En conclusions seront présentés par la Société du Pipeline Sud-Européen les résultats techniques et économiques d'importants travaux de protection contre la foudre et les parasites électriques réalisés avec cette méthode depuis trois ans

Abstract- The author specialized in the electromagnetical protection since ten years ago, presents an experimental protection method and concrete solutions, easy and efficient to use, applied for hospitable EEG Units, as well as for the lightning protection against EDF Power Plants and their barrages in mountain.

In conclusions, will be presented by Société du Pipeline Sud-Européen, economic and technical results for important protection works against the lightning and radioelectric interferences, realized with this method since three years ago.

I- RAPPORT SIGNAL/BRUIT DANS UN EQUIPEMENT SENSIBLE

Les équipements modernes utilisent de nombreux processeurs informatisés, gérant des capteurs analogiques toujours plus sensibles, et sophistiqués.

Généralement, les signaux sont réputées corrects si l'amplitude résisiduelle des parasites n'excède pas quelques % par rapport (Fig 1) au signal instantané mesuré ou transmis.

Fig. 1- Signal et bruit

Si les techniques d'analyses progressent aussi dans l'extraction des signaux noyés dans le bruit, elles deviennent alors remarquables lorsque le bruit est lui-même très réduit (en Stéréo-Electro-Encéphalographie par exemple).

Il arrive que des systèmes extrêmement coûteux soient inexploitables faute de discernement possible du signal noyé dans le bruit induit.

II- LES RESEAUX

C'est le nombre important de réseaux, leurs longueurs et la multitude de leurs imbrications qui rendent une installation complexe : un Centre Hospitalier, une Centrale EDF en vallée alimentée par un barrage en montagne etc

Les réseaux concernés par les perturbations radioélectriques sont aussi bien les câbles d'énergie, les câbles de transmissions de signal, les structures et les canalisations métalliques que les réseaux de Terre, séparés ou non. Outre leurs fonctions pour lesquelles ils ont été conçus, ces réseaux propagent généralement aussi les effets :

Fig. 2- Organisation des corrections CEM

- Des générateurs de parasites électriques à l'intérieur de l'installation,
- Des décharges atmosphériques de foudre et des émissions hertziennes venant de l'extérieur.

L'étude de protection (Fig 2) contre les parasites industriels ou les effets de la foudre débouche sur la mise en place d'éléments de correction qui ont pour objet :

- Des dérivations pour les effets de la foudre,
- Des dispositifs de durcissement des réseaux face aux agressions radioélectriques,
- Des dispositifs d'anti-pollution pour les générateurs de parasites électriques.

Comme dans tout domaine de la pollution, on peut être tenté de déplacer le problème chez le voisin moins attentif ou aguerri, avec toutes les conséquences que cela comporte.

Il arrive que des difficultés apparaissent comme insurmontables comme par exemple l'exploitation de bancs d'essais motorisés à vitesse variable de plusieurs MW, au sein desquels on effectue des mesures physiques à très bas niveaux (Température, accélérations etc ).

III- LA METHODE DE ZERO

Le principe de base développé dans cette technique de maîtrise des perturbations radioélectriques, fait appel à une "Méthode de Zéro", appellation simple très acceptée par les électriciens, qui en sont les principaux utilisateurs.

Ce principe radioélectrique encore expérimental permet de définir l'équipotentialité "parfaite" en Haute-Fréquences entre systèmes,

"v = zi, non seulement par la vérification ohmmique de z = 0, mais en vérifiant que v = 0".

Pour obtenir ce résultat en HF, l'expérience montre que i aussi doit être égal à 0, et que z peut être imparfaite, comme elle l'est dans la réalité.

"Zéro" signifie ici que des mesures doivent être effectuées mais que le niveau doit être faible, dans toute la gamme des féquences envisagées, généralement de 10 KHz à 10 MHz.

