Le Schéma de mise à la terre TT
Introduction
Le régime de mise à la terre de type TT est l’un des schémas les plus couramment utilisés dans les installations électriques domestiques et dans celles raccordées au réseau public. Il assure une protection efficace des personnes contre les contacts indirects et des équipements contre les défauts d’isolement. Ce régime est particulièrement apprécié pour sa simplicité et sa fiabilité, bien qu’il nécessite une mise en œuvre rigoureuse pour garantir son efficacité.
Dans cet article, nous explorons les principes fondamentaux, les règles de protection, la mise en œuvre pratique, ainsi que les avantages et les limites de ce régime, tout en proposant des cas pratiques.
Les principes fondamentaux du régime TT
Le régime TT se distingue par les points suivants :
- Le neutre du transformateur est relié à une prise de terre spécifique.
- Les masses des équipements électriques sont également reliées à une prise de terre, distincte de celle du neutre

Schéma type de mise à la terre en régime TT.
Le neutre du transformateur est relié à la terre par une prise de terre spécifique, la résistance associée est appelée Rneutre (Rn). Les masses métalliques des équipements sont reliés à une prise terre différente appelée Rterre (RT).

Sens de circulation du courant en fonctionnement normal
En fonctionnement normal pour une charge monophasée réputée sans défaut, le courant va circuler en boucle depuis la source sur la phase (ici L1) et sur le neutre.
Étude type d’un défaut entre la phase et la masse dans le régime TT
Présentation du défaut
Lorsqu’un défaut d’isolement survient entre la phase 1 et la masse d’un équipement électrique, un courant de défaut (Id) circule. Ce courant traverse la masse de l’équipement, rejoint la terre via la résistance de prise de terre côté charge (RT et retourne à la source par la terre via la résistance de prise de terre côté transformateur (RN).
Hypothèses simplificatrices
Pour cette étude, nous faisons les hypothèses suivantes :
Négligence des autres résistances : Les résistances des conducteurs, des câbles et des équipements sont négligées, car elles sont généralement beaucoup plus faibles que RTet RN. Cette simplification permet de concentrer l’analyse sur les principaux contributeurs au courant de défaut.
Linéarité des résistances : RT et RN sont supposées constantes et indépendantes de Id, ce qui est valide pour les intensités généralement rencontrées dans les installations domestiques ou tertiaires.
Description du circuit en défaut
Le circuit peut être représenté par :
- Une source (phase) avec une tension simple U0.
- Deux résistances principales :
- RN : Résistance de prise de terre côté transformateur.
- RT : Résistance de prise de terre côté charge.

Schéma du défaut : Avec le courant Id, les résistances RTet RN, et les tensions associées.

Schéma équivalent simplifié : Un générateur de tension (U0) en série avec RT et RN
Comportement du courant de défaut (Id)
Le courant de défaut Id cherche à rejoindre la source en suivant un chemin constitué de :
- La masse de l’équipement en défaut.
- La terre via la prise de terre côté charge (RT).
- La prise de terre côté transformateur (RN).
Formule pour le courant de défaut :
Avec:
- U0 : Tension simple de l’installation (ex. : 230 V).
- RT+RN : Impédance totale de la boucle de défaut

Tension de contact (Ud)

La tension de contact est la différence de potentiel aux bornes de RT, à laquelle une personne pourrait être exposée en cas de contact avec la masse de l’équipement en défaut.
Elle est donnée par :

Formule pour la tension de contact :

Exemple de calcul
- Résistance côté charge (RT) : 15Ω
- Résistance côté transformateur (RN) : 3Ω
- Tension nominale (U0) : 230V
- Calibre du disjoncteur Dj.01 Amont (Is) : 20A
Calcul du courant de défaut:

En remplaçant les valeurs :

Calcul de la tension de contact:

En remplaçant les valeurs :

