Équilibre du potentiel de protection pour les clôtures de protection

Introduction : La sécurité électrique commence avec la clôture de protection
Comment prévenir les accidents électriques sur les clôtures de protection ? Nos clients nous demandent régulièrement s’il est nécessaire d’ajouter une mise à la terre équipotentielle à nos systèmes de panneaux de protection. Quand est-elle nécessaire, à partir de quand est-elle négligeable ?

Une barrière de protection doit-elle être intégrée dans le système de protection de la machine ? Dans certaines zones de fabrication, la mise à la terre équipotentielle est indispensable lors de la conception et de l’utilisation des installations de protection. Ce n’est qu’à cette condition qu’il est possible d’éviter un choc électrique pour l’homme en cas de défaillance grâce à une coupure automatique sécurisée de l’alimentation électrique. La décision de la nécessité d’une telle protection revient au client lui-même, en concertation avec son électricien qualifié, dans le cadre de l’évaluation des risques et des dangers. Brühl peut fournir des recommandations et mettre à disposition les moyens nécessaires à la mise en œuvre. Nous résumons ci-dessous les normes et les définitions que vous rencontrerez lorsque vous étudierez le sujet.

Qu’est-ce que l’équipotentialité de protection et pourquoi est-elle si importante ?

Qu’est-ce qu’un potentiel ?

Un potentiel est la tension (en volts) entre un point de mesure et un point de référence - la tension terrestre, c’est-à-dire le potentiel de terre, constituant généralement pour nous le point de référence.

Qu’est-ce qu’une mise à la terre équipotentielle ?

Une mise à la terre équipotentielle est une bonne connexion conductrice entre des points ayant des tensions/potentiels différents - dans notre cas, une machine et la barrière de protection. La différence de tension électrique entre les corps est ramenée au même potentiel (niveau) par l’égalisation.
voir EN 60204-1:2018 3.1 Définitions : « 3.1.26 Mise à la terre équipotentielle : établissement de connexions électriques entre des parties conductrices afin d’obtenir l’équipotentialité ».

A quoi sert une liaison équipotentielle ?
La norme EN 60204-1:2018 8.1 Liaison équipotentielle - Généralités distingue deux types de liaisons équipotentielles : la liaison équipotentielle de protection et la liaison équipotentielle fonctionnelle. La première protège les personnes travaillant sur une machine contre un choc électrique en cas de défaut.
voir EN 60204-1:2018 3.1 Définitions : « 3.1.49 Équilibrage de potentiel de protection : pour la protection contre les chocs électriques »
L’équilibrage de potentiel fonctionnel, quant à lui, est responsable de la réduction des différentes influences électriques perturbatrices et garantit ainsi un fonctionnement sans problème. Comme son nom l’indique, elle concerne le fonctionnement de la machine et n’a donc aucune influence sur la fonction de potentiel de protection étudiée dans cet article. Dans certains cas d’application tels que les poussières, les mouvements répétitifs de pièces ou la création de champs magnétiques critiques pour les composants électroniques, l’équipotentialité de protection peut tout aussi bien servir d’équipotentialité fonctionnelle.

Conducteur de protection, mise à la terre et mise à terre équipotentielle : voici comment fonctionne la protection en cas de défaillance

Comment obtenir une compensation de potentiel de protection ?

Pour compenser en cas de défaillance, les conducteurs de protection sont destinés à dévier le courant des pièces (de machine ou de clôture) pouvant être touchées vers la terre. Cela est garanti par le fait que le trajet du courant à travers le conducteur de protection présente, en raison de sa longueur, de sa section et de son matériau, une résistance inférieure à celle d’une personne potentiellement en danger.
Le système de conducteur de protection est l’ensemble du conducteur de protection et (dans notre cas) de la machine et de la clôture de protection. Dans les grandes installations, il est nécessaire de combiner plusieurs conducteurs de protection afin de maintenir en tous points la résistance du système de conducteurs de protection à un niveau inférieur à celui de l’homme.
Les conducteurs d’équipotentialité de protection sont également des éléments du système de conducteurs de protection qui relient entre elles des parties conductrices étrangères ne faisant pas partie de l’installation électrique.

