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Article

1 - POSITION DES CÂBLES BLINDÉS DANS LA TOPOLOGIE D'UNE INSTALLATION ÉLECTRIQUE

2 - DESCRIPTIONS PHYSIQUES DES RÉSEAUX DE TERRE

3 - PRINCIPAUX PROTOCOLES DE CONNEXIONS DES CÂBLES BLINDÉS À LA TERRE

4 - CONTRIBUTION DES PHÉNOMÈNES DE PROPAGATION

5 - ÉMISSION DES CÂBLES BLINDÉS

Article de référence | Réf : D1321 v1

Descriptions physiques des réseaux de terre
Liens physiques des câbles blindés aux réseaux de terre

Auteur(s) : Bernard DEMOULIN

Date de publication : 10 nov. 2010

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RÉSUMÉ

Pour lutter contre les perturbations électromagnétiques des équipements, il est nécessaire de les relier au sol. Or connecter un équipement électronique au réseau de terre peut se faire soit en un point, soit à plusieurs points. Les situations sur le terrain étant très diverses, le choix de la stratégie de protection à adopter est capital. Cet article présente le principe de la ligne de terre et son rôle dans la sécurité électrique des équipements. Sont également détaillés ici les différents types de perturbations électromagnétiques provenant des réseaux de terre. De même, sont exposées les méthodes de connexion des câbles à la terre, en un ou deux points. Enfin, sont abordés les principes de propagation et sa modélisation à travers les lignes de transmission.

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ABSTRACT

In order to address the electromagnetic perturbances of equipment, it must be connected to the ground. However electronic equipment can be connected to the ground in one or several points. As the situations on the field are extremely diverse, the choice of the protection strategy is essential. This article presents the principle of the earth line and its role in the electrical security of equipment. The various types of electromagnetic perturbances generated by terrestrial networks are also detailed together with connection methods of cables to the ground in one or two points. To conclude, the principles of propagation and its modelling via transmission lines are presented.

Auteur(s)

  • Bernard DEMOULIN : Professeur émérite, Université Lille 1 - Groupe TELICE de l'IEMN, UMR CNRS 8520

INTRODUCTION

La question des protocoles de connexions d'une installation ou d'un équipement électronique aux réseaux de terre est souvent très controversée quant au choix de la stratégie de protection adoptée contre les perturbations électromagnétiques. En d'autres termes, faut-il connecter une installation et notamment un câble blindé en un seul point ou en plusieurs points à la terre ? Compte tenu de l'extrême diversité des situations rencontrées en pratique, ce texte complémentaire du dossier [D 1 320] consacré aux blindages électromagnétiques s'efforce sur la base d'exemples volontairement simples d'éclaircir cette difficile question.

Après un rappel des propriétés de la ligne de terre et de ses liens avec le réseau d'alimentation en énergie électrique, on aborde l'impact de différents types de perturbations produites par des champs magnétiques, des champs électriques et dans d'autres cas par des courants indésirables circulant dans le sol.

Afin de discerner beaucoup plus facilement l'effet des connexions de terre sur l'amplitude des tensions résiduelles collectées aux extrémités d'un câble blindé, les perturbations sont réduites à des sources ponctuelles animées de variations d'amplitude sinusoïdales fonction de la variable temps. L'usage de circuits électriques équivalents simplifie l'analyse physique dont on extrait quelques formules contenant les paramètres les plus influents du point de vue de la compatibilité électromagnétique. Cette approche est ensuite perfectionnée en tenant compte de la contribution des phénomènes de propagation.

L'usage de la réciprocité électromagnétique permet d'analyser le comportement de câbles blindés produisant l'émission de signaux résiduels.

Le rappel de quelques éléments sur la théorie des lignes de transmission devrait faciliter l'analyse de synthèse des circuits équivalents et de la prise en compte des phénomènes de propagation.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-d1321


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2. Descriptions physiques des réseaux de terre

2.1 Ligne de terre de sécurité électrique

L'alimentation en énergie électrique s'effectue en règle générale à partir de transformateurs triphasés recevant au primaire la moyenne tension de 25 kV entre phases sous la fréquence de 50 Hz. Le secondaire délivre l'énergie sous 380 V entre phases avec sortie du neutre. Cela signifie que la capture de l'énergie par une installation ou un équipement électrique sous courant monophasé s'effectue entre phase et neutre avec pour tension nominale , soit une différence de potentiel de 220 V.

Dans la plupart des postes de distribution, le conducteur neutre est mis en contact avec la terre par une résistance RN reliée à une prise de terre locale ; la figure 2 précise cette disposition. Sous cette configuration, on se rend compte que tout objet métallique entrant en contact avec le conducteur de phase est porté à une différence de potentiel de 220 V rapportée à la surface du sol. Contrairement au conducteur de phase, le neutre devrait être au même potentiel que la terre locale, nous verrons dans la suite que c'est rarement le cas, notamment lors des épisodes de foudroiement intervenant dans le voisinage de la ligne d'alimentation en énergie. Précisons qu'il existe d'autres protocoles de configuration du neutre, néanmoins le contact au sol par la résistance reste de loin le plus employé dans les postes de distribution.

Nota :

le dossier [D 4 210] apporte quelques détails sur la structure des réseaux d'alimentation en énergie électrique.

Pour réduire les risques engendrés par tout contact fortuit avec le conducteur de phase, des règles...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) -   Grounding of industrial and commercial power systems.  -  IEEE Green book, published by the Institute of Electrical and Electronics Engineers IEEE Std. 142ä, (revision of IEEE Std. 142-1991) (2007).

  • (2) - VIJAYARAGHAVAN (G.), BROWN (M.), BARNES (M.) -   Practical grounding, bonding, shielding and surge protection.  -  Edited by ELSEVIER, ISBN-13 : 978-0-7506-6399-1 (2004).

  • (3) - RACHIDI (F.) -   Immunité au rayonnement : analyse de couplage avec les câbles blindés.  -  Notes de cours de l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne (CH) (2004).

  • (4) - BOURGEOIS (Y.), ZEDDAM (A.), REINEIX (A.) -   Optimisation de la protection d'un câble de télécommunications enterré contre les effets directs et indirects de la foudre.  -  Colloque International en Langue Française sur la CEM, Paris, p. 234-235 (2008).

  • (5) - KONÉ (L.), RAZZAFERSON (R.), DEMOULIN (B.), MOULIN (F.), GAUTHIER (F.), ZEDDAM (A.) -   Analyses et mesures du rayonnement électromagnétique engendré par des communications haut débit transmises sur des lignes d'énergie.  -  ...

1 Sites Internet

Grounding and bonding, advances in the telecommunications http://www.atis.org/peg/docs2000/treyfney.pdf

Mike Holt Enterprises http://www.mikeholt.com/Powerquality/Powerquality.htm

Dallas semiconductor Maxim http://pdfserv.maxim-ic.com/en/an/AN2045.pdf

AMP NETCONNECT http://www.ampnetconnect.com/documents/Grounding_and_Bonding_White_Paper_13Sep2006.pdf

Wikipedia http://en.wikipedia.org/wiki/Ground_(electricity)

HAUT DE PAGE

2 Normes et standards

ITU-T - 05-96 - Bonding configurations and earth inside a telecommunications building. Standard on Telecommunications, Recommendation K.27 (Previously CCITT Recommendation) - -

NATO SDIP-27, NATO SDIP-29 - TEMPEST Standards - -

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