Indépendance de prises de terre

[misalaterre]

Amis électriciens, bonjour !

Supposons que j'ai plusieurs prises de terre de même géométrie (conducteurs rectilignes, boules, boucles carrées, treillis...) installées dans un même sol au voisinage l'une de l'autre, et reliées entre elles électriquement. Dans quelle mesure je peux considérer chacune de ces prises de terre indépendantes l'une de l'autre (donc sans chevauchement en termes d'influence pendant un défaut) au point de les mettre mathématiquement en parallèle et de calculer la résistance équivalente (et, par la même occasion, comment calculer la résistance équivalente lorsque ces prises de terre ne sont pas indépendantes). Le critère devrait en toute logique dépendre de la distance les séparant, de leur géométrie et de leur "taille", mais je n'arrive pas à trouver les formules adéquates, hormis pour des conducteurs rectilignes (type piquet de terre classique) pour lesquelles j'ai trouvé ce qu'il me fallait dans un document normatif.

Merci à tous les contributeurs et bon WE.
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[f6bes]

Bjr à toi et bienvenue sur FUTURA,
En terme " d'électricien" ça s'appelle " amélioration d'une prise de terre " par adjonction de terre additionelle.
En terme de valeur de terre et pour l'avoir pratiqué ..la résultante n'est pas forcément 1/r1+ r/2 etc....
Il n'y a pas QUE la distance qui le sépare , ce qui compte c'est AUSSI la nature du sol.
Reste à savoir ce que tu entends comme DISTANCE de séparation par " voisinage "!
Si elle sont "voisines" et RELIEES il y aura forcément "un chevauchement en terme d'influence pendant un défaut".

Bon WE

[misalaterre]

Bonjour Fbe6... et merci pour ta contribution !

Comme tu le dis, le caractère indépendant ou pas de plusieurs prises de terre voisines (géographiquement) dépendra aussi de la nature du sol. Mon but est de pouvoir écrire que la résistance équivalente est 1/(1/R1+/R2 etc), mais pour ça, faut-il encore que les prises de terre soient indépendantes.
Prenons un cas pratique : supposons trois prises de terre en grille, type "patte d'oie" comme on en trouve souvent pour écouler la foudre. A tout hasard, posons que chaque grille est en forme carrée de 1m de côté. De quelle distance dois-je séparer mes grilles pur les rendre indépendantes ?

Bon WE !

[f6bes]

Remoi,
Bis répétitas:la distance DEPENDS de la nature résistive du sol.
Deux prises de terre dans un marécage, séparées de 50m sont certainement plus " voisinent" que
deux terres dans du sable SEC séparées de 5m.

Tu mesures indépendament cha que prise de terre ( mesureur de terre).
Tu fais le CALCUL de la terre équivalente.
Tui raccordes TOUTES tes terres entre elles.
Tu refais une mesure( mesureur de terre ) de la valeur de la terre équivalente.
Tu compares le CALCUL et la mesure "pratique".
Là bien souvent il ya une...différence vis à vis d e la réalité.


Bonne journée

[A voir en vidéo sur Futura]

[calculair]

Bonjour

S'il s'agit de prise de terre pour des protections foudre, la résistance ohmique n'est pas le critère fondamental. Il faut étudier l'impédance de la prise dé terre en fonction de la fréquence et tout particulièrement dans le 1° MHz et si possible jusqu'a 10 MHz


En effet le coup de foudre est une impulsion de l'ordre de la micro seconde qu'il faut écouler vers la terre

C'esp pour cette raison que les descente de paratonnettr sont rectilignes ( on éviter les boucle ou les selfs) et on utilise des conducteurs plats à distance des murs pour diminuer l'iùmpedance de la ligne qui mène le courant de foudre vers la terre

[SULREN]

Bonjour,

S'il s'agit de prise de terre pour des protections foudre, la résistance ohmique n'est pas le critère fondamental

Je ne sais pas quelle était la protection visée lors de l’ouverture de cette discussion (foudre, CEM, etc). Mais s’il s’agit de la protection contre la foudre la résistance ohmique n’a aucune importance, comme cela a été dit plus haut.

Contre un coup direct de la foudre sur le bâtiment ce qui compte c’est l’équipotentialité à l’intérieur du ce dernier pour que toutes ses parties restent au même potentiel de mode commun et éviter l’amorçage d’une zone en surtension vers une autre zone.
Le coup de foudre peut être considéré comme un générateur de courant de valeur 15 KA à 100 KA.
Ce courant s’écoule vers la terre quelle que soit la valeur de la résistance des conducteurs de masse.
S’il s’écoule simultanément dans plusieurs conducteurs répartis tout autour du bâtiment tout le périmètre de ce bâtiment va être au même potentiel et il n’y aura pas d’amorçage d’un point à un autre.

