficile d'enfoncer des tiges.
Dans tous les cas, il est essentiel de mesurer la résistance de la terre après l'installation pour s'assurer qu'elle répond aux exigences fixées par le code national de l'électricité (NEC) ou d'autres organismes de réglementation. Plusieurs électrodes de mise à la terre peuvent être interconnectées pour atteindre le niveau de résistance requis.
Tableau 1 : Tige de mise à la terre ou plaque de mise à la terre
| Fonctionnalité | Tige de terre | Plaque de sol |
| Conditions de sol adéquates | Sols profonds et homogènes | Sols peu profonds, sols stratifiés, sols à haute résistivité |
| Processus d'installation | Facile | Plus difficile |
| Profondeur d'installation | Profondeur minimale de 2,4 mètres (8 pieds) | Profondeur minimale de 0,6 mètre (2 pieds) |
| Surface | Petit | Grandes dimensions |
| Résistance | Haut | Faible |
| Sensibilité à la corrosion | Haut | Faible |
Analyse des sols
Il est essentiel de tester le sol avant d'installer un piquet ou une plaque de terre. En comprenant les caractéristiques du sol, il est possible de déterminer le type d'électrode de mise à la terre le plus approprié et la profondeur d'installation nécessaire pour obtenir un chemin de faible résistance vers la terre. Voici quelques procédures et considérations relatives à l'analyse du sol :
- Contrôle visuel : Commencez par un simple examen visuel du sol à l'endroit où le système de mise à la terre sera installé. Recherchez des indications sur le type de sol, le taux d'humidité et les rochers ou autres obstacles.
-
Tests de résistivité du sol :
- La résistivité du sol est un facteur clé dans le choix et la conception d'un système de mise à la terre. Elle mesure la résistance du sol à conduire le courant électrique et est généralement exprimée en ohm-mètres (Ω-m).
- La méthode Wenner à quatre broches est une technique courante pour mesurer la résistivité du sol. Elle consiste à enfoncer dans le sol quatre tiges métalliques équidistantes et à faire passer un courant entre les deux tiges extérieures tout en mesurant la différence de potentiel entre les deux tiges intérieures. La distance entre les tiges et la tension mesurée permet de calculer la résistivité du sol.
- 𝞺 : Résistivité
- a : Distance entre les tiges
- V : Différence de potentiel mesurée
- I : Courant
- Échantillonnage et analyse des sols : Des échantillons de sol peuvent être prélevés et envoyés à un laboratoire pour une analyse détaillée. Le laboratoire peut fournir des informations sur la composition du sol (sable, limon, argile, matière organique), les niveaux de pH et les propriétés corrosives. Il est important de connaître le pH et la composition chimique du sol, car les sols très acides ou alcalins et les sols à forte teneur en sel peuvent accélérer la corrosion des composants métalliques de mise à la terre.
- Mesure de la teneur en eau : L'humidité du sol influe considérablement sur la résistivité, les sols plus humides ayant généralement une résistivité plus faible. La mesure de l'humidité du sol peut aider à prédire comment les performances du système de mise à la terre peuvent changer en fonction des variations saisonnières de l'humidité du sol.
- Effets de la température : La température du sol peut également influencer la résistivité. Bien qu'elle soit plus difficile à mesurer et à prendre en compte, il convient de noter que les températures plus froides peuvent augmenter la résistivité du sol.
- Essai de corrosivité : Si le sol est suspecté d'être corrosif, des tests spécifiques peuvent déterminer la présence et la concentration d'éléments susceptibles de corroder les composants métalliques de mise à la terre. Cela influencera le choix des matériaux et des mesures de protection.
Résistivité élevée du sol
La résistivité du sol peut augmenter de manière significative la résistance globale du système de mise à la terre. Voici quelques options à envisager en cas de résistivité élevée du sol :
- Utiliser des tiges de terre plus longues ou supplémentaires pour réduire la résistance.
- Envisagez d'utiliser des piquets de terre chimiques qui libèrent des ions pour améliorer la conductivité.
- Installez une plaque de terre à une profondeur où le sol est plus conducteur.
- Utilisez un remblai conducteur autour de la tige ou de la plaque de terre pour réduire la résistance.
- Traiter le sol avec des produits chimiques ou de l'humidité pour réduire la résistivité.
Lisez notre article sur la mise à la terre pour plus de détails sur le fonctionnement de la mise à la terre électrique.
FAQ
Comment enfoncer un piquet de terre dans un sol rocheux ?
Utilisez une perceuse à percussion rotative ou creusez un trou pour éviter les rochers, puis remblayez et enfoncez la tige.
Les tiges de mise à la terre peuvent-elles être enfoncées en biais ?
Oui, jusqu'à 45 degrés si la conduite verticale est impossible en raison d'obstacles.
Les tiges de mise à la terre peuvent-elles être installées horizontalement ?
S'il n'est pas possible d'atteindre une telle profondeur, les tiges peuvent être enterrées horizontalement dans une tranchée d'au moins 76 cm (30 pouces) de profondeur.
Pourquoi les tiges de mise à la terre doivent-elles être plus profondes dans les sols désertiques que dans les autres types de sols ?
Les sols désertiques ont une résistivité électrique élevée, ce qui rend plus difficile la circulation de l'électricité à travers le sol. Les tiges de mise à la terre doivent donc être enfoncées plus profondément pour atteindre un point où le sol est plus conducteur.
Pourquoi l'analyse du sol est-elle importante pour les piquets de terre ?
L'analyse du sol permet de choisir la bonne longueur et le bon emplacement du piquet de terre afin de garantir une mise à la terre sûre et efficace dans différentes conditions de sol.