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Analyse du phénomène de foudre sur les installations d'Orange Cameroun et optimisation de la protection( Télécharger le fichier original )par Lucien Yoppa Ecole Nationale Supérieure Polytechnique de Yaoundé - Ingénieur de Conception en Génie Industriel 2010 |
B. Installation de la prise de terre paratonnerreL'instaLLation de La prise de terre sur Les sites d'OCM est en règLe au vu de La norme NF C 17-102. Toutefois, Lorsque La résistivité du terrain ne permet pas d'obtenir, avec Les dispositions utiLisées actueLLement, une résistance de terre inférieure à 10 0, Les dispositions compLémentaires suivantes peuvent être utiLisées : ? MuLtipLier Le nombre de prises de terre en Les raccordant entre eLLes ; ? AppLiquer un traitement qui permette une diminution de L'impédance et possède un haut pouvoir d'écouLement (par exemple : conductiver plus commercialisé au Cameroun par technologie zentrum). De pLus Les conditions de proximité de La prise de terre paratonnerre avec Les instaLLations BT, HTA, conduite métaLLique des gaz n'est pas prise en compte dans La construction d'une station GSM. En effet, iL s'agit de faire des distances de découpage suivant Le tabLeau cidessous : Tableau 8: Conditions de proximité [10]
XIII IL est composé d'une sonde de détection des perturbations éLectromagnétiques et d'un boitier de contrôLe reLiés par un câbLe tressé. La sonde est fixée en haut du mât et Le boitier sur raiL DIN affichant Le niveau de perturbation grâce à une écheLLe Lumineuse. Son rayon de détection est de 5 à 10 km. IL permet Le régLage de deux seuiLs d'aLerte (environ 20 à 30 minutes avant L'orage). L'aLerte pourra être câbLée dans La baie d'énergie. Son aLimentation 48 Vcc et son prix d'achat 339 880 FCFA (TTC) (modeL SURTELEC). Mémoire de fin d'étude d'Ingénieur
présenté et soutenu par : Lucien YOPPA
II. Protection contre les effets indirects de coups de foudre A. Réseau de masseLe réseau de masse observée pour La pLupart, ne présente aucune configuration, toutefois L'interconnexion des différentes masses et La connexion au puits de terre est faite. SeuLe L'impLantation des équipements sur site est a revoir car nous ne savons si Les distances de sécurité entre cabLes sont respectées et L'utiLisation queLque fois abusives des conducteurs de masse et de terre (shunt et pLat de cuivre étamé). Dans Le souci de sOreté de fonctionnement et dans Le respect des recommandations du guide pratique UTE C 15-900, nous proposons un pLan de masse maiLLé pour ce qui est des sites Outdoors avec pyLône autostabLe. QueLques retouches pourront y être apportées suivant Les dimensions de La zone technique du site et des équipements en pLace :
Figure 14: Plan de masse sites BTS Outdoors Mémoire de fin d'étude d'Ingénieur
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Figure 16: plan de masse de la niche compteur Figure 15: Plan de masse du local GE
NB : Le compteur doit être Le pLus près possibLe du soL. Pour Le cas des sites Indoors, L'impLantation est La même, Le seuL changement réside dans Le fait qu'au Lieu d'avoir un abri BTS, nous avons pLutôt un sheLter. Cette impLantation est assez optimaLe. En effet : ? Accès rapide et simpLe au LocaL GE pour y effectué des opérations de maintenances éventueLLes ; ? UtiLisation réduit de CDC et une séparation optimaLe entre Les câbLes y circuLant ; ? Respect de La distance de sécurité qui sur Le pLan de masse de La figure 28 est 3.4 m. IL faudra toujours La maintenir au meiLLeurs au dessus du seuiL de 3 m ; ? Baie d'énergie près du LocaL compteur et à L'intérieur de « L'abri BTS » ; ? Le TGBT est incLus dans La niche compteur. B. Localisation et installation des parafoudres-schéma électrique de distribution et d'alimentation d'un site a. Localisation et installation des parafoudres i. Cas des lignes BF Les règLes de L'art d'instaLLation des parafoudres sont exécutées conformément au guide UTE C 15-443. A La Lumière des expLosions assez répétitive des parafoudres (SURTELEC, SOULE), nous préconisons L'utiLisation de parafoudre avec réserve de protection et téLésignaLisation, dont L'aLarme pourrait être câbLée dans La Baie d'énergie, à L'occurrence L'utiLisation de parafoudre débrochabLe HAGER (type 1 et type 2) qui doté non seuLement d'un déconnecteur magnétique, mais aussi d'un déconnecteur thermique et aussi, intègre un doubLage de borne. Avec L'utiLisation du progicieL, on pourra revoir s'iL est nécessaire d'instaLLer en avaL, un parafoudre type 2 étant donnée qu'à L'intérieur de La baie d'énergie, on y retrouve un parafoudre avec un niveau de protection =1.35 kV. Le déconnecteur magnétique du parafoudre HAGER type 1 est un fusibLe et non un disjoncteur qui Lui est moins avantageux (cf. tabLeau 6).
