REPUBUQUE DU BENINUNIVERSITE NATIONALE DU BENINCollège Polytechnique UniversitaireDépartement de Génie Electrique

Option ELECTROTECHNIQUE

Mémoire de fin de cycle en vue de l'obtention duDiplôme d'Ingénieur des Travaux (DIT)

( 2ème Promotion)

Présenté et soutenu par

KPAKPO Jean-Michel A.

&

ALAPINI Yvon Luc

Année académique

-1!5.GEKPA

Sous la direction de

Mr CHABI-SlKA Karimou

&

Mr HOUNDEDAKO S. Vincent

( Professeurs au CPU )

1995 - 1996

RESUME

Après avoir présenté le réseau électrique de la SBEE, un

aperçu sur les principes de protection par les prises de terre nous permet

d'analyser celles de la SBEE. Ensuite, la résolution de l'équation de

LAPLACE et son application à la méthode de WENNER permet d'élaborer

des formules pour la détermination du modèle de sol à deux couches; et le

calcul de résistance d'une prise de terre à un piquet vertical avec le modèle à

deux couches. Un programme de calcul écrit en Turbo Pascal version 6.0 à été

conçu à cet effet.

SOMMAIREPages

.t?J!.t?J..JC4Ae.e.s 1~!tY!J!~C..J!tY!J~.s IVINTRODUCTION 1

CHAPITRE 1 PRESENTATION DU RESEAU ELECTRIQUEDELASBEE

I-GENERALITE 2

1-1 Constitution générale du réseau élctrique aérien de la SBEE..31-1-1 Calcul de la flêche d'un câble .4

1-2 Constitution générale du réseau électrique souterrain 5

II-LE RESEAU ELCTRIQUE DE LA SBEE 5

II-1 Le réseau Haute tension 511-1-1 Le réseau Haute tension aérien 611-1-2 Le réseau Haute tension souterrain 6

11-2 Le réseau Moyenne tension 711-2-1 le réseau aérien MT 711-2-2 Le réseau souterrain MT 12

11-3-Les postes de transformation et de répartition et les postesd'interconnexion 13

11-3-1 Les postes de transformation et de répartition 1311-3-2 Les postes d'interconnexion 15

11-4 Le réseau Basse tension 1611-4-1 Le réseau BT souterrain 1611-4-2 Le réseau BT aérien 16

CHAPITRE 2 PROTECTION PAR LES PRISES DE TERRE A LASOCIETE BENINOISE D'ELECTRICITE ET D'EAU

I-VUE GENERALE SUR LES PROTECTIONS A LA SBEE

1-1 La protection du réseau électrique 181-1-1 Cas du réseau MT .181-1-2 Cas du réseau BT 18

1-2 Utilisation des parafoudres et des paratonerres .181-2-1 Le nuage orageux , 191-2-2 L'onde foudre 201-2-3 Paratonneres 211-2-4 Parafoudres 26

II-GENERALITES SUR LES PRISES DE TERRE 28

2-1 Definition d'une prise de terre 282-2 Objectifs et rôle d'une prise de terre 28

2-2-1 objectifs 282-2-2 Rôle 28

2-3 Les deux grandes catégories de prises de terre 292-3-1 Prises de terre de service 292-3-2 Prises de terre de sécurité 33

111- PRINCIPE DE CONCEPTION ET DE REALISATION DESMISES A LA TERRE (MALT ) 35

3-1 Etude du sol: mesure de résistivité .353-1-1 Methode des deux électrodes 353-1-2 Methode des quatres électrodes 35

3-2 Réalisation 403-3 Etude et réalisation de prise de terre à la SBEE .42

3-3-1 Etude préalable .423-3-2 Réalisation , 433-3-3 La protection proprement dite .47

ii

CHAPITRE 3 - PROGRAMME DE CALCUL DU MODELE A DEUXCOUCHES

I-PROBLEMATIQUE 50

II-MODELE A DEUX COUCHES 512-1-Probleme posé .51

III-CALCUL DE LA RESISTANCE D'UN PIQUET DE TERREVERTICAL DANS UN SOL A DEUX COUCHES 61

3-1 Electrode de terre dans la première couche 613-2 Electrode de terre dans la deuxième couche 64

IV-VALIDATION DU PROGRAMME DE CALCUL(ERS CPU) 67

CONCLUSION 69

BIBLIOGRAPHIE 70

ANNEXE 72

iii

DEDICACES

r

Oh mère ! Oh père ! le chemin a été long et laborieux.

Mais le résultat est là aujourd'hui. Que ce mémoire vous

réconforte et qu'il vous donne envie de vivre aussi

longtemps que possible auprès de vos enfants.

A toi GYPSIE, pour ton soutien moral et ton courage;

A tous mes frères pour leurs soutiens et leurs conseils;

A tous ceux qui me portent sincèrement dans leur coeur;

A tous ceux que je porte dans mon coeur;

je dédie ce mémoire.

ALAPINI Yvon L~

II

- ADieu

- A mon feu père Gilbert A. KPAKPO

- A ma mère MAMAVI Acclobessi pour s'être

donnée toutes les peines du monde pour ma réussite;

- A ma soeur Dr Emilie BADAROU et son époux pour leurs

soutiens de tous ordres ;

- A tous mes frères pour leurs soutiens de tous ordres;

- A tous ceux qui me portent affectueusement dans leur

coeur, à tous ceux que je porte dans mon coeur, à tous ceux

qui de près ou de loin ont contribué à ma réussite,

je dedie ce mémoire.

Jean-Michel KPAKPO

III

• Ile tou. 1". IIgent. IIu .e"vice ileetrie;ti Ile III SBEE

• Ile tou. ceux fui Ilep". DU Ile loin ont contribué li III

"élllilHltion Ile ft! mémoi"e.

IV

Découverte en 1663, l'énergie électrique reste aujourd 'hui

indispensable à tout développement; et son utilisation bien que

bénéfique pour l'humanité n'est exempt de tout danger, ni pour

les installations ni pour les utilisateurs. Aussi existe-t-il des

moyens de protection de tout bord.. Parmis ceux-ci, les prises de

terre revêtent une importance capitale car conçues pour écouler

à la terre des courants de défaut de toute origine.

Elles doivent par conséquent faire l'objet d'une étude

minutieuse.

C'est dans cet optique que nous nous sommes proposé de

réfléchir sur les pratiques de la protection par les prises de terre à la

SOCIETE BENINOISE D'ELECTRICITE ET D'EAU.

1

IChap 1 PRESENTATION DU RESEAU DE LA S.B.E.E.I

Le présent chapitre présente brièvement le réseau électrique de la SBEE,afin de faire ressortir la nécéssité d'un dispositif de protection assez structuré.

Du fait que le département de l'Atlantique porte la majeure partie de ceréseau ( environ 60% ), les recherches ont été limitées à ce seul département.

1- GENERALITE

Un réseau électrique est généralement constitué de trois parties à savoir :- un réseau primaire- un réseau secondaire- un réseau tertiaire.

Le réseau primaire comprend l'alternateur producteur de l'énergieélectrique, le transformateur élevateur de tension, une ligne haute tension seterminant par un transformateur abaisseur de tension. Ce réseau estgénéralement de type radial.

Le réseau secondaire est constitué'généralement de lignes souterrainesen agglomération et de lignes aériennes en campagnes; le réseau maillé oubouclé est le plus utilisé.

Le réseau tertiaire est le réseau basse tension alimentant directement lesabonés.

Le réseau électrique de la S.B.E.E. suivant cette structure se présentecomme suit:

2

gctsotL +

CEB

Vedoko

LnTaison r.IT

i · f~T, r·······························~·················· ,

1 .1 l '>'11 220l380V1 1 1

• Tra.n.sf"o~ateur

1 15/20KV/~801220VLnTaison BT

TERTIAIRE

Akpakpa

PRThL-\lRE.1

1 SEC 0 I\o'DA.IR:E

1 1Figure 1 : Schéma de principe du réseau électrique de la SBEE.

A travers cette structure de réseaux électriques, il faut noter troisniveaux de tension permettant une autre classification des réseaux électrique àsavoir:

-le réseau haute tension (lIT)- le réseau moyenne tension (MT)- le réseau basse tension (Br).

Cette dernière structure se prête mieux à la présentation du réseauélectrique de la SBEE.

Notons qu'un réseau électrique est conçu en aérien et/ou en souterrain.

1.1 - Constitution générale d'un réseau électrique aérien.

Un réseau électrique aérien est généralement constitué :1 - des conducteurs (en cuivre ou en alluminium) nus ou isolés assurantla conduction de l'énergie électrique;2 - des isolateurs qui isolent les conducteurs entre eux et par rapport à laterre;3 - des ferrures qui fixent les conducteurs avec leurs isolateurs sur lesupport;4 - des supports ou poteau en bois, en béton ou en métal, quiempêchent l'accès des personnes non autorisées.

3

1------\ 4 }-----j

Figure 2 : Constitution générale d'un réseau aérien.

Un élément très important est à. noter dans l'exécution d'une ligneaérienne; il s'agit du respect de la flêche d'un càble afin d'éviter les amorçagesentre lignes lors des modifications de certains paramètres atmosphériques (latempérature et le vent).

1.1.1 - Calcul de la flêche d'un càble.

Portée =a

T ( da N ) : effort de traction sur la ligne. ITJa~a ( rn ) : distance ou porté entre deux supports. f = -p ( da N/m) : masse du cable par unité de longueur. 8T

Figure 3 : flêche d'un càble.

4

f

1.2 - Constitution générale d'un réseau électrique souterrain.

Un réseau électrique souterrain est généralement constitué :1 - des conducteurs isolés électriquement et avec une

protection mécanique, ce sont les câbles;2 - des accessoires de raccordement permettant de

réaliser les jonctions, les dérivations, etc;3 - du mode de pose comprenant la tranchée, le

dispositif avertisseur et les remblais.

II - LE RESEAU ELECTRIQUE DE LA S.B.E.E.

Spécialisée dans la distribution de l'énergie électrique et d'eau, laS.B.E.E. achète près de 90 % de son énergie électrique à la CEB(Communauté Electrique du Bénin),qu'elle distribue à ses clients (lesabonnés). Cependant, afin de pouvoir satisfaire sa clientelle à l'intérieur dupays, elle se doit de transporter cette énergie électrique et de la complèter pardes productions locales gràce à de petites centrales thermiques.

La distribution de l'énergie électrique à la S.B.E.E. s'effectue grâce à unréseau assez bien structuré, en moyenne tension et en basse tension, aérien etsouterrain.

II.1 - LE RESEAU HAUTE TENSION~

Le réseau Hf de la SBEE est établi en 63 KV, en aérien et en souterrain.Il permet d'alimenter les stations et sous-stations de la SBEE en énergieélectrique, à partir des stations de la CEB.

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II.1.1 - Le réseau HT aérien.

Le réseau HT aérien de la SBEE permet d'alimenter certaines sous­stations de la SBEE dont celles de Dassa, Paouignan, Lokossa et Ouando àpartir des stations de Djimê, Moméhagou et Vêdoko.

Ce réseau est établi en conducteurs nus (alliage d'Aluminiumcommunément appelé ALMELEC ) de sections variées (75 mm', 117 mm",228 mm', etc.). C'est un réseau triphasé trois fils, partout protégé par un fil degarde situé au dessus des câbles d'énergie (voir capitre 2 pour le détail sur lesfils de garde).

Les isolateurs utilisés sont des isolateurs suspendus, sur des armementsalternes ou nappe-voûtes le tout monté sur pylônes de hauteurs 18 m.

Notons que la grande partie du réseau HT de la SBEE est en aérien.

II.1.2 - Le réseau HT souterrain.

Ce réseau, utilisé en agglomération (de Vêdoko à Akpakpa en passantpar Gbégamey) est réalisé avec un câble en Aluminium, recouvert d'un isolantsynthétique (de structure assez complexe) ayant une section de 400 mm- etformé de brins. Ce câble est enfoui sur tout son parcours à une profondeurmoyenne de 1 m dans le sol, à l'intérieur d'un caniveau recouvert de dallettes.

Le câble à l'intérieur du caniveau est recouvert de sable fin, qui luiassure une meilleure protection mécanique.

Enfin, un grillage avertisseur de couleur rouge est utilisé pour avertirtoute personne qui viendrait à faire certaines opérations non loin du câble, dudanger qu'elle court.

Les câbles HT souterrains sont accompagnés sur tout leur parcours, d'uncâble de télécommande ou de télé signalisation. Ce dernier s'apparente à lafois aux câbles d'énergie et aux câbles téléphoniques. Ces câbles HT afin depouvoir relier stations et sous stations éloignées, sont reliés bout en bout, àl'aide de jonctions unipolaires sur chaque câble. Cette jonction consiste en lareconstitution intégrale de chaque couche de l'isolant recouvrant le câble. Lajonction de ce câble est délicate et nécessite l'intervention de spécialistes,compte tenu de sa structure complexe.

6

jonction de ce câble est délicate et nécessite l'intervention de spécialistes,compte tenu de sa structure complexe.

Des sectionneurs situés au départ et à l'arrivée du câble permettent del'isoler de la source en cas d'intervention sur le réseau. Des sectionneurs deterre permettent ensuite la mise à la terre des extrémités de ces câbles aprèssectionnement (Cf Chap2).

II.2 - LE RESEAU MOYENNE TENSION <Mn

La SBEE transporte l'énergie électrique en moyenne tension des stationset sous-stations vers les différents postes de transformation et de répartition,en aérien et en souterrain 15 KV et 20 KV.

II.2.1 - Le réseau aérien MT.

Le réseau aérien MT de la SBEE permet de relier les postes detransformation entre eux et aux sous-stations. li permet également d'alimentercertains abonnés en MT (industries, grandes édifices, etc.).Ce réseau estsouvent bouclé, parfois en antenne.

li faut noter que toute nouvelle installation MT est établie en 20 KV.

II.2.1.1 - Constitution du réseau aérien MT de la SBEE.

