PRISE DE TERRE

ET PLAN DE SOL

Par F5AD

 

 

Les raisons d'une prise de terre

La sécurité électrique

Supposons un appareil électrique à boitier métallique non branché à la terre dans une pièce avec un sol en carrelage:

Si le fil secteur s'est usé quelque part dans l'appareil au point que le conducteur de phase touche le boitier, rien ne se passe jusqu'au moment où vous touchez le boitier, à ce moment, le courant passe de votre main à vos pieds et vous tue...

Idem et même plus virulent si vous touchez d'un coté le boitier dangereux, et de l'autre quelque chose mis à la terre, un radiateur ou un robinet, ou un boitier mis à la terre.

Première conclusion, TOUS les boitiers métalliques d'appareils électriques sans exception doivent être mis à la terre; un boitier non réuni au milieu de boitiers réunis est un véritable piège.

Si le boitier au fil défectueux est réuni à la terre, le courant préférera y aller directement, mais la résistance de terre n'étant pas strictement égale à zéro, loin s'en faut, il y aura toujours un peu de courant pour vous par effet de shunt, et eventuellement un peu trop.

Donc deuxième conclusion, la seule mise à la terre n'est pas une protection suffisante.

En effet, mieux vaut ne pas attendre de toucher au boitier pour comprendre qu'il y a un contact dangereux quelque part, mieux vaut qu'il se passe quelque chose au moment où se produit ce court circuit; c'est le rôle du disjoncteur différentiel sur l'installation, il déclenchera dès le premier contact du fil usé avec le boitier, avant même que vous y touchiez, et vous serez obligé de réparer si vous voulez continuer à avoir de l'électricité dans la maison.

On admet souvent qu'une tension de 50 Volts à 50 Hz est capable de nous tuer; avec un disjoncteur différentiel sélectif, type S de 500 mA, les courants de fuite peuvent donc atteindre 500 mA sans qu'il y ait disjonction; d'aprés la loi d'Ohm cela correspond à une résistance de 100 Ohms; conséquence, si la terre fait plus de 100 Ohms, on peut avoir 50 Volts sur le boitier sans que ça disjoncte.

Troisième conclusion, la résistance de terre doit être inférieure à 100 Ohms; mais mieux vaut tomber en dessous de 10 Ohms comme indiqué plus haut.

Mais on admet aussi que 50 milliampères de courant à 50 Hertz sont aussi tout à fait capables de nous tuer, il est donc prudent de placer au niveau du compteur un disjoncteur différentiel déclenchant en dessous de ce seuil.

Dernière conclusion, il faut un disjoncteur différentiel 30 mA sur l'installation.

Résumé: Une terre de moins de 100 Ohms (10 si possible), tous les boitiers à la terre et un disjoncteur différentiel 30 mA.

Et un conseil: quand on bricole dans un appareil on débranche le fil secteur, et si l'on doit travailler sous tension, ce qui est d'ailleurs fortement déconseillé, on porte des chaussures isolantes et on garde une main dans sa poche. Pourquoi ? parce qu'un trajet du courant passant par le coeur est le pire qui soit.

La FoudreMise à la terre du pylône

Pour la foudre, les câbles coaxiaux et les pylônes doivent être réunis à une excellente terre avant de pénétrer dans l'habitation, chaque pylône doit avoir sa propre prise de terre à sa base, tout ce qui part à la terre à la base du pylône, est autant qui n'entrera pas dans la maison pour y mettre le feu ou y détruire les appareils.

Un pylône autoportant dans un bloc de béton, sans autre mise à la terre doit être considéré comme réuni à une très mauvaise terre, si la foudre lui tombe dessus cela va provoquer d'énormes surtensions qui vont partir dans les câbles coaxiaux donc vers la maison; en outre, pour rejoindre la terre, le courant va chercher à traverser le béton et risque de le fêler, ce qui ne sera pas bon pour son avenir.


Il est intéressant de profiter du trou pour réaliser la prise de terre; par contre, il nest pas bon de noyer la tresse qui va de la prise de terre au pylône dans le bloc de béton car si cette tresse est portée au rouge, voire détruite par le courant de foudre, elle risque d'endommager le béton; il vaut mieux la faire remonter sur le coté du futur bloc.
Si l'on peut s'en procurer, du méplat de cuivre sera préféré à de la tresse.