voir EN 60204-1;2018 3.1 Définitions : « L’équipotentialité de protection peut être obtenue par des conducteurs de protection, des conducteurs d’équipotentialité de protection et des connexions conductrices entre les parties conductrices d’une machine et son équipement électrique ». « 3.1.51 Conducteur de protection : conducteur qui évacue un courant de défaut du corps de l’équipement électrique vers la borne de protection (PE) »
« 3.1.50 Système de conducteurs de protection : conducteurs de protection et parties conductrices reliées entre elles pour assurer une protection contre les chocs électriques en cas de défaut d’isolement »

Comment les mesures de sécurité doivent-elles se dérouler de manière optimale en cas d’erreur ?
Si des parties électriquement conductrices de la machine et/ou de la barrière de protection deviennent accidentellement sous tension, il y a un cas de défaut. Cela peut par exemple être dû à l’isolation endommagée d’un câble de la machine ou d’un équipement électrique mobile (par exemple une perceuse). Dans ce cas, le courant de défaut est évacué par le système de conducteurs de protection en réduisant le danger pour les personnes et l’alimentation électrique est interrompue, car le disjoncteur (anciennement fusible) se déclenche. Une protection accrue contre les contacts accidentels est rendue possible par un disjoncteur différentiel (RCD, anciennement FI). Pour assurer la fonction de protection du disjoncteur RCD, l’ensemble de l’installation doit également être entièrement intégré dans le système de conducteurs de protection.

Pourquoi les clôtures de protection doivent faire partie du système de lignes de protection - même à grande distance de la machine

Les installations de protection nécessitent-elles également une liaison équipotentielle de protection ?

Nous faisons ici référence à deux normes qui, ensemble, indiquent que a) un dispositif de protection en matériau conducteur autour d’une machine électrique constitue une « pièce conductrice étrangère » qui b) doit être intégrée dans le système de conducteurs de protection.

ad a) En principe, la norme EN ISO 14120 : 2016-05 Sécurité des machines - Installations de protection doit être appliquée : « 5.13 Protecteur avec parties électriquement conductrices : Si les installations de protection sont fabriquées en matériaux conducteurs d’électricité et sont utilisées dans des machines à commande électrique, elles doivent être considérées comme des « parties conductrices étrangères à la machine » selon EN 60204-1:2018, 8 « . Celles-ci sont définies comme suit dans le chapitre « Définitions » : « 3.1.28 Pièce conductrice étrangère : pièce conductrice qui n’appartient pas à l’installation électrique, mais qui peut introduire un potentiel électrique, généralement celui d’une terre locale ».

vers b) Selon EN 60204-1:2018, 8 Mise à la terre équipotentielle, Figure 4 - Exemple de mise à la terre équipotentielle pour l’équipement électrique d’une machine, les pièces conductrices étrangères (donc également les clôtures de protection) doivent être intégrées dans le système de conducteurs de protection pour obtenir l’égalité de potentiel, à condition qu’elles soient placées à une distance ≤ 2,5 m de la machine. A l’intérieur de cette distance, une personne pouvait toucher simultanément la machine et la pièce conductrice avec les bras étendus. ( Fig. 01)

Quand est-il recommandé d’intégrer la clôture de protection au système de conducteurs de protection malgré une distance suffisante par rapport à la machine ?
La fixation d’éléments électriques actifs directement sur la clôture de protection (par exemple, des interrupteurs de sécurité) ou l’utilisation d’appareils mobiles à proximité de la clôture de protection (comme une perceuse) peut entraîner des cas de défaillance qui mettent la clôture sous tension, en raison de dommages, de la fatigue des matériaux et de contraintes mécaniques. Si, selon la norme EN 60204-1:2018 Annexe A (normative) A1.1, la tension de ces appareils dépasse les limites de 50 V (CA) ou 120 V (CC), il est nécessaire d’intégrer la clôture de protection dans le système de conducteurs de protection. Par souci d’exhaustivité, il convient de noter que ces valeurs limites peuvent également être atteintes par l’accumulation de charges électrostatiques sur la clôture (par exemple, dans le cas d’installations de soudage par résistance ou par induction).