Le réseau aérien MT de la SBEE a la même constitution que dans le casgénéral; viennent s'ajouter des interrupteurs aériens, éc1ateurs,parafoudres etparfois des fils de garde (CfChap2 pour plus de détail).

A - Les conducteurs.

Les lignes aériennes à moyenne tension sont établies en conducteursnus de cuivre ou d'aluminium, comportant trois conducteurs identiques dephase et, dans certains cas un fil de garde. Le fil de garde en cas d'existenceest situé au dessus des conducteurs de phase. La nature et la section desconducteurs utilisés sont résumées dans le tableau 1 en annexe.

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B - Les isolateurs.

Deux types d'isolateurs sont utilisés sur le réseau MT de la SBEE, enfonction des ferrures; on distingue :

- les isolateurs rigides auxquels la fixation des conducteurs se faitau moyen d'attaches et qui sont solidaires des ferruresd'armements sur lesquels ils sont montés;- les isolateurs suspendus qui sont montés sur les ferruresd'armements à l'aide de système articulés, les conducteurs étantserrés par des pinces de suspension, ou des manchons d'ancrage.

B.l - Les isolateurs rigides.

Les isolateurs rigides sont en verre trempé ou recuit composésrespectivement de deux et de trois pièces.

B.2 - Les isolateurs suspendus

lis sont en verre trempé et existent sous deux formes :

* les isolateurs simples composés de :- capot en alliage métallique muni d'un logement derotule;- éléments isolants en verre trempé;- tige à rotule.

* les isolateurs munis d'éclateur et de dispositifanti-oiseau,composés de :

- capot en alliage métallique à oeillet;- éléments isolants en verre trempé;- cornes d'éclateur;- tige à oeillet.

La fixation des isolateurs suspendus sur les ferrures d'armement se fait àl'aide d'étrier, oeillet à rotule ou rallonge. La liaison de plusieurs élémentssimples est assurée par des goupilles en bronze.

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B - Les isolateurs.

Deux types d'isolateurs sont utilisés sur le réseau MT de la SBEE, enfonction des ferrures; on distingue:

- les isolateurs rigides auxquels la fixation des conducteurs se faitau moyen d'attaches et qui sont solidaires des ferruresd'armements sur lesquels ils sont montés;- les isolateurs suspendus qui sont montés sur les ferruresd'armements à l'aide de système articulés, les conducteurs étantserrés par des pinces de suspension, ou des manchons d'ancrage.

B.l - Les isolateurs rigides.

Les isolateurs rigides sont en verre trempé ou recuit composésrespectivement de deux et de trois pièces .

B.2 - Les isolateurs suspendus

lis sont en verre trempé et existent sous deux formes :

* les isolateurs simples composés de :- capot en alliage métallique muni d'un logement derotule;- éléments isolants en verre trempé;- tige à rotule.

* les isolateurs munis d'éclateur et de dispositifanti-oiseau,composés de :

- capot en alliage métallique à oeillet;- éléments isolants en verre trempé;- cornes d'éclateur;- tige à oeillet.

La fixation des isolateurs suspendus sur les ferrures d'armement se fait àl'aide d'étrier, oeillet à rotule ou rallonge. La liaison de plusieurs élémentssimples est assurée par des goupilles en bronze.

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c - Les armements et ferrures

Les armements utilisés sur le réseau MT de la SBEE sont fonctions dutype de support et implicitement du rôle spécifique joué; ceci, conformémentaux normes en vigueur. On distingue :

* les armements pour lignes sur isolateurs rigides( cffigures 1,2,3 en annexe) :

- armements alternes- armements drapeau

* les armements pour lignes sur isolateurs suspendus(figures 4,5,6,7 en annexe) :

- armements alternes;- armements alternes avec consoles triangulaires;- armements nappe-voûtes;- armements pour poteaux. en bois contrefichés.

* les armements pour supports comportant des conducteurs MTet BT ( figures 8,9 en annexe) :

- armement double drapeaux. pour lignes mixtes;- armements nappe-voûtes et armement basse tensiondrapeau pour lignes mixtes;

Le choix des ferrures est effectué du triple point de vue de leurrésistance mécanique, du respect des distances à la masse et de l'adaptation àl'exécution des travaux. sous tension. Nous ne nous intéresserons pas auxdétails dans le présent document. On distingue conformément auxarmements:

*pour les lignes sur isolateurs rigides :- consoles inclinées pour armement alterne ou drapeau pourisolateurs VHT ou CHT;

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- consoles inclinées pour armement alterne ou drapeau pourisolateurs VHT ou CHT;- bras incliné pour armement alterne ou drapeau;- bras horizontal pour armement chapeau de gendarme;- bras de tête de poteau pour armement chapeau degendarme;- tige renforcée ou tige à embase à monter sur les brasincliné, horizontal et de tête de poteau avec respectivementdes isolateurs VHT et CHT .

*pour ligne sur isolateurs suspendus :- bras incliné sur armements alterne- étriers (non normalisées) pour armements drapeau;- traverses et montants pour armements nappe-voûtes;- console triangulaire pour armements alternes ou drapeausur supports en béton armé;- armements simples pour angle, sans ancrage et armementsjumelés pour ancrage en angle le tout pour poteau en boiscontrefichés.

D - Les supports ou poteaux.

La SBEE utilise sur son réseau aérien MT, plusieurs types de supports.Ces supports sont fonction de :

- la force de traction totale maximale des trois conducteurs pour laportée considérée;-l'effort du vent sur les trois conducteurs pour la portéeconsidérée;-l'angle de piquetage.

On distingue :• les supports d'alignement : utilisés sur une ligne droite pour le

support simple des lignes;• les supports d'angle: utilisés à des endroits où le réseau forme un

angle, afin de supporter des charges orientées;

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• les supports d'arrêts: utilisés aux points où le réseau est stoppé afinde supporter des charge d'un seul côté;

• les supports de dérivation : utilisés aux points de dérivation, ilspermettent de supporter à la fois les lignes de transport etd'alimentation d'une zone(village ou quartier de ville);

• les pylônes : utilisés pour le transport sur de grandes distances et dansles zones où le relief du terrain ne permet pas l'implantation depoteau.

Une vulgaire désignation des supports permet de les distinguer, elle estcomposée de la hauteur du poteau et de l'effort nominal qu'il supporte. Ondistingue:les supports 11-400, 11-1250, 12-400, 12-600, 12-800, 12-1600, 13-400,13-650, 13-800; parfois des poteaux de 14 m.

E - Les interrupteurs aériens.

Utilisés pour isoler des tronçons de ligne MT, une dérivation ou unposte MT/BT; afin de localiser un élément défectueux, réaliser unemodification de schéma ou bien permettre une intervention sur cesinstallations. ils sont de deux types :les IACM et les IACT ou IAT.

E.I - Les IACM (Interrupteurs Aérien à Commande Manuelle).(cffigures 10,11,12 en annexe)

ils existent sous trois formes: IACM 2,4 A~ IACM 31,5 A~ IACM 100 A.

E.l.l - Les IACM 2,4 A.

Ce sont des appareils à ouverture et fermeture dépendantes, nepossédant qu'un faible pouvoir de coupure (PC), utilisés d'avantage commesectionneurs que comme interrupteurs.

Caractéristiques: In = 200 Apc = 2,4 A sous 20 KV: 160 KVApfermeture = 4 KA eff.

11

E.I.2 - IACM 32,5 A.

Appareil de commande mécanique manuelle, à ouverture indépendante,obtenue à l'aide d'un fouet libéré brusquement à l'ouverture. Utilisé en tête degrappe (5 à 6 postes MT/BT).

Caractéristiques: In = 400Apc = 31,5 A soit 1100 KVA sous 20 KV

800KVA sous 15 KVp.fermeture = 4 KA eff.

E.1.3 - IACM 100 A.

Appareil à commande mécanique manuelle, à ouverture et fermeturebrusque.

Caractéristiques: In = 400 Apc = 100 A soit 3500 KVA sous 20 KVp.fermeture = 6,3 KA eff.

Installer sur les artères principales ou les dérivations importantes.

E.2 - Les IACT ET lAT

Ce sont respectivement des interrupteurs seneux à ouvertureautomatique dans le creux de tension, interrupteurs-aérien-télécommandés.Ces interrupteurs ne sont que des IACM 100 A asservis.

II.2.2 - Le réseau souterrain MT.

Le réseau souterrain MT est établi en 15 KV et 20 KV. Les câblesutilisés sont en cuivre ou en aluminium à papier imprégné à huile ou à isolantsynthétique. Ce réseau permet de réaliser des liaisons entre postes detransformation et de répartition et d'alimenter les abonnés. li est constitué detrois câbles unipolaires et d'un câble de terre protégé au plomb. Des jonctionsunipolaires ou tripolaires permettent d'atteindre de longues distances. Lescâbles sont enfouis à environ lm dans le sol et protégés par endroits à l'aidede fourreaux. Le câble est recouvert de sable fin suivi d'un grillage avertisseur

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de couleur rouge. Les sections de câbles utilisés sont résumées dans le tableau1 en annexe. Ces câbles sont reliés dans les postes en cabines à des cellules deprotection (disjoncteurs électromécaniques isolés à l'huile ou à gaz SF6) etdans les postes sur poteaux par des liaisons directes sur les bornes dutransformateurs. Des Liaisons aéro-souterraines sont réalisées afin deconnecter ces câbles aux transformateurs ou au réseau aérien grâce à desextrémités de câble réalisées avec du matériel spécifique.

II.3 - Les postes de transformation et de répartition et les postesd'interconnexion.

II.3.1 - Les postes de transformation et de répartition

A la SBEE les postes de transformation sont utilisés sur le réseau soitpour élever la tension (cas du transport de l'énergie )soit pour abaisser latension (cas de la distribution de l'énergie ).On y rencontre des postes MT/BT,des postes HT/MT, et des postes MT/HT. Nous nous limiterons aux postesMT/BT.

Dans ce cas, deux types de postes sont à distinguer :

* Postes de transformation sur poteau* Postes de transformation en cabine (haute ou basse).

II.3.1.1 - Les postes sur poteau

ils sont essentiellement constitués:- de l'arrivée MT;- du transformateur;- du disjoncteur (compact) pour la protection du

transformateur et du réseau BT;- du départ BT

Lorsque les besoins en énergie ne dépassent pas 100 KVA, on utilise lasolution du poste sur poteau. Le support souvent utilisé est le 11-1250 soit unpoteau de l l m avec une charge totale de 1250 daN. Les transformateurs sonttoujours précédés d'un IACM situé souvent sur le second poteau en amont du

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transformateur. Les puissances normalisées utilisées sont les suivantes: 25,50, 100 KVA avec des tensions primaires de 15 à 20 KV et un secondaire de380V entre phases et 220V entre phase et neutre. Les neutres sont toujoursmis à la terre et, une prise de terre des masses permet de relier toutes lesmasses du poste jusqu'aux éclateurs à la terre (confère chapitre II).

II.3.1.2 - Les postes de transformation en cabine

La SBEE utilise plusieurs types de postes de transformation encabine à savoir:

- les postes en cabine Haute ;- les postes en cabines basse;- les postes simplifiés;

1 - Les postes en cabine Haute

Ces postes sont utilisés lorsque la puissance dépasse les 250 KVAet lorsque le bâtiment même sert de support au câble MT d'arrivée.

Des cellules préfabriquées et autres dispositifs sont utilisées dans cespostes et réalisent les fonctions suivantes:

* Côté MTSelon que le réseau est en antenne, en boucle ou en dérivation, on

juxtapose les cellules d'arrivée et les cellules de protection. La cellule d'arrivéeest reliée à un jeu de barres traversant toute la cellule et est munied'interrupteur sectionneur pouvant isoler la cellule du jeux de barres; aussi cetype de cellule est muni de sectionneur de terre. Le sectionnement est effectuédans une chambre hermétiquement fermée remplie d'un gaz pour l'extinctionde l'arc découlant du sectionnement.

Pour renforcer la protection du transformateur, la cellule de protection portedes fusibles.

Souvent à huile, le transformateur est relié à la cellule de protection parcâbles et bornes embrochables ou avec liaison cosse-boulon. Un capot defermeture permet de protéger les bornes.

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*CôtéBTfi comporte essentiellement le ou les disjoncteurs compacts selon que le

poste porte un ou plusieurs transformateur(s).Ces disjoncteurs sont à coupurevisible. fi faut noter que sur chaque départ il y a un autre disjoncteur.

Enfin, des parafoudres ou des éclateurs sont disposés à l'entrée(côtéMT)du poste.

2 - Les postes en cabine basse

Ces postes ont les mêmes caractéristiques que les précédents sauf queles liaisons poste-réseau sont souterraines. Des remontées aéro-souterrainnespermettent de passer d'un niveau à l'autre.

3 - Les postes simplifiés

Ce sont des postes préfabriqués, ayant les mêmes contitutions que lesprécédents, mais dont le local est en métal et de dimension réduite. Leuravantage est qu'ils sont facilement déplaçables.

II.3.2 - Les postes d'interconnexion

fis permettent de réaliser la connexion entre réseaux ensynchronisation. fis comportent:

- les arrivées MT- les interrupteurs sectionneurs- les conducteurs de terre des masses- les parafoudres ou éclateurs pour la protection du réseau.

Certains de ces postes sont construits sur des maillages réalisées en fondde fouille sous leur fondation. Ceci participe à la protection des usagers et dumatériel par les mises à la terre ( cf chapitre II).

15

11-4 - LE RESEAU BASSE TENSIONQIT}

Le réseau BT est le réseau alimentant directement les abonnés. Ilcomporte généralement trois conducteurs identiques de phase et unconducteur de neutre de section différente de celles des autres. Lorsqu'il estprévu un réseau d'éclairage public, celui-ci est alimenté par un ou deuxconducteurs supplémentaires de même nature que ceux de la ligne, ayant unesection au moins égale à 12,57 mm? pour ligne en cuivre et 16 mm" pour ligneen aluminium.

