Chapitre II : Les régimes de neutre

Les régimes de neutre

II.1- Introduction ......................................................................................................................14

II.2- Les types de régime de neutre .........................................................................................14
II.2.A- Neutre isolé ............................................................................................................................ 14
a) Avantages...................................................................................................................15
b) Inconvénients .............................................................................................................15
c) Type de protection .....................................................................................................15
d) Application ................................................................................................................15
II.2.B- Neutre directe à la terre .......................................................................................................... 15
a) Avantages...................................................................................................................15
b) Inconvénients .............................................................................................................16
c) Type de protection .....................................................................................................16
d) Application ................................................................................................................16
II.2.C- Neutre mise à la terre par résistance ....................................................................................... 16
a) Avantages...................................................................................................................16
b) Inconvénients .............................................................................................................16
c) Type de protection .....................................................................................................16
d) Application ................................................................................................................17
II.2.D- Neutre mise à la terre par réactance faible ............................................................................. 17
a) Avantages...................................................................................................................17
b) Inconvénients .............................................................................................................17
c) Type de protection .....................................................................................................17
d) Application ................................................................................................................17
II.2.E- Neutre mise à la terre par réactance accordée......................................................................... 18
a) Avantages...................................................................................................................18
b) Inconvénients .............................................................................................................18
c) Type de protection .....................................................................................................18
d) Application ................................................................................................................18
II.3- Schémas des liaisons à la terre utilisés en basse tension ...............................................18
II.3.A- Schéma TT (neutre à la terre)................................................................................................. 19
II.3.B- Schéma TN (Mise au neutre).................................................................................................. 19
II.3.B.1- Schéma TNC (Mise au neutre confondus) ..........................................................19
II.3.B.2- Schéma TNS (Mise au neutre séparés) ...............................................................19
II.3.C- Schéma IT (Neutre isolé ou impédant) ................................................................................... 20
II.4- Tensions de contact...........................................................................................................20
II.5- Particularités des dispositifs différentiels résiduels.......................................................21
II.5.A- Description, principe général ................................................................................................. 21
II.5.B- Recommandations d'emploi ................................................................................................... 21
II.6- Régimes de neutre utilisés en haute tension ...................................................................22
II.6.A- Principes et schémas utilisés en haute tension ....................................................................... 22

13 Réseaux électriques industriels

Chapitre II : Les régimes de neutre

II.1- Introduction
Le type de mise à terre du point neutre des réseaux va permettre de maitriser plus au moins bien
certaines perturbations et d’en limiter les effets. La connexion du neutre à la terre peut être réalisée
de 5 façons différentes :
▪ 𝑍𝑛 = ∞ : neutre isolé, pas de liaison
Ph 1
intentionnelle
Ph 2
▪ 𝑍𝑛 = 𝑅 ↗ : est une résistance de valeur plus
Ph 3
ou moins élevée N
▪ 𝑍𝑛 = 𝑗𝐿𝜔 ↙ : est une réactance, de valeur I𝑁 𝐼𝑓
faible en général
ZN 𝑍𝑓 𝐶 𝐶 𝐶
▪ 𝑍𝑛 : est une réactance de compensation, 1 2 3
destinée à compenser la capacité du réseau
▪ 𝑍𝑛 = 0 : le neutre est relié directement à la 𝑰𝑪
terre.
Figure II-1 : Défaut à la terre dans un réseau
𝐼𝑓 = 𝐼𝐶 + 𝐼𝑁 (II-1)
𝐼𝑓 : Courant de défaut ; 𝐼𝐶 : Courant capacitif ;
𝑍𝑘 : Impédance de défaut ; 𝐼𝑁 : Courant du neutre ;
Ces types vont agir sur trois notions {sécurité -service – couts} via six critères :
Sécurité Protection simple Compétence du personnel

