Aperçu d'une étude d'interférence électromagnétique

Voici le descriptif, avec les tâches et les objectifs nécessaires pour la réalisation d’une étude d’interférence électromagnétique se produisant sur un ou plusieurs conducteurs ou canalisations métalliques, dû à leur proximité avec des lignes électriques avoisinantes qui existent le long du même parcours (corridor).

Objectifs

Les principaux objectifs d'une étude d'interférence sont les suivants:

Déterminer quelles réductions sont nécessaires pour limiter la canalisation à des potentiels inférieurs à une limite maximale acceptable, durant 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 dans d’autres. Par exemple, la commission 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 la canalisation (incluant les portions enterrées de la canalisation ainsi que les structures non exposées qui lui sont associées).
Développer une grille de contrôle du gradient électrique pour protéger certaines portions de la canalisation exposée, telles que les valves des sites, durant des défauts, 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 des 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 sur la gaine des canalisations apparaissant pendant un défaut le long de celles ci. Ces tensions de stress ne devraient pas dépasser 5 kV, ou typiquement 3 kV qui est plus souvent utilisée de nos jours sur les canalisations à haute pression afin d’éviter de provoquer des dommages et accélérer la corrosion. Si nécessaire, réduire ces tensions de stress.

Les tâches du projet

Les tâches à réaliser et les mesures à prendre durant une étude d'interférence sont les suivantes:

Configuration du projet .
Collecte des données. Le consultant devra fournir une description détaillée des données nécessaires à l’étude, le plus tôt possible, afin de démarrer le projet
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 et des bonnes techniques de mesures, ainsi qu’une bonne surveillance des anomalies possibles afin de réagir rapidement pour interpréter et éliminer ces anomalies.
Prise de mesures de la résistivité du sol (par une équipe formée ou qualifiée).
Utilisation du téléphone cellulaire ou conventionnel, 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.
Interprétation des mesures. Il est important que les mesures de résistivité du sol soient faites en tenant compte des structures multicouches du sol afin que l’interférence par conduction (galvanique) provenant des structures de la ligne électrique en défaut phase terre soit correctement calculée de sorte que des mesures correctives soient conçues d'une façon adéquate et rentable.
Modèle Right-of-Way. Un modèle détaillé qui inclut les lignes électriques, les canalisations et tous les sites pertinents qui les desservent (sous-stations, postes de transformation, vannes et stations de contrôle et de test) et leurs systèmes de mise à la terre devra être construit afin d’inclure les interactions de toutes ces entités dans la détermination des niveaux d'interférence. Il est important d’ajouter les fils de garde, les conducteurs de neutre et toutes autres canalisations qui sont proches même si elles ne font pas partie de l’étude, etc.
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.
Conditions de défaut du réseau électrique . Durant des conditions de défauts phase terre, les niveaux d’interférence causée par induction ainsi que par conduction doivent être calculés simultanément afin de déterminer les tensions de stress sur la gaine de la canalisation, ainsi que les tensions de toucher et de pas. Les défauts devront être simulés à intervalles réguliers, de préférence sur chaque pylône le long du corridor faisant l’objet de l’étude chemin afin de tenir compte des courants injectés dans la terre par les structures de la ligne de transmission. Les tensions de stress, de toucher et de pas seront calculées à différents endroits tout le long de la canalisation.
Les modèles des postes électriques et des sous-stations. Les plans détaillés des systèmes de mise à la terre des lignes électriques, de tous les postes électriques avoisinants ou des stations desservants les canalisations qui doivent être étudiées, sont nécessaires pour déterminer les tensions transférées lors d’un défaut. Les postes électriques directement reliés aux canalisations étudiées, doivent également être modélisés.
Conducteurs dédiés aux mesures correctives . C’est durant cette étape qu’on détermine, si nécessaire, l’étendue des conducteurs requis pour le contrôle du gradient de potentiel ainsi que la fréquence des interconnections à la canalisation. Les caractéristiques particulières à ces conducteurs le long de chaque zone seront déterminées en fonction du modèle multicouche du sol dans la zone et en fonction des niveaux interférences calculés.
Grilles de contrôle du gradient de potentiel aux endroits accessibles . La conception d’une prise de terre sous la forme d’une grille à maillage serrée devra être réalisée à tous les endroits où les parties métalliques des canalisations sont accessibles directement ou indirectement et où les tensions de toucher ou de pas sont excessives.
Rapport final . Un rapport détaillé devra être produit à la fin de l’étude. Les éléments suivants devraient figurer dans le rapport :
- les structures de sol multicouche 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 des canalisations en fonction de la position de la canalisation et cela dans des conditions normales et de défauts avec et sans mesures correctives.
- Graphiques des potentiels des canalisations et des tensions de stress du revêtement (gaine des canalisations) en fonction de la position de la canalisation, pour tous les défauts modélisés, avec et sans mesures correctives.
- Tracés des tensions de stress de la gaine, 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 conception de la grille de contrôle du gradient de potentiel nécessaire pour les parties accessibles de la canalisation exposée.

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 s tranchées.
Les mesures de la résistivité du sol réalisées par la méthode de Wenner avec des espacements de 10 cm 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, 40, 70, 100, 200…)
Les dessins des sites ou les appartenances sont planifiés (telles 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 leurs résistances, si disponible.
Dimensions du système de prise de terre du poste électrique et de la sous-station.
Schéma unifilaires 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 localisées 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 mains pas plus que 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 de vu. 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: