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SES-Shield
Un logiciel performant pour une protection optimale contre les coups de foudre directs
Introduction
SES-Shield est le dernier né d'une longue suite de logiciels développés par SES. Ce nouveau logiciel est conçu tout spécialement pour aider à protéger les lignes électriques et les sous-stations contre les coups de foudre directs. Il permet également d'évaluer les risques associés aux coups de foudre sur diverses structures et services, qu'elles soient protégées ou non.
Avec SES-Shield, vouz pourrez:
- étudier un système de protection existant en vérifiant que chacun des équipements de la sous-station est bien protégé contre les coups de foudre plongeant et latéraux
- particularités de l'emplacement (type de sol, relief, proximité d'arbres ou d'autres bâtiments,...)
- importance du bâtiment (historique, école, hôpital, entrepôt de produits chimiques, hangar,...)
- risque d'électrocution, de feu ou d'explosion
- interruptions de services et pertes économiques (aqueduc, télécommunications, voies ferroviaires, pertes de transformateurs,...)
Pour analyser la protection des sous-stations et des lignes à transmission, SES-Shield se base sur la théorie du modèle électrogéométrique et sur la méthode de la sphère fictive; théorie et méthode qui figurent parmi les plus rigoureuses des dernières décennies en ce qui a trait à l'étude des coups de foudre directs. Quant à l'analyse des risques, elle est basée sur les méthodes rigoureuses décrites par les normes IEC.
En s’appuyant ainsi sur les recherches les plus récentes et grâce à ses fonctionnalités étonnantes, SES-Shield permet de réaliser une analyse rapide et efficace des différents aspects concernant la protection contre les coups de foudre.
Sommaire technique
Conception d'un système de protection optimisé
Cas d'une sous-station
Lors de la conception d'un système de protection pour une sous-station, il est possible d'utiliser une protection soit par fils de garde, soit par mâts. L'utilisateur renseigne alors le logiciel soit sur les dimensions l et L du rectangle que forment les quatre mâts de protection, soit sur la distance l entre les fils de garde (dictée par la largeur de la sous-station). Le programme calcule ensuite la hauteur optimale que le dispositif de protection devra avoir.
Exemples de sous-stations pouvant être étudiées par SES-Shield
Cas d'une ligne à transmission
Dans le cas d'une ligne à transmission, l'utilisateur doit spécifier préalablement certains paramètres concernant les pylônes, les isolateurs, les fils de phases et les fils de garde (dimensions, positions, impédances, nombre de conducteurs des faisceaux, affaissement de mi-portée...). À partir de ces données, SES-Shield calcule ensuite la position optimale des fils de garde, c'est-à-dire leur hauteur au sol et leur position par rapport aux conducteurs de phase.
Analyse d'un système de protection existant
SES-Shield permet d'étudier un système de protection existant en vérifiant que chacun des équipements de la sous-station est bien protégé contre les coups de foudre. Peu importe que les équipements soient à l'intérieur ou à l'extérieur de la sous-station, il suffit de préciser la hauteur et la position de chacun d'eux pour que SES-Shield vérifie s'ils sont bel et bien protégés ou non.
Évaluation des risques
SES-Shield permet d'évaluer, pour une structure donnée, les risques que représentent les coups de foudre directs. Ces risques incluent les dommages à la structure elle-même, à ses composantes ou à son contenu, et peut aussi s'étendrent à l'environnement local entourant le bâtiment. Ce type d'analyse peut aider à déterminer les mesures de protection qui pourraient prévenir ces risques ou, à tout le moins, les diminuer à un niveau tolérable. Pour cela, il suffit de préciser au logiciel les divers paramètres qui caractérisent la structure:
- dimensions, protrusions et environnement local de la structure:
- caractéristiques des services desservant la structure:
- protections existantes réduisant les risques:
- type de pertes (vies humaines, économiques, services publics essentiels, héritage culturel):
- tolérance pour les risques:
Le risque représente la probabilité de pertes moyennes annuelles pour un type donné de perte. Si les risques calculés par le programme sont inférieurs aux tolérances, alors aucune mesure de protection additionnelle n'est nécessaire; dans le cas contraire, le programme prévient que la structure cours un risque et qu'il est préférable de l'atténuer.
Détails techniques
SES-Shield est un logiciel convivial et versatil qui vous permettra de:
- définir la langue de travail (français, anglais ou chinois)
- définir le système d'unités (métrique, impérial)
- traiter des faisceaux de conducteurs de phases
- préciser la tension de claquage des isolateurs
- préciser la résistance au pied des tours des lignes de transmission pour obtenir le taux d'arcs de retour
- choisir entre 3 types de tours différentes
- tenir compte de la densité de foudroiement au sol (coups/km2/an) ou du niveau kéraunique
- choisir le niveau d'efficacité d'interception de la foudre
- calculer l'impédance de surcharge, le courant de foudre, la distance d'amorçage, la hauteur et la position du système de protection et le taux annuel d'échec de protection
- générer, sauvegarder et imprimer les résultats d'analyse sous forme de rapports et de graphiques versatiles obtenir différentes formes d'aide pour l'utilisation du logiciel (menu d'aide, internet, assistance téléphonique)
L'interface principale du logiciel présente:
- une zone ' Type d'analyse' pour choisir entre sous-station, ligne de transmission ou gestion de risque
- une zone de saisie pour entrer diverses spécifications techniques pour tout le système
- une zone d’affichage pour visualiser le système en entier
- une zone de rapport pour regrouper tous les paramètres et tous les résultats concernant la protection ou les risques.
Interface principale de SES-Shield
Théorie électrogéométrique et méthode de la sphère fictive
L’une des plus rigoureuses méthodes pour évaluer l'impact de la foudre est le modèle électrogéométrique. Ce modèle repose sur les considérations suivantes:
- le champ au sol est fonction de la charge du canal ionisé servant à guider la foudre (traceur descendant) et de sa distance au sol.
- le champ au sol nécessaire pour développer un traceur ascendant capable de rejoindre le traceur descendant est d'environ 300 kV/m.
- le courant maximal de décharge transporté par la foudre est environ proportionnel à la charge du traceur descendant (~15 kA/C)
À partir de ces considérations, une expression analytique a été obtenue pour la distance critique entre traceur et objet au sol; distance pour laquelle un traceur ascendant peut se développer à partir de cet objet par effet couronne. Cette distance est appelé " distance d’amorçage " ou "distance de capture" et se définit de la manière suivante :
où Sc est la distance d'amorçage en mètre, I est le courant crête de la foudre en kA et les paramètres a et b dépendent de la norme choisie (Mousa ou IEEE).
Selon le modèle électrogéométrique, le point d’impact de la foudre se détermine par l’objet au sol qui se trouvera le premier à la distance d’amorçage S du traceur. Pour trouver ce premier objet, il suffit de considérer une sphère fictive de rayon S centrée sur la pointe du traceur descendant et accompagnant celui-ci au cours de sa trajectoire aléatoire. Grâce à cette méthode de sphère fictive, il devient possible de déterminer si un objet est convenablement protéger par un dispositif de protection:
- Si la sphère entre en contact avec le dispositif de protection sans jamais toucher l’objet à protéger, alors sa protection est assurée.
- Si la sphère entre malgré tout en contact avec l’objet à protéger, le dispositif de protection devra être remanié jusqu'à ce qu’aucun contact ne puisse se produire.
Méthode de la sphère fictive et distance d'amorçage S
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