Origines électriques des incendies : mythes et réalité.

Introduction

On vous le dit et le répète, les causes principales des incendies d’origine électrique sont les courts-circuits ! C’est ce que disent les journalistes mais c’est très loin d’être la réalité. Il semble que les experts en incendies ainsi qu’une bonne partie de la population utilisent le terme « court-circuit » pour désigner un peu tout et n’importe quoi. La plupart du temps le terme « court-circuit » dans un discours sur la sécurité incendie est un abus de langage. Cet abus de langage récurrent est un véritable problème en ce que les électrotechniciens ont une définition très précise de ce phénomène qui n’est absolument pas, de fait, la première cause d’incendie d’origine électrique. Ces derniers risquent de vous proposer des solutions inappropriées pour un problème de terminologie. Cette mauvaise communication dans le domaine de la sécurité peut être relativement grave, car les populations ne sont pas informées des bonnes pratiques de sécurité. La non-explication des véritables phénomènes physiques engendre des initiatives dangereuses.

L’échauffement électrique se produit par effet Joule. La puissance en Watts dissipée par effet Joule se calcule comme suit :  P= R x I².

• P est la puissance en Watts.
• R est la résistance électrique exprimée en Ohms.
• I est l’intensité exprimée en Ampères.

On peut donc obtenir un échauffement dans deux cas :

1. Lorsqu’un courant « fort » traverse une faible résistance.
2. Lorsqu’un courant « faible » traverse une certaine résistance.

C’est le courant qui est responsable de l’échauffement des conducteurs et qui en impose la section pour des valeurs données.

Rappelons aussi que le courant se calcule comme suit : I = U/R.

• U est la tension exprimée en Volts.

On peut donc obtenir un courant fort si R tend vers 0, dans ce cas il s’agit d’un court-circuit, que nous allons définir autrement ci-dessous.

Définition d’un court-circuit 

On peut commencer à expliquer le phénomène par une analyse étymologique. Un court-circuit serait le phénomène du courant qui emprunte un raccourci. Un raccourci, en électricité c’est là où la résistance électrique, c’est-à-dire, la difficulté du courant à passer, est la plus faible.

Or, lorsque la résistance est faible, la valeur du courant augmente considérablement, ce qui échauffe les conducteurs et peut provoquer un incendie. C’est aussi selon ce principe que fonctionnent les radiateurs électriques, mais dans ce cas l’échauffement est volontaire et maîtrisé.

Cette définition n’est toujours pas suffisante pour se rapprocher de celle des électrotechniciens. En effet, les électrotechniciens considèrent qu’un court-circuit est un phénomène qui survient lorsque la résistance du « raccourci » est quasiment nulle. Dans ce cas on obtient une valeur de courant très élevée, appelée courant de court-circuit. Pour arrêter les courts-circuits, existent des dispositifs de protection qui ne datent pas d’hier ; ce sont les fusibles et les disjoncteurs. Ils sont utilisés depuis les tout débuts de l’électricité, et les vieux fusibles des années 20 sont tout aussi capables d’arrêter les courts-circuits que nos disjoncteurs d’aujourd’hui et ainsi prévenir le risque d’incendie qui en résulterait.

Il est admis, dans le domaine de l’électrotechnique, qu’un court-circuit est un contact franc entre deux conducteurs possédant une différence de potentiel. Le terme « franc » est le terme récurrent définissant le court-circuit dans les milieux professionnels de l’électrotechnique et dans les universités. La norme NF C 15-100 utilise aussi cette définition du court-circuit.

Extrait de la norme NFC 15-100 :

« 233.1

défaut

défaillance de l’isolation d’une partie active produisant une réduction du niveau d’isolement et pouvant provoquer une liaison accidentelle entre deux points de potentiels différents.
Un défaut peut être franc ou présenter une certaine impédance. Un défaut franc entre conducteurs actifs est un court-circuit. »

La détection des courts-circuits

Un disjoncteur ou un fusible est calibré pour rompre le circuit lors d’un dépassement d’une valeur de courant donnée. Dans le cas d’un court-circuit, cette valeur est largement dépassée. C’est dans le cas d’un défaut non franc, c’est-à-dire ne présentant pas une résistance faible (considérer « résistance » comme synonyme d’« impédance ») que le risque d’incendie existe.

