Circuits de terre, Dans le domaine de l’électricité, la mise à la terre est une composante fondamentale de la sécurité des installations électriques. Elle joue un rôle crucial dans la protection des personnes, des équipements et des installations contre les risques d’électrocution, les surtensions, les décharges atmosphériques et les défauts d’isolement. La réalisation d’un circuit de terre efficace n’est pas une simple formalité réglementaire : c’est une opération technique exigeante qui doit être menée selon des méthodes rigoureuses, conformes aux normes en vigueur (notamment la norme NF C 15-100 en France).
Table of Contents
Cet article vous propose un guide complet sur la méthode de réalisation des circuits de terre, en détaillant les étapes clés, les matériaux utilisés, les techniques d’installation, les vérifications à effectuer et les bonnes pratiques à adopter pour garantir une mise à la terre optimale, durable et conforme.
1. Pourquoi la mise à la terre est-elle indispensable ?
Avant d’entrer dans les détails techniques de la réalisation d’un circuit de terre, il est essentiel de comprendre son importance. La mise à la terre a plusieurs fonctions :
- Protection des personnes : en cas de défaut d’isolement (contact entre un conducteur actif et la carcasse métallique d’un appareil), le courant de défaut est dévié vers la terre, ce qui déclenche rapidement le dispositif de protection (disjoncteur différentiel).
- Évacuation des surtensions : notamment en cas de foudre ou de coup de foudre indirect, la terre permet d’évacuer les surtensions vers le sol, protégeant ainsi les équipements sensibles.
- Stabilisation du potentiel électrique : elle assure un point de référence stable (potentiel zéro) pour le système électrique.
- Fonctionnement correct des dispositifs de protection : sans une bonne mise à la terre, les disjoncteurs différentiels ne peuvent pas fonctionner correctement.
2. Les différents types de prises de terre: circuits de terre
Avant de réaliser un circuit de terre, il faut choisir le type de prise de terre adapté à l’environnement, au type d’installation et aux contraintes du terrain. Voici les principaux types :
a) Prise de terre verticale (fond de piquet)
Il s’agit du système le plus courant. Elle consiste à enfoncer un ou plusieurs piquets métalliques (en cuivre, en acier galvanisé ou en inox) verticalement dans le sol. Cette méthode est efficace lorsque le sol est suffisamment humide et conducteur.
b) Prise de terre horizontale (masse enterrée)
On utilise ici un conducteur enterré en forme de croix, de cercle ou de longueur droite, placé à une profondeur d’environ 60 cm à 1 m. Elle est souvent utilisée lorsque le sol superficiel est conducteur ou lorsqu’il est difficile d’enfoncer des piquets.
c) Prise de terre en fondation (prise de terre intégrée)
Utilisée principalement dans les constructions neuves, elle consiste à intégrer des conducteurs dans les fondations du bâtiment (armatures en acier reliées entre elles). Elle est très efficace car elle bénéficie d’un grand contact avec le sol.
d) Prise de terre chimique (à électrolyte)
Destinée aux sols peu conducteurs (rocheux, secs, sableux), elle utilise un piquet rempli de sels conducteurs qui améliorent la conductivité du sol environnant. Ce système est plus coûteux mais très efficace dans les conditions difficiles.
e) Prise de terre en anneau (anneau périphérique)
Un conducteur est enterré autour du bâtiment, formant un anneau fermé. Il est particulièrement adapté aux bâtiments sensibles (hôpitaux, centres informatiques) car il assure une très bonne dispersion du courant.
Le choix du type de prise de terre dépend de plusieurs facteurs : nature du sol, humidité, résistivité, espace disponible, normes locales, et usage du bâtiment.
3. Étude préliminaire : analyse du sol et mesure de résistivité : circuits de terre
Avant toute installation, une étude géotechnique du sol est fortement recommandée. La résistivité du sol (exprimée en ohm.mètre) est un paramètre clé : plus elle est faible, meilleur est le contact avec la terre.