Pour un paratonnerre, la terre doit être inférieure à 3 Ohms et ne doit pas être selfique; une coup direct de 5.000 ampères dans une terre de 3 Ohms produit une tension de 15.000 volts! sans parler de l'effet de self; la terre doit vraiment être excellente si on veut protéger l'intérieur de l'habitation, c'est la raison pour laquelle on conseille carrément de débrancher les câbles et de les mettre dehors quand l'orage s'approche.

Coup de foudre en mer

Quelle que soit la protection, nos antennes ne peuvent pas survivre à un coup direct.

Enfin, toute l'installation doit être équipotentielle, cela signifie que s'il y a plusieurs prises de terre, elle doivent être réunies entre elles par du gros câble de cuivre ou du méplat enterré avant d'arriver sur le bornier extérieur, et tous les appareils doivent être réunis à cette terre unique.

Sinon, en cas de foudre, même éloigné, les différences de potentiels entre les différentes terres entraînent des arcs entre les appareils qui y sont branchés, et c'est du plus mauvais effet à l'intérieur d'une maison.

 

Bonne prise de terre = bon plan de sol?

La réponse est non; même avec 3 Ohms, ce qui n'est pas évident à obtenir sur certains terrains, cela donnerait un rendement exécrable avec une verticale raccourcie par exemple, dont l'impédance de rayonnement est du même ordre de grandeur.

16 radians sous pylône rayonnant

Pour réduire efficacement la résistance du sol en HF, il faut passer par le plan de sol et une multitude de radians au sol.

16 radians sont un minimum comme ici avec un pylône rayonnant en lambda/4 sur 80m

 

 

Quant aux performances de l'antenne en rayonnement bas sur l'horizon, recherché pour le DX, ni la valeur de la prise de terre ni celle du plan de sol n'agissent, à moins d'étendre ce dernier à plusieurs dizaines de longueurs d'ondes autour de l'antenne, le lobe de rayonnement ne dépend que de la qualité du terrain environnent sur plusieurs longueurs d'onde.

En résumé

Réalisation de la prise de terre

On parle ici de maison individuelle, pas d'appartement ou la seule solution est de se brancher sur le conducteur de terre normalement présent sur le palier.

(Ce qui suit a été publié sur la liste antennes, j'ai ajouté en italique quelques précisions sur la norme lorsqu'il s'agit de la terre principale de l'habitation; principal intervenant: F6EVJ).

Un piquet de Terre d'un mètre ou 1,50 m. de long planté dans une zone de remblai ne peut pas être considéré comme une bonne terre; le remblai comprend tous les déchets de construction parpaings cassés, briques cassées, cailloux, la terre caillouteuse et autres saletés dont les entrepreneurs veulent se débarrasser qui sont tout sauf bons conducteurs de l'électricité.

S'il y a lieu, il faut donc s'écarter de cette zone de remblai et au moyen d'une petite tranchée de 0,40 m x 0,40 m creusée perpendiculairement au mur de votre station, il faut aller chercher la bonne terre végétale, celle qui n'a pas souffert de la construction de votre propriété ou logement.

Une fois cette bonne terre végétale découverte, au bout de la tranchée, vous creusez un trou d'un mètre sur un mètre et de forme cubique, ou rectangulaire si vous voulez mettre une plaque plus importante.

Vous vous procurez du fil de cuivre torsadé de gros diamètre, mais non gaîné de matière plastique, il doit être nu. (La norme fixe la section minimale de ce fil à 25 mm2)

Vous fixez au mur un bornier de prise de terre au plus près du sol, là ou doit pénétrer le câble jaune et vert pour arriver à votre station radioélectrique. Ce bornier se compose de deux bornes en stéatite (ou porcelaine blanche) avec boulons de fixation et d'un cavalier métallique de court-circuit, pour mettre la prise de terre en service, ou hors service.

Vous étendez votre gros fil de cuivre dénudé dans la tranchée aboutissant à la bonne couche de terre végétale. Mais attention: mettre le câble tout droit dans la tranchée de 0,40m X 0,40m. Réaliser des zig - zag constituerait un effet selfique indésirable pour les courants de foudre à fronts raides (aux alentours d'une fréquence voisine de 10 MHz), qui aurait pour effet d'augmenter l'impédance de la prise de terre et de diminuer l'efficacité de la protection.