Contre le rayonnement (l’induction) d’un coup de foudre tombant à quelques centaines de mètres du bâtiment, ce qui compte c’est d’éviter d’avoir entre les équipements des boucles et en particulier des boucles de masse dans lesquelles les courants induits peuvent provoquer des tensions de plusieurs centaines de volts entre les conducteurs et entre les équipements.
L’arc de la foudre vers le sol est le primaire d’une sorte de transformateur et la boucle de masse est le secondaire en court-circuit de ce transformateur.
Si entre deux équipements situés à quelques dizaines de mètres l’un de l’autre il y a une liaison de communication qui suit un certain cheminement et une liaison de terre qui suit un autre cheminement, on a créé une telle boucle. La surface de cette boucle peut vite faire une surface de 100, 200, 300 m2 et un coup de foudre de 100 KA tombant à 400 m peut induire un fort courant crête dans cette boucle et donc des tensions destructrices.
C’est la raison la plus fréquente des dégâts de la foudre sur les équipements sensibles.

[misalaterre]

Bonsoir,

@f6bes : je n'ai aucun doute sur la non adéquation entre deux prises de terre mises en parallèle et de valeur commune supérieure à la valeur théorique. C'est lié à leur proximité dans le sol, et des chevauchements de zones d'influence. Ce que je cherche, c'est comment calculer théoriquement la distance entre ces prises (en fonction du sol bien entendu) pour pouvoir effectivement mettre ces prises de terre en parallèle sans "réduction" de la performance. En gros, il faudrait que je puisse établir les zones d'influence de chaque prise de terre (en fonction de leur géométrie respective et du sol), mais c'est là que je coince...

Bonne soirée.

[misalaterre]

Bonsoir Calculair,

Je suis entièrement d'accord avec vos propos ! C'est aussi la raison pour laquelle des conducteurs de descente ronds doivent être considérablement limités en longueur, sinon ce conducteur de descente oppose une résistance élevée à haute fréquence, et rend la protection foudre inefficace puisque le chemin d'écoulement vers la terre est électriquement résistant.
Pour info, la EN 62305 (protection des structures contre la foudre) parle de 10 Ohms comme critère pur les prises de terre foudre, mais précise bien que c'est une valeur guide et non une valeur normative...
Les prises de terre qui me concernent sont davantage liées à des postes HT avec un courant de défaut qui dure quelques centaines de millisecondes.

Bonne soirée.

[misalaterre]

A Sulren,

Je suis également d'accord avec vos propos. Les concepteurs des protections foudre doivent être de bons architectes pour adapter le bâtiment aux contraintes foudre et multiplier les conducteurs de descente afin de diviser le courant de foudre.
Mais comme dit plus haut, mon soucis est plutôt l'élévation en potentiel d'une prise de terre pendant un défaut HTA. La physique est la même certes, mais le contexte est un peu différent. En fait, je cherche à "calculer" l'étendue de la zone d'influence de chacune des prises de terre pour les éloigner "électriquement" les unes des autres.

Bonne soirée.

[f6bes]

Remoi,
La zone d'influence sera un cas particulier dans chaque cas.
Reste à savoir ce que tu dénommes " défaut HTA".
Je suppose que tu connais la définition de HTA. Dont les valeurs varient entre 63 kV et plusieurs centaines de Kv.
L'influence n'est pas forcément la meme pour 63Kv et 630 kV.
En régle générale la tterre est INDEPENDANTE des conducteurs actifs. Ce n'est QUE les masses métalliques
qui sont reliées à la terre.

Ce qui arrivent parfois , c'est que sur un coup de fouidre, il y ai des "retours" sur TOUT le sytéme de mise à la terre
et les conducteurs ACTIFS.

Va t'en savoir qui est prépondérant dans ce genre de cas.

Bonne journée

[SULREN]

Bonjour,
Misalaterre a dit:

Mais comme dit plus haut, mon soucis est plutôt l'élévation en potentiel d'une prise de terre pendant un défaut HTA. La physique est la même certes, mais le contexte est un peu différent.

Tout à fait d'accord. Je n'avais pas vu dans le premier post qu'il s'agissait d'un HTA. Je ne connais pas ce domaine.
Le raisonnement sur la résistance de terre doit être différent dans ce cas, en particulier pour éviter la montée du potentiel de la terre en cas de défaut et éviter les risques pour les câbles BT et les signaux souterrains du voisinage. Il faut limiter le gradient de potentiel au sol.

[SULREN]

Re,
Misalaterre, pour essayer de répondre à ta question initiale:

1) Des terres situées au voisinage l’une de l’autre sont toujours couplées. Si on relie entre elles deux terres de 10 Ohms quand elles sont mesurées individuellement, elles donneront par exemple 7 Ohms quand on mesure les deux reliées entre elles et pas 5 Ohms. Tout le monde est d’accord là dessus.
Pour qu’on puisse les considérer comme indépendantes il faudrait les éloigner de 100 m à 10 Km en fonction de la nature du sol.