Ce réseau est établi en 220/380v (respectivement entre phase et neutre etentre deux phases). Ce réseau est protégé contre les surcharges par desdisjoncteurs compacts; et contre les décharges atmosphériques par deséclateurs ou des parafoudres(cf chap 2).

Ce réseau est par endroit, de type aérien ou de type souterrain.

II.4.1 - Réseau BT souterrain

Rare dans les installations de la société ce type de réseau se retrouveessentiellement à proximité de l'aéroport international de cotonou et pourraison d'esthétique et de sécurité en quelques points dans le pays notammentchez quelques abonnés qui l'exigent et à la traversée des caniveaux. Notonsfinalement que pour une bonne protection mécanique du câble on le placesystématiquement sous fourreaux.

II.4.2 - Réseau BT aérien 1

Dans ce type d'installation le fil est nu ou protégé. Pour le casspécifique de la SBEE les fils nus sont de plus en plus en disparition, faisantplace aux conducteurs à isolant synthétique.

II.4.2.1- Les lignes en fil nu

L'ancien réseau BT de la SBEE est établi en cuivre nu de section assezréduite comportant trois conducteurs identiques de phase et un conducteur

16

neutre jouant encore le rôle de fil de garde. L'armement utilisé est disposé endrapeau avec des isolateurs rigides sur ferrures à bras horizontale.

II.4.2.2 - Les lignes en conducteurs isolés

Pour ces types de lignes les conducteurs sont regroupés en faisceau. Cefaisceau comporte généralement un neutre en aluminium recouvert d'unegaine isolante et autour duquel sont entourés les trois conducteurs de phase etparfois deux conducteurs d'éclairage public qui sont de même nature que lesconducteurs de phase. Le faisceau de conducteurs est relié au support par despinces d'encrage fixées à l'aide de feuillards.

II.4.2.3 - Les supports

Les supports utilisés sont soit en bois soit en béton ou béton précontraint.Le réseau BT est parfois porté par des supports mixtes MT/BT. Les supportsutilisés sont les suivants:

Supports 9-650, 9-300, 9-250, 9-200, 11-650, 11-200, 11-1250.La hauteur des supports atteint parfois 13m.

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Chap 2 PROTECTION PAR LES PRISES DE TERRE A LA

SOCIETE BENINOISE D'ELECTRICITE ET D'EAU (SBEE).

Il VUE GENERALE SUR LA PROTECTION A LA SBEE.

De la production à la distribution de l'énergie électrique, en passant parson transport, la S.B.E.E. dispose de tout une gamme de dispositifs deprotection, allant du plus simple ( fusible ) au plus sophistiqué capable decontrôler, d'analyser, d'informer, d'enregistrer, de télécommander etmême d'asservir les installations de sécurité et de secours. Ces dispositifsvarient selon que l'on est au niveau du réseau ou des installations.

1.1 - La Protection du réseau électrique.

Du point de vue de la protection, le réseau électrique de la S.B.E.E.se subdivise en deux catégories : protection du réseau MT et protectiondu réseau BT.

1.1.1 - Cas du réseau MT.

Le transformateur reste l'élément le plus important à protéger sur leréseau MT. Sa protection est assurée par des parafoudres et des éclateursdisposés sur le réseau à des positions régulières et aussi par un disjoncteurcompact limitant le courant à la sortie .

1.1.2 - Cas du réseau BT.

Les fusibles, les disjoncteurs, les relais magnéto thermiques, ...,constituent les éléments essentiels utilisés pour la protection duréseau BT.Chacun de ces éléments possède des caractéristiques quilui confèrent une limite de protection. Aussi sont ils parfois utiliséssimultanément pour protéger le même équipement et sont souventliés à un dispositif de signalisation (alarme, lampe, etc.).

1.2 - Utilisation des parafoudres et des paratonnerres

Les sources de dérangement ou de perturbation des réseaux électriquessont nombreuses. Parmi les plus dangereuses, on peut citer la foudre. Les

18

parafoudres et les paratonnerres sont utilisés pour combattre ou réduire cesdérangements à des niveaux compatibles aux contraintes de coordination del'isolement.

1.2.1- Le nuage orageux *Le nuage orageux du type cumulo-nimbus est à l'origine de la

production des foudres. Sa partie supérieure est constituée de cristaux deglace chargéspositivement tandis que sa partie inférieure est faite de finesgouttelettes d'eau chargées négativement. Les turbulencesatmosphériques engendrent cette séparation de charges qui lorsque lalimite disruptive est atteinte, provoque des décharges électriques soitentre nuages ou zones de nuages (éclairs), soit entre nuage et le sol(foudre).

Par beau temps, le champ électrique au sol est de l'ordre de 100 vlm ;à l'approche orageuse, il s'inverse pour atteindre des valeurs de 15 à 20kVlm. La différence de potentiel entre nuage et le sol est de quelquesdizaines de mégavolts.( voir fig13 en annexe)

La foudre produit un certain nombre d'effets dont les principauxsont:

• Effets thermiques~ liés aux quantités de charges mises en jeu lors descoups de foudres, ils se traduisent par des points de fusion plus ou moinsimportants au niveau des impacts lorsqu'il s'agit des matériauxconducteurs et par élévation de température à des endroits de mauvaiscontacts ou pour des matériaux de grandes résistivité. Sur des matériauxmauvais conducteurs, une grande énergie est libérée sous forme dechaleur. L'humidité qu'ils contiennent provoque alors une surpressionbrutale allant jusqu'à leur éclatement.

• Effets dus aux amorçages~ la résistivité des sols fait que les prises deterre sont résistantes et qu'elles ne peuvent empêcher lors du passage d'uncourant de foudre, une montée de potentiel transitoire importante. Aussise crée-t-il des différences de potentiel entre certains élémentsmétalliques. D'où l'intérêt d'accorder un soin particulier à la réalisationdes prise de terre et à la liaison des masses métalliques.

• Effets électrodynamiques" : De tels effets peuvent se produirelorsqu'une partie du chemin parcouru par le courant de foudre se trouvedans le champ magnétique d'une autre partie. Des forces de répulsion et

19

d'attraction peuvent surgir par exemple sur des conducteurs très prochesde ceux empruntés par la foudre. '

• Effets électrochimiques*": Très négligeables et sans influence sur lesprise de terre (comparativement aux courants vagabonds du sol).

• Effets acoustiques - le tonnerre : Le tonnerre est dû à la brusqueélévation de pression ( deux à trois atmosphères ) du canal de déchargecontracté par les forces électrodynamiques pendant la durée de l'éclair. Ladurée du tonnerre est fonction de la longueur du canal ionisé.

• Effets d'induction": lis sont ceux dont il est le plus souvent difficile dese protéger. L'approche d'une foudre sur un site et son écoulement autravers des conducteurs crée un flux magnétique générateur de tensioninduite élevée, parfois destructrice. Des bouclages électromagnétiquespeuvent se créer entre les descentes des paratonnerres et les circuitsélectriques d'où les précautions particulières dans la réalisation desinstallations et notamment, l'utilisation des dispositifs de protectioncomplémentaires.

• Effets lumineux~ La proximité d'une chute de foudre engendre sur larétine d'un observateur une impression telle que l'œil reste pendant delongues secondes ébloui sans pouvoir récupérer la vision.

• Effets Indlrects': potentiels déphasés ou tension de pas: La dispersiondes courants de foudre dans le sol dépend de la nature des terrains. Dansun sol hétérogène, des différences de potentiel dangereuses peuvents'établir entre deux points voisins.

1.2.2- L'onde foudre.·

Les dommages causés par les surtensions et les surintensités auxéquipements alimentés par le secteur dépendent naturellement de laforme de ses perturbations. Cette forme d'onde appelée" onde foudre"est définie pratiquement par trois paramètres :

• le temps de montée de l'impulsion dU/dt ou dl/dt (surtension ousurintensité);

• l'amplitude ou valeur de crête;

• la durée, mesurée par le temps de descente à mi amplitude de l'onde.

La figure Ifen annexe résume ces définitions.

20

Les résultats des recherches par la communauté scientifiqueinternationale ont permis le franchissement d'un cap dans laconnaissance et la compréhension des phénomènes de la foudre. Ces

. acquis servent à l'élaboration de dispositifs plus appropriés à laprotection et à la prévention ; mais il reste encore beaucoup à faire pourmaîtriser totalement toutes les manifestations de ce phénomène naturelquia été pendant longtemps l'un des grands mystères pour les hommes.

A la question de savoir quelle réalité est la foudre, nous ne saurionsmieux répondre présentement qu'en citant M. P. G. Laurent qui écrivaiten 1950 :

" La foudre est un personnage important auquel on ne résiste pas sansdanger, mais qui se laisse dirigée assez facilement quand on se pli à sesdésirs. Elle dispose de millions de volts pour briser les obstaclesisolants mais s'écoule inaperçue dans des conducteurs de petitdiamètre. Si elle a la curiosité, au cours de sa descente, d'explorer desmasses ou conducteurs métalliques voisins ou elle a à tort ou à raisontrouvé un exutoire plus facile, il vaut mieux l'y aider par desinterconnexions appropriées que de lui opposer des obstacles quirisquent généralement de présenter un point faible ... ".

L'idée essentielle de tout système de protection doit être de luiéviter les occasions de mettre ce moyen en œuvre.

Ceci amène chercheurs et constructeurs à l'étude et à la conceptiond'une gamme variée de dispositifs de protection notamment lesparafoudres et les paratonnerres.

1.2.3 - Paratonnerres ••

Le paratonnerre est un dispositif permettant au courant de foudred'être capté et de s'écouler sans dommage jusqu'à la terre à travers unconducteur.

Un paratonnerre est composé :

• d'un capteur (le paratonnerre);

• d'un conducteur,• d'une prise de terre.

Les variantes de paratonnerre sont surtout connues par les différentstypes de capteurs.

[s] +*" 21

Les principaux types de capteurs sont :

- la pointe type Franklin;

- la pointe de choc-fixation;

<la pointe ionisante.

1.2.3.1 - Pointe type Franklin

C'est une tige d'acier munie d'unepointe de laiton qui protège me zone encône d'un angle de 45° à 60° à partir del'axe de la pointe. Donc plus le bâtimentest grand, plus le paratonnerre doit êtresitué haut, ou doit être d'me longueur quilui permette de couvrir ce bâtiment. Pourune construction en longueur, envisagerdeux pointes Franklin.

.!JtJ/JJ~ sUj)fJOfllm ou2m

fig 7 Pointe de type FRANKLIN

1.2.3.2 - Pointe de choc-fixation

~ 22

ou

50 cm

35 cm

fig 8 Pointe de choc fixaûon

C'est une pointe courte ( 0,30 m à0,50 m ) utilisée dans la conception dela cage de Faraday.

La cage de Faraday dû au physicienbelge Melsen est utilisée pour protégerles édifices par un réseau de conducteurréunissant un certain nombre de pointede choc-fixation reliée chacune à uneprise de terre indépendante. Cesconducteurs et capteurs sont placés surles faîtages, pignons et parties saillantesd'un bâtiment à distances régulières(jamais de plus de 10 m ).Ce systèmecrée une sorte de cage protectrice, d'où L---=~============_--.-J

22

son nom. Notons qu'elle ne protège que la partie qu'elle> enserre et quecette pratique est très onéreuse par rapport à d'autres d'où son choixparfois difficile àjustifier.

. .1.2.3.3 - Pointe ionisante ou à amorçage.

Le principe de cesparatonnerres découle d'uneobservation scientifique. TI est avéréque l'ionisation atmosphérique joueun rôle primordial dans la localisationdes points de chute de la foudre.Aussi, en provoquant l'émissiond'ions et d'électrons dans

mât tubulairel'atmosphère, on accroît de vingt foisenviron l'aire de protection d'unepointe Franklin ordinaire. On obtientce résultat en ajoutant à une pointeclassique, un bloc excitateur Fig 9: Pointe ionisantecomportant des sources ionisantes.Ce procédé paraît si efficace qu'il est utilisé pour protéger d'innombrablesbâtiments dans le monde. Le prix de revient est très acceptable ( deux àsix fois moins que la cage de Faraday, environ 1/3 de plus qu'une tige deFranklin). Les zones de protection des paratonnerres sont d'une manièrethéorique obtenues par le tracé du modèle électro-géométrique maispratiquement assimilées à un cône de révolution ayant pour sommetl'extrémité du paratonnerre.

La norme française C 17100 propose pour la protection des bâtimentspar paratonnerre à tige, un demi angle au sommet de 60°.

L'allongement de la décharge ascendante des paratonnerres ionisantsprovenant de l'avance à l'amorçage, correspondant à un rehaussementfictif de ces derniers. Aussi, dans la détermination de leurs rayons deprotection, on tient compte de cet allongement en appliquant à leurhauteur 'h', un coefficient de rehaussement Kr tel que h'= h x Kr.La formule classique du rayon de protection devient Rh' x tana .

( cf tableau 1et figure 10 à la page suivante )

23

Protection Tige Frankltn Tige Franklindes Paratonnerres sur pylône sur bâtiment

KR Coefficient de1 1

rehaussement

R Rayonh 1.75 h

de protection

Hauteur (hl "Rayon de protection en mètre (A)en mètres

des paratonnerresFranklin/Pylône Franklin/Bât(y compris supports)

2 2 3,54 4 76 6 10,58 8 14

10 10 17,515 15 26

TABLEAU 1

Figure 10

24

h

1.2.3.4 - Le conducteur et la prise de terre du paratonnerre.

Le conducteur reliant le paratonnerre à la prise de terre est un méplaten cuivre étamé 30x2mm.

De la parfaite efficacité de la prise de terre dépend la protection réelledu bâtiment. Plusieurs types peuvent être choisis mais l'on devra veiller àce que celle-ci soit dirigée vers l'extérieur du bâtiment et aussi distanteque possible de celui-ci, s'écartant surtout de toute canalisation enterrée,eau, gaz, électricité ou réserve (fuel par exemple ).