III-1. PRESENCE DES PERTURBATIONS RADIOELECTRIQUES EN TENSION

De manière expérimentale, les perturbations radioélectriques se manifestent en tension (Fig 3) entre les potentiels de référence des circuits dans toutes les combinaisons 2 à 2 :

* Le châssis ou la masse,
* La prise de Terre lointaine ou immédiate,
* Le Zéro Electronique,
* Le - (ou + Batterie),
* Le Neutre

Fig. 3- La méthode de Zéro impose que v = 0

III-2. PRESENCE DES PERTURBATIONS RADIOELECTRIQUES EN COURANT

Comme dans le précédent on constate des courants supplémentaires (Fig 4) qui passent dans les câbles transportant les :

- Signaux,
- Potentiels de référence.

Fig. 4- La méthode de Zéro impose que i = 0

III-3. LES NIVEAUX PRATIQUES DE TOLERANCE

L'expérience montre que la plupart des procédés actuels souffrent de l'action de tensions impulsives, décelables par exemple à l'oscilloscope, dans la gamme 10 KHz - 10 MHz, dont l'amplitude excéderait 5 à 10 Volts entre les potentiels de référence précédemment décrits ou quelques fractions d'ampères sur ces mêmes câbles de référence.

La méthode de Zéro est particulière en ce sens que l'on doit faire des mesures pour v et i, mais que la mesure doit donner "Zéro", indépendamment (pour simplifier) des problèmes d'étalonnage, de précision, de Bande passante etc

Pratiquement et par expérience industrielle, 0 V signifie moins de 1 V Crête, et moins de 0,1 A Crête par exemple, dans la gamme 10 KHz à 10 MHz.

La difficulté dans un système complexe vient de ce que les circuits sensibles pour un équipement seront connectés à l'alimentation d'un autre et à la signalisation d'un troisième etc à l'infini. En outre, il s'agit de faibles valeurs absolues (le Volt par exemple) indépendantes des niveaux des puissances manipulées (plusieurs MVA).

IV - APPLICATION EN ANTIPARASITAGE EN ELECTRO-ENCEPHALOGRAPHIE CHRU DE RENNES (35)

IV-1. PROBLEMES DE PERTURBATIONS EN EEG

Dans une situation classique, les mesures EEG sont perturbées par la présence des tensions parasites (Fig 5) existantes à de multiples endroits :

- entre les électrodes au potentiel du patient et les premiers étages amplificateurs,
- entre le réseau des sources et le potentiel de Terre local de l'environnement du patient,
- entre les réseaux de Terre de différentes sources d'énergie secteur ou produites par la longueur des câbles etc

Fig. 5.- Mesures EEG sans perturbations

Ces perturbations sont liées entre elles et créent des courants parasites dans les câbles de données et dans les impédances de mesure au niveau des électrodes.

Dans le Service d'Epileptologie du Professeur P. Chauvel [1], nous avons réalisé pour l'essentiel en 1992, une vaste équipotentialité statique et dynamique entre le réseau de Terre de fourniture d'énergie et le réseau local de Terre du patient, ainsi qu'une forte réduction des champs électromagnétiques d'ambiance.

L'environnement des sites de mesures étant très peu perturbé sans contraintes électriques (abolition des tensions parasites, sans créer de courant de circulation), les mesures sont alors effectuées dans un minimum de bruit électrique ambiant.

IV-2. ALIMENTATION

L'alimentation électrique de ce nouveau Service utilise l'énergie classique de l'Hôpital avec un réseau normal de 25 KVA Triphasé en 220-380 V, un réseau secouru de 16 KVA en 220 V et 4 KVA en 110 V Américain, ainsi qu'un réseau de sécurité par onduleur pour 4 KVA en 220 V.

A. Filtrage
Cette énergie (Fig 6) n'est utilisée qu'après un isolement complet et filtrage poussé à moins de 10 mV crête à l'aide de plusieurs transformateurs à isolement renforcé, associés à des condensateurs de filtrage.

B. Régime du Neutre
Le Neutre est à la Terre des masses du bâtiment pour le réseau ordinaire triphasé qui alimente les auxiliaires du Service: la climatisation, l'éclairage etc , les autres sources constituent le réseau sensible destiné à alimenter l'ensemble des appareillages électroniques sensibles [2] et ont leur point milieu connecté à la Terre sensible.

Les circuits amont et aval de l'isolement sont totalement séparés sur des châssis respectifs.

Fig. 6- Organisation schématique de l'alimentation électrique.

C. Pseudo-isolement
La Terre bâtiment et la Terre sensible constituent 2 réseaux séparés en Haute-fréquence, interconnectés entre eux à l'aide de plusieurs inductances "Séparateur de Terre" [3] afin d'assurer la sécurité des personnes par le fonctionnement des multiples protections différentielles.

Des barrettes de sectionnement des circuits de Terre permettent d'effectuer les mesures de contrôle de l'isolement entre les salles faradisées par rapport aux points communs des transformateurs et de l'ensemble par rapport à la Terre du bâtiment.

IV-3. FARADISATION

A. Champ à prépondérance magnétique
Le rayonnement en champ magnétique est éliminé par la propreté des courants circulants sans discontinuités rapides dans tous les câbles, ainsi que par la symétrisation soignée [6] de ces courants.

B. Champ à prépondérance électrique
L'élimination des champs électriques est effectuée dans chaque salle faradisée par la présence de grillages métalliques ordinaires insérés dans les 6 faces du volume, sol, murs et parois, plafond et fenêtres. Les différents vitrages de séparation fonctionnelle sont équipés d'un écran grillagé réalisé avec les fils métalliques du verre armé.
La continuité du blindage par les portes a été réalisée à l'aide de tresses de liaison.
Les sols sont recouverts d'un revêtement anti-statique.

C. Terre patient
Des plots de Terre raccordés au grillage inséré dans la chape de sol fournissent le potentiel de référence de l'environnement pour les mesures SEEG.

D. Interconnexion
Des boîtiers spécialisés au raccordement réunissent les grillages métalliques sol, plafond, murs etc entre eux et à la Terre Sensible. Cette disposition permet de déterminer assez aisément la partie qui pourrait être défaillante.

E. Chambre sourde
Une Chambre Sourde (- 50 dB A) faradisée également, a demandé la mise au point de la compatibilité mécanique entre les écrans métalliques électriques et les écrans sonores.

F. Plafonds et faux-planchers
L'isolement des plafonds par rapport aux masses métalliques du bâtiment a été réalisé par des suspentes antivibratiles utilisées pour leur caractéristique d'isolement électrique, ainsi que par des réglettes de finition en matière plastique.
Le faux plancher de la salle SEEG a été réalisé par l'assemblage de dalles métalliques portées sur des supports isolés, tous réunis entre eux par un câble de Terre.

IV-4. LES EQUIPEMENTS

A. Intrusions
Pour éliminer toute source de potentiel pollué, nous avons évité la circulation des canalisations de gaz médicaux dans les salles faradisées, les raccords d'extrémités seuls y ont accès.
Il en a été de même pour les radiateurs du chauffage central des salles faradisées qui ont été isolés par des manchons séparateurs situés dans le faux-plafond.

B. Gaîne technique
Nous avons aussi étudié la qualité des rayonnements [4] générés par les 7 et 9 étage, ainsi que certains consommateurs typiques non médicaux comme les émetteurs radios et les ascenceurs, et avons dû blinder d'un caisson en aluminium épais la gaîne électrique contenant les câbles d'alimentation inter-étages pour éviter la forte pollution rayonnée.

C. Détrompage des prises de courant
Les prises de courant sont de couleurs différentes et équipées de détrompeur afin d'éviter des erreurs de branchement pour les appareillages sensibles.

D. Sélection des perturbateurs éventuels
Dans les salles faradisées, il a fallu aussi déparasiter bon nombre d'interrupteurs, éliminer un gradateur électronique de lumière qui a été remplacé par un transformateur variable, et opter pour tout l'éclairage incandescent, non fluorescent.

IV-5. CONCLUSIONS

A. Mesures SEEG
Les premières mesures effectuées ont donné des résultats appréciables, notamment en permettant l'élimination des filtres 50-60 Hz et les EEG les plus performants et sensibles de fractions de mV sont fiables. Elles présentent des rapports signal / bruit satisfaisants de plusieurs unités.

B. Qualité de réalisation
La méthode de "Zéro", Zéro courant, Zéro tension etc a été facilement et bien comprise par les différentes équipes techniques concepteurs et exécutants dont il faut souligner le soin apporté à la réalisation.
Nous mesurons des mV résiduels à certains points clefs dans l'environnement, alors que les niveaux classiques traditionnels sans protection atteignent couramment une dizaine de V crête.

C. Rapport Performances-Coûts
Le délai global de réalisation a été de 5 mois dont 1 mois consacré à l'étude des performances du prototype.

Le coût global de réalisation de 5 600 FRF le m2, reste dans les normes de la technologie de pointe.
Le surcoût supplémentaire de réalisation et la majoration des délais d'exécution sont chacun d'environ 20 % par rapport à l'exécution d'un ensemble classique, résultat performant obtenu par l'emploi de matériaux bon marché et simples à mettre en uvre.

V- LA FOUDRE VUE SOUS L'APPROCHE RADIOELECTRIQUE DE LA METHODE DE ZERO

V-1. EFFETS DIRECTS DE LA FOUDRE

L'effet appelé communément "Primaire" ou "Direct", est l'arc en courant de caractère thermique adiabatique reliant des ensembles de potentiels fortement différents Nuages et Terre. Cet arc prend naissance par des effets de pointe et il est bien sûr recommandé de favoriser cet effet à l'aide de leurre comme une tige Paratonnerre ou une nappe de fils conducteurs reliées à un bon circuit de Terre pour y acheminer les charges électriques.

Les sources d'eau et les puits offrent une excellente prise de Terre pour la décharge des nuages et qu'à choisir entre 2 chemins d'écoulement, la foudre empruntera le moins impédant.

Lors de la décharge des masses électrisées "Nuage-Terre", le courant de quelques milliers d'Ampères à quelques centaines de milliers parcourant l'arc principal en quelques micro-secondes, va créer des différences de potentiels (Fig 7) très importantes entre le point d'impact et d'autres références plus lointaines qui elles, n'évoluent pas.

Fig. 7- "Remontée" de potentiel

D'autre part, soumises à ces forts courants à fronts raides, les impédances en chemin peuvent développer des surtensions et entraîner des amorçages destructeurs. Enfin, tous ces amorçages peuvent aussi faire office de déclencheurs pour d'autres amorçages de sources d'énergie électriques traditionnelles : Secteurs EDF, Batteries etc Celles-ci se trouveront alors en court-circuit plus ou moins temporaire.

V-2. LES EFFETS INDIRECTS DE LA FOUDRE

D'autre part le milieu électromagnétique, voisin de l'arc et des circuits de circulation de son courant, se trouvera alors être baigné par un Champ électromagnétique intense avec toutes ses conséquences de propagation par rayonnement et par conduction. Les effets "Secondaires" ou "Indirects" ont une nature semblable à celles des perturbations électromagnétiques classiques, traitées en milieu industriel ordinaire.

V-3. EFFET "D'ANTENNE RADIO"

L'expérience montre que les lignes aériennes téléphoniques ou EDF et les ensembles métalliques se comportent comme des antennes de radio et que le courant HF reçu par "l'antenne" s'écoule dans son contrepoids électrique qu'est le circuit de Terre.

La conséquence la plus fâcheuse est qu'il n'est pas rare de mesurer des tensions importantes de HF de radiodiffusion par exemple dans la gamme 100 KHz à quelques MHz, au loin dans un câblage. Ces tensions importantes peuvent se faire démoduler et créer bien des anomalies etc

Il est aisé de comprendre que détecter des émissions radio à l'intérieur des circuits d'un automate, équivaut à recevoir aussi les effets électro-magnétiques directs et indirects de la foudre.

Atténuer ces tensions équivaut à atténuer les effets de la foudre, on peut dire dans le même rapport. Le résultat va être connu immédiatement, il ne sera pas nécessaire d'attendre les prochains orages pour être rassuré sur l'efficacité des protections mises en place.

V-4. INTERET DE LA METHODE DE ZERO

Le handicap apparent du caractère non permanent de la foudre ressemble lui aussi au handicap subi lorsque l'on étudie une pollution radioélectrique dont la manifestation est d'origine aléatoire. Comme pour cette pollution électrique, on constate par expérience qu'on peut alors :

- Simuler par des générateurs permanents extérieurs des sources de perturbations,
- Utiliser les perturbations ambiantes pour appréhender les mécanismes en présence.

Ce dernier point suffit très souvent pour obtenir de bons résultats. Le recours à la simulation ne semble nécessaire que lorsqu'il n'y a aucune perturbation, présente ou utilisable, ce qui est exceptionnel (!).

V-5. REMARQUE PARTICULIERE

On remarquera qu'il est illusoire de tenter de "durcir" une installation complexe pour la rendre insensible aux agressions de la foudre, s'il est plus simple d'écouler les fortes énergies ailleurs que dans cette installation elle-même.

La conséquence immédiate est qu'il faut éviter à tout prix d'utiliser directement le réseau maillé pour écouler des charges de foudre, ce qui va à l'encontre de bien des concepts standard des règles de l'Art actuel.

VI- PROTECTION RADIOELECTRIQUE CONTRE LA FOUDRE

VI-1. INGENIERIE POUR LA PROTECTION RADIOELECTRIQUE CONTRE LA FOUDRE

La protection radioélectrique contre la foudre, ne diffère pas fondamentalement de la protection "Mécanique" ou de la protection "Electronique" car elle utilise évidemment la normalisation et les composants en vigueur.

La distinction profonde se présente dans la mise en uvre des protections qui ne se fait plus sur plans ou photographies, c'est à dire en aveugle dans le domaine HF.

La protection radioélectrique ne peut se concevoir qu'après une étude spécifique utilisant des mesures physiques du domaine de la CEM.

Fig. 8- Mesures de tension HF entre Terre et Phases

La Méthode de Zéro" y donne des résultats rapides et très satisfaisants dans les systèmes complexes.

Des dispositions originales reposant sur des bases de l'électromagnétisme vont permettrent (Fig 8) aisément de ramener des niveaux de réception radio de 5 V à moins de 5 mV, ce qui présume qu'un impact destructeur de 100 KV de la foudre, sera ramené à moins de 100 V qui seront tolérés.

La méthode originale ici présentée s'appuie pour l'essentiel sur les techniques HF ordinaires, et met en uvre les dispositifs classiques de la protection : transformateurs d'isolement, parasurtenseurs etc et en outre des nouveaux composants dont la technologie est adaptée à cette approche particulière.

- Séparateur de Terre (TER): Leur mission sera de laisser se développer des tensions radio-foudre dans des zones bien particulières.
- Inductance de choc (INDC): De mission semblable, elle est destinée à séparer artificiellement des interfaces de transmission de signaux ou de données,
- Filtre Amortisseur d'Ondes (FAO): Associé à des transformateurs d'isolement en MT, BT etc , il a pour mission d'abaisser fortement l'impédance des sources en HF (Régime du neutre impédant, sources flottantes etc ).
-Mesures des grandeurs radioélectriques: On peut utiliser un oscilloscope, ou d'autres appareillages [5] spécialisés.

VI-2. IMPLANTATION DE POINTE PARATONNERRE

A. Paratonnerre
Il constitue un leurre pour la foudre en créant volontairement un champ électrique élevé sur l'extrémité d'une tige appelée paratonnerre ou une nappe de fils conducteurs. Il sera disposé en lisière d'un bâtiment et non au centre pour éviter de polluer le réseau maillé central de Terre. Son implantation est régie par la méthode des sphères fictives (Arrêté du 28 Janvier 1993) pour les sites classés.

Ce paratonnerre sera relié à un circuit de Terre foudre avec des connexions courtes, peu résistantes et normalisées.

Fig. 9- Isolement fictif d'un paratonnerre

Ce paratonnerre sera ensuite raccordé (Fig 9) au réseau général de Terre, au travers d'un Séparateur de Terre TER.

B. Prise de Terre "Foudre"
Il faut strictement éviter d'utiliser le réseau maillé sur lequel évolue le système sensible (Informatique, Standard téléphonique etc ) comme prise de Terre.