Service Continuité de service

Coûts Surtensions Phénomènes transitoires Energie du défaut

 En particulier, deux considérations techniques importantes sont contradictoires :
-Réduire le niveau des surtensions- Réduire le courant de défaut à la terre (𝐼𝑘1 )
II.2- Les types de régime de neutre
II.2.A- Neutre isolé
• Il n'existe aucune liaison électrique entre le point neutre et la terre, à l'exception des appareils
de mesure ou de protection.
• Neutre fortement impédant : une impédance de valeur élevée est intercalée entre le point neutre
et la terre.
𝐼𝑓 = 𝐼𝐶1 = 𝐼𝐶2 + 𝐼𝐶3 (𝐼𝑁 = 0); Ph 1
𝐶 = 𝐶1 = 𝐶2 = 𝐶3 Ph 2
𝐼𝐶2 = 𝑗𝜔𝐶𝑣2 Ph 3
N
𝐼𝐶3 = 𝑗𝜔𝐶𝑣3 𝐼𝑁 𝐼𝑓
𝐼𝑓 = 3𝑗𝜔𝐶𝑉
CPI 𝑍𝑓 𝐶1 𝐶2 𝐶3

* CPI : Contrôleur Permanent d’Isolement

𝐼𝐶
Figure II-2 : Neutre isolé

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Chapitre II : Les régimes de neutre
a) Avantages
Continuité de service Energie du défaut
Le premier défaut ne présente pas de danger. Le courant de phase masse est très faible et aucune
tension dangereuse n’est à craindre. Mais il doit être signalé et recherché pour être éliminé.
b) Inconvénients
Surtensions Compétence du personnel Phénomènes transitoires
• La difficulté de la mise en œuvre de protection sélectives au premier défaut en raison des très
faibles courants.
• Le 2ème défaut provoque un court-circuit entre phase.
• La coupure est obligatoire au deuxième défaut.
• Des surtensions importantes et des phénomènes transitoires entrainant un surcoût de l’isolement
ou un vieillissement prématuré des matériels.
c) Type de protection
• Contrôleur permanent d'isolement (CPI) : surveille en permanence le niveau d'isolement du réseau
et signale son passage en dessous d'un seuil préréglé.
• Protection à maximum de tension résiduelle (ANSI 59) : Cette protection permet la détection
d'un défaut d'isolement par la mesure du déplacement du point neutre.
• Protection maximum de courant terre directionnelle (ANSI 67N) : Cette protection permet
la détection du départ en défaut. La discrimination se fait par comparaison de l'angle de déphasage
entre la tension résiduelle et les courants résiduels, d'une part du départ en défaut et d'autre part
de chaque départ sain.
 ANSI: American National Standard Institute.
d) Application
Ce régime de neutre est utilisé lorsque la coupure au premier défaut d’isolement est préjudiciable
au bon fonctionnement d’une exploitation ou à la sécurité des personnes (Domain industrielle).
II.2.B- Neutre directe à la terre
Dans ce type de schéma, dit de “neutre Ph 1
à la terre” : Le neutre de l’installation est Ph 2
directement relié à la terre. Ph 3
𝑉 N
𝑉𝑁𝑇 = 0; 𝐼𝑓 = 𝐼𝑁 = ; IN 𝐼𝑓
𝑍𝑓
𝑍𝑓 𝐶1 𝐶2 𝐶3

𝐼𝐶
Figure II-3 : Neutre directe à la terre
a) Avantages
Surtensions Protection simple Compétence du personnel

Phénomènes transitoires
• Pas de surtension parce qu’il périme leur écoulement.
• Pas de protection compliquée {protection classique avec un simple relais
de surtension}.

