Modélisation des systèmes de mise à la terre des lignes électriques soumis à des transitoires de foudre
Auteur / Autrice : | Xavier Legrand |
Direction : | Philippe Auriol |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Génie électrique |
Date : | Soutenance en 2007 |
Etablissement(s) : | Ecully, Ecole centrale de Lyon |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire AMPERE (Ecully, Rhône) |
Mots clés
Résumé
Ce travail de thèse porte sur la modélisation des systèmes de mise à la terre des lignes électriques soumis à des transitoires de foudre. Nous identifions et caractérisons tout d’abord les différents paramètres qui influencent le comportement des systèmes de mise à la terre, en particulier lorsqu’ils diffusent un courant de la foudre. Nous proposons alors de représenter dans un premier temps ce comportement en fréquentiel, en nous appuyant sur un modèle électromagnétique issu de la théorie des antennes. Nous montrons en effet en détaillant la théorie de ce modèle et en le validant expérimentalement, qu’il s’agit de l’approche la mieux adaptée aux structures qui nous intéressent. Cette modélisation fréquentielle est alors appliquée afin d’établir diverses règles d’ingénierie permettant d’optimiser la structure des systèmes de mise à la terre. A partir de la représentation du système de mise à la terre dans le domaine fréquentiel, nous élaborons alors un modèle décrivant son comportement dynamique pour les études de transitoires en temporel. Notre approche nous permet de représenter par des équations d’état dans des logiciels de type EMTP-RV un système de mise à la terre complexe possédant plusieurs points de connexion avec le réseau électrique. Cette modélisation est validée et se montre bien adaptée pour répondre à plusieurs questions qui reviennent souvent lors d’études de coordination des isolements et de CEM. Nous montrons alors comment calculer en temporel les grandeurs électriques se propageant dans le sol au voisinage d’un système de mise à la terre, dans l’optique d’estimer leurs effets sur son environnement matériel (câbles enterrés) ou humain (sécurité). Nous montrons ainsi qu’il est bien adapté pour les études de sécurité autour d’un pylône foudroyé. Nous développons finalement un algorithme original permettant de calculer l’expression proposée par Pollaczek pour calculer les couplages faisant intervenir des conducteurs enterrés. Cet algorithme, basé sur une méthode de quasi-Monte Carlo, se montre efficace et facile à mettre en oeuvre. Il nous permet de disposer d’une alternative aux formules approchées utilisées classiquement.