Pourquoi la mise à la terre est importante : Prévenir le choc par un seul fil

L'électricité exige un circuit fermé pour soutenir le flux. Par conséquent, le bref choc de la décharge statique ne se produit que lors de l'égalisation de charge entre deux objets, rendant de tels chocs généralement inoffensifs.

Les risques de choc surgissent seulement quand le courant peut entrer et sortir du corps par deux points de contact distincts. Ce principe explique pourquoi les oiseaux se perchent sans danger sur les lignes haute tension — ils contactent un seul point, donc aucune tension ne pousse le courant à travers leur corps.

Pour que le courant traverse un conducteur, une tension doit exister entre deux points ; la tension n'est jamais inhérente à un point unique. Donc, un oiseau touchant un seul fil n'expérimente aucune tension à travers son corps, et aucun courant ne peut circuler.

Bien que les oiseaux puissent toucher le même conducteur avec les deux pieds, leurs pieds restent électriquement communs — aucune différence de potentiel n'existe entre eux. Cela élimine la force motrice du courant à travers l'oiseau.

Beaucoup pensent que toucher un seul fil sous tension est toujours sûr, mais les humains se tiennent généralement au sol. Si le conducteur sous tension d'un système de puissance est référencé à la terre, toucher ce fil complète un circuit à travers le sol, posant un risque de choc.

Le symbole de terre — trois barres horizontales de largeur décroissante — représente un conducteur métallique enterré profondément pour fournir un chemin de faible impédance vers la terre. Quand les pieds d'une personne contactent le sol, ils rejoignent effectivement le circuit en un second point, complétant la boucle.

Les étudiants demandent souvent :

• Pourquoi incorporer un point de mise à la terre s'il peut créer un chemin de choc ?
• Les chaussures protègent-elles contre les chocs par le sol ?
• La terre pourrait-elle servir de conducteur fiable dans les systèmes de puissance ?

La mise à la terre d'un circuit assure qu'une borne est toujours à potentiel nul par rapport à la terre, rendant ce point sûr à toucher. Par exemple, si le rail inférieur du diagramme est mis à la terre, une personne le contactant ne reçoit aucun choc même si ses pieds touchent encore la terre.

Dans un système non mis à la terre, toucher un seul point serait normalement sûr car aucun chemin complet n'existe à travers le corps. Cependant, des défauts de terre accidentels — comme une branche d'arbre reliant un conducteur sous tension à la terre — peuvent créer un circuit dangereux.

Les défauts de terre proviennent de diverses sources : isolateurs contaminés, infiltration d'eau souterraine, ou faune reliant les conducteurs. Ces défauts sont imprévisibles, et une seule connexion accidentelle peut transformer un point précédemment sûr en un point dangereux.

Défauts de terre

Les défauts de terre peuvent être déclenchés par :

• Accumulation de saleté sur les isolateurs créant un film d'eau conducteur sous la pluie.
• Infiltration d'eau dans les conducteurs enterrés.
• Oiseaux reliant conducteurs à poteaux de support.

Comme la survenue d'un défaut est aléatoire, le seul point garanti sûr dans un système non mis à la terre est celui explicitement relié à la terre. C'est pourquoi les conceptions industrielles et résidentielles imposent la mise à la terre selon les normes NEC et IEEE.

Considérez un arbre contactant le fil du haut : tout le circuit devient mis à la terre en ce point, laissant le fil du bas à la tension de ligne complète par rapport à la terre — exactement l'opposé d'un scénario de défaut de terre typique.

Dans un système véritablement non mis à la terre, deux personnes touchant des fils séparés peuvent créer un chemin létal : le courant passe de l'une à travers la terre à l'autre. Le seul animal vraiment sûr est l'oiseau qui reste électriquement isolé de la terre.

Ainsi, la mise à la terre est une mesure de sécurité délibérée, pas un facteur de risque. Elle garantit un point de contact unique sûr et limite la tension disponible en tout point non mis à la terre.

Concernant les chaussures, les semelles en caoutchouc offrent une isolation modeste (typiquement 20 MΩ pour une semelle sèche). Cependant, les chaussures courantes ne sont pas conçues pour la sécurité électrique ; l'humidité ou la sueur peuvent drastiquement réduire la résistance, la faisant chuter à 5–20 kΩ. Des chaussures et tapis de sécurité spécialisés sont requis, et doivent rester secs et propres.

Des recherches sur la résistance de contact humain montrent :

• Contact main/pied isolé caoutchouc : ~20 MΩ.
• Contact semelle cuir sec : 100 kΩ–500 kΩ.
• Contact semelle cuir mouillé : 5 kΩ–20 kΩ.

La terre sèche est un mauvais conducteur, mais sa résistance peut chuter en présence d'humidité ou d'électrolytes, la rendant capable de transporter des courants dangereux depuis des systèmes haute tension.

Le béton offre généralement une résistance plus faible due à son eau et ions inhérents, tandis que l'asphalte à base d'huile offre une résistance plus élevée.

Récapitulatif

• Le choc nécessite deux points de circuit et une tension à travers le corps.
• La mise à la terre relie un point de circuit à la terre, assurant que ce point est sûr à toucher.
• Un défaut de terre est une liaison non intentionnelle entre un conducteur et la terre.
• Les chaussures et tapis de sécurité spécialisés doivent être secs et propres ; les chaussures ordinaires ne garantissent pas la protection.
• Même la terre sèche peut conduire assez de courant pour être létale en présence de haute tension.

Fiche d'exercices associée

• Fiche choc électrique