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Chapitre II : Les régimes de neutre
b) Inconvénients
Energie du défaut Continuité de service
Le courant de défaut est élevé ce qui peut entrainer maximum de perturbation et une dégradation
de matériel.
Il n’est pas de continuité de service au premier défaut.
c) Type de protection
Un relais à maximum de courant de terre temporisé.
d) Application
Cette solution est celle employée pour les réseaux de distribution publique basse tension.
II.2.C- Neutre mise à la terre par résistance
Une résistance est intercalée volontairement
Ph 1
entre le point neutre et la terre. Ph 2
L’impédance résistive limite le courant Ph 3
de défaut à la terre Ik, tout en permettant N
IN 𝐼𝑓
un bon écoulement des surtensions.
RN 𝑍𝑓 𝐶1 𝐶2 𝐶3
𝑉
𝐼𝑓 = 𝐼𝐶 + 𝐼𝑁 = 3𝑗𝜔𝐶𝑉 +
𝑅𝑁
1 𝐼𝐶
|𝐼𝑓 | = |𝑉|√9𝜔 2 𝐶 2 + 2
𝑅𝑁 Figure II-4 : Neutre mise à la terre par
résistance
a) Avantages
Surtensions Protection simple Energie du défaut
• Un bon compromis avec un courant de défaut modérer
• Des surtensions faibles.
• Les protections sont simples, sélectives.
b) Inconvénients
Continuité de service
• La continuité de service est dégradée, il y une coupure de réseau dès le premier défaut.
• La résistance mise à la terre est onéreuse car la dissipation thermique de celle-ci est importante
d’où un cout d’achat élevé.
c) Type de protection
La détection d'un courant de défaut 𝐼𝑘 faible nécessite des protections différentes de celles
de surintensité phases. Ces protections "de terre" détectent le courant de défaut :
Soit directement dans la liaison du neutre à la terre
Soit 3 capteurs(3TC) de courant de phase alimentant les protections
Soit un capteur tore pour les mesures plus précises.

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Chapitre II : Les régimes de neutre

Ph 1 Ph 1 Ph 1
Ph 2 Ph 2 Ph 2
Ph 3 Ph 3 Ph 3

51G 𝑅𝑁 51G 𝑅𝑁
51N
𝑅𝑁

Figure II-5 : Solutions de protection terre

d) Application
Réseau HTA de la distribution publique et industrielle.
II.2.D- Neutre mise à la terre par réactance faible
Une réactance est intercalée Ph 1
volontairement entre le point neutre et Ph 2
la terre. Ph 3
𝑉 N
𝐼𝑓 = 𝐼𝐶 + 𝐼𝑁 = 3𝑗𝜔𝐶𝑉 − I𝑁 𝐼𝑓
𝑗𝜔𝐿𝑁
LN 𝑍𝑓 𝐶1 𝐶2 𝐶3
1
|𝐼𝑓 | = |𝑉|√9𝜔 2 𝐶 2 + 2 2
𝜔 𝐿𝑁
𝑰𝑪
Figure II-6 : Neutre mise à la terre par réactance faible
a) Avantages
Energie du défaut
• Ce type de régime limite l'amplitude des courants de défaut ; il est simple à protéger même
si le courant de limitation est très supérieur au courant capacitif du réseau.
• La réactance est peu onéreuse car la dissipation thermique est réduite {faible résistance}.
b) Inconvénients
Continuité de service Surtensions
• La continuité de service est dégradée, il y une coupure de réseau dès le premier défaut.
• Des surtensions sont possibles lors de la coupure.
c) Type de protection
Utilisé est la directionnelle terre.
• Le réglage de la protection se situe au niveau de 10 à 20 % du courant de défaut maximum.
• La protection est moins contraignante que dans le cas de la mise à la terre par résistance, d'autant
plus que 𝐼𝐿𝑁 est important puisque 𝐼𝐶 est inférieur au courant limité.
d) Application
Les réseaux de distribution publique HTA > 40 kV.

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Chapitre II : Les régimes de neutre
II.2.E- Neutre mise à la terre par réactance accordée
On appelle aussi neutre mis à la terre par
bobine d'extinction de Petersen. Une Ph 1
réactance accordée sur les capacités du Ph 2
réseau est volontairement intercalée entre le Ph 3
point neutre et la terre de sorte qu'en présence N
I𝑁 𝐼𝑓
d'un défaut à la terre, le courant dans le défaut
LN 𝑍𝑓 𝐶 𝐶 𝐶
est nul. 1 2 3

