Causes de la présence d’une tension entre le neutre et la terre et méthodes de diagnostic

 La mesure d’une tension électrique entre le conducteur neutre (Neutral) et le conducteur de terre (Earth ou PE) est un phénomène auquel les électriciens et les particuliers peuvent être confrontés lors du contrôle d’une installation électrique. La valeur mesurée peut n’être que de quelques volts, mais elle peut parfois atteindre plusieurs dizaines de volts.

Cela signifie-t-il toujours qu’il existe une panne dangereuse ? Quelles sont les causes de cette tension ? Et comment identifier correctement et en toute sécurité l’origine du problème ?

Quelle est la différence entre le neutre et la terre ?

Le neutre et la terre remplissent chacun une fonction différente dans une installation électrique :

• Le neutre est le conducteur qui assure le retour du courant vers la source d’alimentation. Il peut donc être parcouru par un courant pendant le fonctionnement normal des appareils.
• La terre est un conducteur de protection qui ne doit normalement pas être parcouru en permanence par un courant. Elle sert à évacuer les courants de défaut et à protéger les personnes contre les risques d’électrocution.

Dans de nombreux systèmes de mise à la terre, le neutre est relié à la terre en un point précis de la source d’alimentation ou à l’endroit autorisé par le type de régime de neutre utilisé. Cependant, le conducteur neutre doit rester séparé du conducteur de protection dans les circuits situés en aval du point de liaison autorisé.

La présence d’une tension entre le neutre et la terre est-elle normale ?

Dans une installation en bon état, la tension entre le neutre et la terre est généralement faible. Une petite différence de potentiel peut apparaître lorsque des charges électriques fonctionnent, car le passage du courant dans le conducteur neutre provoque une chute de tension due à la résistance du câble et des connexions.

En revanche, une valeur relativement élevée, pouvant atteindre plusieurs dizaines de volts, nécessite un contrôle. Cette tension peut être provoquée par un véritable défaut du neutre ou de la mise à la terre, mais elle peut également correspondre à une tension fantôme incapable de fournir un courant significatif.

Il ne faut pas se fier à une seule mesure. Il est nécessaire de comparer les tensions entre la phase, le neutre et la terre, puis d’observer leur évolution lors de la mise en marche des charges électriques.

Principales causes d’une tension élevée entre le neutre et la terre

1. Mauvais contact ou desserrage du neutre

Un mauvais raccordement du neutre constitue l’une des causes les plus fréquentes. Le conducteur peut être :

• Desserré dans le tableau électrique.
• Oxydé ou brûlé au niveau d’une connexion.
• Partiellement sectionné dans une boîte de dérivation.
• D’une section insuffisante par rapport au courant qui le traverse.
• Endommagé au niveau du compteur ou de l’arrivée électrique.

Lorsque la résistance du neutre augmente, le passage du courant provoque une chute de tension importante. Plus la charge électrique est élevée, plus la différence de potentiel entre le neutre et la terre peut augmenter.

Une augmentation de la tension N–PE lors de la mise en marche d’un appareil puissant, comme un chauffe-eau, un four ou un climatiseur, suivie d’une diminution lorsque les charges sont déconnectées, peut indiquer ce type de défaut.

2. Coupure du conducteur de terre ou terre flottante

Le conducteur de terre peut être présent dans la prise sans être réellement raccordé à la barrette principale de terre ou à l’électrode de mise à la terre. Dans ce cas, il devient flottant, c’est-à-dire qu’il ne possède plus de référence électrique stable.

Un conducteur flottant peut capter une tension par induction depuis les câbles voisins ou par l’intermédiaire des condensateurs présents dans les appareils électroniques. Un multimètre numérique peut alors afficher des valeurs variables.

Il faut vérifier la continuité du conducteur de protection jusqu’à la borne principale de terre. La simple présence d’un fil vert et jaune dans la prise ne garantit pas que la mise à la terre est fonctionnelle.

3. Tension fantôme ou tension induite

Les multimètres numériques modernes possèdent généralement une impédance interne élevée. Ils peuvent donc détecter une tension produite par un couplage capacitif entre un conducteur sous tension et un conducteur déconnecté ou flottant.

Ce phénomène est appelé :

• Tension fantôme.
• Tension induite.
• Ghost Voltage ou Phantom Voltage.

Des valeurs de 20, 50 ou même 80 volts peuvent apparaître. Toutefois, elles s’effondrent généralement lorsqu’une petite charge est connectée ou lorsqu’un appareil de mesure à faible impédance est utilisé.

La société Fluke explique que des conducteurs non alimentés passant à proximité de conducteurs sous tension peuvent capter une tension fantôme. Le mode de mesure à faible impédance LoZ permet d’écarter ce type de fausse lecture.