NB : Si L'acquisition des parafoudres HAGER n'est envisageabLe par La structure, iL est important qu'eLLe utiLise excLusivement Les parafoudres DEHN qui pour Le type 1 admet aussi un fusibLe comme déconnecteur magnétique. En annexe 2, iL est fait un tabLeau descriptif des parafoudres HAGER. En sommes, Le type 1 devra être doté d'un pouvoir de décharge important, mais avec un niveau de protection ~2,5 kV
ii. Cas des aériens GSM Aucun parafoudre n'est instaLLé en amont de La breteLLe basse dans Les stations GSM. Toutefois La mise à La terre des aériens est faite en conformité avec Les normes, de pLus seLon Le tabLeau ci-dessous et L'historique des défaiLLances, un parafoudre n'est pas d'une nécessité. Tableau 9: Spécifications parafoudre des aériens GSM [20]
Au cas oü La nécessité y survient, ces protections seront montées en série avec Les feeders à proximité des BTS (rattaché aux breteLLes bas) bas avec raccordement à La terre sur Le CDC et La BTS. Au des caractéristiques des aériens, nous préconisons L'utiLisation des coaxstop ASX5053O et ASX5055QO dont Les caractéristiques sont données sont données en annexe 8 et L'acquisition peut se faire chez Le sous-traitant CARTEL (fiLiaLe de FRANCKLIN France). b. Schéma électrique de distribution et d'alimentation d'une station GSM Le câbLage éLectrique du TGBT faite actueLLement par Le sous-traitant présente queLques points d'incohérence au vu de La norme NF C 15-100 : ? La séLectivité n'est pas totaLe entre DDR du RéencLencheur moduLaire et disjoncteur tétrapoLaire du GE ; ? Le choix du déconnecteur (iL faut s'assurer qu'iL à un pouvoir de coupure ~ au courant nominaL de décharge) et s'assurer aussi qu'au moins Le parafoudre de type 1 est muni de dispositif de déconnection thermique et magnétique. Compte tenu de ses remarques, nous proposons Le schéma ci-dessous qui va en conformité avec Les règLes de L'art de La norme NF C 15-100 : XIV Pour des sites ayant déjà été foudroyés ou fortement exposés de niveau I+MC et I Mémoire de fin d'étude d'Ingénieur
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Figure 17: schéma électrique d'alimentation et de distribution des sites BTS Outdoor révisé Ce schéma reste vaLabLe dans Les des sites Indoors, nous avons juste queLques équipements suppLémentaires a intégré dans Le circuit (cLimatiseur- 220V, rack FH-48V,...). C. Réseau de terre QueLques remarques et recommandations peuvent ressortir de L'observation du réseau de terre effectué sur Les sites d'OCM a savoir : ? La non uniformaLité du réseau de terre queLque soit La typoLogie du site (réseau de terre différent même pour des sites de même configuration) ; ? La présence de connexion de terre inutiLe et inexistante dans certains cas (mise a La terre de L'écheLLe inutiLe, équipotentiaLité cLoture baie d'énergie pas réaLisé,...) ; ? Pas d'unicité de prise de terre (prise de terre AES SONEL pas prise en compte) ; ? La séparation des conducteurs de terre (pLat de cuivre 30×2 mm2) et fourreau pour aLimentation pour GE. Au vu de ces remarques, comme recommandations pour ce qui est des sites BTS Outdoors, nous préconisons Le réseau de terre suivant : Mémoire de fin d'étude d'Ingénieur
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Figure 18: plan du réseau de terre 2.1.4.3.2 Analyse économique Au regard des systèmes de protection des stations GSM avec pyLône autostabLe. Le coOt du système de protection est évaLué a 8.475 millions de FCFA reparti comme suit : Tableau 10: Coût des équipements de protection: cas des sites avec pylône autostable (36-72 m)
L'utiLisation des éLéments suppLémentaires suivant Le contexte (résuLtat de L'ARF et L'ET) peut pousser a avoir un coOt un peu au dessus de ceLui-ci, mais La continuité de service et L'efficacité du système de protection foudre est beaucoup pointiLLeux et entre en étroite Ligne avec Les normes NF C 17-100 et NF EN 62305-2. Mémoire de fin d'étude d'Ingénieur
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Le tableau ci-dessus présente de manière plus détaillé un devis estimatif des équipements de protection d'une station GSM en général qui pourra être fournit au sous-traitant pour une meilleure appréciation des coOts des installations de protection foudre : Tableau 11: Devis des équipements de protection foudre
Tous les prix sont exprimés en FCFA hors taxes Logo du DEVIS DES EQUIPEMENTS DE PROTECTION FOUDRE Nom du site: Uté Pu (HT) Qté Total TVA: 0,1925 Total (HT) Total TTC Fcfa Fcfa Fcfa 2.1.4.3.3 Les modalités de vérification des équipements de protection-La maintenance des équipements de protection Selon la norme NF EN 13306 X 60-319 la maintenance est définie comme l'ensemble de toutes les actions techniques, administratives et managériales durant le cycle de vie d'un bien (équipement), destinées a le maintenir ou a le rétablir dans un état dans lequel il peut
accompLir Les fonctions requises. Ainsi, maintenir c'est effectuer des opérations (dépannage, rempLacement, réparation, inspection...) permettant d'assurer La continuité et La quaLité de service ou de production au coOt gLobaL optimum. Etant donné L'importance à Lui accorder, nous aLLons dans La suite présenter : - Un pLanning de maintenance préventive ; - Les causes possibLes des pannes ; - queLques dispositions compLémentaires. Nous éLaborerons un fichier qui pourra contenir L'historique des pannes.
