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Aperçu d'une étude d'interférence électromagnétique
Voici le descriptif des objectifs et des tâches nécessaires pour l'étude des interférences électromagnétiques subies par des conducteurs ou des canalisations métalliques dues à la présence de lignes électriques sur le même parcours (corridor).
Objectifs
Les principaux objectifs d'une étude d'interférence sont les suivants:
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Déterminer quelles réductions sont nécessaires pour limiter l'installation victime à des potentiels inférieurs à une limite maximale acceptable, dans des conditions de fonctionnement normales. Cette limite est typiquement de 15 volts, mais peut dépasser les 50 volts dans certaines zones et être inférieure à 10 volts dans d’autres. Par exemple, la Public Service Commission of the State of New York (Case No. 88-T-132), présidée par l’honorable Walter T. Moynihan, juge administratif, a validé que les tensions maximales de toucher et de pas doivent être inférieures à 15 volts le long de l'installation victime (incluant les portions enterrées de l'installation ainsi que les structures non exposées qui lui sont associées).
- Développer une grille de contrôle du gradient électrique pour protéger certaines portions exposées de l'installation durant des conditions de défaut, en accord avec les critères de sécurité du standard 80 ANSI/IEEE. Vérifier également que les tensions de contact de ces installations sont inférieures à 15 volts durant les pires cas de fonctionnement. Cette condition est spécifiée dans la norme NACE RP0177 et la norme CSA C22.3 No. 6 - M1991.
- Déterminer les tensions de stress électrique maximales subies par les installations lors de conditions de défaut. Ces tensions de stress ne devraient pas dépasser 5 kV, et même 3 kV typiquement, afin d’éviter de provoquer des dommages et d'accélérer la corrosion. Si nécessaire, prévoir une méthode de réduction des tensions de stress.
Les tâches du projet
Les tâches à réaliser et les mesures à prendre durant une étude d'interférence sont les suivantes:
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Sélection des sites pour les mesures de résistivité. Formation et soutien du groupe qui réalise les mesures de résistivité du sol et accompagnement (si nécessaire). Il est important que l’équipe qui prend les mesures soit au courant de toutes les procédures à suivre afin d’obtenir les meilleures mesures possibles. Les membres de l’équipe doivent utiliser un équipement spécial pour filtrer les fréquences dues aux courants galvaniques vagabonds ou les fréquences induites par les champs électromagnétiques des lignes électriques. De plus, ils doivent éviter l’influence des conducteurs enterrés. Ceci demande du matériel approprié, de bonnes techniques de mesure, ainsi qu’une surveillance adéquate des données afin de détecter et de corriger de possibles anomalies. Prise de mesures de la résistivité du sol (par une équipe formée ou qualifiée).
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Utilisation du support technique (téléphone, courriel) par l’équipe qui réalise la prise de mesures. Cette tâche est optionnelle mais fortement recommandée. Ceci est particulièrement important le premier jour suivant la formation. L’équipe de mesures est susceptible d’avoir des questions importantes qui exigent des réponses urgentes. Également, durant cette période, les lectures devraient être étroitement surveillées pour éviter tout problème.
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Modèle Right-of-Way. Un modèle détaillé qui inclut les lignes électriques, les canalisations, tous les sites pertinents qui les desservent (sous-stations, postes de transformation, vannes et stations de contrôle et de test) ainsi que leurs systèmes de mise à la terre devra être construit afin d’inclure toutes ces entités dans la détermination des niveaux d'interférence. Il est important d’ajouter les fils de garde, les conducteurs neutres et tout autre conducteur à proximité, même si celui-ci ne fait pas explicitement parti de l’étude.
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Conditions normales du réseau électrique. Durant les conditions d’opération normale de la ligne, l’interférence inductive du champ magnétique représente l’essentiel des interférences. Dans ce cas, il est important de considérer le déséquilibre possible des courants de phase durant la condition de charge maximale sur la ligne électrique.
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Conditions de défaut du réseau électrique. Durant des conditions de défaut, les niveaux d’interférence causée par induction ainsi que par conduction doivent être calculés simultanément afin de déterminer les tensions de stress, de toucher et de pas tout le long de l'installation victime. Les défauts devront être simulés à intervalles réguliers, de préférence sur chaque pylône le long du corridor faisant l’objet de l’étude afin de tenir compte des courants injectés dans la terre par les structures de la ligne de transmission.
- les structures de sol multicouches déterminées à partir de l’analyse de la résistivité du sol.
- les graphiques comparatifs des résistivités mesurées avec celles obtenues par l’interprétation des mesures.
- Graphiques des potentiels de l'installation victime en fonction de la position et ce, dans des conditions normales et de défauts avec et sans mesures correctives.