Le calcul et l'expérience montre qu'une plaque enfouie dans un mauvais sol résistif présente une capacité de couplage satisfaisante pour les fronts raides développés par la Foudre, ceci à défaut de résistance de Terre basse obtenue à l'aide de piquets enfoncés. En pratique 2 plaques de 1 m2 assurent la redondance nécessaire.

Il est rare d'avoir à poser des piquets supplémentaires pour obtenir moins des 10 normalisés.

VI-3. TRANSFORMATEUR D'ISOLEMENT

A. Régime de Neutre
Les mesures radioélectriques montrent rapidement que seul le régime de Neutre TNS est idéal pour les applications sensibles pour les raisons suivantes :

- Absence de courant dans le circuit de Terre (défaut du TNC où Neutre et Terre sont confondus, TT où il peut y avoir une tension HF crée par d'autres utilisateurs )
- Impédance de source très basse (défaut du régime IT, isolé ou impédant qui propage tout générateur de perturbations interconnecté ).

En conséquence, lorsqu'il y aura nécessité de changer de régime de Neutre pour îloter une zone sensible, le transformateur d'isolement s'imposera.

B. Transformateur d'isolement
On va utiliser leur caractéristique d'isolement galvanique pour îloter un sous-ensemble par rapport à un circuit agresseur dont il faudra minimiser le champ d'action.

L'ennemi en régime transitoire étant la capacité répartie du primaire (généralement l'agresseur) par rapport à la carcasse et au reste du transformateur, on évitera l'usage d'écrans électrostatiques qui augmentent les valeurs de capacités réparties de couplage, et on imposera plutôt une couche d'air d'isolement sur les bobinages concernés.

Il sera souvent suivi de Condensateurs de rattrapage de Cos Ø pour surtout abaisser l'impédance de source en HF.

VI-3. EXEMPLE DE PROTECTION POUR ARRIVEE AERIENNE D'ENERGIE EN MT

Fig. 10- Corrections MT-BT

Par rapport à une installation classique raccordée sur un réseau de Terre totalement maillé, on distingue (Fig 10) les dispositions suivantes :
- Création d'une Terre séparée MT pour la masse du Transformateur d'entrée et celle des parasurtenseurs MT.
Cette Terre pour être efficace doit être très près du Transformateur et équipée de plaques pour évacuer les courants HF.
- Pose d'un Séparateur de Terre et d'un FAO T pour îloter la source Secteur et respecter la sécurité.
- Pose d'un jeu de parasurtenseurs BT qui peut être remplacé par la simple cellule Cardew sur le Neutre.
- Pose d'un jeu de condensateurs de rattrapage Cos ø, fraction de la puissance du Transformateur, en Etoile, pour abaisser l'impédance de source.
- Interconnexions multiples de la Terre BT aux masses métalliques enterrées pour créer le réseau maillé BT efficace.

Le rôle du Séparateur de Terre est d'isoler l'installation BT des fronts raides de courant et de décharger l'énergie beaucoup plus lentement dans l'effet de résistance du réseau maillé BT, sans y créer de choc électrique conséquent.

VI-4. PROTECTION DES TRANSMISSIONS DE DONNEES

Une inductance de choc devient indispensable dans la transmission (Fig 11) de signaux, lorsque la distance entre les éléments est très importante ou-et que l'on se trouve en milieux fortement parasités et/ou foudroyés.

Plusieurs types ont dû être développés en fonction du nombre de fils à protéger et la sévérité de la protection. Celle-ci va jusqu'à accepter plus de 10 KV transitoires entre les entrées et les sorties.

Fig. 11- Corrections en transmissions 2 fils

Le système sensible reste équipé de ses parasurtenseurs habituels.

VI-5. BLINDES

Les blindés ne se raccordent à la Terre qu'en un seul point, contre-poids HF, au voisinage du système sensible, pas à son interface, pour obtenir i = 0.