4. Courant de fuite provenant d’un appareil

Une tension élevée peut être causée par une fuite électrique provenant d’un appareil, notamment en raison de :

• La dégradation de l’isolation d’un moteur ou d’un compresseur.
• L’endommagement d’un conducteur interne.
• La présence d’humidité.
• La détérioration d’une résistance chauffante.
• Un défaut du filtre antiparasite EMI.
• Des condensateurs raccordés entre les conducteurs d’alimentation et la terre.

De nombreux équipements, comme les ordinateurs, les climatiseurs, les machines à laver et les alimentations électroniques, contiennent de petits condensateurs reliés à la terre afin de réduire les perturbations électromagnétiques.

Lorsque la mise à la terre est correcte, les faibles courants de fuite sont évacués sans élever dangereusement le potentiel de la carcasse métallique. En revanche, si la terre est coupée ou présente une résistance élevée, une tension peut apparaître sur le châssis de l’appareil ou sur le conducteur de protection.

5. Liaison incorrecte entre le neutre et la terre

Une erreur fréquente consiste à installer un pont entre le neutre et la terre dans une prise ou dans un tableau secondaire afin de supprimer la tension mesurée.

Cette intervention est dangereuse, car elle peut faire circuler une partie du courant de fonctionnement dans le conducteur de protection et dans les parties métalliques des équipements. Elle peut également perturber le fonctionnement des dispositifs différentiels et augmenter le risque d’électrocution en cas de coupure du neutre.

Le neutre ne doit pas être relié arbitrairement à la terre en aval du tableau principal. L’emplacement de cette liaison dépend du régime de neutre et de la conception de l’installation. Les recommandations de Schneider Electric confirment qu’il ne faut pas créer de pont entre le neutre et la terre après le point principal de liaison autorisé.

6. Présence d’une source d’alimentation de secours ou indépendante

Une tension entre le neutre et la terre peut apparaître lors de l’utilisation de :

• Un groupe électrogène.
• Un onduleur UPS.
• Un onduleur solaire.
• Un transformateur d’isolement.
• Des batteries associées à un convertisseur.
• Un système d’alimentation fonctionnant en mode îloté.

Certaines de ces sources possèdent une sortie flottante, dans laquelle le neutre n’est pas relié à la terre pendant le fonctionnement autonome. Les tensions peuvent alors se répartir entre les conducteurs et la terre sous l’effet des condensateurs internes et des circuits de filtrage.

Il est donc nécessaire de connaître la méthode de mise à la terre de la source de secours ainsi que la manière dont le neutre est commuté lors du passage du réseau vers le groupe électrogène ou l’onduleur. Une solution générale ne peut pas être appliquée à tous les systèmes.

7. Résistance élevée de l’installation de mise à la terre

Le problème peut provenir de l’installation de mise à la terre elle-même, par exemple :

• Une électrode de terre corrodée.
• Un sol sec présentant une résistivité élevée.
• Un conducteur principal de terre desserré.
• Un câble coupé entre le tableau et l’électrode de terre.
• Un conducteur de section insuffisante.
• Plusieurs électrodes non interconnectées correctement.

Dans un régime de neutre TT, des différences de potentiel peuvent apparaître entre des prises de terre distinctes, notamment lorsqu’un courant de défaut circule ou lorsque leurs résistances sont différentes.

La résistance de la prise de terre ne se mesure pas avec un multimètre ordinaire. Elle nécessite un appareil spécialisé et une méthode adaptée à l’installation.

8. Neutre commun ou charges déséquilibrées

Dans les bâtiments alimentés en triphasé, les appartements ou les différents circuits peuvent être répartis entre les phases tout en utilisant un point neutre commun.

Si ce neutre commun devient desserré ou présente une résistance élevée, ou si les charges sont fortement déséquilibrées, le potentiel du point neutre peut se déplacer. Des tensions anormales peuvent alors apparaître entre le neutre et la terre. La tension peut également augmenter dans certains circuits et diminuer dans d’autres.

Ce type de panne est particulièrement important et dangereux, car il peut endommager les appareils électroniques et ne se limite pas nécessairement à un seul circuit.

9. Courants harmoniques dans le neutre

Certaines charges électroniques, comme les alimentations, les ordinateurs, les lampes LED et les variateurs de vitesse, produisent des courants non sinusoïdaux contenant des harmoniques.

Dans les installations comportant un grand nombre de ces charges, le courant circulant dans le neutre peut augmenter. Cela peut accentuer la chute de tension entre le neutre et la terre, en particulier si la section du conducteur est insuffisante ou si ses connexions sont défectueuses.

10. Erreur de câblage

Le conducteur considéré comme une terre peut être raccordé incorrectement, par exemple :

• Il peut être relié au neutre d’un autre circuit.
• Il peut être utilisé comme retour d’un interrupteur.
• Le neutre et la terre peuvent être inversés dans une prise.
• Deux circuits alimentés par des sources différentes peuvent être reliés.
• La fonction du conducteur peut avoir été déterminée uniquement à partir de sa couleur.