En effet, si la résistance du contact entre les conducteurs en défaut ne permet pas le dépassement de l’intensité de calibrage du fusible ou disjoncteur, ce dernier n’interrompra pas le courant et l’échauffement accidentel se poursuivra. Un fusible ou un disjoncteur ordinaire n’a aucun moyen de savoir sous quelle forme et à quel endroit est dissipée l’énergie générée par le courant qui le traverse.

En réalité, il serait surprenant que la plupart des défauts soient des “courts-circuits francs”. Toutes les installations en France sont supposées être protégées, au moins par le disjoncteur principal du fournisseur d’électricité. Dans le cas des habitations, même une installation mal dimensionnée a peu de chance de ne pas interrompre un court-circuit. Il n’existe probablement plus guère d’incendies résultant de véritables courts-circuits et ce y compris sur des installations très anciennes correctement maintenues. D’une manière générale les incendies d’origine électrique sont le fait d’échauffements n’impliquant pas de courts-circuits.

Les échauffements sans courts-circuits

Il existe deux grands types d’échauffements accidentels sans courts-circuits : l’échauffement avec défaut et l’échauffement sans défaut. Rappelons qu’un défaut est, selon la norme NF C 15-100, une défaillance de l’isolation d’une partie active produisant une réduction du niveau d’isolement et pouvant provoquer une liaison accidentelle entre deux points de potentiels différents.

• L’échauffement avec défaut

L’échauffement avec défaut est souvent proche du court-circuit. C’est lorsque l’on a un défaut présentant une certaine résistance. Souvent, ce défaut peut devenir un court-circuit mais dans ce cas, l’échauffement aura eu lieu bien avant que le disjoncteur ou fusible n’interrompe le courant.

Deux conducteurs en contact présentant une différence de potentiel peuvent créer un arc électrique (au sens propre du terme) et/ou « charbonner » et créer une certaine résistance. Dans ce cas le courant pourra continuer de passer au travers de ce point particulier sans forcément dépasser la valeur de courant calibrée du fusible ou du disjoncteur. Ainsi, un point chaud pourra perdurer sans que les disjoncteurs et fusibles ne puissent rien y faire.

 Même dans le cas où il ne se produit pas d’étincelle électrique visible, ce type de défaut est appelé « arc » par les constructeurs de disjoncteurs. Il n’est cependant pas nécessaire que le contact constitue une anomalie pour créer un arc. Un arc peut survenir aussi sans défaut. Pour résumer, un arc est un faux contact oscillant. Il est à noter qu’il existe maintenant sur le marché des disjoncteurs détecteurs d’arcs.

• L’échauffement sans défaut 

L’échauffement sans défaut peut être le fait d’un arc ou d’autres conditions particulières telles qu’un mauvais raccord, par exemple un fil mal serré sur une borne d’un disjoncteur. S’il y a mauvais serrage ou usure d’un câble/fil, soit nous sommes dans le cas d’un arc, soit dans le cas d’une section de conducteur équivalente trop faible au vu du courant qui la traverse. Qui dit résistance dit échauffement. Il n’est pas rare de constater des échauffements au niveau des bornes de raccordement des disjoncteurs ou porte-fusibles dont le jaunissement du plastique témoigne.

Pour résumer, l’échauffement sans défaut peut se déclarer, avec ou sans arc, par :

• un mauvais serrage des raccords : disjoncteurs, dominos, borniers divers, etc.
• un conducteur dont la section est accidentellement réduite : câble écrasé, torsadé, rongé par les nuisibles, etc.
• un conducteur ou une borne de disjoncteur/porte-fusible oxydé(e) ou sale
• une brasure (soudure = abus de langage) mal réalisée
• une prise électrique sale, oxydée, usée.

Il est extrêmement fréquent de constater des échauffements au niveau des prises électriques, à la fois sur la prise murale et les cordons. Les prises sont des connexions rapides et temporaires dont le bon contact n’est garanti que lorsque les lames sont propres et ont conservé leur élasticité. Lorsque les lames de contact sont oxydées et détendues, elles génèrent inévitablement des faux contacts.

Comment se prémunir contre ces risques d’échauffements liés aux défaillances matérielles ? 

1) Lors de l’utilisation normale des installations.