Mise en œuvre technique : comment intégrer les clôtures conformément à la norme

Comment l’intégration d’une clôture de protection dans le système de conducteurs de protection est-elle réalisée ?
Pour nous, il y a deux façons fondamentalement différentes de voir les choses et de les concevoir ( Fig. 02) :
a) La clôture de protection est considérée comme un ensemble de pièces: Chaque composant de la barrière de protection est considéré comme une pièce conductrice séparée. Les pièces sont reliées entre elles par des conducteurs de protection et intégrées dans le système de protection.

b) Considérer la barrière de protection comme une unité: dans ce cas, l’ensemble de la barrière de protection est considéré comme une seule pièce conductrice. Cela implique que les composants de la clôture soient reliés entre eux de manière sûre et conductrice . Cette liaison est réalisée par des conducteurs d’équipotentialité de protection . L’intégration de la clôture dans le système de protection de la machine se fait comme auparavant par des conducteurs de protection.

À quels intervalles une clôture de protection doit-elle être intégrée dans le système de conducteurs de protection ?
La fréquence d’intégration de la clôture de protection dans le potentiel de la machine ou de la terre est déterminée par la valeur de la résistance électrique du système de protection. La résistance résulte de sa longueur, de sa section et de son matériau - en partant du point de contact jusqu’à la borne du conducteur de protection, la mise à la terre. En tout point de la clôture, il faut s’assurer que le système de conducteurs de protection présente une résistance inférieure à celle de la personne qui le touche. Dans la pratique, la mesure de la résistance et la spécification de la quantité de points d’insertion sont effectuées par un électricien qualifié. La norme ne fixe pas de résistance maximale admissible. La résistance corporelle d’un être humain est de l’ordre de plusieurs centaines d’ohms, en fonction du chemin parcouru par le corps. Pour éviter que le courant ne s’écoule à travers la personne, le système de conducteurs de protection doit être inférieur à cette valeur, idéalement d’un multiple.

Portes, chemins de câbles et panneaux de clôture amovibles - le circuit de protection reste ainsi fermé

Comment le système de conducteurs de protection de la clôture de protection est-il assuré sans interruption ?
Le retrait d’un panneau de la clôture, par exemple pour des travaux de maintenance, ne doit pas entraîner l’interruption du système de conducteurs de protection, même pour une courte durée. Même pour des parties de la clôture de protection, le fonctionnement de la liaison équipotentielle doit être garanti en permanence, car le risque de défaillance est permanent.
voir EN 60204-1:2018 8.2.3 Continuité du système de conducteurs de protection : « Si une partie est retirée pour une raison quelconque (par exemple, maintenance de routine), le système de conducteurs de protection pour les autres parties ne doit pas être interrompu ».
Par exemple, si la clôture de protection n’est intégrée au système de conducteurs de protection que d’un seul côté, le retrait d’un panneau de clôture interrompt la connexion avec le reste de la clôture. Une intégration des deux côtés dans le potentiel de protection de la machine est recommandée. Si l’Évaluation des risques du client révèle que des panneaux de clôture doivent être retirés simultanément à différents endroits, un concept de sécurité approprié doit être élaboré.

Comment les portes sont-elles intégrées dans le système de conducteurs de protection ?
Les portes font partie de la clôture de protection, leur ouverture ne doit pas entraîner l’interruption du système de conducteurs de protection. Par conséquent, l’intégration de la porte (y compris le battant) doit être assurée des deux côtés.

Les chemins de câbles conducteurs montés sur la clôture de protection doivent-ils être intégrés dans le système de protection ?