Méthode de mesure : méthode de Wenner
La méthode la plus utilisée est celle de Wenner, qui consiste à planter quatre électrodes alignées à égale distance (souvent 1 mètre) dans le sol. Un courant est injecté entre les deux électrodes extérieures, et la tension est mesurée entre les deux électrodes intérieures. La résistivité ρ est calculée selon la formule :
ρ = 2πa × (V/I)
où :
- a = distance entre les électrodes (en mètres),
- V = tension mesurée (en volts),
- I = courant injecté (en ampères).
Les valeurs typiques de résistivité :
- Sol humide : 10 à 100 Ω.m
- Sol sec : 100 à 1000 Ω.m
- Roche sèche : > 1000 Ω.m
Sur la base de ces mesures, on détermine le type de prise de terre, le nombre de piquets, leur longueur et leur disposition.
4. Matériaux utilisés pour la mise à la terre : circuits de terre
Le choix des matériaux est crucial pour assurer la durabilité et l’efficacité du circuit de terre. Les principaux éléments sont :
a) Conducteurs de terre
- Cuivre nu : excellent conducteur, résistant à la corrosion. Utilisé pour les liaisons et les piquets.
- Acier galvanisé : moins cher, mais moins durable en sol humide ou acide.
- Inox : très résistant à la corrosion, utilisé dans les environnements agressifs.
b) Piquets de terre
- Longueur courante : 1,5 m à 3 m.
- Diamètre : 14 à 20 mm.
- Ils peuvent être en cuivre, en acier cuivré ou en inox.
c) Boîte de contrôle (ou boîte de dérivation de terre)
Elle permet de mesurer la résistance de la prise de terre sans démonter l’installation. Elle est installée en surface, accessible, et protégée contre les intempéries.
d) Accessoires
- Pinces de raccordement (type exothermique ou mécanique),
- Raccords étanches,
- Colliers de fixation.
5. Étapes de réalisation d’un circuit de terre : circuits de terre
Voici les étapes clés pour réaliser un circuit de terre conforme et sécurisé.
Étape 1 : Choix de l’emplacement
L’emplacement doit être :
- Proche du tableau électrique principal,
- Éloigné des canalisations de gaz ou d’eau,
- En zone non passante (éviter les allées, pelouses fréquentées),
- En sol humide si possible (éviter les zones sèches ou rocheuses).
Étape 2 : Installation des piquets ou conducteurs enterrés
- Pour une prise verticale : percer ou enfoncer le piquet à l’aide d’un marteau piqueur ou d’un pilonneur. La profondeur minimale est de 2,5 m pour une bonne efficacité.
- Pour une prise horizontale : creuser une tranchée d’au moins 60 cm de profondeur, y déposer le conducteur en cuivre nu, puis recouvrir de terre fine ou de bentonite (argile conductrice) pour améliorer la conductivité.
Étape 3 : Liaison entre les éléments de terre
- Relier les piquets entre eux par un conducteur enterré (en cuivre de 25 mm² minimum).
- Utiliser des raccords exothermiques (soudure aluminothermique) pour une connexion durable et sans corrosion.
- Si plusieurs piquets sont utilisés, ils doivent être espacés d’au moins 3 mètres pour éviter l’effet de masquage.
Étape 4 : Liaison équipotentielle principale
- Relier la prise de terre au conducteur de protection (PE) du tableau électrique.
- Installer une liaison équipotentielle principale reliant la terre aux canalisations métalliques (eau, gaz, chauffage) pour éviter les différences de potentiel.
Étape 5 : Raccordement au tableau électrique
- Le conducteur de terre (vert/jaune) doit être raccordé à la barrette de terre du tableau.
- La section du conducteur doit être conforme à la norme : minimum 16 mm² en cuivre (25 mm² si non mécaniquement protégé).
Étape 6 : Protection mécanique et signalisation
- Protéger les parties aériennes du conducteur de terre (par exemple dans une gaine rigide).
- Installer une plaque signalétique indiquant la présence d’une prise de terre.
6. Vérifications et mesures après installation : circuits de terre
Une fois le circuit de terre installé, des vérifications sont indispensables.
a) Mesure de la résistance de la prise de terre
Utiliser un ohmmètre de terre (type 3 fils ou 4 fils) pour mesurer la résistance entre la prise de terre et une référence éloignée.