- Graphiques des potentiels et des tensions de stress en fonction de la position pour tous les défauts modélisés, avec et sans mesures correctives.
- Tracés des tensions de stress, de toucher et de pas résultant des effets combinés de l’interférence par conduction engendrée par structures de ligne de transmission en défaut et de l’interférence inductive, avec et sans mesures correctives.
- Vue de perspective et vue dans le plan des tensions de toucher et de pas associées à la grille de contrôle du gradient de potentiel nécessaire pour les parties exposés de l'installation victime.
Résumé des données nécessaires pour une étude d'interférence AC
- Plans montrant les emplacements des canalisations, les parties accessibles reliées aux canalisations, les lignes électriques et leurs structures, les installations électriques (sous-stations et postes de transformation) qui existent le long du corridor et aux extrémités des canalisations et des lignes électriques.
- Les canalisations et les dimensions des tranchées.
- Les mesures de la résistivité du sol réalisées par la méthode de Wenner avec des espacements de 0.1 m jusqu’à un minimum de 100 m (par exemple : 0.1, 0.2, 0.3 0.5, 0.7, 1, 2, 3, 5, 7, 10, 20, 30, 50, 70, 100, 200 m…).
- Les dessins des sites où les appartenances sont planifiées (tels que les sites des valves, les stations de régulation, etc.).
- Estimation de la résistance de fuite de la gaine des canalisations.
- Emplacements et dimensions des anodes destinés à la protection cathodique (anodes sacrificielles ou anodes actives).
- Configurations et dimensions des lignes électriques, types de conducteurs de phase et des fils de garde, etc.
- Détails de la prise de terre des structures des lignes électriques et des stations électriques ainsi que la valeur de leur résistance, si disponible.
- Dimensions du système de prise de terre du poste électrique et de la sous-station.
- Schéma unifilaire des lignes électriques le long du corridor et de celles qui y sont directement reliées.
- Courants de défauts maximums des lignes électriques pour des défauts localisés à intervalles réguliers le long du corridor.
- Courants de phase en régime normal (charge maximale) sur toutes les lignes, assumant le degré de déséquilibre maximal des courants de phase.
- Durée maximale de l’élimination du défaut sur chaque ligne.
- Détails des centrales alimentées par n'importe laquelle des canalisations dans le corridor d'interférence sont nécessaires si ces postes sont également proches du corridor.
Question posée de façon fréquente
Combien de temps est nécessaire pour réaliser les mesures de la résistivité du sol sur une longueur de X km le long du corridor et combien de temps est nécessaire pour acquérir de nouvelles données ?
Le temps nécessaire pour mesurer la résistivité du sol le long du corridor d’interférence est fonction de plusieurs facteurs, dont le nombre d’heures disponibles par jour pour la mesure, l’accessibilité au site, le climat et la nature du terrain. En moyenne deux personnes peuvent compléter les mesures nécessaires sur deux sites par jour en se basant sur une moyenne de 15 mesures successives par site selon la méthode de Wenner avec des électrodes espacées de 0.5 à 100m (entre chaque électrode).
Les sites sont sélectionnés aux endroits où des hauts niveaux d’interférence sont prévus, aux endroits où les structures des lignes électriques sont proches des canalisations (quelques centaines de mètres ou moins) et ailleurs à des intervalles réguliers de l’ordre du km (mais inférieurs à 2 km). Notez qu’il faudra prendre soin de bien choisir l’équipement de mesure et de choisir correctement les emplacements pour s’assurer de prendre les bonnes mesures.
SES peut fournir de l’aide sur ce point. Aucune autre donnée n’est nécessaire, à condition de l’exactitude des informations données par les compagnies de gaz et d’électricité.
La collection des données ne doit pas être une tâche sous-estimée. Car le fait d’avoir des données régulièrement incomplètes allongent le temps requis pour les contrôles et vérifications de façon significative.
Outils de calculs
SES recommande l’utilisation de la suite de logiciels CDEGS pour l’analyse et les différents travaux de conception associés à une étude d’interférence électromagnétique.
Notez que ECCAPP, un logiciel dédié aux études d’interférence AC et développé par SES pour l’EPRI et AGA/PRC, est basé sur d’anciennes versions des modules MALZ, TRALIN, SPLITS (versions de 1985). Ce logiciel est simplement capable de modéliser les sols homogènes, ce qui constitue une sérieuse limitation pour ce type d’étude dans des sols non uniformes.
Un nombre relativement restreint de logiciels utilisés par des consultants sont également basés sur des suppositions de sol uniforme. Des logiciels qui sont basés sur de telles limitations doivent être évités.
Pour plus de détails:
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