Calculs et mesures CEM et champs électromagnétiques
Champs magnétiques et électriques à basse fréquence
Les mesures et calculs des champs électriques et magnétiques font partie des prestations standards de la FKH. C’est essentiellement dû à l’inquiétude ambiante que l‘on connaît depuis les années 90 une forte demande croissante en mesures et calculs des champs électriques et magnétiques parasites des systèmes d’alimentation électriques et de leur éventuel impact négatif sur la santé. À cette époque, il existe sur le marché peu d’appareils de mesure et de programmes de calculs des champs électromagnétiques. Les années suivantes, la situation change rapidement après la publication en 2000 des valeurs limites et de précaution imposées dans l’ORNI (Ordonnance sur la protection contre les rayonnements non ionisants, RS 814.710).
Depuis le passage au nouveau millénaire, le secteur propose un bon nombre de programmes de calcul. En réponse aux besoins subsistants des exploitants de réseaux, la FKH s’est spécialisée dans les questions connexes qui restent encore insuffisamment traitées dans le secteur. Il s’agit notamment des interactions entre les champs et les autres équipements, de la conjonction de différentes fréquences et de l’efficacité des mesures correctives et du blindage électromagnétique.
La FKH non seulement détermine les champs électriques sur les lignes aériennes mais calcule aussi les émissions liées à l’effet couronne de leurs conducteurs : bruit acoustique dû à l’effet couronne et perturbations électromagnétiques. Ces études se concentrent non pas sur la valeur absolue mais sur la quantification de l’influence jouée par le diamètre du câble conducteur et la géométrie des faisceaux et phases.
Capteur de mesure des intensités de champ
Ligne aérienne avec surfaces calculées d’une densité de flux magnétique identique
Compatibilité électromagnétique (CEM)
La FKH s’intéresse à la fois aux influences en matière de la fréquence du réseau ainsi qu’aux impacts lors de phénomènes transitoires. L’application rigoureuse de règles de construction et de mesures de protection permet dans de nombreux cas d’éviter les problèmes de comptabilité électromagnétique. La FKH conseille ses membres et propose comme prestation des études métrologiques et théorétiques.
Les questions de la compatibilité électromagnétique portent d’une part sur l’impact sur les fréquences de service On entend par là les effets sur des conducteurs métalliques des champs magnétiques – voire dans certains cas électriques (effet capacitif) – produits par une ligne à courant fort ou une installation ferroviaire. La FKH possède des outils de calcul permettant d’identifier ce type d’effets en situation de service et en cas de panne.
Évolution de la tension induite le long d’une conduite protégée cathodiquement avec différents points de mise à la terre composés de cellules de polarisation
Programme FKH LFIP: Low Frequency Interference Program
Une fois les itinéraires des lignes électriques ou des pipelines connus, les tensions induites peuvent être calculées pour des cas d’exploitation et de défaillance des lignes concernées.
Schéma de câble de remplacement sur une courte section d’un conducteur traversé de courant et d’une conduite impactée
Illustration schématique d’une situation présentant des impacts
Échelonnement d’un plan informatisé de tracés
Saisie des paramètres électriques pour la ligne électrique à courant fort et la conduite impactée
Effets transitoires à hautes fréquences
La FKH propose par ailleurs l’examen de différents mécanismes d’influence dans le domaine des hautes fréquences. Les commutations entraînent de hautes montées du courant et la modification rapide des champs magnétiques dans les équipements électriques voisins risque d’induire de très hautes tensions parasites. Les problèmes rencontrés font l’objet avant tout d’un examen métrologique. La FKH dispose d’outils de mesure pour tout type d’influences (champs magnétiques, tensions et courants induits).
Vue d’ensemble de l’installation d’essai avec générateur de courant de choc, cadre de fenêtre avec commande de stores
Mesure d’une éventuelle perturbation de la commande de stores par des surtensions et courants
Logiciel de calculs de mise à la terre
Résultat d’un calcul de mise à la terre : potentiel de mise à la terre sous la forme d’une zone tridimensionnelle codée par couleur
Afin de vérifier l’efficacité des systèmes de mise à la terre des sous-stations et autres installations électriques, la FKH propose des calculs de mise à la terre avec une mise en valeur des résultats. Une analyse théorique d’un système de mise à la terre nécessite de connaître la résistivité spécifique du sol. Un calcul de mise à la terre comprend les éléments suivants:
- Modélisation du système de mise à la terre à l’aide de la résistivité spécifiques du sol mesurées précédemment
- Calcul de la résistance de mise à la terre et de la distribution de potentiel
- Calcul des tensions de contact et de pas
- Calcul de la distribution du courant de défaut à la terre
- Documentation et rapport
Dimensionnement thermique des installations de câbles
Pour le dimensionnement des installations de câbles, la FKH dispose d’un logiciel qui permet d’effectuer les analyses suivantes :
- Courant admissible à l’état d’équilibre selon CEI 60287
- Courant admissible dans les régimes de charge cycliques selon CEI 60853 ou Neher-McGrath
- Courant transitoire admissible pour toute courbe de charges
- Calcul de la tenue aux courants de court-circuit des conducteurs et protections selon CEI 60949
- Calcul de profils de champs magnétiques
Il est possible d’effectuer des simulations de plusieurs systèmes de câbles monophasés ou triphasés à toute fréquence. Une interface utilisateur graphique facilite la saisie de la structure des câbles (figure 1) et l’agencement de leur pose. Les résultats des calculs sont directement intégrés dans le graphique (figure 2) ou s’affichent sous forme de tableaux comprenant toutes les données importantes telles que résistances, pertes des conducteurs et protections.
Structure du câble
Disposition avec courants de charge et températures calculées