VII- ETUDE ECONOMIQUE PAR LA SOCIETE DU PIPELINE SUD-EUROPEEN - FOS SUR MER

VII-1. PRESENTATION SCHEMATIQUE DE LA SOCIETE SPSE

Le Pipeline Sud-Européen est l'un des principaux transporteur qui ravitaille en pétrole brut des raffineries situées sur un axe Fos sur Mer - Strasbourg - Karlsruhe (Allemagne) soit 770 km.

Il comprend :
- un parc de stockage d'une capacité de 2 260 000 m3 situé à Fos sur Mer - 13
- des stations de pompage
- des installations de réception ou terminaux de livraison
- 2 canalisations principales [24''(0,61 m) Fos - ELF Feyzin, et 40''(1,02 m) Fos - Karlsruhe]

Les pipelines sont dotés de vannes de sectionnement implantées tout au long du parcours dans les zones sensibles (franchissement de cours d'eau, nappes phréatiques...), afin de limiter au maximum la pollution lors de fuite de pétrole accidentelle.

L'ensemble des opérations de man uvres de vannes, conduite des stations de pompage, déchargement de navires, est télésupervisé par un dispatching situé dans le parc de stockage de Fos sur Mer.

VII-2. ETUDE DE PROTECTION CONTRE LA FOUDRE

En 1991 devant le nombre élevé d'interventions sur les vannes de sectionnement situées en rase campagne, nous nous proposions d'expertiser quelques sites à titre expérimental.

Ces vannes restaient souvent indisponibles pendant les temps d'intervention fragilisant ainsi notre ouvrage.

Une étude a donc été décidée avec la Méthode de Zéro expérimentale, à partir des références concrètes déjà obtenues dans d'autres sites importants, portant sur 3 vannes de sectionnement dénommées VL1, VL2, VL4, les plus foudroyées et situées dans le sud de la France.

VII-3. PRINCIPAUX DEGATS FREQUENTS SUR LES VANNES AVANT EXPERTISE

Les principaux dégâts et défauts réplétifs que nous avons pu lister sont les suivants :

- défaillance des cartes de l'équipement télétransmission.
- défaillance des automatismes et reliage interface.
- les blocages répétitifs des unités centrales des équipements de télétransmission.

VII-4. ANALYSE DES RESULTATS OBTENUS SUR LES VANNES

Nous utiliserons la terminologie suivante :
- Frais engagés : ce sont les frais de main d' uvre et de remplacement du matériel. Les frais liés aux pertes d'exploitation ne sont pas pris en compte .
- Investissements : dépenses réelles d'un nouvel équipement
- Amortissement = Investissement / Frais engagés

Les frais liés aux dégâts causés par la foudre ont été comptabilisés sur 2 ans (1990 et 1991). Le tableau suivant récapitule les résultats économiques étudiés. La somme des frais représente 129 960 FRF.

Le graphique ci-dessous (Fig 12) représente l'évolution des frais liés aux dégâts causés par la foudre pour les 3 vannes.

Fig. 12- Evolution des frais "Vannes de Ligne"

L'année 1992 a pourtant été particulièrement foudroyée. Tout le monde se souvient certainement des crues de Vaison la Romaine (22 septembre 1992).

L'investissement des protections qui est à hauteur de 93 000 FRF est amorti en 0,65 an soit environ 8 mois.

Par ailleurs après 1993 des frais résiduels subsistent (environ 1 500 FRF/an pour 3 vannes), ils correspondent aux frais de déplacement du personnel d'astreinte afin de vérifier les manques d'alimentation qui peuvent être d'ordre EDF ou provenir de la disjonction des protections d'arrivée côté SPSE. Les automatismes futurs résoudront probablement ce problème.

Devant des résultats aussi satisfaisants, nous avons décidé d'étendre sans tarder ces expertises au dispatching.

VII-5. PRINCIPAUX DEGATS FREQUENTS AU DISPATCHING AVANT EXPERTISE

Les principaux dégâts se situent sur les équipements suivants :

- cartes d'entrées des calculateurs PDP
- interface de communication et de télésupervision
- système de gestion des réservoirs
- automatismes divers
- réseau de communication par câble coaxial....

