Mise à la terre, interférence électromagnétique et l'industrie du système de puissance

Une grande majorité des ingénieurs électriciens sont régulièrement impliqués dans des problèmes conceptuels et opérationnels, notamment lorsqu'il s'agit des portions de phase dans lesquels des courants circulent de manières indésirables. Ceci à pour conséquence divers effets allant du problème bénin aux problèmes les plus spectaculaires. Un nombre important ce ces problèmes sont liés aux dispositif de mise à la terre et aux interférences électromagnétiques. Il est donc important d'avoir une bonne compréhension de ces sujets, ainsi que des outils informatiques devient nécessaire pour toutes les personnes se sentant concernées par les problèmes de sécurité et de fiabilité de leurs systèmes, ainsi que par leurs responsabilités envers les usagers et le employés. Ce qui suit permet de mettre en avant l’importance de la mise à la terre et de l’interférence électromagnétique.

1 – Les réseaux de puissance doivent, idéalement, être capables de transporter un courant triphasé équilibré. Typiquement, les courants sont contraints de circuler au travers d’un chemin métallique prédéfini ou à la terre. Dans la pratique, cependant, il y a toujours un déséquilibre dû aux composants et aux charges non symétriques du système. Cela a pour conséquence des écoulements de courant par des chemins non alimentés et à travers la terre. Il en résultat une variation d’effets imperceptibles d’ennuis mineurs jusqu'aux dommages significatifs des équipements et aux risques en matière de sécurité. En plus de ces états de déséquilibre, on doit régulièrement veiller aux conditions anormales provoquées par des conditions naturellement déclenchées (telle que la foudre), voir même aux défauts dû au dysfonctionnement des équipements ou au vandalisme.

2 - Bien que des techniques liées aux conditions de fonctionnement normales et anormales des systèmes équilibrées triphasées d'analyse de flux soient correctement maîtrisées et parfaitement prévisible, les courants qui circulent en dehors du réseau triphasé (c’est à dire dans la terre, dans les fils de garde,dans les fils de neutre, dans les gaines métalliques et dans diverses structures conductrices) sont extrêmement difficile à estimer en utilisant la théorie des circuits ouen utilisant les méthodes approximatives. En effet, ceci est dû principalement aux courants de neutre qui sont contraints de circuler moins longtemps le long des chemins prévus à cet effet (tels que des fils de garde) mais peuvent librement entrer dans le sol le long des chemins tridimensionnels plus complexes.

3 – Les effets de tels courants sont nombreux et on citera notament:

Mise à la terre et toutes les ramifications compris dans la plage :

Questions de sûreté (contact, étape et potentiels transférés).
Couplage conducteur aux canalisations et aux structures métalliques.
Élévation de potentielle de mise à la terre (GPR) et ses effets sur l'équipement de télécommunication et sur les décalages neutres de phase.
Dysfonctionnement des systèmes de protection dû aux courants et aux efforts de circulation de tension sur les circuits électroniques.
Problèmes transitoires impliquant la foudre et le changement des équipements de système d'alimentation tels que les disjoncteurs et les batteries de condensateurs

Les problèmes d’interférences électromagnétiques:

Induction sur les systèmes de distribution du gaz, de l’huile ou de l’eau
Bruits audibles dans les circuits de télécommunication
Couplage aux barrières et aux structures métalliques ovales

Les champs électriques et magnétiques

Champs magnétiques à partir des courants résiduels des systèmes de distribution
Champs magnétiques générés par les neutres et les canalisations enterrées transportant des courants résiduels.

Le calcul précis de tels effets était pratiquement impossible (excepté dans des cas génériques très simples) avant l'arrivée de l'ère des « ordinateurs » et des « logiciels ». De nos jours, le logiciel spécialisé couplé à la puissance de l'ordinateur permettent des prévisions précises de ces effets. Cependant, la complexité des phénomènes nécessite non seulement des connaissances en ingénierie, mais également de disposer de véritables méthodes de gestion, d’être au fait des avancées technologiques et d’offrir un bon support afin que l’acquisition de ces nouvelles connaissances et que le retour sur investissement soit le plus bénéfique possible. de plus, les avantages directs et indirects peuvent être phénoménaux : en général 10 à 100 fois l'investissement dans les cinq années à venir et plus de 1000 fois dans un délai de dix à vingt ans. Ces avantages sont récapitulés par la suite.

Les bénéfices qui résultent de l'investissement dans des solutions d’analyses d’ingénieries liés aux problèmes de mise à la terre et aux interférences électromagnétiques peuvent être classés par catégories :

Bénéfices sur les systèmes de puissance:

Des conceptions précises et réalistes qui fournissent des performances optimales à des coûts très économiques. Les problèmes de potentiels sont identifiés à l'étape de conception et les coûts élevés des modifications opérationnelles supplémentaires sont évitées.
On élimine des discussions prolongées ainsi que les arguments et les avis contradictoires parce que des méthodes bien fondées sont employées pour produire le design.

La standardisation basée sur une modélisation compréhensive est rendu possible.

Les cas impliquant des incidents, d'éventuels problèmes, et des questions environnementales peuvent être combattues ou arrangé à l'amiable avec une grande confiance et compréhension des événements, des matières et des responsabilités.

La qualité et la supériorité des conceptions auront des effets significatifs à long terme sur la fiabilité du réseau et auront comme conséquence la réduction substantielle des défauts et des échecs du système d'alimentation résultant de la fréquence de puissance et les efforts passagers de tension produits en fondant la conduction et l'interférence électromagnétique.

Bénéfices sur le publique :

Une alimentation d'énergie plus économique et plus fiable par moins de défauts du système d'alimentation et moins d'échecs des équipements.
Des installations plus sûres des systèmes d'alimentation et moins de problèmes d'interférence inductifs.
Une meilleure réduction ou élimination des champs électromagnétiques environnementaux.
Une confiance accrue dans le système électrique par la perception d'une bonne gestion de la maintenance des installations publiques..

Bénéfices pour l’ingénieur qui :

n'est plus délaissé une fois confronté aux problèmes de technologie et qui n'est plus soumis à l'anéantissement de la conception ou de la réduction basée sur des méthodes incertaines .
acquiert une grande connaissance sur un sujet difficile mais qui est un sujet passionnant.
se sent utile, respecté et apprécié pour sa gestion par ses collègues

6 – Les publications et les articles suivante fournissent un témoignage direct de ces avantages. Les résultats présentés à travers ces documents ont été obtenus à l’aide du logiciel CDEGS, une suite de logiciels spécialisés dans les systèmes de mise à la terre et dans l'interférence électromagnétique. Tous les logiciels de cette suit sont développés par Safe Engineering Services & technologies ltd.