Application sur un câble souterrain BT

La section suivante est consacrée à la présentation des différentes configurations de mesures mises en place, ainsi que les équations associées afin de paramétrer le modèle circuit cascadé.

3.2.3 Application sur un câble souterrain BT

Pour illustrer l’identification des paramètres primaires de la cellule élémentaire proposée (cf figure

3.17), le paramétrage de celle-ci se fait sur un tronçon de 2 mètres d’un câble de distribution BT de type souterrain. Ce câble suit la norme NFC 33-210 et est conçu de façon identique au câble de la figure 3.13. La figure 3.20 illustre et le tableau 3.1 regroupe l’ensemble des caractéristiques physiques principales du câble.

Illustration Caractéristiques

Type de câble Souterrain BT

Section phase 150 mm²

Matériau phase Aluminium

Nombre brins phase 19

Gaine phase Polyéthylène réticulé

Section neutre 70 mm²

Matériau neutre Aluminium

Nombre brins neutre 13

Gaine neutre Plomb

Figure 3.20 : Photo du câble souterrain BT mesurée Tableau 3.1 : Caractéristiques principales du câble BT étudié

La conception du câble souterrain BT à 4 conducteurs emploie des conducteurs de phase avec une section supérieure et isolée comparé au conducteur de neutre gainé de plomb. Cette conception implique la mise en place de plusieurs configurations de mesures en circuit ouvert et court-circuit pour pouvoir identifier l’ensemble des paramètres primaires. Chacune des configurations de mesure mise en

place entre l’analyseur d’impédance et le câble de distribution va être présentée. Celles-ci ne sont pas exhaustives. Il est tout à fait possible d’utiliser d’autres configurations pour déterminer les paramètres

primaires de la cellule élémentaire du câble BT mise en place. A chacune des configurations de mesure seront associées les équations faisant le lien entre les paramètres primaires équivalents mesurés

et les paramètres primaires de chaque conducteur raccordé à l’analyseur d’impédance.

Configuration N°1 entre l’analyseur d’impédance et le câble souterrain BT

La première configuration est présentée par la figure 3.21 où un interrupteur permet de jongler entre la configuration CC et CO. Celui-ci met en jeu deux conducteurs de phase permettant ainsi de déterminer les paramètres primaires de ces conducteurs.

Neutre Phase

Figure 3.21 : Première configuration de mesure entre l'analyseur d'impédance et le câble BT

La figure 3.22 illustre le module et la phase des impédances mesurées en CC et CO pour cette première configuration.

Figure 3.22 : Impédances mesurées en CO et CC pour la première configuration

Dans un premier temps, à partir de l’analyse de ces deux courbes d’impédances, celles-ci ne présentent

aucune résonance comme cela pouvait être observé lors des mesures sur le transformateur de distribution, qui traduisait un couplage entre une inductance et une capacité parasite du transformateur. Ce même phénomène de résonance peut être observé sur les câbles de distribution, mais à des longueurs à priori supérieures au tronçon de 2 mètres mesuré. A partir de ce constat, le modèle cascadé

mis en place pour le câble souterrain BT peut être défini sur la base d’une cellule élémentaire

représentant ainsi 2 mètres. Au final pour modéliser ce câble avec une longueur de 100 mètres dans la gamme de fréquences de 1 kHz à 1 MHz, 50 cellules seront nécessaires.

Dans un deuxième temps, le tableau 3.2 regroupe les équations faisant le lien entre les paramètres

primaires équivalents mesurés et les paramètres primaires des conducteurs raccordés à l’analyseur d’impédance.

En court-circuit En circuit ouvert

(3.27) (3.29) (3.28) (3.30)

Configuration N°2 entre l’analyseur d’impédance et le câble souterrain BT

Dans ce cas, le second raccordement est présenté sur la figure 3.23, où comme pour le premier raccordement, un interrupteur permet de jongler entre la configuration CC et CO. Il met en jeu un conducteur de phase et un conducteur de neutre. Les paramètres primaires des conducteurs de phases étant déterminés par le premier raccordement, il est alors aisé de déduire les paramètres primaires en lien avec le conducteur de neutre.