VII-6. ANALYSE DES RESULTATS OBTENUS AU DISPATCHING

Le dispatching a donc été expertisé dès 1992. Les travaux ont été réalisés au cours du 1er trimestre 1993. Le tableau suivant récapitule les résultats économiques étudiés. La somme des frais représente 182 000 FRF.

Excepté pour 1992, les frais se situent entre 35 000 et 50 000 FRF/an.

Pour un investissement total de 182 000 FRF, l'amortissement est de 2,14 ans soit environ 25 mois.

Fig. 13- Evolution des frais "Dispatching"

Le graphique ci-avant (Fig 13) représente l'évolution des frais liés aux dégâts causés par la foudre pour le dispatching.

L'amortissement pour le dispatching n'est pas aussi spectaculaire que pour les vannes mais il est néanmoins acceptable.

En effet les valeurs prises en compte pour les calculs se limitent aux frais engagés sur 3 ans (1990, 1991, 1992). Ils sont par conséquents très pessimistes.

VII-7. CONCLUSION SPSE

Ces résultats encourageants ont été confirmés aussi en 1994, ils entraîneront vraisemblablement des économies substantielles. La société SPSE a par conséquent décidé d'étendre ces protections à l'ensemble des sites sensibles.

Les différentes installations traitées contre les agressions d'origine atmosphérique resteront bien entendu sous surveillance afin d'établir un bilan définif.

Nous n'avons pas défini à ce jour l'incidence sur la réduction de la prime d'assurance. Elle peut être également la source d'économies supplémentaires.

VIII - CONCLUSIONS GENERALES

Dans les conditions définies par la Méthode de "Zéro", on constate qu'il est possible d'exploiter avec sécurité des équipements sensibles dans des milieux très fortement pollués, largement hors normes, comme dans de vastes sites équipés de Convertisseurs de Fréquences, Onduleurs, Générateurs HF, agressés par la foudre

Autour d'un système sensible, les opérations de corrections se déroulent selon 3 axes :

- Le durcissement des réseaux courants forts et courants faibles pour éviter la capture et la prolifération des perturnations radioélectriques,
- La dérivation à l'extérieur du système des décharges atmosphériques,
- L'îlotage à la source des perturbateurs industriels.

On remarquera que les équipements sensibles par eux-mêmes ne sont que rarement corrigés, ceci restant du domaine [6] du constructeur et du Normalisateur.

L'intérêt des mesures spécifiques à cette approche est de quantifier immédiatement les progrès accomplis avec les corrections installées, et on sait sans tâtonnements ni essais si l'efficacité escomptée sera au rendez-vous pendant les époques de perturbations, qu'il s'agisse de l'antiparasitage ou de la protection contre la foudre, ou des deux agressions.
Elle permet de garantir un résultat sur la protection antiparasite et/ou contre la foudre avec une certaine assurance théorique que la pratique jusqu'à présent a vérifié. Cette caractéristique devrait intéresser la protection des sites classés à risques.

On constate aussi dans l'application des corrections si l'on n'a pas déplacé le problème "chez le voisin" subitement inquiété par une arrivée massive de perturbations encore invisibles jusque là.

Les récepteurs sensibles dans cette approche ne sont concernés que par leur propre immunité aux parasites électriques, indépendante du niveau d'agression de l'environnement réel d'exploitation.

Cette méthode s'est avérée efficace, économique, rapide, simple à comprendre et à appliquer dans de nombreux domaines très différents, essentiellement par les électriciens des bâtiments et des Services Travaux.

Elle pourrait déboucher sur de nouvelles techniques d'ingéniérie comme des appareillages de mesure, des composants de protection, des règles de conception

Fruit de la Recherche financée par la DRET et le MRT à partir des années 1985, elle est encore à l'état embryonnaire et de nombreuses impasses sont encore à justifier et à travailler.

Les informations ici présentées ne sont que des synthèses indicatives partielles qui n'engagent pas les auteurs pour des utilisations quelconques.

Communication présentée le 21 Juin 1995 à Grenoble pour la journée CEM, organisée par la SEE Alpes-Dauphiné.

Coordonnées pour informations :

SPSE
Tél : 04 42 47 78 78- Fax : 04 42 05 22 16

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