Il ne faut jamais identifier la fonction d’un conducteur uniquement d’après sa couleur. Son parcours doit être contrôlé et sa continuité doit être testée après la coupure de l’alimentation et la vérification de l’absence de tension.

11. Défaut du neutre du réseau de distribution

Lorsque le problème est présent dans tous les circuits d’une habitation ou dans plusieurs logements d’un même bâtiment, le défaut peut se situer à l’extérieur de l’installation intérieure, par exemple :

• Un neutre défectueux appartenant au distributeur d’électricité.
• Un problème dans un coffret de raccordement extérieur.
• Un câble d’alimentation endommagé.
• Un point neutre brûlé.
• Un défaut du transformateur de distribution ou de ses connexions.

Dans ce cas, les appareils sensibles doivent être déconnectés et le service compétent doit être averti, notamment lorsque la tension entre la phase et le neutre varie fortement.

Mesures essentielles pour identifier l’origine du problème

Trois mesures doivent être effectuées et comparées :

1. Tension entre la phase et le neutre : L–N.
2. Tension entre la phase et la terre : L–PE.
3. Tension entre le neutre et la terre : N–PE.

Interprétation préliminaire des résultats

Si les tensions L–N et L–PE sont normales, mais que la tension N–PE est élevée, il faut vérifier la résistance du neutre, la continuité de la terre et écarter la possibilité d’une tension fantôme.

Si la tension L–N est normale, tandis que la tension L–PE est faible ou instable, le conducteur de terre ou sa référence présente probablement un défaut.

Si la tension L–PE est normale, tandis que la tension L–N est faible ou variable, le neutre peut être défectueux ou partiellement coupé.

Si la tension N–PE augmente nettement lors de la mise en marche des charges, cela peut indiquer une résistance élevée du neutre ou la circulation d’un courant anormal dans le conducteur de protection.

Si la tension N–PE disparaît lors de l’utilisation du mode LoZ ou d’un testeur bipolaire, la première valeur mesurée correspondait probablement à une tension fantôme.

Étapes d’un diagnostic professionnel

La procédure suivante peut être appliquée :

1. Contrôler l’appareil de mesure et vérifier l’état des pointes de touche.
2. Mesurer les tensions L–N, L–PE et N–PE à l’arrivée de l’installation.
3. Répéter les mesures dans le tableau électrique et au niveau du circuit concerné.
4. Comparer les valeurs à vide et sous charge.
5. Utiliser un appareil doté du mode LoZ ou un testeur bipolaire afin d’écarter une tension fantôme.
6. Couper l’alimentation et contrôler la continuité du conducteur de protection.
7. Vérifier et resserrer les connexions du neutre après avoir coupé l’électricité.
8. Mesurer la résistance d’isolement des appareils et des circuits lorsqu’un courant de fuite est suspecté.
9. Tester correctement le dispositif différentiel RCD.
10. Mesurer la résistance de la prise de terre avec un appareil spécialisé.
11. Vérifier l’absence de liaison non autorisée entre le neutre et la terre.
12. Contrôler la méthode de mise à la terre du groupe électrogène, de l’onduleur ou de l’UPS, lorsqu’un tel équipement est présent.

Précautions de sécurité

Toute tension élevée mesurée entre le neutre et la terre doit être considérée comme potentiellement dangereuse jusqu’à ce que son origine soit déterminée.

Il ne faut jamais :

• Toucher le neutre en le considérant comme un conducteur sans danger.
• Utiliser la terre à la place du neutre.
• Installer un pont entre le neutre et la terre dans une prise.
• Resserrer des connexions lorsque l’installation est sous tension.
• Effectuer un test de continuité sur un circuit alimenté.
• Faire fonctionner un appareil doté d’une carcasse métallique lorsque la fiabilité de la mise à la terre n’est pas confirmée.
• Se fier uniquement à un tournevis testeur de phase pour établir le diagnostic.

Le conducteur de protection doit être relié à la borne principale de terre de l’installation, elle-même raccordée au système de mise à la terre conformément au régime de neutre utilisé.

Conclusion

La présence d’une tension entre le neutre et la terre ne possède pas une cause unique. Elle peut résulter d’une faible chute de tension normale dans le conducteur neutre, d’un neutre présentant une résistance élevée, d’une terre coupée, d’une tension fantôme, d’un courant de fuite, d’une liaison incorrecte, d’une source d’alimentation flottante ou encore d’un défaut du réseau de distribution.

Un diagnostic correct ne repose pas uniquement sur la valeur N–PE. Il nécessite de comparer les trois mesures, d’observer leur évolution sous charge et de vérifier la continuité de la terre, l’état du neutre et le fonctionnement du système de protection différentielle.

La règle la plus importante consiste à ne jamais tenter de supprimer cette tension en reliant localement le neutre à la terre. Une telle intervention peut masquer le véritable défaut et transformer le conducteur de protection en chemin pour le courant de fonctionnement, ce qui augmente considérablement le risque d’électrocution.