- Valeur maximale acceptable :
- Pour les installations domestiques : ≤ 100 Ω (selon la norme NF C 15-100).
- Pour les installations sensibles (hôpitaux, data centers) : ≤ 10 Ω.
Si la résistance est trop élevée, il faut :
- Ajouter des piquets,
- Utiliser de la bentonite,
- Changer de type de prise de terre.
b) Contrôle de continuité
Vérifier que tous les conducteurs sont bien reliés, sans rupture ni corrosion.
c) Inspection visuelle
Contrôler les raccords, la protection mécanique, la boîte de contrôle, et l’état général de l’installation.
7. Bonnes pratiques et erreurs à éviter : circuits de terre
✅ Bonnes pratiques :
- Utiliser des matériaux de qualité (cuivre nu, raccords exothermiques).
- Prévoir un accès facile à la boîte de contrôle.
- Documenter l’installation (schéma, mesures, date).
- Effectuer un entretien régulier (vérification tous les 3 à 5 ans).
❌ Erreurs fréquentes : circuits de terre
- Utiliser des câbles isolés pour la prise de terre (le conducteur doit être nu).
- Raccorder la terre à une canalisation d’eau métallique sans liaison équipotentielle.
- Espacer les piquets trop près les uns des autres.
- Négliger la mesure de résistivité avant installation.
- Oublier la liaison équipotentielle.
8. Normes et réglementations en vigueur (France) : circuits de terre
En France, la mise à la terre est réglementée par plusieurs textes :
- NF C 15-100 : norme applicable aux installations électriques basse tension. Elle impose :
- Une prise de terre obligatoire dans toutes les installations,
- Une liaison équipotentielle principale,
- L’utilisation de dispositifs différentiels (30 mA pour les locaux humides).
- NF C 17-100 : relative aux installations de protection contre la foudre.
- Guide UTE C 15-441 : recommandations pour la réalisation des prises de terre.
Le respect de ces normes est obligatoire pour obtenir le consuel (certificat de conformité) d’une installation électrique.
9. Entretien et surveillance du circuit de terre : circuits de terre
Un circuit de terre, même bien réalisé, peut se dégrader avec le temps. L’entretien comprend :
- Contrôles périodiques : tous les 3 à 5 ans, ou après un événement majeur (foudre, inondation).
- Mesure de résistance : pour s’assurer qu’elle n’a pas augmenté.
- Inspection des raccords : recherche de corrosion, desserrage, oxydation.
- Réparation ou renforcement : ajout de piquets, remplacement de conducteurs.
Dans les installations industrielles ou sensibles, un système de surveillance en continu peut être installé.
10. Cas particuliers et solutions innovantes : circuits de terre
a) Sols très résistifs
Dans les zones rocheuses ou sèches, on peut :
- Utiliser des piquets chimiques,
- Injecter de la bentonite autour des piquets,
- Créer un réseau maillé de conducteurs enterrés.
b) Bâtiments anciens
Dans les constructions anciennes sans prise de terre, il est possible de :
- Installer une prise de terre extérieure,
- Mettre en place un dispositif différentiel haute sensibilité (30 mA),
- Réaliser une mise à la terre fonctionnelle pour les équipements électroniques.
c) Énergies renouvelables
Les installations photovoltaïques ou éoliennes nécessitent une mise à la terre spécifique, souvent renforcée, pour protéger contre les surtensions liées à la foudre.
Conclusion : circuits de terre
La réalisation d’un circuit de terre n’est pas une tâche anodine : c’est une opération technique qui exige rigueur, connaissance des normes et respect des bonnes pratiques. Une mise à la terre bien conçue et bien installée est la clé de la sécurité électrique, de la pérennité des équipements et de la conformité réglementaire.
Que vous soyez un électricien professionnel, un ingénieur, un propriétaire soucieux de la sécurité, ou un étudiant en électrotechnique, comprendre la méthode de réalisation des circuits de terre est indispensable. En suivant les étapes décrites dans cet article de l’étude du sol à la mesure finale vous pourrez concevoir et installer un système de mise à la terre efficace, durable et conforme aux exigences actuelles.