La mise à la terre, les interférences électromagnétiques et l'industrie des réseaux électriques

---

La plupart des ingénieurs en alimentation électrique doivent régulièrement résoudre des problèmes conceptuels et opérationnels où des sections de courant de phase suivent des trajets indésirables, ce qui entraîne de nombreuses conséquences, qu'il s'agisse de petites tracasseries ou de spectaculaires défaillances. Un grand nombre de ces projets ont trait à la mise à la terre et aux interférences électromagnétiques. Une bonne compréhension de ces sujets et des outils logiciels techniques appropriés est primordiale à tous les services publics d'électricité préoccupés par la sécurité et la fiabilité de leurs systèmes et par leur responsabilité envers le public et leurs employés. La discussion suivante souligne l'importance de la mise à la terre et des interférences électromagnétiques.

1. Idéalement, les réseaux électriques devraient transporter des courants équilibrés à trois phases. Habituellement, dans ce cas, la circulation des courants est limitée à des trajets métalliques ou à des terres prédéterminés. En pratique, toutefois, il existe toujours un déséquilibre en raison de composants et de charges asymétriques du système. Ceci entraîne la circulation de courant dans de soi-disants « trajets et terres non alimentés ». Les conséquences peuvent être soit des effets imperceptibles et de petites tracasseries, soit un endommagement important de l'équipement et des risques d'accidents. En plus de ces conditions de déséquilibre « de régime permanent », il est important de s'occuper régulièrement des conditions anormales, qu'il s'agisse de conditions de défaut déclenchées naturellement (comme la foudre) ou de défectuosités, de défaillances et de vandalisme de l'équipement.

2. Les techniques d'analyse du flux d'électricité équilibré à trois phases normal et anormal sont bien comprises et tout à fait prévisibles. Toutefois, le niveau de courant qui circule à l'extérieur du réseau à trois phases (p. ex. : terre, câbles aériens, câbles de neutre, gaines métalliques et diverses structures métalliques) est très difficile à évaluer avec la théorie classique des circuits ou des méthodes d'approximation, surtout en raison du fait que la circulation des courants neutres ne se limite plus à des trajets dédiés (comme des câbles aériens) et peut se produire dans un sol où se trouvent des trajets tridimensonnels complexes.

3. Les effets de ces circulations de courant sont nombreux et englobent de nombreuses spécialités de systèmes électriques telles que :

1. La mise à la terre et toutes ses ramifications, dont :
   • les problèmes de sécurité (potentiels de contact, de pas et transférés).
   • le couplage conductif avec les pipelines et les structures métalliques.
   • l'élévation du potentiel de terre et ses effets sur les équipements de télécommunications et les déplacements de neutres de phases.
   • les défectuosités de systèmes de protection entraînées par des courants circulants et des contraintes de tension dans des circuits électroniques.
   • les problèmes transitoires impliquant la foudre et la commutation d'équipements de systèmes électriques tels que des disjoncteurs et des batteries de condensateurs.
2. Les problèmes d'interférences électromagnétiques tels que :
   • l'induction à des systèmes de gazoducs, d'oléoducs ou de conduites d'eau.
   • le bruit audio de circuits téléphoniques et de communication.
   • le couplage avec des clôtures et des structures métalliques allongées.
3. Les champs magnétiques et électriques et les sujets d'intérêt public connexes, qui impliquent :
   • des champs magnétiques provenant de courants résiduels issus de systèmes de distribution.
   • des champs magnétiques générés par des neutres enterrés et des tuyaux transportant des courants « résiduels ».

4. Avant l'avènement des ordinateurs et des logiciels, il était pratiquement impossible de calculer avec précision ces effets (sauf dans des cas généraux très simples). Aujourd'hui, des logiciels spécialisés associés à de puissantes plateformes informatiques permettent de prévoir avec précision ces effets. Toutefois, la complexité du phénomène exige non seulement une spécialisation et un engagement en ingénierie, mais également une sensibilisation et un soutien authentiques en gestion afin que les avantages de cette nouvelle acquisition de connaissances entraînent d'importants rendements de capital investi. Les avantages directs et indirects peuvent toutefois s'avérer phénoménaux : environ 10 à 100 fois l'investissement dans un espace de cinq ans et plus de 1 000 fois dans un espace de 10 à 20 ans. Ces avantages sont résumés ci-après.

5. Les avantages découlant de l'investissement dans des solutions d'analyse technique rigoureuses et à la fine pointe de la technologie à des problèmes de mise à la terre et d'interférences électromagnétiques peuvent être catégorisés ainsi :

1. Avantages pour le service public d'électricité :
   • des conceptions techniques précises et réalistes qui offrent un rendement optimal à un coût économique. Les problèmes potentiels sont identifiés à l'étape de conception, ce qui permet d'éviter des ajouts ou des modifications coûteux de mesures d'atténuation opérationnelles.
   • les longues discussions et les divergences d'opinions sont évitées grâce à l'utilisation de méthodes fiables et éprouvées pour générer la conception.
   • la normalisation fondée sur la modélisation complète est possible.
   • les dossiers judiciaires portant sur des accidents, des problèmes éventuels et des questions environnementales peuvent être contestés ou réglés hors cours avec une grande confiance et une excellente compréhension des événements, des sujets et des responsabilités.
   • la qualité et la supériorité des conceptions auront des effets à long terme importants sur la fiabilité du réseau et réduiront considérablement le nombre de défauts et de défaillances du système électrique entraînés par des contraintes de fréquence industrielle et de tensions transitoires générées par la conduction de mise à la terre et les interférences électromagnétiques.
2. Avantages pour le public :
   • une alimentation en électricité plus économique et fiable en raison de la réduction du nombre d'échecs et de défaillances d'équipements du système d'alimentation.
   • des installations plus sécuritaires de systèmes d'alimentation et moins de problèmes d'interférences inductives.
   • l'atténuation ou l'élimination des champs électromagnétiques environnementaux.
   • une confiance plus élevée envers le service public d'électricité grâce à une perception de leadership lors de l'évaluation rigoureuse des inquiétudes du public.
3. Avantages pour l'ingénieur, qui :
   • ne se sent plus impuissant lorsqu'il fait face à des problèmes techniques compliqués ou connaît la frustration des conceptions ou des atténuations fondées sur des méthodes peu fiables et incomplètes.
   • acquiert des connaissances et une compréhension importantes sur un sujet technique difficile et très exigeant.
   • se sent utile, respecté et apprécié par ses collègues et par son équipe de gestion.

6. Les publications et les articles suivants présentent des témoignages par écrit des avantages directs, qui découlent de plusieurs entreprises qui utilisent actuellement le progiciel CDEGS.