Figure 3.23 : Deuxième configuration de mesure entre l'analyseur d'impédance et le câble BT

Les courbes d’impédances mesurées ont un comportement similaire à celles présentées pour la

première configuration de mesure.

Le tableau 3.3 regroupe les équations faisant le lien entre les paramètres primaires équivalents mesurés

et les paramètres primaires des conducteurs raccordés à l’analyseur d’impédances.

En court-circuit En circuit ouvert

(3.31) (3.33) (3.32) (3.34)

Tableau 3.2 : Equations des paramètres mesurés pour la seconde configuration

Identification des paramètres linéiques de chaque conducteur

A partir de deux configurations de mesure présentées, le tableau 3.4 regroupe les équations permettant de déterminer la résistance et l’inductance de chaque conducteur, ainsi que la capacité et la conductance entre les conducteurs de phase et du neutre.

Conducteur de phase Conducteur de neutre

(3.35) (3.39) (3.36) (3.40) (3.37) (3.41) (3.38) (3.42)

Tableau 3.3 : Equations pour identifier les paramètres des conducteurs de phase et du conducteur de neutre

Pour obtenir les paramètres linéiques du câble souterrain BT, il est nécessaire de diviser les paramètres calculés dans le tableau 3.4 par la longueur du tronçon mesuré, soit 2 mètres.

Au final, les figures 3.24 et 3.25 illustrent l’évolution des paramètres primaires linéiques en fonction de la fréquence pour les 3 conducteurs de phase et le conducteur de neutre.

Figure 3.24 : Résistance et inductance linéiques en fonction de la fréquence

Globalement, les résultats de l’évolution fréquentielle de la résistance linéique et de l’inductance

linéique, respectivement, augmentent et diminuent en lien avec les courants de Foucault présentés dans le chapitre 2.

La résistance linéique du conducteur de neutre s’accroit plus fortement pour arriver à un niveau pratiquement 4 fois supérieur aux conducteurs de phase. Ceci peut s’expliquer de par une section et un

nombre de brins le composant inférieur aux conducteurs de phase augmentant ainsi plus rapidement

l’effet de peau et de proximité. Vis-à-vis de la résistance linéique à 50 Hz pour les deux conducteurs,

un constructeur de câble de distribution, comme SILEC, indique une résistance linéique pour les conducteurs de phase de Ohms/m, et une résistance linéique de Ohms/m pour le conducteur de neutre. Ces valeurs à 50 Hz sont bien inférieures à celles obtenues pour ces deux paramètres dans la plage de 1 kHz à 1 MHz.

Concernant l’inductance linéique, à 1 kHz, le niveau obtenu pour le conducteur de phase est proche de

celle donnée par le constructeur SILEC à savoir 3,7 F/m à 50 Hz. Pour l’inductance du conducteur de neutre à 1 kHz, le niveau obtenu est 1,5 fois plus important que les 4,3 F/m à 50 Hz annoncé par le constructeur.

Globalement, les résultats de l’évolution fréquentielle de la capacité linéique et de la conductance

linéique, respectivement, restent constants et augmentent dans la plage de fréquences mesurée.

Concernant la capacité linéique, elle est plus importante de 1,5 fois entre le conducteur de neutre et un

conducteur de phase, qu’entre deux conducteurs de phase. Cette différence peut s’expliquer par le fait

que les conducteurs de phase sont tous gainés par un isolant de type polyéthylène réticulé, alors que le conducteur de neutre est gainé par du plomb en contact avec le ruban en acier.

La conductance linéique des conducteurs de phase est plus faible que celle du conducteur de neutre. Comme pour la capacité linéique, chaque conducteur de phase est isolé par du polyéthylène réticulé,

ce qui limite l’échange de courant entre ces conducteurs, alors que le neutre gainé de plomb facilite cet échange de courant, d’où une conductance plus importante. Enfin, il est important de noter que la

valeur élevée de la conductance linéique comparée à la capacité linéique, a pour effet de permettre de négliger cette dernière dans la cellule élémentaire mise en place pour notre modèle cascadé.