2) En général on s’occupe plus d’équipotentialité que de valeur de résistance de terre et de ce point de vue plus elles sont couplées mieux c’est.
Mais le problème des postes à haute tension se pose en d'autres termes.

3) Tu demandais comment on pouvait calculer la résistance de terre R (exprimée en Ohms) en fonction de la connaissance de la nature du sol et de la géométrie des conducteurs de terre enterrés.
Il me semble:
- Qu’on mesure la résistivité du sol au telluromètre, par une mesure en 4 fils. On trouve « ro » exprimé en Ohm-mètre
Pour un piquet vertical de longueur L (en m) on a R= « ro » / L

Pour un réseau maillé, enterré à faible profondeur, de périmètre P (en m) on a R = 2 ro / P


PS: à noter que la résistivité du sol varie largement avec la température et l'humidité. Choisis un jour où ces paramètres du sol te sont favarables.

[misalaterre]

@F6bes,

Bonsoir et merci pour ta contribution. Je parlais d'un défaut HTA pour signifier un défaut de type industriel (donc non naturel comme la foudre) que je rencontre souvent dans mon activité, la source HTA étant en général entre 11kV et 33kV et corresplondant aux réseaux de distributions typiques de fournisseurs d'énergie nationaux (sachant que je travaille beaucoup à l'export). Voilà pour la question de ce que j'entendais par défaut HTA.
Si je peux me permettre, je crois que la HTA commence à 1kV. Les valeurs que tu me donnes semblent correspondre à de la HTB, que je connais beaucoup moins.
Quoi qu'il en soit, je raisonne avec un courant qui renter dans la terre à partir d'une prise de terre, et c'est à partir du moment où ce courant renter dans le sol que la prise de terre génèrera géographiquement sa zone d'influence (gradient de potential etc.). donc si je ne me trompe pas, ladite zone d'influence dépendra à la fois de la géométrie de la prise de terre (surface, contact avec le sol...), de la résistivité du sol (qui dictera le gradient de potential) mais aussi du courant, puisque le gradient depend du courant. Qu'en pesnes-tu ?

[misalaterre]

@ Sulren,

Merci également pour ton support. Le gradient dans le sol est, je crois, la clé de voute du problème dont la solution consisterait (suis-je à côté de la plaque... de terre ) à limiter le chevauchement entre deux zones d'influence, autant que faire se peut si je veux optimiser la contribution de chacune de mes prises de terre.
Reste à conceptualiser ça par des equations et voir comment un chevauchement de zones d'influences influence quantitativement la montée en potential de la prise de terre globale. Et là, je coince !

Pour ce qui est de la résistivité du sol, tu as raison (je la mesure de temps en temps dans le cadre de mon boulot) sachant qu'il s'agit de la method Wenner (4 electrodes équidistantes) et que la formule que tu donnes est correcte si la profondeuur des electrodes est très petites devant l'espacement entre ces mêmes électrodes. Si ce rapport n'est pas respecté, une formule beaucoup plus complexe est appliquée.

Bonne nuit...

[SULREN]

Bonjour,
Misalaterre, tu as dit:

Reste à conceptualiser ça par des equations et voir comment un chevauchement de zones d'influences influence quantitativement la montée en potentiel de la prise de terre globale. Et là, je coince !

Je n'ai jamais eu à traiter ton problème dans ma vie professionnelle et à titre personnel (comme simple usager) je ne m'étais intéressé qu'à la protection des personnes, la protection des équipements contre les surtensions par para-surtenseurs, et la protection contre un coup direct de la foudre sur la maison par cage maillée, en cours d'installation chez moi.

Mais pour essayer de t'aider ......et aussi par grande curiosité technique, j'ai fait une recherche rapide sur le Net. J'ai l'impression que ton problème y est entièrement traité.
J'essaierai ce soir, avec un peu plus de temps, de voir comment on calcule des zones d'influence (ou sphère d'influence) en fonction du type et de la taille des électrodes de mise à la terre et le profil de montée en potentiel (GPR = ground potential rise) en connaissant la résistivité du sol.
Le calcul de l''interaction entre les différentes mises à la terre en résultera.

[misalaterre]

A Sulren,

Désolé pour cette réponse tardive, je suis en vacances depuis quelques jours et me suis volontairement déconnecté pour mieux rentrer dans les vacances.

Tu disais que "mon" problème était traité sur le net ? si tu as trouvé des sites intéressants suur le sujet, je suis preneur, sachant que suivant la configuration de l'électrode (piquet horizontal, vertical, grille...), la forme et l'étendue de la zone d'influence sera amenée à varier.

Bonne soirée !