Cette prise de terre doit être indépendante de celle servant à l'appareillagede la maison. En effet, la foudre peut engendrer un courant de 200.000Ampères sous une tension de 100.000.000 de volts. n est essentiel queson écoulement s'effectue de façon rapide. La prise de terre seraconstituée d'au moins 20 mètres de ruban de cuivre étamé

(30x2mm) répartis en trois brins disposés en patte d'oie enfoui à plus de0,60 mètre de profondeur. Ces brins sont reliés entre eux et à la descentepar un raccord. Quand le sous-sol ne permet pas de développer cette prisede terre, ce qui peut se produire dans les sols rocheux ou tout simplementdallés, on y suppléera par au moins trois piquets de deux mètres en cuivreou en acier cuivré enfoncés verticalement dans le sous-sol à 2 mètres aumoins les un des autres et à 0,50 mètre minimum des fondations dubâtiment. Toutefois, un contrôle rigoureux de la résistance de cette prisede terre, qui doit être inférieur à 10 Ohms sera effectué et on peut êtreconduit à améliorer ces performances en multipliant les piquets ou encherchant les implantations favorables.

Des instructions anciennes proposent parfois de relier la prise de terreà des canalisations d'eau. Cette pratique est formellement récuséeaujourd'hui. De même, en milieu rural, on a souvent utilisé des puitsouverts comme prise de terre, solution acceptable mais déconseilléeégalement si ces puits sont en service.

1.2.3.5 - Cas particulier.

Les antennes de télévision. L'appareil capteur doit toujours dominertoutes les autres saillies d'un toit, cheminée, antenne, etc. Rien nes'oppose en revanche à ce que la tige du paratonnerre serve de support àl'antenne de télévision, moyennant quelques précautions :

25

• que la tête du paratonnerre dépasse l'antenne d'au moins 1 m;

• que le câble coaxial passe en totalité à l'intérieur de la tige creuse;

•. la fixation de la descente d'antenne se fera par un collier de liaisonspéciale fixé sur la hampe du paratonnerre.

Bien évidemment, pour des raisons de conductivité, l'importance del'antenne ne doit pas imposer la présence de haubans sur la tige duparatonnerre.

Si l'on jugeait préférable de séparer l'antenne et le paratonnerre, cedernier devrait dépasser l'antenne d'au moins deux mètres et le mât,support de l'antenne doit être shunter sur la descente du paratonnerre àtravers un " éclateur" d'antenne.

1.2.4 - Parafoudres.

Le parafoudre est un appareil destiné à protéger les installationélectriques en faisant écouler à la terre les surtentions dues à la foudre.

La figure Il nous montre sa constitution .

bornes duparafoudre

Ligne MT ou [ BT )

+----- enveloppe étanche [céramique)

.. résistance non linéaires de

O répartition de tension[destiné à assurer un amorçage à

une tension précise)

----r------ ' ,t l' " d~ resrs ances non meatres e

i décharge

.. déconnecteur: destiné à séparerdu réseau un parafoudre defectueux

terre

fig 11 : Constitution d'un parafoudre.

26

1.2.4.1 - principe de fonctionnement

En service normal le parafoudre est parcouru par un faible.courant de fuite passant par les résistances de répartition de tension.

En régime de surtension, lorsque l'onde de tension atteint lavaleur d'amorçage, les éclateurs s'amorce et provoquentl'écoulement du courant de décharge à travers des résistances nonlinéaires de décharge. Celles-ci, du fait que leur valeur diminuelorsque la tension augmente, limitent la tension résiduelle quiapparait aux bornes du parafoudre. Quand la surtension est écouléeet lorsque la tension du réseau revient à zéro, la valeur desrésistances augmente jusqu'à interrompre le courant de suite. Leréseau revient à son état initial après une demie période aumaximum.

1.2.4.2 - Rôle du déconnecteur

TI peut arriver que le parafoudre ne remplisse pas son office, il estalors traversé en permanence par le courant de défaut.

Dans ce cas, le déconnecteur à pour fonction de séparerautomatiquement le parafoudre du circuit de terre.Ce déconnecteurétant situé à la partie inférieur du parafoudre, le conducteur cuivrede liaison se désolidarise de celui-ci, ce qui rend le phénomènevisible du sol. Dans ce cas, il est nécssaire de changer leparafoudre défectueux.

Les parafoudres utilisés par la SBEE sont:- les parafoudres ZnO ( à oxyde de Zinc ), type XAQ, classe 10KA, service intensiftension maximale de réseau 365 KV;- les parafoudres 24 KV 5 KAN°87 LS 50/60 Hz Type KA24SOULE Bagneres 65200 France;- les parafoudres ABB Persan - 63 KV - 5406-90-67-85-185/145­A26·,- les parafoudres ABB Persan - 63 KV - 5406-90-67-140- 270/210;

Notons pour terminer, qu'il existe une multitude d'appareilsde protection qui ne sont pas présentés dans le document, comptetenu des objectifs visés.

27

II - GENERALITES SUR LES PRISES DE TERRE.

2.1 - Définition d'une prise de terre.

Une prise de terre est un ensemble de conducteurs enterrés,électriquement liés au sol et reliés entre eux.

Pour une structure ou une installation de vaste étendue on parlera deréseau de terre.

2.2 - Objectifs et rôles d'une prise de terre.

2.2.1 - Objectifs.

Les installations électriques sont souvent soumises à descontraintes électriques d'origine interne et externe pouvant avoir desrépercutions plus ou moins dangereuses:

• sur les équipements (les surtensions et courts-circuits affectant lematériel);

• sur l'homme (les défauts d'isolement notamment les défauts à la masseconstituent un risque d'électrocution).

TI découle de ce qui précède qu'une bonne mise à la terre doit assurer:

• la protection du matériel et l'amélioration de la qualité du service;• la sécurité des personnes.

Ce double objectif est atteint gràce à une bonne prise de terre et à desdispositifs de protection associés à la prise de terre. Ces derniers détectentle défaut et provoquent les actions appropriées.

2.2.2 - Rôle.

Le rôle est essentiellement double:

• Ecouler à la terre les courants dangereux produits par un défaut ou unesurtension.

• Créer une zone équipotentielle dans certains locaux au voisinagedesquels peuvent s'écouler des intensités importantes comme la foudreou certains courants de défaut. .

Compte tenu des objectifs énumérés les prises de terre sontregroupées en deux grandes catégories en tenant compte de la partie de

28

l'installation qui leur est reliée. On distingue donc:

• Les prises de terre dites de "SERVICE' Elles font partie intégrantedu réseau ou de l'installation.

Ce sont notamment les terre de neutre et celles des limiteurs de tension.

• Les prises de terre dites de "SECURITE'.TI s'agit notamment de la terre des masses ou des enveloppes métalliquesdes équipements.

2.3 - Les deux grandes catégories de prises de terre.

2.3.1 - Prises de terre de service.

2.3.1.1 - La terre du neutre des transformateurs de puissance.

Le neutre des transformateurs de puissance doit être relié à la terre.

Lorsque ce transformateur est de faible puissance le neutre estdirectement mis à la terre.

Dans le cas des transformateurs de grandes puissances on dispose surle circuit de terre du neutre du secondaire d'un dispositif de limitation ducourant de défaut à la terre. Ce dispositif est une simple résistance depoint neutre ou une bobine de point neutre selon que le neutre dusecondaire est accessible ou non ( cf figure 12 ).

TransfoHT/MT àneutreaccessible

/'RésIstance

MT du po nt neutre

Bobine depoint neutre MT

IV 11+ 11

Terretransformate ur

nonaccessible

fig 12 Mise à la terre des transformateurs de courant aveclimitation du courant de défaut à la terre.

29

Si un défaut phase-terre apparaît en aval d'un transformateur, le courantde défaut même faible se referme par la terre du neutre du transformateur.il est alors détecté et peut conduire au fonctionnement des protectionsappropriées.

Un exemple est donné à la figure 13 où le neutre est relié à la terre àtravers une résistance R.Le courant de défaut est détecté par la tensionaux bornes de la résistance R et entraîne le fonctionnement desprotections.

Transformateur Ligne MT

r---------- ------~------------------l10--_--+_"'1--__--' 111111

1 1L ~------------------~

Fig 13 Défaut sur un réseau à Moyenne Tension

D'une manière générale, le neutre de tous les réseaux de distribution

basse tension doit être mis à la terre tous les 300 mètres à partir du

premier poteau après le poste de transformation MT/B.T. Même dans les

zones non foudroyées où l'on se passe souvent de mise à la terre duneutre

sur le réseau B.T., on doit effectuer des mises à la terre en deux endroitsau moins pour chaque départ :

• Une au premier poteau en sortant de poste;

• Une au dernier poteau appelé poteau d'arrêt.

30

2.3.1.2 - Fonction des mises à la terre du neutre BT.

La mise à la terre du neutre sur le réseau B.T. assure le retour ducourant de défaut en cas :

• de défaut phase-terre sur le départ ;

• de défaut à la masse dans les installations des abonnés ;

• de rupture duconducteur de neutre.

La raison technique trop souvent oubliée mais qui justifie aussi lesmises à la terre du neutre est qu'elles empêchent l'élévation dangereusede la tension des réseaux B.T. lors d'un défaut MT/B.T. pouvant entraînerle passage dans le réseau B.T. du courant de défaut à la terre du réseauMT.

Lors des décharges atmosphériques sur le réseau B.T. nu leconducteur neutre joue le rôle de fil de garde.

N.B. il est fortement déconseillé de réaliser la terre du neutre dans lesinstallations intérieures des abonnés. Cette disposition épargne les risquesde destruction des équipements d'un abonné si la foudre empruntait lechemin de la terre du neutre chez l'abonné.

Les parafoudres et les éclateurs installés sur le réseau sont mis à laterre pour écouler le plus rapidement possible le courant de déchargeatmosphérique à la terre. La protection par parafoudre a une supérioritéincontestable sur la protection par éclateur tant du point de vue de lasécurité des personnes et des matériels que du point de vue de la qualitédes services.

En effet, le principal avantage des parafoudres est de laisser s'écoulerà la terre les surtensions engendrées par la foudre sur les lignes MT, etd'interrompre le courant de suite, d'ailleurs assez faible et de très courtedurée (6 ms), ce qui n'est pas le cas pour les éclateurs de protection.L'emploi judicieux des parafoudres permet donc de réduire et même desupprimer tous les amorçages en retour et les très graves dangers qui enrésultent.

31

li faut noter que les parafoudres s'utilisent à la fois en MT et en B.T.

Au vue de ce qui précède, nous présentons à la figure 14 uneprotection complète d'un poste MT/B.T. avec suppression des risquesd'amorçage MTIBT.

MT

3P 1MT

l ,BT N----f-----;I 1 r

1 1I------+--- --+---;1 (-:----1-'

Il 1 1

L.----,-==i--------;, 1 3P iBTÔ

Transformateur

Terre des - masses

distance minimale 8 m.

Terre du neutre BT

Fig 14 : Protection d'un poste MTJBT avec suppression des risques d'Ilmorçage MTJBT.

Notons qu'il existe d'autres terres de service; notamment:

• La terre des sectionneurs de terre.

Le sectionneur de terre est utilisé lors des opérations deconfiguration d'installation pour la protection du personnel en casde renvoi accidentel de tension en l'écoulant directement au sol.

• La terre du primaire des transformateurs de tension.

Elle permet d'avoir la tension simple du réseau pour les mesures,comptages ou protections.

• La terre des conducteurs de garde.

Elle assure l'écoulement des décharges atmosphériques à la terre.

• La terre des disjoncteurs shunts.

32

Elle favorise la recherche des défauts de terre (rôle du disjoncteurshunt au poste-source).

2.3.2 - Les prises de terre de sécurité.

Pour éviter les risques d'électrocution par contact indirect, bâtis etenveloppes métalliques des équipements électriques doivent être mis à laterre. Cette mise à la terre permet de réaliser une équipotentialité terre­bâtis-enveloppes métalliques en vue d'éviter que ces derniers soientportés à un potentiel dangereux. Ainsi:

* Les cuves des transformateurs doivent être mises à la terre.

(équipotentialité cuve-terre).

Exemple: Pour un transformateur MT/BT, lors d'un défaut phase masse,

la masse peut être portée à un potentiel. égal à la tension simple de laphase en défaut.

Notons que:

• dans les postes H.T.!MT un relais à maximum de courant placé surle circuit de terre masse cuve détecte le défaut et isole letransformateur.

• les autres équipements(ferrures métalliques des bâtis des autreséquipements, portiques, sectionneurs, interrupteurs,...)assurent lasécurité des personnes en réalisant l'équipotentialité masse-terre.

Le défaut est détecté au poste par un relais homopôlaire placé sur laterre du neutre du transformateur.

* Les masses des installations des abonnés doivent également être mises

à la terre pour qu'en cas de défaut d'isolement.l' équipotentialité puisseêtre réalisée et que le disjoncteur différentiel associé détecte et élimine ledéfaut par la mise hors tension de l'installation.

En cas d'absence du dispositif différentiel, une terre bien faite assureune bonne équipotentialité et favorise le déclenchement des protectionsthermiques disjoncteur ou fusible.

Pour que le dispositif différentiel assure efficacement sa fonction, ilfaudra que la résistance de terre Rt soit dans les limites indiquées par letableau 2, qui donne la valeur maximale de la résistance de terre enfonction de la sensibilité du disjoncteur employé et de la tension

33

maximale tolérable sur la masse en défaut (12 V pour un local immergé,2SV pour un local mouillé et SOV pour un local non mouillé). [2]

Id(mA) Rt (ohm) < à Rt (ohm) < à Rt (ohm) < à

10 mA 1200 2S00 SOOO

30mA 400 83 1660

300mA 40 SO 166

SOOmA 24 SO 100

6S0mA 18.S 38.S 77

UL=12V UL =2SV DL = SOV

tableau 2

Id sensibilité du différentiel.UL tension maximale admissible sur les masses en défaut.Rt. résistance de la prise de terre.