• Faites installer si possible des disjoncteurs détecteurs d’arcs.
• Inspectez les câbles soumis à des mouvements fréquents : rallonges électriques, câbles de lampes articulées, d’appareils en mouvement comme les aspirateurs, etc. et faites remplacer tous les câbles écrasés torsadés ou qui présentent un aspect anormal (boursouflure, fils visibles, etc.)
• D’une manière générale ne laissez jamais tourner une machine à laver, un sèche-linge ou tout autre appareil puissant branché sur une prise murale sans surveillance.
• Lors du branchement des appareils, veillez à ce que les prises de courant soient toujours enfichées à fond.
• Lorsque vous devez brancher des appareils puissants comme des radiateurs électriques, sèche-linge, machines à laver, vérifiez ou faites vérifier régulièrement la prise murale, vérifiez aussi régulièrement la prise du cordon, si elle présente des traces de jaunissement ou si le plastique commence à fondre, remplacez le cordon et la prise murale.
• Ne débranchez jamais la prise d’un appareil en fonctionnement, commutez toujours l’appareil en position « arrêt » depuis la commande prévue à cet effet. Par exemple, mettez toujours le thermostat du four et/ou l’interrupteur sur « arrêt » avant de retirer la prise. Cela évitera de détériorer la prise murale et celle du cordon de l’appareil, lesquels, à terme, génèreraient des faux contacts.

• Ne laissez jamais un appareil branché après utilisation et particulièrement ceux dont le câble d’alimentation est amené à bouger souvent : outillage électroportatif, aspirateur, etc. En effet d’un point de vue purement statistique, moins il y a de conducteurs sous tension et plus la probabilité de défaillance est faible.
• Vérifiez régulièrement l’absence de jaunissement sur les disjoncteurs et les prises, remplacez ou faites remplacer systématiquement les appareillages endommagés.

2) Lors d’interventions sur les installations.

• Vérifiez le serrage des raccords de toutes les nouvelles installations à la fin de chaque intervention : c’est-à-dire, le serrage des vis des bornes. Dans le cas des bornes à ressorts, vérifiez la bonne tenue mécanique du fil dans la borne. En revanche, nous n’avons pas la possibilité de contrôler la force de serrage du fil, supposée être calibrée par la valeur du ressort de la borne. Ces dispositifs ne font pas l’unanimité chez les professionnels (voir l’exemple de la prise fondue ci-dessus).
• Vérifiez qu’aucun câble ou fil ne soit en friction ou serré sur des arêtes vives.
• Désoxydez et dégraissez consciencieusement (redénuder si besoin) les extrémités des conducteurs lors de la construction ou du remplacement d’une installation ou d’un élément d’installation.
• Lors de la réalisation d’une brasure, dégraissez et désoxydez les éléments en contact, utilisez de la pâte décapante.

3) Lors de la conception des installations.

• S’appuyer sur la sensibilité des interrupteurs différentiels (voir cet article pour plus de détails) combinée à une conception adaptée des cheminements de câbles et de conducteurs. En utilisant des gaines métalliques reliées à la terre, un conducteur actif dont l’isolant se dégrade ou fond sous l’effet d’un échauffement finira, tôt ou tard, par entrer en contact avec la paroi interne de la gaine. Cette situation provoquera alors une fuite de courant vers la terre, entraînant le déclenchement du disjoncteur ou de l’interrupteur différentiel de l’installation. Dans le même esprit, il est recommandé de laisser un conducteur de protection (terre) à l’intérieur des gaines, même lorsque les normes ne l’exigent pas explicitement. En l’absence de gaine métallique, la présence de ce conducteur constitue un moyen supplémentaire de favoriser l’apparition d’une fuite à la terre en cas d’échauffement, augmentant ainsi les chances de coupure automatique du circuit par les dispositifs différentiels.
• Utiliser des dispositifs innovants : on pourrait imaginer une gaine conductrice double, reliée à la terre, ayant un effet ressort, se trouvant aux extrémités des fils, à leurs points de raccordement. En cas d’échauffement, si l’isolant fond, cette sur-gaine métallique finirait par entrer en contact avec le conducteur actif, favorisant l’apparition d’une fuite de courant, et favorisant ainsi le déclenchement des sécurités différentielles.

Il est important de rappeler que, contrairement à un disjoncteur ou à un fusible, l’interrupteur différentiel est conçu pour détecter un courant empruntant un chemin anormal. C’est pour cette raison qu’il peut présenter des seuils de déclenchement très faibles, de l’ordre de 30 mA ou 300 mA par exemple.
À l’inverse, le disjoncteur magnétique surveille uniquement le courant circulant dans les conducteurs prévus à cet effet. Il doit donc tolérer des appels de courant importants, notamment lors du démarrage de certains appareils, ce qui limite sa sensibilité à certains types de défauts.