Oui, car des conducteurs à haute tension peuvent également y circuler.

Dans l’environnement industriel, les chemins de câbles n’abritent pas seulement des conducteurs de basse tension de protection (SELV) et de basse tension fonctionnelle (PELV, FELV), mais aussi ceux qui présentent des puissances et des tensions électriques élevées. Il est donc recommandé, pour des raisons de sécurité, d’intégrer les chemins de câbles dans le système de conducteurs de protection par des conducteurs de protection ou des conducteurs d’équipotentialité de protection.

Est-il possible ou nécessaire de vérifier le bon fonctionnement du système de conducteurs de protection ?
Conformément à la directive européenne 2009/104/CE (prescriptions de l’exploitant) et pour respecter la directive MRL 2006/42/CE (prescriptions du fabricant), le test du système de conducteur de protection doit être effectué avant la première mise en service conformément à l’état de la technique au moyen de la mesure de la résistance par un électricien spécialisé. Pendant l’exploitation, l’exploitant est responsable de faire effectuer les tests à intervalles réguliers, ainsi qu’après des modifications ou des réparations. Au niveau national, cela a été fixé en Allemagne par le décret sur la sécurité des entreprises :
voir Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) §6 (3) 1 : « L’employeur doit veiller à ce que (…) 3. toutes les formes d’énergie et tous les matériaux utilisés et produits puissent être amenés et évacués en toute sécurité ».

Quelles sont les exigences relatives aux conducteurs de protection, aux points de connexion et au marquage ?

Comment un conducteur de protection doit-il être conçu ?
La norme EN 60204-1:2018 donne des recommandations sur le matériau, la section et la construction des conducteurs de protection et des conducteurs d’équipotentialité de protection : un conducteur de protection en cuivre doit avoir une section d’au moins 2,5 mm² ou de 4 mm² si la protection mécanique est insuffisante. Des indications détaillées sont fournies pour le calcul ou le choix de la section. La norme donne également une indication sur les exceptions pour les parties connectées qui peuvent éventuellement être utilisées comme conducteur de protection. voir EN 60204-1:2018, 8.2.2 Conducteur de protection : « Les conducteurs en cuivre sont préférables. Si un matériau conducteur autre que le cuivre est utilisé, sa résistance électrique par unité de longueur ne doit pas dépasser celle du conducteur en cuivre admissible. La section de ces conducteurs ne doit pas être inférieure à 16 mm² pour des raisons de durabilité mécanique. (…) Chaque conducteur de protection doit : Faire partie d’un câble multiconducteur ; ou être dans une enveloppe avec les conducteurs extérieurs ; ou avoir une section transversale d’au moins 2,5 mm² Cu ou 16 mm² Al si une protection contre les dommages mécaniques est prévue ; 4 mm² Cu ou 16 mm² Al si une protection contre les dommages mécaniques n’est pas prévue. (…) »

Qu’est-ce qui caractérise un conducteur d’équipotentialité de protection ?
Connexion conductrice permanente, résistante aux contraintes mécaniques et thermiques, identifiable par une couleur, un symbole ou une lettre.

Les conducteurs d’équipotentialité de protection établissent une connexion conductrice permanente entre des pièces conductrices étrangères. Il n’existe pas de définition claire dans les normes. Comme ils font partie du système de conducteurs de protection, la condition suivante s’applique : voir EN 60204-1:2018, 8.2 Système de conducteurs de protection : « 8.2.1 Généralités : Toutes les parties du système de conducteurs de protection doivent être conçues de manière à pouvoir résister aux contraintes thermiques et mécaniques les plus élevées dues aux courants de défaut à la terre qui pourraient circuler dans la partie correspondante du système de conducteurs de protection ».

Quelles sont les exigences relatives aux points de raccordement des conducteurs de protection ?
Utilisable uniquement à cette fin, sécurisé mécaniquement, marquage clair et conception conforme aux normes.