Le courant dans le défaut est nul, lorsque

l'accord est parfait. 𝑰𝑪
1 Figure II-7 : Neutre mise à la terre par réactance de
3𝜔𝐶 = ⇒ 3𝜔2 𝐶𝐿𝑁 = 1
𝜔𝐿𝑁 compensation
a) Avantages
Energie du défaut Continuité de service
• Le courant de défaut est limité même si la capacité phase-terre est grande.
• La continuité de service est maintenue en cas de défaut permanent
b) Inconvénients
Surtensions
• Le coût élevé de la réactance ;
• Les risques de surtensions transitoires sur le réseau sont importants ;
• La mise en œuvre des protections sélectives est délicate.
c) Type de protection
Protection à maximum de courant de terre directionnelle plus sophistiquée {protection à neutre
compensé).
d) Application
Réseaux MT de distribution publique avec un courant capacitif élevé (réseau de ville utilisant
des câbles enterrés).
II.3- Schémas des liaisons à la terre utilisés en basse tension
Pour les réseaux BT, les normes définissent trois types de schémas de liaison à la terre,
communément appelés régimes de neutre caractérisés par deux lettres :
La première lettre : Situation de l’alimentation par rapport à la terre.
• T : liaison d’un point avec la terre ;
• I : isolation de toutes les parties actives par rapport à la terre ou liaison d’un point avec la terre à
travers une impédance ;
La deuxième lettre : Situation des masses de l’installation par rapport à la terre :
• T : masses reliées directement à la terre ;
• N : masses reliées au neutre de l’installation, lui-même relié à la terre.

18 Réseaux électriques industriels

Chapitre II : Les régimes de neutre
II.3.A- Schéma TT (neutre à la terre)
• La neutre de l’installation est directement reliée à Ph 1
la terre. Ph 2
• Les masses de l’installation sont aussi reliées à Ph 3
N
la terre. DDR
• L’ensemble des utilisations doit être équipé PE
d’une protection différentielle instantanée. Masse
DDR : Dispositifs à courant Différentiel Résiduel.
Figure II-8 : A- Schéma TT
 Ce régime se rencontre dans les cas suivants : domestique, petit tertiaire, petits ateliers,
établissements scolaires avec salle de travaux pratiques, etc.
II.3.B- Schéma TN (Mise au neutre)
II.3.B.1- Schéma TNC (Mise au neutre confondus)
• Le neutre et le conducteur de protection sont Ph 1
confondus en un seul conducteur appelé PEN Ph 2
• Ce type de schéma est interdit pour des sections de Ph 3
PEN
conducteurs inférieurs à 10 𝑚𝑚² cuivre et 16 𝑚𝑚² N PE
aluminium et ne pas comprendre d’installations
mobiles (câbles souples) ; Masse
• Le conducteur PEN (Protection et Neutre) ne doit Figure II-9 : Schéma TNC
jamais être sectionné.

II.3.B.2- Schéma TNS (Mise au neutre séparés)

• Le conducteur de neutre et le conducteur de Ph 1
protection sont séparés. Ph 2
Ph 3
• En TN, ce schéma est obligatoire pour des sections N
inférieures à 10 𝑚𝑚² cuivre ou PE
16 𝑚𝑚² aluminium, ainsi que pour les
canalisations mobiles. Masse
Figure II-10 : Schéma TNS
 Il est également interdit que TNC soit en aval d'un schéma TNS.

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Chapitre II : Les régimes de neutre
II.3.C- Schéma IT (Neutre isolé ou impédant)
• Le neutre est isolé ou relié à la terre par une assez
Ph 1
forte impédance (1500 à 2000 V). Ph 2
• Ce régime se rencontre par exemple, dans Ph 3
N
les hôpitaux (salles d’opération) ou dans les
circuits de sécurité (éclairage) et dans les CPI PE
industries où
Masse
la continuité d’exploitation est primordiale ou
lorsque le faible courant de défaut, réduit Figure II-11 : Schéma IT
considérablement les risques d’incendie ou
d’explosion.

II.4- Tensions de contact

Toute personne entrant en contact avec une pièce sous tension est soumise à une différence
de potentiel : il y a donc pour elle un risque d'électrisation (on entend par électrisation, le fait
de recevoir un choc électrique n'entraînant pas la mort). On distingue deux sortes de contacts :
le contact direct et le contact indirect.
▪ Contact direct : C'est le contact d'une personne avec une partie active d'un matériel sous
tension. Le contact peut avoir lieu avec une phase ou avec le neutre.
▪ Contact indirect : C'est le contact d'une personne avec une masse d'un récepteur mise
accidentellement sous tension à la suite d'un défaut d’isolement.
 Le tableau fixant les temps théoriques maximum de coupure de l'alimentation en fonction de la
tension de contact présumée, à laquelle est soumise une personne.
Locaux secs Locaux humides
Tension de Temps de coupure maximal Tension de Temps de coupure maximal
contact présumée du dispositif de protection (s) contact présumée du dispositif de protection (s)
(V) AC DC (V) AC DC
< 50 5 5 25 5 5
75 0,60 5 50 0,48 5
90 0,45 5 75 0,30 2
120 0,34 5 90 0,25 0,80
150 0,27 1 110 0,18 0,50
220 0,17 0,40 150 0,12 0,25
280 0,12 0,30 230 0,05 0,06
350 0,08 0,20 280 0,02 0,02
500 0,04 0,10
Tableau II-1 : Durée maximale de maintien de la tension de contact présumé

