Exploitation du modèle

Notre objectif majeur de cette étude s’oriente vers une bonne description du comportement d’une perturbation conduite injectée dans une mise à la terre constituée par une ligne de transmission, suite à une agression transitoire de type foudre, introduisant l’influence des différents paramètres du sol et de la ligne enterrée ainsi que le temps de montée du courant d’excitation.

a) Influence du temps de montée

Dans cette partie, on va étudier l’effet de la variation du temps de montée sur les tensions d’entrée et de sortie. Nous avons excité notre modèle de mise à la terre par un courant d’impulsion avec deux valeurs de temps de montée différents : 0,1 µs et 0,5 µs (figure V.14).

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Les deux représentations temporelle et fréquentielle de la tension d’entrée et de sortie de la ligne pour une longueur L = 34,1 m selon deux temps de montée : 0,1 µs et 0,5 µs sont présentées sur les deux figures V.15 et V.16.

Figure V.15. Représentation temporelle de la tension d’entrée d’une ligne de masse pour une longueur de

L = 34,1 m selon deux temps de montée (0,1 µs et 0,5 µs).

Figure V.16. Représentation temporelle de la tension induite à l’extrémité libre d’une ligne de longueur de

L = 34,1 m selon deux temps de montée (0,1 µs et 0,5 µs).

Nous avons vérifié l’influence du temps de montée ݐ௠ sur la tension d’entrée et la tension de sortie. On remarque que plus le temps de montée ݐ_௠ est faible plus la tension est forte à cause du spectre de l’impulsion qui est plus HF.

b) Paramétrage du sol (Influence de la nature du sol)

En raison de l’importance de la nature du sol sur le bon fonctionnement des mises à la terre, on a effectué trois simulations simultanément dans trois types de sol homogènes, en utilisant un câble enterré horizontal, de longueur L = 34,1 m, avec la même profondeur par rapport à l’interface air/sol P = 1 m. Les caractéristiques du type du sol sont regroupées dans le tableau V.1.

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Tableau V.1. Caractéristiques de trois types de sol.

Résistivité du sol ρ (Ω.m) Permittivité relative du sol (Ԑr) Nature du sol 10000 3 Sol sec 400 12

Sol moyenne conductivité

100 30

Sol humide

La figure V.17 montre le courant injecté à l’entrée de la ligne pour un temps de montée égal à 0,5 µs.

Figure V.17. Représentation du courant d’excitation.

Une représentation temporelle et fréquentielle de la tension d’entrée de la ligne de masse pour une longueur L = 34,1 m selon trois types de sol est montrée dans les figures V.18 et V.19.

Figure V.18. Représentation temporelle de la tension d’entrée d’une ligne de masse pour une longueur de

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Figure V.19. Représentation fréquentielle de la tension d’entrée d’une ligne de masse pour

une longueur de L = 34,1 m selon trois types de sol.

D’après l’analyse de la courbe présentée à la figure V.18, nous constatons que nous avons une tension beaucoup plus forte dans le cas du sol sec que dans le cas du sol moyen et humide, ceci est due à l’impédance caractéristique de la ligne Zc.

Alors que dans la partie fréquentielle pour un courant 1 A injecté au sol sec quelque soit la fréquence montrée à la figure V.19, nous constatons en BF que la réponse de la tension d’entrée à un niveau plus fort lorsque la fréquence dépasse 100 kHz, ainsi on aura le comportement filtre passe bas de la ligne. La ligne joue mieux son rôle en BF qu’en HF.

On peut constater que pour 1 A quel que soit la fréquence, les impédances du câble, sont plus faibles en BF qu’en HF, liées à la partie selfique des conducteurs.

De même pour la tension induite à l’extrémité libre de la ligne qui sont présentées en temporelle et en fréquentielle par les deux figures V.20 et V.21, on remarque qu’elle est plus forte pour un sol sec que pour un sol moyen et humide.

Figure V.20. Représentation temporelle de la tension induite à l’extrémité libre d’une ligne de longueur de

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Figure V.21. Représentation fréquentielle de la tension induite à l’extrémité libre d’une ligne

de longueur de L = 34,1 m selon trois types de sol. c) Paramétrage de la longueur du câble

Une autre variable à paramétrer pour voir son influence sur les valeurs des grandeurs électriques différentes qui est liée aux câbles c'est bien la longueur Lg. Pour cela, on a choisi trois longueurs différentes (Lg= 10 m, Lg= 34,1 m, Lg= 68,2 m).

Les représentations temporelles et fréquentielle des tensions d’entrée et de sortie, pour ces trois cas de longueurs sont données dans les figures: V.22, V.23, V.24, V.25 et V.26.

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Figure V.23. Représentation temporelle de la tension d’entrée à une ligne de masse pour un sol

de moyenne conductivité.

Figure V.24. Représentation fréquentielle de la tension d’entrée à une ligne de masse pour

un sol de moyenne conductivité.

Figure V.25. Représentation temporelle de la tension induite à l’extrémité libre de la ligne

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Figure V.26. Représentation fréquentielle de la tension induite à l’extrémité libre de la ligne

pour un sol de moyenne conductivité.

On constate une meilleure efficacité du conducteur enterré de grande longueur, vis à vis de l’impulsion type foudre, et ceci valable en BF car en HF cas de L = 10 m, on a l’augmentation de l’impédance (à cause de la self du fil) ou le conducteur ne joue plus son rôle de protection.