Le point de connexion du conducteur de protection est généralement un élément d’assemblage mécanique, par exemple un assemblage vissé, situé sur la partie conductrice (par exemple un poteau de clôture, une machine, une borne principale de mise à la terre …) et soumis à des exigences spécifiques. Celles-ci sont décrites en détail dans la norme EN 60204-1:2018. Les points de raccordement des conducteurs de protection ne doivent pas être utilisés pour une autre fonction. voir EN 60204-1 8.2.4 Points de raccordement des conducteurs de protection : « Tous les conducteurs de protection doivent être raccordés conformément à 13.1.1. Les points de raccordement des conducteurs de protection ne doivent pas être utilisés pour fixer, par exemple, des dispositifs ou des pièces ». voir EN 60204-1 8.2.4, 13.1.1 : « Toutes les connexions, en particulier celles du système de protection, doivent être protégées contre le desserrage automatique. Les moyens de connexion doivent être adaptés à la section et au type de conducteurs à raccorder. Le raccordement de deux ou plusieurs conducteurs à une borne n’est autorisé que si les bornes sont conçues à cet effet. Toutefois, un seul conducteur de protection peut être raccordé par point de connexion de la borne. (…) »

Comment peut-on identifier les conducteurs de protection, les points de raccordement des conducteurs de protection et les conducteurs d’équipotentialité de protection ?
Code couleur (vert/jaune), symbole graphique (IEC 60417-5019) ou combinaison de lettres (PE ou PB).

Selon EN 60204-1, ces composants conducteurs et importants pour la sécurité doivent être identifiés soit par une couleur, soit par un symbole graphique, soit par une combinaison de lettres. voir EN 60204-1 8.2.2 Conducteur de protection : « Les conducteurs de protection doivent être identifiables conformément au point 13.2.2 ». voir EN 60204-1 13.2.2 Identification du conducteur de protection / conducteur d’équipotentialité de protection : « Le conducteur de protection/d’équipotentialité de protection doit se distinguer clairement des autres conducteurs par sa forme, sa disposition, son marquage ou sa couleur. Si l’identification se fait uniquement par la couleur, la combinaison de deux couleurs doit être VERT-JAUNE sur toute la longueur du conducteur. (…) Toutefois, ces conducteurs doivent être clairement identifiés à leurs extrémités ou dans des endroits accessibles par le symbole graphique conforme à la norme IEC 60417-5019:2006-08 ( Fig. 04 a) ou par les lettres PE ou par la combinaison bicolore VERT-JAUNE doivent être identifiables. Exception : les conducteurs d’équipotentialité de protection peuvent être identifiés par les lettres PB et/ou le symbole correspondant à la norme IEC 60417-5021:2002-10 ( Fig. 04 b) soient identifiés ».

Le revêtement en poudre d’une clôture de protection ne protège-t-il pas déjà contre le risque d’électrocution ?
Le Revêtement en poudre sert de protection contre la corrosion et non de couche d’isolation. Une isolation à part entière ne peut pas être garantie avec un revêtement en poudre, car il est impossible de garantir une couverture à 100 % du revêtement, par exemple à la jonction des fils.

Conclusion : la sécurité commence par la mise à la terre - Intégrer correctement les clôtures de protection dans le système de conducteurs de protection

Pour Brühl, la sécurité est une priorité. C’est pourquoi nous recommandons d’intégrer les systèmes de panneaux de protection dans le système de lignes de protection de votre installation. Nous pouvons vous fournir des solutions globales sûres et conformes à la législation. L’utilisation de conducteurs de protection et l’intégration de conducteurs d’équipotentialité de protection dans le système de clôture sont toutes deux possibles, voir à ce sujet l’illustration 05-09. La législation à appliquer à cet effet avec EN ISO 14120:2013, EN 60204-1:2018 et le décret sur l’utilisation des équipements de travail 2009/104/CE (en Allemagne BetrSichV) est obligatoire dans toute l’UE.