20 Réseaux électriques industriels

Chapitre II : Les régimes de neutre
II.5- Particularités des dispositifs différentiels résiduels
II.5.A- Description, principe général
Appareil assurant la protection des personne et capable d’interrompre automatiquement un défaut
d'isolement en cas de fuite à la terre du courant (par le PE) appelé courant résiduel
Le DDR (Dispositif Différentiel à courant Résiduel) peut être soit un disjoncteur soit un
interrupteur.

Figure II-12 : Disjoncteur Différentiel

 L'avantage d'un disjoncteur différentiel par rapport à un interrupteur différentiel c'est qu'il
assure également la protection du matériel contre les défauts de surintensités.
II.5.B- Recommandations d'emploi
• Déséquilibre des courants capacitifs : Les charges et les canalisations monophasées entraînent
naturellement des déséquilibres des courants capacitifs qui peuvent provoquer le fonctionnement
des DDR à haute sensibilité (≤ 30 𝑚𝐴).
• Déclenchement par sympathie : Lors d'un défaut d'isolement le courant capacitif se répartit dans
les départs sains et peut ainsi provoquer le déclenchement des dispositifs différentiels installés
sur ces départs. La solution consiste à limiter la longueur des canalisations et le nombre de
récepteurs placés en aval d'un dispositif différentiel haute sensibilité. On retiendra que le courant
capacitif d'un départ ne doit pas dépasser le quart du seuil de réglage du DDR qui assure sa
protection.

21 Réseaux électriques industriels

Chapitre II : Les régimes de neutre
II.6- Régimes de neutre utilisés en haute tension
II.6.A- Principes et schémas utilisés en haute tension
Les réseaux de distribution publique et les réseaux privés industriels ou tertiaires, on rencontre
tous les principes de mise à la terre du point neutre. À savoir :
Le neutre mis directement à la terre ;
Le neutre isolé ;
Le neutre mis à la terre par résistance ;
Le neutre mis à la terre par réactance ;
Le neutre mis à la terre par bobine d’extinction de Petersen partiellement ou totalement
accordée.
Ils sont définis par un code à trois lettre (norme NFC 13 200) :
• La première lettre précise la situation du point neutre par rapport à la terre :
▪ T : le neutre relié directement à la terre ;
▪ I : le neutre isolé ou relié à la terre par l’intermédiaire d’une impédance ;
• La deuxième lettre précise la situation des masses :
▪ N : les masses sont reliées directement au point neutre mis à la terre ;
▪ T : les masses sont reliées directement à la terre, indépendamment de la mise à la terre
éventuelle du neutre.
• La troisième lettre précise les liaisons éventuelles entre les masses du poste, le point neutre et les
masses de l’installation :
▪ R : les masses du poste d’alimentation sont reliées à une prise de terre commune au neutre et
aux masses de l’installation ;
▪ N : les masses du poste d’alimentation sont reliées à une prise de terre du neutre, les masses
de l’installation étant reliées à une prise de terre séparée ;
▪ S : les masses du poste d’alimentation, le neutre et les masses de l’installation sont reliées à
des prises de terre séparées.

22 Réseaux électriques industriels

Chapitre II : Les régimes de neutre

TNR ITR

(2) (1) (2) (1)

(3) (3)

TTN ITN

(2) (1) (2) (1)

(3) (3)

TTS ITS

(2) (1) (2) (1)

(3) (3)

Figure II-13 : Définition des régimes du neutre en haute tension

23 Réseaux électriques industriels