* les secondaires des réducteurs TT et TI sont mises à la terre pourassurer la protection des exploitants en cas de défaut d'isolement entreenroulement des réducteurs .

1 2 3

Si( )

SiS2

( )Si S2

( )S2

-

-{Miseiic...

la terre des secondaires S2~

Fig 15 Mise à la terre des réducteurs

* lors des opérations de consignation, un dispositif de mise à la terreconnu sous le nom de 'DMT' est utilisé afin de faciliter l'écoulement à laterre des courants accidentels ( courants induits des lignes voisines ,courants capacitifs de la portion mise hors tension , les retours

34

accidentels de tension ...). ils permettent la mise en court-circuit et à laterre des lignes à consigner .

LA SECURITE DU PERSONNEL D'INTERVENTION EN DEPEND.

III - PRINCIPE DE CONCEPTION ET DE REALISATION DESMISES A LA TERRE

Ce qui suit est destiné à fournir des éléments de calcul et mise enœuvre à toute personne se trouvant confrontée à des problèmes deconception, de réalisation ou de contrôle d'une prise de terre.

3.1 - Etude du sol: mesure de résistivité.

Avant d'envisager la construction d'une installation électrique, ilconvient d'étudier le sol sur lequel elle va être implantée. L'améliorationd'un réseau de terre ou d'un circuit de terre étant difficile et coûteuse sil'installation est déjà réalisée.

L'étude d'un sol en matière d'électricité est essentiellement basée surl'étude de sa résistivité. Plusieurs méthodes sont utilisées à cet effet selonla précision que l'on veut atteindre. Les différentes méthodes utiliséessont les suivantes:

3.1 .1 - Methode des deux électrodes

Cette méthode simple dite "des deux électrodes" n'utilise qu'unesource de tension ( pile ou batterie) , et un contrôleur universel et nedonne qu'un ordre de grandeur de la résistivité du sol.

La résistance de terre d'un piquet vertical est voisine de p/L où p est larésistivité apparente en nm et L, la longueur d'enfoncement en m.

3.1.2 - Méthode des quatre électrodes

Cette méthode consiste à implanter quatre électrodes en ligne avecdes espacements. Les deux électrodes extrêmes servent à injecter ducourant dans le sol et les deux centrales servent à mesurer le potentiel V.La méthode la plus répandue est celle de WENNER qui consiste à

35

disposer les électrodes en ligne et de façon équidistante. L'appareil utiliséest le tellurohmmètre classique.

Le point 0 de mesure de la résistivité se trouve au milieu d'unsystème symétrique, entre les électrodes de potentiel.

La distance a entre deux électrodes adjacentes est appelée

base de mesure ,et celle entre les électrodes extrêmes est la ligned'émission, (elle est donc égale à 3a avec la méthode de WENNER).

La méthode de WENNER permet une simplification de la formulegénérale donnant la valeur de la résistivité des couches cumulées sous lepoint "0" de mesure :

p : résistivité apparente cumulée des couches en nm.

a : base de mesure en m

R : valeur en n lue sur le tellurohmmètre pour obtenir l'équilibre dugalvanomètre.

Il =22/7.

D'autres méthodes sont utilisées pour mesurer la résistivité d'un sol;notamment celle de SCHLUMBERGER.

Notons que les variations climatiques saisonnières influent sur larésistivité des sols . C'est pourquoi il faut relever soigneusement lesconditions climatiques lors des mesures de résistivité ( température,humidité) .

Les mesures de résistivité peuvent se trouver compliquer par la présencede corps métalliques enterrés ( canalisations dénudées par exemple ) ; desfilons obliques de terrain très résistants ou très conducteurs venantaffleurer la surface . Pour mettre en évidence ces causes perturbatricestoujours possibles, ou plus simplement pour vérifier qu'il n'existe pas devariation sensibles dans l'homogénéité du sous-sol étudié, il faut effectuerdeux mesures pour un même point d'investigation suivant deux axesperpendiculaires . TI est également recommandé de confirmer les résultatsobtenus en procédant à des mesures en un autre point proche, situé dansla même zone géologique.

Le tableau 3 présente des valeurs caractéristiques de résistivité dedifférents terrains. [1]

36

VALEURS CARASTERISTIQUES DE LA RESISTIVITE DEDIFFERENTS TERRAINS *~

NATURE DU TERRAIN RESISTIVITE NATURE DU RESISTIVITE

Ohms/mètres TERRAIN Ohms/mètres

Terres humides et riches Calcairesen débris végétaux

Terrain marécageux 5 à 30 Calcaires tendres 100 à 300

Limon 20 à 100 Calcaires compactes 1000 à 5000

Humus 10 à 150 Calcaires fissurés 500 à 1000

Tourbe humide 5 à 100

Argile et marne-calcaires 10 à 200 Schistes 50 à 300 et plus

Argile plastique 50 Micaschistes 800 environ

Marnes et argiles 100 à 200 Schiste graphitique 1 à 35compactes

Marnes du jurassique 30 à 40

Grès 100 à 10000 etplus

Sables et graviers 50 à 3000 etplus

Sable argileux 50 à 500 Roches ignées 300à 10000 etplus

Sable siliceux 200 à 3000 Granites compacts 10000 à 15000

Sol pierre nu 1500 à 3000 Granits plus ou moins 1500 à 10000altérés

Sol pierreux recouvert de 300à 500 Granits très altérés 100 à 600gazon

Basaltes, andésites 800 à 10000 etplus

Galets blocs de silex 1000 à 10000 et Tufs silicifiés 20000 et plusplus

Tableau 3

37

Quelques fprmules empiriques de calcul de résistance deprise de terre. ..*'Une fois la résistivité apparente du terrain connue , il est possible

d'estimer par calcul, la résistance de terre en fonction de la structure de laprise de terre et de sa mise en œuvre .

Le tableau 4 présente quelques formules empiriques pour le calculdes résistances de prise de terre.

Forme de la prise de terre

Hémisphère

1 r~1

piquets

Valeur de la résistance

R=~2m-

2 r------.... ~

;r11

iL111...

p ( 4L )R=- Log--1. Znr r

si d < L

1[ P ( 4L ) P (1 1)]R ';::j n 2JrL Log-; -1 + ml 2 +...+ n

Câble enterré horizontalement

l

Un câble de longueur L

R=L(LOg~-l)TeL .J2re

Deux câbles proches de longueurL'écartés de la distance d (d « L),

enfouis à une même profondeur e

Si

d'= .Jd2 +4e2: R = P-(LOg 2L -1)

JrL V2redd'

[8J ** 38

Plusieurs câbles rayonnants delongueur L, enfouis à la mêmeprofondeur e

Disque

R=~(LOg~ -1 + NCn))nid. 2re

n est le nombre de rayons supposésrégulièrement disposés.

n 2· 3· 4 6 8 12 100

N(n) 0,7 1,53 2,45 4,42 6,50 Il 116

Pour un disque de diamètre D enfoui àune profondeur e

-------_.~w. si e« D R = :~J i - ~)

si e x-D :R=~+~8D 8Jr e

D

Réseau maillé superficiel

>77777/77777?7;;;;;;;;;;;;;;n77//1";;/?/777?/'

t1~é;!ii~~n!ill~~lii@liWu'

Boucle enterrée

R ~ 2p p: périmètrep

'''",'~'"i"·F''''·"(

o)

39

R= P Log8D2

2Jr2D er

3.2 - Réalisation.

A cette étape , deux alternatives s'offrent :

3.2.1 - cas où la résistance calculée est trop grande.

Dans ce cas un traitement du sol est indispensable à la réalisation . Letraitement s'effectue par apport d'éléments organiques ( fumier, terreau)ou chimiques ( sels).

3.2.2 - cas où la résistance calculée est acceptable.

Valeurs normalisées admissibles des résistances de terre ***Emplacement de la prise de terre RésistancePoste HT/MT urbain ou rural 1 0

* terrain normal 1 0* terrain difficile 3 0

Poste MT/BT DPTerre des massesPoste alimenté par un réseau aérien (Id limité à 300A)

terrain normale* terrain difficile

Poste alimenté par réseau souterrain (Id limité à 1000A)terrain normale

* terrain difficile

Lignes MTsupports métalliques• Ferrures supports non conducteurs• Interrupteurs aériens

* terrain normal* terrain difficile

Interrupteurs aériens télécommandés

30030 0<R<60 0

3050

1500

6001200

CS] *** 40

Neutre BTRéseau MT aérien

( Id limité à 300 A )* terrain normal* terrain difficile

Réseau MT souterrain(Id limité à 1000 A )

* terrain normal* terrain difficile

Tableau 5

sn20n

2nsn

Dans ce cas la réalisation se fait directement conformément à lastructure adoptée lors de l'estimation .

Afin de pallier aux imprécisions des formules empiriques, unprogramme de calcul ( écrit en Turbo Pascal ) est conçu à cet effet.

Recommandations pratiques pour la réalisation. '*' *

Les règles de base à respecter pour une installation correcte de terresont les suivantes :

• il ne doit pas y avoir formation de boucle par les conducteurs de terre( excepté le réseau de terre enterré qui peut avoir une structure en mailleet les réseaux équipotentiels );

• pour les équipements à faible niveau, les masses électriques doivent êtreréunies autant que possible en un point du réseau de terre; ce point sert depotentiel de référence; s'il y a écoulement de courant en ce point ( foudreou courant de défaut ) , l'ensemble de l'installation monte en potentielsans risque de claquage interne ;

• dans les installations occupant de grandes surfaces , la conditionprécédente est souvent difficile à remplir on cherche dans ce cas à créerun ensemble aussi équipotentiel que possible; pour cela, on relie entreelles et au réseau de terre , toute les parties métalliques (enveloppes,armatures, ferraillage du béton etc. ) .

Le souci du concepteur doit être l'équipotentialité .

• le choix des conducteurs peut se faire conformément à la norme

[8] ** 41

NF C-15100:

• pour les réseaux de terre , il faut utiliser des conducteurs en cuivrede section supérieur à 35 mm- ou 50 mm? ;

• pour les parafoudres , utiliser des feuillards en cuivre de 35 xImm- :,

• pour les prises de terre de local, utiliser des piquets enfoncés. Si laprofondeur voulu n'est pas atteinte , utiliser des piquetsraccordables

( cuivre , acier inoxydable , laiton) ;

• admettre que la densité du courant doit rester inférieure à 128Azmm- pour un conducteur en cuivre soumis à un courant de court­circuit d'une seconde,soit 3200 A / 25 mm-.

Toute estimation faite , la réalisation peut réserver de surprisesdésagréables . li convient donc de vérifier après réalisation , la valeur dela résistance de terre par mesure directe à l'aide d'un tellurohmmètre .Pour avoir une bonne précision dans la mesure , une rubrique de notreprogramme permet de connaître avec précision, la position à adopter pourles électrodes de mesure .

Les principes précédents nous ont servi de bases pour une étude desprises (ou réseaux) de terre réalisées à la S.B.E.E .

3.3 - Etude et réalisation des prises de terre à la S.B.E.E.

3.3.1 - Etude préalable

Selon les principes énoncés précédemment, toute réalisation de terredoit faire l'objet d'une étude préalable. Cependant, à la S.B.E.E., lesréalisations de terre ne respectent pas cette règle ( pour ce qui est del'installation de certains réseaux de terre par des grandes sociétésétrangères ,nous ne disposons pas d'informations nécessaires ).Les terresréalisées sont plutôt mesurées pour amélioration éventuelle; encore que làtout dépend des disponibilités matérielles et temporelles.

42

3.3.2 - Réalisations

Deux méthodes de réalisation de terre sont généralement utiliséesà la S.B.E.E..Nous en donnons ici les descriptions.

3.3.2.1 - Première méthode ( utilisée par le secteur travaux neufs:figure 16 ).

La présente méthode est réalisée lors de l'équipement de certainspostes de transformation MT/B.T. en cabine. Les différentes étapes sontles suivantes:

• tenir compte des interactions: respecter une distance minimale de huitmètres entre la terre des masses et celle du neutre;

• réaliser une fouille d'environ un mètre de diamètre et de un mètresoixante et quinze de profondeur;

• enfoncer à équidistance au moins quatre piquets de deux mètres de longet de trente et cinq millimètre de diamètre en cuivre à une profondeurd'environ 1,95 mètres du fond de la fouille, à l'aide d'une masse;

• utiliser tin câble cuivre (en brins) de 29 mm" de section pour relier lestêtes de piquets à l'aide de connecteurs;

• respecter une distance d'environ 60 cm entre deux piquetsdiamétralement opposés ;

• es liaisons entre piquets sont en serpentin ;

• le câble de remontée vers la barrette de coupure est en cuivre, desection 50 mm-;

• renfoncer les piquets jusqu'à ce que le câble en serpentin soit à même lefond de la fouille;

• pour la terre de neutre, le conducteur de remontée est protégé.

43

Vers barrette de coupure du poste.

.-conducteur de terre ( protégé pour les terres de neutre).

cosse

piquet de terre (2 m de long et

35 mm de diamètre en cuivre J

liaison piquet-cable par colliersde serrage.

conducteur en serpentin

en cuivre de section 25 mm2)

Prise de terre vue

de profil

(un seul piquet représenté.)

protection du conducteur de ~

terre par tube ICO de 9. ~

,p = 11Tl1*--------------IIII- ---.t

.fig 16 Première méthode de réalisation de prise de terre à la SBEE

44

3.3.2.2 - Deuxième méthode ( utilisée par le service des travauxd'électricité: figure 17 ).

Cette méthode est utilisée dans les postes de transformation encabine. Elle est régulièrement utilisée par le service travaux élctricité(STE).