Il convient également de souligner que, contrairement à une idée souvent véhiculée dans l’enseignement, l’interrupteur différentiel ne se limite pas à la protection des personnes. Grâce à sa capacité à détecter des situations anormales intermédiaires et à sa grande sensibilité, il contribue aussi à la protection des équipements et à la prévention des risques d’incendie, comme l’illustre par exemple le cas d’une prise ayant fondu mentionné précédemment.

Les échauffements liés aux erreurs humaines.

Enfin, il existe les échauffements sans défaut résultant de causes humaines évitables, qui sont le fait de comportements conscients et visibles, il s’agit principalement de l’erreur de dimensionnement des conducteurs (erreur de conception d’une installation) et de la surcharge.

• L’erreur de dimensionnement 

L’erreur de dimensionnement des conducteurs est inévitablement une cause de surchauffe. Nous sommes dans le cas d’un courant nominal trop important par rapport à la section du conducteur.

• La surcharge

La surcharge correspond à une situation dans laquelle un courant supérieur au courant admissible d’un conducteur ou d’un équipement circule pendant une durée suffisante pour provoquer un échauffement excessif. Elle peut par exemple apparaître lorsque trop d’appareils sont raccordés simultanément sur une même prise ou une même multiprise. En principe, une multiprise conforme est conçue pour supporter le courant assigné correspondant au format de prise utilisé, typiquement 16 A. Lorsqu’elle est raccordée à une installation correctement conçue et protégée, elle ne devrait donc pas subir d’échauffement dangereux tant qu’elle est utilisée dans les limites de son courant nominal. En pratique, des échauffements peuvent néanmoins apparaître en raison de la qualité de fabrication ou de défauts locaux : mauvais contacts, sertissages défectueux, oxydation, pression de contact insuffisante ou conducteurs internes mal dimensionnés.

Il faut toutefois garder à l’esprit que la protection amont protège avant tout le circuit fixe. Une multiprise 16 A peut, selon l’installation, être raccordée à un circuit dont le calibre du disjoncteur est supérieur à 16 A. Dans ce cas, une surcharge de la multiprise peut exister sans provoquer immédiatement le déclenchement du disjoncteur. C’est pourquoi la somme des courants consommés par les appareils raccordés doit rester inférieure au courant admissible de la multiprise.

Une surcharge peut également avoir une autre origine, par exemple un moteur électrique bloqué, fortement chargé ou usé, qui absorbe alors un courant supérieur à son courant nominal. Les disjoncteurs magnéto-thermiques assurent deux fonctions complémentaires : la partie thermique permet de détecter les surcharges prolongées, tandis que la partie magnétique réagit principalement aux fortes surintensités, notamment celles associées aux courts-circuits. Un disjoncteur uniquement magnétique ne protège donc pas efficacement contre une surcharge modérée et prolongée. Les fusibles peuvent également assurer une protection contre les surintensités lorsqu’ils sont correctement choisis et dimensionnés : leur élément fusible s’échauffe sous l’effet du courant jusqu’à fondre lorsque l’énergie dissipée devient suffisante.

Éviter les erreurs.

En conséquence, il est fortement déconseillé d’utiliser des adaptateurs permettant de passer d’une prise normalisée 20 A à une 16 A par exemple. Rappelez-vous qu’un disjoncteur n’a aucun moyen de savoir dans quels conducteurs/adaptateurs passe le courant qu’il surveille. Si vous n’avez pas le choix, remplacez impérativement le fusible ou le disjoncteur afin qu’il corresponde à l’intensité maximale admissible par le format de prise adapté. Si le fusible ou le disjoncteur n’est pas remplacé, vous risquez d’autoriser le passage d’un courant de 20 Ampères, en cas de problème, dans une prise ou multiprise ne pouvant en supporter que 16 au maximum.

D’une manière générale, ne branchez jamais d’appareils “puissants” tels que les radiateurs, sèche-linge, machines à laver, machines-outils, etc. sur des multiprises.

Résumé graphique

Conclusion.

Nous constatons qu’il est pertinent de concentrer nos actions, d’une part, sur la qualité des connexions électriques et, d’autre part, sur la création de conditions favorisant l’apparition de défauts détectables. Par exemple, l’utilisation de gaines métalliques reliées à la terre augmente la probabilité qu’une défaillance électrique se transforme en défaut détectable par les protections.