La périodicité des vérifications est déterminée par Le niveau de protection. Ainsi, L'intervaLLe maximaL entre inspections d'un SPF est répertorié dans Le tabLeau ci-dessous : Tableau 12: Périodicité des interventions préventives préconisée
La périodicité d'OCM est conforme à La norme et va même au-deLà, puisque Leur périodicité est beaucoup pLus renforcée. Donc L'on peut dire que Le suivi est bien mené. Mémoire de fin d'étude d'Ingénieur
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Toutefois, L'appLication de ce programme, pourrais en première vue réduire considérabLement Les coOts de maintenance. L'assurance de La continuité dans Le service n'est pLus a démontré suite a L'utiLisation de ce pLanning car eLLe découLe de La norme NF C 17-100 et du guide UTE 15-443. III. Procédure de vérification
? Les essais de continuité des parties non visibLes Lors de Linspection initiaLe et qui ne peuvent être contrôLées par inspection visueLLe uLtérieurement ; XV CâbLage correct et disjoncteurs+fusibLe en bon état XVI Etat du compteur et de L'AGCP (câbLage correct) XVII Présence et câbLage correcte parafoudres Mémoire de fin d'étude d'Ingénieur
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? Les vaLeurs de résistance de La prise de terre. IL convient d'effectuer des mesures de terre isoLées ou associées et d'enregistrer Les vaLeurs dans un rapport d'inspection du SPF : I La résistance de chaque éLectrode de terre et si possibLe, La résistance de La prise de terre compLete; iL convient de mesurer chaque prise de terre LocaLe à partir de La borne d'essai en position ouverte (mesure isoLée) < 5 0, I Les résuLtats des contrôLes visueLs des connexions des conducteurs et jonctions ou Leur continuité éLectrique. Dans Le cas ou La résistance de La prise de terre généraLe va au deLà des 5 0 et que L'empLoi des procédures habitueLLes n'y changent pas grand-chose, iL peut s'avérer utiLe d'utiLiser Le produit « Conductiver plus » de La structure EspagnoLe « APLICACIONES TECNOLOGICAS, SA » dont La fiLiaLe Camerounaise est TECHNOLOGIE ZENTRUM. IL s'agit d'un geL non corrosif et permet d'améLiorer La conductivité du soL. IV. Fiche de l'historique des défaillances Notre fiche sera éLaborée à partir des données suivantes : Tableau 14: Mode présumé d'agression de la foudre
Ce fichier permettra de mieux maItriser Les fréquences d'apparition des défauts et de remettre en question Le niveau de protection. XVIII Tout ce qui est matérieL éLectrique XIX Concerne : pyLône, daLLe, LocaL, cLôture,... Mémoire de fin d'étude d'Ingénieur
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Tableau 15: Fiche historique d'impact foudre
Le rempLissage de cette fiche se fait sur consuLtation du compte rendu d'intervention faite par Les agents d'intervention (service d'expLoitation Orange+ sous-traitant). Ce compte rendu permettra d'avoir toutes Les informations sur toutes actions de maintenance menée en vu de La mise en service des équipements de protection foudre. A partir de ce fichier, nous pourrons avoir Leur état, Les causes de La défaiLLance, Le coOt totaL de L'intervention, Le nom de L'exécutant La date et Le nom du superviseur (contremaItre). Mémoire de fin d'étude d'Ingénieur
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Tableau 16: Fiche de compte rendu d'intervention
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