• Réalisation de trois fouilles distinctes,distantes d'environ 4m à 6m etdisposés en triangle,d'une pofondeur d'environ O,80m

• enfoncement de trois piquets par fouille ;..• liaison entre les trois piquets de chaque fouilles et entre les trois

fouilles;

• les piquets utilisés sont des tiges pleines en cuivre de 2m de long et de35mmde diamètre à bout pointu.

Avouons que cette méthode de réalisation donne des valeursacceptables et est par conséquent meilleure à la première méthode.

Cette équipe s'occupe également des réalisations de terre sur leréseau ( Voir figure en annexe pour mise à la terre sur réseau ).

vers la barrette de coupure duneutre du transformateur.

1Terre du neutre 1

Prise de terre vue

de profil

(un seul piquet repr-êaentê.]

vers la barrette de coupure desmasses métalliques.

I<t---- 8 m----+Iau moins

1 Terre des IllilSses 1

protection du conducteur de ~

terre par tube ICa de 9. ~

I/J = 111l ._.__1*--------------..11.11-_ - ---+1

fig 17 Deuxième méthode de réalisation de prise de terre à la SBEE

46

· 3.3.3 - La protection proprement dite

A la S.B.E.E., les prises de terre constituent un élément primordialdans la protection des centrales, des sous-stations, des postes detransformation et du réseau. Ces prises de terre sont souvent utilisées encombinaison avec d'autres appareils de protection.

3.3.3.1 - Cas de la centrale d'Akpakpa et de la sous-station deGbégamey.

La protection par les prises de terre à la centrale est assurée par unréseau de terre constitué d'un maillage réalisé en cuivre nu de 116 mm­en fond de fouille à 1 m de profondeur au niveau de la sous-station et reliéau ferraillage du bâtiment et enfin à des regards de terre situés à chaqueextrémité du maillage (cf. plan en annexe). L'équipotentialité de la salledes machines et des commandes est assurée par la liaison de toutes lesmasses au réseau. Les pylônes, les sectionneurs de terre sont égalementreliés au réseau. Les fus de garde quant à eux sont reliés au pylônes. Sontégalement reliés au réseau de terre, les réducteurs (TT et TI), lescontrôleurs permanent d'isolement, les parafoudres, conformément auxprincipes énoncés dans la généralité. La surface du sol au niveau de lasous-station est recouverte de cailloux dans le but d'empêcher lacirculation de courants vagabonds à la surface du sol et donc de protégerles usagers contre d'éventuelles électrocution ( tension de pas, de toucher).

Le neutre du transformateur est relié à une prise de terre isolée duréseau.

La protection par les prises de terre à la sous-station de Gbégameyrespecte les mêmes dispositions que celle de la sous-station d'Akpakpa.

3.3.3.2- Cas des postes de transformation.

Dans les postes en cabine, toutes les masses (cuves detransformateurs, châssis des cellules, support métallique des compacts,masses câble sectionneur de terre etc.) sont reliés à une même prise deterre par l'intermédiaire d'une barrette de coupure: c'est la prise de terredes masses.

Le neutre du transformateur est relié à une prise de terre distante d'aumoins huit mètres de la précédente : c'est la terre du neutre.

47

Remarquons ici que le ferraillage du bâtiment n'est relié à aucuneprise de terre et qu'il n'existe pas de maillage en fond de fouille. Enconséquence, il n'y a équipotentialité ni dans le poste ni à ses alentours.

En ce qui concerne les postes sur poteau, la cuve du transformateur estrelié à la prise de terre des masses ainsi que les supports métalliques descompacts. La terre du neutre du transformateur est également séparée dehuit mètres de celle des masses.

3.3.3.3 - Le cas du réseau

a - Cas du réseau MT

Les mises à la terre sur le réseau MT sont effectuées au niveau :* des organes de coupure (IACM);* des supports métalliques, des armements;* des fils de garde;* des parafoudres;* des éclateurs;* des boîtes de jonction et de dérivation;ect..

b - Cas du réseau BT

Les mises à la terre sur le réseau BT sont effectuées au niveau:* du neutre et à des distances régulières ;* des parafoudres BT s'il en existe;* des supports métalliques ;* ect.

La figure 15en annexe nous donne une vue beaucoup plus completesur les emplacements des mises à la terre sur le réseau de distribution dela SBEE.

IMPORTANT: La norme en vigeur à la SBEE est celle de l'unioneuropéenne ( cf liste des nornes et documents de référence en annexe) .

48

3.3.3.4 - Les incidents liés à l'état des prises de terre à la S.B.E.E.

A en croire l'adjoint du chef service d'électricité Atlantique ainsi quel'Ex-directeur des exploitations, il n'y a pratiquement pas eu d'incidentsliés à l'état défectueux des prises de terre, à l'exception d'un cas isolésignalé à Toffo où un transformateur a reçu un coup de foudre.

3.3.3.5 - Estimation du coût de réalisation d'une prise de terre

La présente estimation concerne la réalisation d'une prise de terre àun seul piquet vertical.

N° Nbre Désignation Prix unitaire Prix total(CFA) (CFA)

1 1 Piquet de terre (2 m de long et 25 mm de 15.000 15.000diamètre muni de buolon de serrage)

2 1 Cosse 1.850 1.8503 5m Conducteur de terre ( 25 mm" cuivre ) 1.630 8.1504 1 Barrette de coupure 8.000 8.000

Main d'œvre ............................................................................................50.000TOTAL •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••~:J.()()()

Soit un coût global de 90.000 F CFA.

Tableau 6: Estimation du coût de réalisation d'une prise de terre.

En cas de réalisation d'une prise de terre à plusieurs piquets, laquantité des composantes pourra sensiblement influer sur le coût.

Bien que n'étant pas à la pointe de la technologie en matièred'électricité, la SBEE parvient à satisfaire sa clientèle et à se mettre à lahauteur des nombreuses difficultés qui surviennent sur le réseauélectrique. Cependant, il reste beaucoup à faire dans le domaine de laprotection afin de prévenir la plupart de ces difficultés. Pour se faire, laseconde partie de notre document propose un programme de calcul enmatière de réalisation de prise de terre, base de nombreux systèmes deprotection.

43

CHAPITRE 3 / PROGRAMME DE CALCUL DUMODELE A DEUX COUCHES.

Il PROBLEMATIQUE.

La réalisation d'une bonne mise à la terre passe par une étude du sol, etde la structure à adopter pour cette mise à la terre.

Les sols sont presque toujours non homogènes. Cette non homogénéitépeut prendre plusieurs formes. Dans la plupart des cas, il y a des sols àplusieurs couches, qui peuvent être du sable, du terreau, de l'argile, dugravier ou un mélange de ceux-ci. Ces couches peuvent êtreapproximativement horizontales et parallèles à la surface ou inclinéesd'un angle par rapport à la surface.

Ces diversités au niveau du sol, ne permettent pas de trouver desformules de calcul simples afm de bien mener cette étude.

il se pose alors le problème de trouver un modèle simple de structure desol, afin de faciliter ces calculs.

L'un des modèles les plus simples donnant des résultats assezsatisfaisants est le modèle à deux couches horizontales. Ce modèle a doncune couche supérieure de résistivité Pl et de hauteur h, et une couche

inférieure de résistivité P2 et de hauteur infinie ( cf figure 18 ).

fig 18 Sol à deux couches

50

De quelques mesures expérimentales, on détermine les paramètres p1, P2 et h en vue de calculer la résistance d'une mise à la terre destructure simple.

III MODELE A DEUX COUCHES

2.1 - Problème posé

Si un courant pénètre en un point'A' de la surface du sol, le problèmese résout de lui même par le calcul du potentiel en tout point du sol etn'importe quelle expression du potentiel doit satisfaire les conditionsusuelles régissant la circulation du courant dans un milieu semi-infini.

Supposons que V1 soit égale au potentiel en un point quelconque dela première couche et que V2 soit égale au potentiel en un pointquelconque de la seconde couche.

Ces deux potentiels doivent satisfaire à l'équation de Laplace :

v72V = O ~ (1)

li est plus convenable dans ce cas d'utiliser les coordonnéescylindriques r, 8, z du point considéré (voir figure 19).

x

h

111

Y - t-----z~, 1

1"'-. 1t "- 11 <; 11 <, - 11 ~M[x~y~z]

...P

2

[10] *

fig 19 coordonnées cylindriques d'un pointquelconque M dans un sol à deux couches.

51

L'équation (1) devient (du fait de la symétrie cylindrique e est éliminé) :

(2)

Supposons que les solutions de cette équation différentielle soient dela forme:

(3)

(4)

En portant (3) dans (2), on obtient:

d24> 1d<t>-+--+À,$ =0dr2 r dr

Ceci est l'équation de Bessel d'ordre zéro dont les solutionsclassiques sont des combinaisons linéaires des fonctions Jo (yr) et Yo (rr)

à cœfficient constant, en particulier les intégrales de Hankel avec desconditions aux limites quelconques:

(5)

Aussi Weber a montré que la solution fondamentale tIR de l'équationde Laplace peut s'écrire sous la forme de :

! = rooJ o(Âr)e-ÀzdÂ

r Jo

Les potentiels V1 et V2 peuvent être considérés comme composésde 2 parties :

. * la première partie est le potentiel qui existerait si le sol étaitparfaitement homogène et de résistivité pl.

* la seconde est une fonction additionnelle représentantl'influence de la seconde couche ( la couche inférieure ). Ainsi, lespotentiels peuvent être écrits :

'* (

[10] •52

~

V2= Ipl[rJ~Âr)e-Âr.dÀ+r82(À)J~Âr)e-Âz.dÀ+r \V2(À)J~M)e+Âz.dÀJ (i. 2n

TI est maintenant nécessaire de déterminer les valeurs des fonctions81 (Â), 82(Â), \111 (Â), et \112(Â).

Les conditions aux limites

(l0)

(9)

(8)

Ces fonctions seront déterminées par des conditions aux limites.A lasurface (z=0), la circulation du courant se fera le long de la surface ainsi,

*dVl = O.dz

Plus z tend vers l'infini, plus V2 doit tendre vers zéro. A l'interface,(z=h), le potentiel au niveau des deux couches est le même, c'est à direVl=V2. Aussi, la circulation du courant doit être le même aux deux facesde l'interface soit : ~

1 dVI _ l dV2-------Pl dz P2 dz

La condition " V2 ~ 0 quand z ~ 00 " signifie que le termecontenant e+ÂZ ne peut pas être utilisé ou que \lf2(Îv)= O. A la surface, lepremier terme dans l'expression de V1 satisfait toujours la condition

dVl =0 et , appliquant cette condition au reste de l'équation signifie :

dz *IPI 100

[ ] .- -8 1(Â).Â+\IIl(Â). .Jo(Âr).dÂ= 02n 0

ceci est satisfait par la condition 810.)=-'-= \f/l(À.) . Ainsi, les expressions despotentiels deviennent (l l et 12):

(12)

La condition vl = v2 à z = h conduit à

53

\\

81(Â.)e-Îl.h + 81(Â.)e+ÎI.h = 82(Â.)e-Îl.h

ou 81(Â.)( e-Îl.h + e+Îl.h) = 82(Â.)e-Âll(13)

la seconde condition conduit à :

= ~ELiOO[_Â.e-Âh - Â8 2 (Â)e-Âh].Jo(Âr).dÂ21t P2 0

ou

_e-Âh _ 8 1(Â)[e-Âh - e+Âh] =EL[_e-Âh - 8 2 (Â)e-Âh] (14)P2

de 13 on obtient:

(15)

De l'équation 14 ,en substituant8 1(Îv)et en divisant le tout pare-2Âh' ,on obtient:

a2 (Â)[-ke -2ÎJl + 1] = k[e-2ÎJl + 1] avec

ke -2ÎJl

al (Â) = -2Â.h1- ke

VI reste le potentielle plus important et devient:

k = P2 - PlP2 + Pl

(16)

VI = IPI [f'J JoO"r)e-Âz. d + l'X) ke-2lh (e-~2:e+ÀZ) .J 0 (Âr). dÂ] (17)2n 0 0 1- ke

54

à la surface ( z=O ), le potentiel devient :

(18)

Solution de l'équation du potentiel

La solution de la première intégrale de l'équation (19) estévidemment ,-4/R ,~/ é., et, pour l'évaluation de laseconde integrale, il est nécéssaire de transformer la fraction qu'elle

. porte, c'est à direl'expression :

ke-2Âh

1- ke-2Âhce qui nous donne

Ainsi, la seconde intégrale devient :

par suite, la solution totale du potentiel en tout point de la surface àune distance r de la source de courant A est:

(21)

La méthode pour les mesures expérimentales étant celle deWENNER, appliquons donc la formule de l'équation précédente àcette méthode.

55

Application à la configuration de WENNER.

.-i.----------1 G t------------------,

3a

a o a

A c o 8

h=3a/4

... Â ff.*fig 20 "Lonfiguration de Wenner. .

La figure 20 montre la configuration de WENNER pour les structuresà deux couches .Le courant entre par la point A et sort par B. Les point Cet D sont des électrodes de potentiel.

Considérons d'abord le potentiel au point C, la source de courant enA est à une distance a de C. Donc le potentiel en C dû au courant en Aest:

IPI .! +2Ln=oo kn

2n a n=l [(a2 + (2nh)2]7i

Le courant entrant en B est à une distance 2a de C, donc lepotentiel en C dû au point B est:

Conséquemment, le potentiel au point C est:

[a] •• 56

· IPI 1 2~n=ooVc=--+ LJ ------2n 2a n=l [a2 + (2oo)2]~

(22)

TI est évident que par symétrie, le potentiel au point D sera égal àl'opposé du potentiel en C et donc la différence de potentiel entre lespoints C et D sera 2V. D'où

[4a2 + (200)2 ]~

ou

(23)

Dans cette équation, le rapport VAC 1 1 représente la résistance mesuréeR. L'expression de gauche devient alors 2IIaR. C'est cette expressionqui représente la résistivité par la méthode de Wenner dans le cas d'unsol homogène. Si cette expression est utilisée dans le cas de laconfiguration à deux couches, elle donne la résistivité apparente qui estdésigné par pa. Ainsi, l'équation 23 précédente peut être réécrite sous laforme:

n=ao n

Pa = 1 + 4 L: ( k 1 - 1 )Pl h - h -

n=l (1 + (2n - )2)2 (4 + (2n _ )2)2a a

(24)

=1+4F où F est la somme des séries infinies.