Installer la plaque métallique de 1 m x 1 m et même plus grand, dans le fond du trou. Il peut s'agir d'une plaque de tôle d'acier déjà rouillée et qu'il ne faut surtout pas nettoyer. Elle devra avoir 10 à 15 mm d'épaisseur. Plus épaisse ne peut pas gêner et plus grande non plus (1 m x 2 m), bien au contraire ...

Fixation du câble de cuivre à la plaque: on trouve facilement dans certaines grandes quincailleries des systèmes de fixation prévus à cet effet. Il suffit de percer un trou de diamètre adéquat dans la tôle épaisse (en ayant toutefois pris soin de nettoyer cette tôle juste à l'endroit de la fixation du câble de cuivre. Monter le tout et serrer à bloc. Enduire cette fixation de graisse silicone pour préserver le contact de l'humidité, pour que la conduction soit toujours parfaite et la résistance de passage la plus faible possible. A la limite une bonne brasure fera parfaitement l'affaire.

Combler le trou et la tranchée qui a permis de sortir de la zone de remblai, avec de la bonne terre végétale.

NOTA: Ce câble de cuivre, si vous entretenez de bonnes relations avec les services de l'E.D.F. peut vous être fourni par les employés, provenant de démontage de lignes haute tension, c'est à envisager, car c'est meilleur marché et parfois gratuit !

Il vous reste à fixer le câble de cuivre sortant de la tranchée pour le fixer au bornier de terre. Soudez à l'étain une cosse adéquate et vissez la sur la borne du bas.

A l'intérieur de la station:

Fixer au mur une plaquette à bornes de prise de Terre et la réunir au bornier extérieur (La norme impose une section pour ce câble égale à celle du conducteur de phase de l'arrivée secteur)

Relier chaque appareil de votre station radio à cette plaquette à bornes (La norme impose 4 mm2 minimum dans cette configuration) . Il ne faut pas relier les appareils entre eux. Ils sont réunis en étoile à la prise de terre.

Si vous en avez la possibilité, mesurez la résistance de votre prise de terre, Si elle se situe entre 1 et 5 ohms c'est pratiquement parfait, si elle mesure entre 6 et 10 ohms c'est moyen, si elle présente une résistance supérieure à 10 ohms il faut l'améliorer (refaire une tranchée et remettre une nouvelle plaque métallique reliée à la première).
Il faut de toute façon arriver à la résistance la plus basse possible.
L'E.D.F. accepte des résistances de 30 ohms pour la mise à la Terre des conducteurs neutres de leurs installations.

 

Commentaires de ON5MJ

La question de la mise à la terre est en fait double car il y a des contraintes de protection différentes pour le 50 Hz et pour la haute fréquence (ou la foudre). Ainsi une terre de résistance inférieure à 30 ohms, parfaite pour le 50 Hz, peut être inefficace pour un pylône qu'on désire protéger contre la foudre. Dans ce dernier cas il faut en outre minimiser la self du circuit conduisant à la terre et il faut une terre offrant non seulement la moindre résistance mais aussi la moindre réactance selfique.

Pour ma part, je ne considère pas d'un bon oeil les terres constituées par des sels chimiques; d'une part parce qu'ils disparaissent avec le temps (lavage par les eaux de ruisellement) et qu'ils réagissent et détruisent les cables de cuivre, mais aussi parce qu'ils poluent beaucoup. J'ai utilisé des câbles de cuivre enrobés de plomb destinés aux prises de terre connectant un nombre important de piquets de plus de 2m.

Intervention de F5HBI

Un pylône implanté dans le sol doit être considéré ,de par sa nature, (métal) comme un paratonnerre potentiel, et il va favoriser le transit
de la différence de potentiel terre vers ciel; il doit donc être relié électriquement à un dispositif d'écoulement des charges dans le sol.

Sur les pylones "gsm" il est pratiqué à leur base un étoilement de conducteurs plats reliés chacun a son extrémité à des piquets enfoncés dans le sol; et toutes les "tresses" des câbles coaxiaux sont reliées électriquement sur une grande plaque de laiton au moyen de dispositifs de traversée juste au ras de la pénétration dans le local technique. Cette plaque est évidemment reliée à la terre générale

La terre de protection électrique et le réseau des terres du pylône sont reliées (équipotentiel); cela évite une différence de potentiel entre les deux systemes de terre (penser au pas de la vache).

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