Article

1 - LA TERRE COMME CONDUCTEUR ÉLECTRIQUE

2 - RAPPELS SUR LA MÉTHODE DE MODÉLISATION

3 - VALIDATION ET ANALYSE DE SENSIBILITÉ

4 - CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT D’UN RÉSEAU DE TERRE

5 - MODÉLISATION SYSTÈME

6 - CONCLUSION

7 - GLOSSAIRE

8 - SIGLES, NOTATIONS ET SYMBOLES

Article de référence | Réf : D3074 v1

Modélisation par circuits électriques équivalents des réseaux de terre - Application

Auteur(s) : James ROUDET, Edith CLAVEL, Jean-Michel GUICHON, Alexis DERBEY, Patrice JOYEUX

Date de publication : 10 nov. 2019

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RÉSUMÉ

Les réseaux de terre jouent un rôle essentiel dans la protection du bâtiment et des personnes contre les agressions externes comme la foudre. Ceux-ci sont appelés à jouer des rôles de plus en plus importants dans le cadre du bâtiment dit intelligent bardé de dispositifs électriques. Cet article propose une méthode de modélisation adaptée aux particularités des conducteurs enterrés. Les modèles proposés couvrent une large gamme de fréquences et s’expriment sous forme de circuits électriques équivalents et facilement implantables dans un logiciel de simulation 0D permettant d’intégrer des sources de perturbation externes, des composants et systèmes hétérogènes.

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ABSTRACT

Modelling Earth Networks by Equivalent Electric Circuits. Application

Earth networks play an essential role in protecting the building and people from external hazards such as lightning. They are called upon to play increasingly important roles in the context of the smart building with its electrical devices. This article proposes a modelling method adapted to the particularities of buried conductors. The proposed models cover a wide range of frequencies and are expressed in the form of equivalent electrical circuits that can be easily implemented in 0D simulation software to integrate external disturbance sources, components and heterogeneous systems.

Auteur(s)

  • James ROUDET : Professeur des universités Université Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, G2Elab, Grenoble, France

  • Edith CLAVEL : Maître de conférences HdR Université Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, G2Elab, Grenoble, France

  • Jean-Michel GUICHON : Maître de conférences Université Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, G2Elab, Grenoble, France

  • Alexis DERBEY : Ingénieur CNRS Université Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, G2Elab, Grenoble, France

  • Patrice JOYEUX : Ingénieur Hager Company, Hager Electro, Obernai, France

INTRODUCTION

Cet article a pour ambition de montrer quels sont les modèles utilisables dans une simulation de type « circuit ou 0D » de l’écoulement des courants parasites (foudre, perturbations CEM...) dans un bâtiment qu’il soit résidentiel ou industriel. De nombreux travaux modélisent les phénomènes complexes de conduction des courants au sein de la terre sans pour autant aboutir à un modèle système simple utilisable. À la complexité physique se rajoute l’hétérogénéité de la terre elle-même ou la présence de matériaux divers (conduites, remblais...). Cela mène potentiellement à l’impossibilité de décrire dans son entièreté le milieu. Dans l’objectif du dimensionnement d’une installation électrique bien d’autres éléments complexes viennent s’ajouter et l’idée, ici, est de proposer une étude globale mais pertinente du comportement du bâtiment et non de phénomènes locaux très fins et partiels.

Ce second volet fait suite à l’article [D 3 073] dans lequel ont été explicités des modèles électriques valables sur une large gamme de fréquence de conducteurs enterrés de géométrie plus ou moins complexe et représentatifs de situations réelles. L’utilisation de ces modèles permet d’obtenir les ordres de grandeur et les paramètres géométriques dimensionnant des prises de terre élémentaires ou d’autres conducteurs enterrés grâce à des analyses de sensibilité. Dans un second temps l’exemple d’un bâtiment complet incluant les divers câblages et des matériels connectés est traité montrant l’efficacité des modèles et de l’approche système.

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KEYWORDS

lightning   |   electromagnetic compatibitity   |   earth networks   |   equivalent electrical circuits   |   0D simulation

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-d3074


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - EDF -   H115 : Principes de conception et de réalisation des mises à la terre.  -  EDF NI 115 (1984).

  • (2) - PARNOUX (C.) -   Guide de la mesure de la terre.  -  Éd. 4 (2013) http://www.chauvin-arnoux.com/sites/ default/files/documents/dc_f_guide- terre_ed4.pdf.

  • (3) - SILVEIRA (F.H.), VISACRO (S.), ALIPIO (R.), DE CONTI (A.) -   Lightning-induced voltages over lossy ground : the effect of frequency dependence of electrical parameters of soil.  -  IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, vol. 56, issue 5, p. 1129-1136 (2014).

  • (4) - PAPAIZ GARBINI (G.) -   Contribution au calcul des élévations de potentiel de sol en contexte ferroviaire.  -  Thèse de doctorat, Université Paris Sud, 25 juin 2015.

  • (5) - LEGRAND (X.) -   Modélisation des systèmes de mise à la terre des lignes électriques soumises à des transitoires de foudre.  -  Thèse de doctorat, École centrale de Lyon, déc. 2007.

  • ...

1 Outils logiciels

ALTAIR FLUX, [Flux][Flux-PEEC] ALTAIR 15, Chemin de Malacher, 38340 Meylan, France

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