57

Cette équation est très importante et est la base d'un certain nombre deméthodes donnant satisfaction dans les interprétations des résultatsproches des réalités du terrain.

Le coefficient de réflexion k est un facteur important dansl'expression précédente. li varie entre +1 et -1.

Si la seconde couche est un isolant pur, p2=oo, alors k=+1.Si la seconde couche est un conducteur parfait, (p2=O), alors k = -1.Ainsi,k = (p2-pl)/p2+pl = «p2/pl)-I)(p2/pl+1).k dépend donc du rapport p2/pl.

Détermination des caractéristiques du modèle à deux couches

La détermination des caractéristiques. du modèle à deux couches estessentiellement basée sur la méthode de minimisation du gradient. Acet effet les hypothèses suivantes sont faites:

- pO[aj] est la série des résistivités apparentes mesurées sur le terrainpar la méthode de Wenner pour n espacements aj.

- p[aj] est la série des résistivités apparentes calculées en fonction des nespacements aj .

L'objectif est de trouver le modèle à deux couches le plus convenablepour lequel la différence entre les valeurs mesurées et les valeurscalculées selon certains critères serait minimum.En théorie, n'importequel critère peut être utilisé(la somme des valeurs absolues desdifférences par exemplej.En pratique le critère du moindre-carré estpréférable.

On considère alors le scalaire 'P(pl,h,k) fonction des carrés des erreursdéfinies par:

n 0 ['] ['] ...~~'P(pl,h,k) = L: (p a.J - p aJ )2

pO [aj]J=1

Ainsi l'objectif est atteint lorsque 'II est au minimum. Les valeurs

pl,h,k correspondantes constituent alors les caractéristiques du modèle àdeux couches le plus convenable.

Minimisation du gradient

Le vecteur gradient V du scalaire \V(p1, h,k) a pour composantes :

58

.... -1.

oùA=l+(2nh/a)2 B A+3.

Or

fi est évident que pour atteindre le minimum de V, il suffit d'atteindre le

minimum de la variation ~\fi de \fi.

~\fI=' Ô\V API + ~f Ah +~ AkBPI ôh Bk

~p l,~,& étant de petites variations qui changent le long du gradientV. Elles s'expriment comme suit: .

Ô\V~=--r;-

Bk

Dans ces expressions r représente une valeur positive exprimée 'enpourcentage par unité de V, convenablement choisie pour une rechercheminutieuse du minimum. [5J

On peut alors écrire :

59

11'\\

~':~ .

Le minimum est obtenu quand ~\JI = 0 (du moins théoriquement).Enpratique, il suffit que :

~\JI < E

• e étant la précision désirée (e> 0).

Les différentes étapes de J'algorithme de minimisation du gradientpeuvent alors s'écrire:

1- Estimation des valeurs initiales pl(O),h(O),k(O).

2- Calcul de la valeur convenable de 1:.

3- Détermination de ~pl,&,&.4- Deux alternatives s'offrent à ce niveau:

a- Si 1~\JI 1< E, alors l'objectif est atteint et pl, h,k représentent lesvaleurs recherchées.

b- Si 1~\JI 1> E alors passer à l'étape 5 ,

5- Estimer les nouvelles valeurs de pl,h,k:,pl(i) = pl(i-l) + ~p

h(i) = h(i-l) + ~

k(i) = k(i-l) +&.Revenir ensuite à l'étape 2 ou à l'étape 3 selon que l'on maintienne

1: constant ou non.

Une fois les caractéristiques du modèle à deux couchesdéterminées, nous pouvons connaître par calcul la résistance d'une prisede terre quelconque qui sera installée sur la base de ce modèle.

De ce point de vue, ce qui suit nous explique le procédé de calculde la résistance d'un piquet vertical en fonction de son enfoncementdans le sol.

60

' .....~ ..l ,i

"':ilïr'Î\êÀLCUL DE LA RESISTANCE D'UN PIQUET DE TERREVERTICAL DANS UN SOL A DEUX COUCHES

La resistance d'une terre etant entièrement liée à la résistivité dusol environnant, l'existance de plusieurs couches peut influer sur cetterésistance, même si l'électrode de terre est complètement enfoncée dansune seule couche. Ceci ne fait que compliquer les difficultés de choixd'électrode de terre avant réalisation. TI est possible de faire des calculsapproximatifs de résistance pour des électrodes de terre de forme simple,tenant compte de l'influence de la non homogénéité du sol. Etudionsdonc en guise d'illustration, le calcul de la résistance d'un piquet de terreselon son enfoncement dans un sol à deux couches.

3.1 - Electrode de terre dans la première couche.

piquet ----,.

pl

p2

l

Air

h

fig 21 Electrode de terreuniquement dans la première couche.

Plusieurs méthodes de calcul sont utilisées à cet effet à savoir:• la méthode d'image.• la méthode de potentiel.

Nous limitant à la seconde méthode,nous pouvons dire qu'elle permetd'effectuer des calculs basés sur la solution de l'équation de Laplace ettenant compte de l'influence de la seconde couche.

Supposons que lélectrode de terre soit remplacée par une source decourant 1 ( 1 courant par unité de longueur ).

Considérons un point 0 dans la première couche, à une profondeur'd' de la surface du sol ( cf figure 22 ). Admettons que ce soit le centred'un système de coordonnées cylindriques.

61

p2

\/ z

fig 22

Le potentiel dans la première couche peut s'écrire:

où Jo est la fonction de BESSEL de 'premier espèce à l'ordre zero.Notons que 'z' est positif dans le sens de la profondeur. Dans le premierterme, le signe negatif est pris en compte par l'exponentiel pour desvaleurs positives de z, et le signe positifpour des valeurs négatives de z.Une expression similaire peut être écrite pour le potentiel V2 dans laseconde couche mais, dans ce cas, z est toujours positif, le signe négatifest utilisé pour l'exponentiel dans le premier terme, et l'on peut donc lesrassembler en un seul. Ainsi,on a:

(29)

Cette équation est déterminée par les conditions aux limites suivantes(1) pour z ~ 00, V2 doit tendre vers zero. Ceci implique donc'P2(Â.) = 0 .(2) A la surface du sol, z = -d, dV/dz = 0(3) A l'interface ,z = (h-d) , VI = V2 et

62

l dVI l dV2pl" dz = p2"---;;;:

Appliquant donc ces conditions aux équations (28) et (29), on obtient:2Â(h-d) 2Âd (1 k\( 2Âh 2l

~1(Â)= e +k I(Â)=k(e +1) tP2(Â) = +.., e +ee2Âh _ k lf/ e2Âd _ k (e2Âh - k)

En remplaçant ces valeurs dans les équations (28) et (29) ,l'expression du potentiel dans la première couche devient :

k" k" k"------+ + (30)

[r2 + (200 + Z)21~ [r2 + [2(00 - d) - zn~ [r2 + [200 - zn~

Pour le cas d'un piquet de terre de rayon a et de longueur 1, lepotentiel à la surface du piquet est obtenu: en faisant r = a et z = d.On obtient donc:

IPl[ 1 n=~ kn

. kn IIV=- + L + 1/ 1 (31)

47Z" (a2+ d2 -}4. n=l ,-[al + (2nh - d)l]}i {a2 + (2nh + d)l]72JJ

le courant 1 dans l'expression ci-dessus, est le courant qui circule dansune portion élémentaire du piquet. Pour obtenir le potentiel à travers toutle piquet, il est nécéssaire d'intégrer ceci de d = 0 à d =1et de diviser lerésultat par 1. On obtient donc:

63

d'où

.."...,R ~.~....Pl... [ln(I+.Ja1.+p,]+

f,-;,,2nl a......

11=«> n(Znh+l+.Jaz+(2nh+ lYl2nh-l+.Jaz+<2nh-lY]] ,. Et ln [ ]n=1 2nh+.Jaz+ (2nh'f 2

Ceci n'est qu'une approximation, du moment où les conditions enpratique, ne correspondent jamais exactement à celles précédemmentposées.

3.2 - Electrode de terre dans les deux couches.

piquet ----,

(32)

pl

p2

L

Air

fig 23 Electrode de terre dans les deux couches.

Soient cr1 et 0'2 les courants par unité de longueur, o l dans lapremière couche et 0'2 dans la seconde;

64

o lpl = 0'2p2o lh + 0'2(I-h) = 1 .

résoudre ces équations équivaut à :

(33)

(6)Ipl

p2 h+pl(l-h)

Ip2

p2 h+p1 (I-h)

02=-----

01=-----

Le potentiel à la surface du piquet à la surface du sol, dû au courantqui circule de cette partie du piquet vers la première couche, partant del'équation (31) est :

t, 12~··· [1 n=oo[ k" k n ]-pp + +.· 2n{p2h+ pI(I- h)] ./a2+ d2 ~ .Ja2+ (2nh - d)' .Ja2+ (2nh+ d)' _

Par la même analyse que précédemment, on montre que le potentiel à lasurface du piquet dû à la source de courant 1dans la seconde couche est:

~ -

Ip2 n=oo (1- k)k" . .

271: ~[.Ja2 + (2nh+ d)']

En remplaçant 1par la valeur de 0'2, on obtient:

Iplp2 n=oo (1- k)kn

2n{p2h +pI(I- h)]~ .Jal+ (2nh+d)'

d'où le potentiel au sein de l'ensemble du piquet est:

65

ceci donne l'expression suivante de la résistance :

." ..,.,.. ....... '....- <,~-', .

. r [h -J 'h']"=: [[2nh+ h+J(2nh+hY+a>]_ .pIp2 1 + a + + ~n ln

R- 2,qp2h+p1(l-h)]1 n a ~. [2nh+.J(2nhy+a'], ~ -'- f::'!:.-

. c..,-

[2nh-h+.J(2nh- hY+ a'r· (1- k)k"·~~nh+1+.Ja'+ (2nh+ IfJ·(2nh+ .J(2nhY+Q']"': 2nh+h + .Ja' t 2nh+hY _ ;

- 1 -!"- --_. ."

(34)

lsoit : R =F [RI +Ra]

où RI est la résistance du piquet dans un sol homogène de résistivité P-tRa est une résistance additionnelle dûe à la seconde couche et F, un )

facteur de pénétration.On peut donc déterminer la résistance de terre d'un piquet vertical encalculant RI pour le piquet en sol homogène et en déterminant Ra et Fgrâce à des abaques.

66

IV - VALIDATION DU PROGRAMME DE CALCUL (ERS CPUl

Le programme de calcul apres exécution avec des données recueuillessur différents sites nous a donné les résultats ci-après :

SITEWI

Q

"Il..Il

l'

NUMERO DU .$ïTEA ~ONSIDERER : 2RoQ 2.500 320.000

" 5.000 245.000" 7.500 182.000Il 10.000 162.000li 12.500 168.000'Il 15.000 152.000

ENTRER LES VALEURS INITIALESro10 = 390ko = -0.44ho = 2.5

LES CARACTERISTIQUES DU MODELE CHOISI :

RoI =Ro2 =k =h =

389.99999 OhmMètres148.35990 OhmMètres-0.4492.49965 Mètres

.~

PRECISION : De1ta~psi= 0.00009465

67

----- - - ---- -- - - - - - - ~~- --~~- ---- - ----

SITEW2

NUMERO DU SITE A CONSIDERER 110 Rocs 1.000 335.520" 1.500 232.790.. ,1 2.000 213.630,. .. 2.500 219.910l' " 3.000 232.790.1

., 4.000 210.110

",. 6.000 200.940,. 8.000 202.570,.,

ENTRER LES VALEURS INITIALESro10 = 250kO = -0.5ho = 2

LES CARACTERISTIQUES DU MODELE CHOISI :

Ro1 =Ro2 =k =h =

250.00092 OhmMètres184.35446 OhmMètres-0.1512.11533 Mètres

PRECISION : Delta_Psi= 0.00001324

Les résultats obtenus lors des validations du programme de calculERS_CPU, comparés à ceux obtenus gràce à un programme canadien decalcul existant sous le nom de RESIST sont satisfaisants.

68

CONCLUSION

Cette etude nous a permis de connaître le réseauélectrque de la SBEE, de comprendre que les prises de terreoccupent une place de choix dans la protection des personnes etdu matériel de la société. Cependant, il "reste qu'aucune structurene prend en charge ni l'étude, ni le contrôle des prises de terrede la société.Aussi faudra-t-il qu'à l'avenir cet état de chose soitcorrigé.Le présent document peut être utilisé àcette fin.

La perfection n'étant pas de ce monde,les critiques etsuggestions seront les bienvenues.Nous souhaiterions qued'autres personnes puissentpoursuivre et parfaire l'oeuvreentreprise.

69

BIBLIOGRAPIllE

[1] PRINCIPE DE CONCEPTION ET DE REALISATION DE MISE ALA TERRE.SPECIFICATIONTECHNIQUE EDFCENTRE DE NORMALISATIONJANVIER 1984 H 115

[2] document LEGRANDLA PROTECTIONed GAIS Decembre 1989

[3] F. Dawalibi et C. J. BlattnerEARTH RESISTIVITY MEASUREMENT.INTERPRETETION TECHNIQUESElectric Power Research Institute (EPRI) approved by th IEEE TDC ofthe PES july 1983.