Le Courant de défaut insuffisant pour déclencher la protection contre les surcharges
La protection contre les surcharges est réglée à 20A et le courant de défaut Id=12.78 est inférieur à ce seuil. Par conséquent, la protection contre les surcharges ne déclenche pas, laissant le circuit sous tension.
La Tension de contact dangereuse.
La tension de contact Uc=191.7V est largement supérieure à la limite sécuritaire de 50 V (ou 25 V25V dans des conditions humides).Une personne touchant l’équipement en défaut est exposée à un risque grave d’électrocution.
Analyse des résultats
- Si RT augmente (mauvaise prise de terre côté charge), Udc devient plus élevé, ce qui augmente le danger. Si RN est faible (bonne prise de terre côté transformateur), Uc diminue, ce qui améliore la protection des personnes.
- Une prise de terre efficace (RT faible) réduit considérablement Uc, limitant les risques pour les personnes.
- Dans les conditions actuelles, il est nécessaire d’ajouter un dispositif permettant de détecter rapidement les courants de défaut, même faibles, et de couper l’alimentation avant que la tension de contact ne devienne dangereuse : le Dispositif Différentiel Résiduel (DDR).
Dispositif de protection DDR
Le dimensionnement correct des DDR et des résistances de terre (RT) est essentiel pour maintenir Ud en dessous des seuils dangereux.
Seuils selon la NFC 15-100
Le dispositif de protection en schéma TT est le disjoncteur différentiel. La sécurité des personnes sera assurée si le dispositif coupe le courant de défaut dans un temps maximum donné par la norme C 15-100.
En régime TT, les normes (comme la NFC 15-100) imposent les limites suivantes pour La tension de contact maximale (UL) :
- 50 V en conditions normales.
- 25 V dans des locaux humides.
- 12 V en conditions immergées.
- Le temps de coupure (tt) : Dépend de la tension nominale (U0U0) du circuit.
- U0=230V : t≤200ms.
- U0=400 V: t≤70ms.

Le dimensionnement du DDR repose sur la relation suivante :
avec:
- RT : Résistance de la prise de terre des masses.
- IΔn : Sensibilité du DDR.
- UL : Tension limite de contact.

Exemple de calcul
Données et hypothèses
- milieu sec sans risque supplémentaire, donc UL=50V est approprié.
- Résistance de prise de terre côté charge (RT) : 15Ω.
- Résistance de prise de terre côté transformateur (RN) : 3Ω.
- Tension limite de contact (UL) : 50V, imposée par la norme NFC 15-100 en milieu sec.
- Tension nominale du réseau (U0) : 230V, en monophasé.
En reprenant les résultats calculés précédemment :


Dimensionnement du DDR
Pour limiter la tension de contact à UL=50V, la sensibilité maximale (IΔn) du DDR doit vérifier la condition suivante :

En remplaçant les valeurs RT=15Ω et UL=50V:

Un DDR avec IΔn=30mA (haute sensibilité) est donc largement suffisant pour garantir une protection efficace.
Temps de déclenchement
La norme NFC 15-100 impose que le temps de coupure soit inférieur à 200 ms pour une tension nominale de 230V.
Avec un DDR haute sensibilité (IΔn=30mA), le temps de déclenchement réel est bien en deçà de la limite imposée.
Conclusions sur le schéma TT
Le régime TT, adapté aux installations domestiques et tertiaires, repose sur des DDR pour garantir une coupure rapide en cas de défaut, limitant la tension de contact à des valeurs sécuritaires. Sa fiabilité dépend de prises de terre de qualité et d’un dimensionnement précis des protections.
Voici ci-dessous un tableau des avantages et inconvénients principaux liés à ce schéma
Avantages
- Schéma économique.
- Compatible avec des récepteurs à fort courant de fuite (informatique, variateurs électroniques).
Inconvénients
- Schéma imposant la coupure totale ou partielle au 1° défaut d’isolement
- Vérification périodique des DDR