[4] J.Hamelin et C. Le teinturierLA FOUDREEd Echo des recherches (avril 1982) CENET

[5] Catalogues 2f (Franklin France) sur paratonneres et prises de terre

[6] Cahier des prescriptions .Travaux d'electrificationNormes Française enrégistrée.NF C 11-200 Avril 74Ed UTE 12,place des Etats Unis 75783 Paris CEDEX

70

[7] André VialardPRÉCIS DE CALCUL TOPOMÉTRIQUE

ae édition

t8] TECHNIG.UES DE L'INGENIEURTome. 6

Résime du NEUTRE

[9] Th. APETISEMINAIRE DE fORMA, \ON Juin 1994

ce.ntre de formatlon ProfessLohne llQ.

et dC2 perfe.ctlonne.ment .de La CE BAb. CALAVI.

[10] G. F: TQjj

E. arth RQsLS"tonces

London 1.9&4

11

ANNEXE

72

,.

Type Nature du sections utilisées (en mm" )d'installation càble

Br MT BTAérien CUIVre 14; 17; en disparition.

29; 38.Alliage 75;117. lx22; lx34,4; Alliage d'Aluminiumd'Aluminium lx35; . lx54,6; isolé et en faisceau

Il (ALMELEC) lx75,5; lx85; 3x25+54,6+16;lx93; lx117. 3x35+54,6+2x16;

3x50+54,6+2xI6;3x70+54,6+2xI6;

alliage 185;228 185. -Il d'Aluminium type

Canadien.cuivre (isolant à - 17;25;29;32;70. -

Souterrain papier imprégné àl'huile)Aluminium à 400 35; 50; 95; 150; lx35+1x35.isolant synthétique 240. 3xI6+1xI6.

Il N.B. Toujours 3x25+1x25.accompagnés d'un 3x35+1x35.conducteur de terrelx25.

cuivre à isolant - 25;35;50;150. 2x10 2x16Il synthétique 2x25 4x10

4x16 4x25

Centrale d' Akpakpa Porto- Novo------------, r-----ll ,

]1

11

1

Sous -sta.tionde GbégarnllYr------l

1 1 1

" " 63"5 kY 1 \'1 5, 63kV

1 j i j i~~3 181 _~Z_b~ L __ ~ot1 Co~3 Ccit~ Cot6. ~n.:c~ L._ . _

Sta.tiol'l d2 'W.do kor------,. 10A •1161/15 kV 2DA 1

20B l'10S

1

Sakété 0

~Onigbolo

~VNOPT'QUE \)\J RESEAU

ELE.CTR\QUE DE \..A SBEE.

73

Arrnenrlents des lignes sur isolateurs rigides

1 Armement alterne A 63 ou A 70

lno

o,..1"1

'" 5

lno-

lno

lno-

Fig 2 Armement drapeau décalé DO lOS

74

-.

Armements des lignes sur isolateurs suspendus

Fig 4Armement en-nlppe-voüte

NV 1 ou NV2

Fig 5Armement en nappe-yoüte

pOUl région vpntée

NWNote. - Sur les po,eault en bois.

t'armemenl nappe-voûle est "xe par colliers

Fig 6Armements alternes AS 70 ou AS 84

75

IIIo

1Fig 7

Armement en drapeau DS lOS

Armements pour supports comportant des conducteursMTet BT

Dimensions en centimètres

dispositifavertisseur

"-8....

dispositif-- ...avertisseur

oo

/\\"0

Fig 8Armement nappe-voOte pour lignes MT

et réseaux BT isolés

76

Fig 9Armement drapeau pour lignes MT

et réseaux BT isolés

LAC.M 2,4

Fig 10

71

p

Fig 11

I.A.C.M 31,5

l ,

J__~_

I.A.C.M 1aOA

Fig 12

78

LE NUAGE ORAGEUXFig 13:---==-.:...::...=....:.-=-==-=--=-~~--~--

\\,1'\

\ \

Fig 14: L'ONDE FOUDRE

(U.!.) C

go% crèl. C

50% _

30%

10% _

T50

TM • 1_ cM monl.. ( ,.TC • '*"PO cM oeoœn.. ( ,.

Pout une oncle cM tlWl$lOf\TM· 1.67 (Tgo- T30ITC· T50- T30

POW' une on<Je de couran!TM • 1.2~ ITgo - T'01TO· T50 - T,O

79

Fig 15: Emplacement des mises ~ la terre sur le réseau dedistribution:

011 !1 11 1

rD1 11 1

~111

1 1 --1 -. -- ---1 1 --1 1

1 rD11 11 __ J

1

NOT /1. : Dans tous les cas,distance minimale entrela Terre du Neutre et celleder masses > 8 rn

11 1L I

111

. , 1 -+!rCDi-- 1

1I~i 1't 1 11 ;.--t----1 1::..----;---~_-.::..J~ 1

1111

- 1,-----j 1

!Ë1~~J _~ : 1L ~ 1

1 r-- --------1 1

:!.~ ~.'.L~T~ , .:"'l~ 1l ,'-~-- , JL_:' - -_.

80

Fig 16: Mise A la terre au niveau des supports ( poteaux)

rixation par feuillardinox 20 lIllII -+--'F==~

(tous les mètres)

~~~~~\\'7h\\Yt) ,\ '//1P>/O.SOm

- - ----<::+·-------.....---------------\~:~li~_:

l' il~ud JCIl" y.lill': cui vre

évl'nt"l' 1 ou gr'j 1Je r.uivre

oV'l

-r,

I.~. CâLleà fond de Ioui l l e

du ~Ut,pOI'l

,. 3.o0m

- VUE Dr DESSUS -

·1Piquet ac i er gaint cuivr-e

(si poss iblc )

e[- -----...~ ~o ~,

.t riouet

Côb Le cuLvrc de s e c t i.o n 2'j mm2 mi.n i.mo Le l.ongueur enterrée 10 m dl.~l)o~;é~ en

s e rp en t i.n uon s ',IIII! trOfKh,::t; de longueur J ni et de p r o t cndc ur 0t~)U 01 rtlU'UIIUlil

Procidês d'a~~lLorotLon de L~ prLse de terre si.. nécessoLre (voLr FT 16)1 - Pl.que t s di~ t.e r r o ou grl.LLe& •:~ - Pro,"ul'!,j,',r'l:nl du L0ble l~lltt:r('~ uvee aLlongement de Lü lrolll'Ii::e l'l fliL­

se en pto·:e d' un pLquet de terre ou d' une grLLl.p Q. L' p,:t<:...éml.'té3 MOLtLpLLcoti..on au nombre dû prLses de t0rre.

81

82

st.l.

Paratonnerre St Elme

Prise de terre paratonnerre standasystème patte d'oie

Eo<O.o

sc

ml

sc

Eo<0ci

Eo~o

mu1 m

1 m

1 m

E0<0ci

ml

I- 1 m

1·

Piquet: ht l,50 il 2

PiqUI ht 1,50 il 2 m

sc

Piquet: ht 1,50 il 2 m

Prise de terre de paratonnerrepar piquets alignés

Prise de terre de paratonnerrepar piquets triangulés

Prise de terre paratonnerresystème patte d'oie amélioré

EC\I

Fourreaude protection:long2 m

3 colliersde fixation inox

Borne de coupure

Hampe

Fixationdes conducteurs:3 au mètre

Collier inoxde fixation

u conducteur

me mât rallonge

1" mât rallonge

Conducteur CUétamé 30 x2

3 me mât rallonge

------

Eo<0llÏ

C Iii rd raccordementdu conducteur

EocoM

EooC\Ï

--_._-....

Prise de terreen fond de fouille

Raccordement i~~- - - - - - - - ..... \fond de fouille 1 1

. 1existant 1 1

1 ~paratonnerre 1

11

...._--------Prise de terre en patte d'olepour paratonnerre

Collierret. 0020 RP

83

Normes éditées par l'Union technique de l'Électricité ce)

- Coordination de J'isolement: Termes, définitions, principes et règles.

- Textes officiels relatifs aux conditions techniques auxquelles doivent satisfaire lesdistributions d'énergie électrique.

- Installations de branchement de première catégorie comprises entre le réseau dedistribution et l'origine des installations intérieures.

- Installations électriques à basse tension : Règ~es.

NF C 1()..100.Septembre 1977

C 11-001.Mai 1978

NF C 14-100.Février 1984

NF C 15-100Mai 1991

NF C 17-200. -Installations d'éclairage public: Règles.Avril 1990

UTE C 18-510. - Recueil d'instructions générales de sécurité d'ordre électrique.Novembre 1988

- Transformateurs triphasés à deux enroulements en cuivre, pour réseaux de distri­bution publique à 50 Hz : Règles complémentaires - Caractéristiques.

- Disjoncteurs Règles.NF C 63-120.Décembre 1974

add 1 - Additif à la norme NF C 63-120 - décembre 1974.Février 1984

UTE C 18-530.Mai 1990

NF C 20-010.Octobre 1986

NF C 32-209.septembre 1988

NF C 32-321.Avril 1982

NF C 33-209.Septembre 1988

NF C 33-210.Septembre 1988

- Carnet de prescriptions de sécurité électrique destiné au personnel habilité - nonélectricien (BO. HO). exécutant CB 1. H1), chargé d'interventions CBR).

- Règles communes aux matériels électriques - Oassification des degrés de protec­tion procurés par les enveloppes.

- Conducteurs et câbles isolés pour installations - Câbles isolés au polychlorure devinyle pour circuit très basse tension.

- Conducteurs et câbles isolés pour installations - Câbles rigides isolés au polyéthy­lène réticulé sous gaine de protection en polychlorure de vinyle - Série U 1000 R2V.

- Câbles isolés ou protégés pour réseaux d'énergie - Câbles isolés assemblés enfaisceau pour réseaux aériens. de tension nominale 0,6/1 kV.

- Câbles isolés ou protégés pour réseaux d'énergie - Câbles rigides isolés aupolyéthylène réticulé sous gaine de protection en polychlorure de vinyle - Série FR- NI-XDV-A.

Pr C 33-223. - A rétude..

NF C 34-110. - Sis et câbles en cuivre dur - Fils et câbles en bronze.Mai 1980

NF C 34-125. - Câbles en •. alliage d'aluminium et en alliage d'aluminium-acier pour lignes aérien-Septembre 1976 nes : Règles.

NF C 52-100. - Transformateurs de puissance.Août 1990

NF C52-112.Avril 1968

NF C 64-140.janvier 1990

NF C 65-100.Mai 1972

NF C 66-231.Juillet 1981

NF C 66-232.Juillet 1981

NF C 66-233.Juillet 1981

NF C 66-23q.Juillet 1981

- Appareillage à haute tension pour courant alternatif - Interrupteurs-sectionneursaériens. - Règles.

- Parafoudres à résistance variable pour réseaux à courant alternatif: Règles.

- Isolateurs en verre du type capot et tige: Caractéristiques - Dimensions.

- Isolateurs en verre à capots et tiges solidarisés: Caractéristiques - Dimensions.

- Isolateurs en verre pour tensions supérieures à 1 000 V - Isolateurs en trois piècesavec fixation sur tige (VHT).

-Isolateurs en verre pour tensions supérieures à 1 000 V - Isolateurs en deux piècesavec fixation sur tige (VHT... T).

(0) Les normes de la série Csont en vente à l'Union technique de l'Électricité, Cedex 64 92052 - Paris la Défense- tél. : (1) 4ô 91 11 11, ainsi qu'au Service de diffusion de l'Association Française de Normalisation, TourEurope, CEDEX 7, 92049 PARIS-LA DEFENSE. Téléph. : (1) 42 91 55 55.

84

NF C 66-4· '. - A l'étude,

NF C 66-403. - Ferrures - Consoles inclinées (CI).Avril 1986

NF C 66-404. - Ferrures - Consoles de tête de poteau (CT).Avril 1986

NF C 66-421. - Ferrures - Bras incliné - Ferrure de renforcement BI 70 - 340 FR.Avril 1986

NF C 66-422. - Ferrures - Bras de tête de poteau (BT).Avril 1986

NF C 66-425. - Ferrures· Bras inclinés pour armement suspendu (BIS).Avril 1986

NF C 66-427. - Ferrures· Colliers pour fixation de ferrures sur poteaux cylindriques (CNV).Décembre 1973

NF C 66-428. - Ferrures - Armement nappe-voûte (NV).Avril 1986

NF C 66-433. - Ferrures - Plaquettes de serrage sur poteaux cylindriques (PR).Avril 1986

NF C 66-437. - Ferrures· Ferrures de tête (FT) pour poteaux en bois contefichés.Novembre 1974

NF C 66-439. - Ferrures· Semelle métallique (SM).Juillet 1981

NF C 66-441. - Ferrures - Tiges de jumelage et de moisage (TG).Août 1978

C 66-481. - Ferrures - Tiges d'ancrage pour haubanage (TA).Juin 1955

C 66-483. - Ferrures - Colliers pour haubanage (CA).Juin 1955

C 66-484. - Ferrures - Tendeurs à lanterne (TL).Juin 1955

NF -c 66-800. - Raccords de jonction, de dérivation et d'extrémité.AoOt 1978

NF C 67-100. - Poteaux en bois: Spécifications.Mars 1982

NF C 67-200. - Poteaux en béton armé: SpécificationsDécembre 1981

NF C 67-220. - Poteaux en béton de classes D et E.Juin 1987

NF C 67-250. - Poteaux en béton précontraint: Spécifications.Décembre 1981

NF C 68-091. - Plinthes, moulures et chambranles en bois: Règles et dimensions.Mars 1975

Normes éditées par I"Association Française de Normalisation (**)

NF A47-151. - Tables rigides en acier Toron de 7 fils.Juin 1954

NF A47-152. - Tables rigides en acier Toron de 19 fils.Juin 1954

(ï Ces normes sont en vente à l'Association Française de Normalisation.

85

-REGARD DE TERRE- - DETAIL ',/:\' -.:..-

. ..--~-\

Réservation L:10 ou buse

, fi 10pour pas5age ubl.ea

Vers circui.t da to,.een tond de fouille

,1r­t:

1,

- - --ŒI=I=~~

PLat cu sax 50/266

4 trous2 X' 6 prof. 6

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1

1

1

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