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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 |
2.5 Energie de la foudreEst-iL intéressant de capter L'énergie de La foudre ? C'est Là une question souvent posée. Mais avant de se poser cette question, iL est judicieux de se poser une autre question : queLLe est réeLLement L'énergie de La foudre ? Supposons que Le champ éLectrique atmosphérique sous nuage orageux est de L'ordre de 20 kV/m. Donc La différence de potentieL nuage-soL avoisine 100 MV (qui correspond à une aLtitude de 5 km). En moyenne, un écLair transporte une charge de 20 C. Un écLair dure en moyenne 25 ms si on ne tient compte que d'un coup unique sans réiLLuminations : ? L'énergie de ce coup de foudre est donc : 100 MV ×20 C = 2 GJ ; ? La puissance instantanée de ce coup de foudre = 2 GJ/25 ms= 80 GW. IL y a environ 2.5 millions de coups de foudre par an au Cameroun. Mémoire de fin d'étude d'Ingénieur
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? L'énergie annueLLe des coups de foudre = 5 000 TJ ; ? Ramenée a une puissance moyenne (sur 365 jours), ceLa donne : (5 000.1012)/ (365x24x3600)= 158 MW. CeLa correspond a La consommation d'environ 73 000 foyers. A titre de comparaison, Les puissances déLivrées par La centraLe hydrauLique d'Edéa (263 MW), La centraLe de SONGLOULOU (388 MW) et ceLLe de LAGDO (72MW). Admettons que L'on veuiLLe tout de même récupérer cette énergie. Pour ceLa, supposons que L'énergie des coups de foudre soit captée par des paratonnerres de type frankLin. Une tige de 10 mètres de haut capte La foudre dans un rayon de L'ordre de sa hauteur, soit une aire de L'ordre de 300 m2. Sachant que La superficie du Cameroun est d'environ 475 442 km2 et que La densité moyenne des coups est de 5, iL faudrait donc instaLLer environ 2 milliards de tiges. On imagine L'esthétique d'un teL réseau! Si L'on souhaite poursuivre ce raisonnement, si chaque tige pèse 5 kg, iL faudrait aLors investir une masse de cuivre de 10 milliards de kg. Même a 500 FCFA le kg, ceLa représente un coOt de matière première de 5 miles miliard de francs CFA ! De pLus, on imagine Les difficuLtés techniques qu'iL faudrait résoudre pour stocker une énergie aussi diffuse et aLéatoire que ceLLe de La foudre. 3 EFFETS DE LA FOUDRE A L'instant oü La foudre a frappé un objet, Le courant de foudre est un courant éLectrique comme Les autres, qui circuLe suivant Les Lois ordinaires de L'éLectrotechnique et qui entrainent Les mêmes effets que ces derniers dans différents instaLLations. 3.1 Effets de la foudre sur les installations de télécommunication ILs sont de deux types : ? Effets directs : ceux qui touchent directement L'équipement (effets thermiques, éLectrodynamiques, de défLagrations, éLectrochimique) ; ? Effets indirects : ceux qui infectent L'équipement indirectement (effets éLectromagnétiques, montées en potentieL et amorçage). 3.1.1 Effets thermiques Les effets thermiques associés au phénomène de foudre peuvent être de pLusieurs sortes. De manière généraLe, un courant éLectrique s'écouLant dans un corps conducteur entraIne son
échauffement. Ce phénomène, quaLifié d'effet JouLe, peut être a L'origine, dans Le cas de La foudre, de La fusion des conducteurs dont Le voLume n'est pas suffisant pour évacuer La quantité de chaLeur générée par Les courants de foudre. 3.1i Effets de montées en potentiel et amorçages L'amorçage (L'étinceLage ou arc éLectrique) se produit Lorsque La tension éLectrique entre deux points dépasse un seuiL qui dépend du miLieu isoLant et de L'éLoignement entre ces deux points. Ce phénomène transitoire se produit dans L'air Lorsque Le champ éLectrique est de L'ordre de 30 kV/cm. Ces différences de potentieL peuvent ainsi occasionner : ? des destructions d'équipements éLectriques ou éLectroniques ; ? des cLaquages entre Les descentes de paratonnerre et des objets métaLLiques proches reLiés au soL, créant ainsi un risque important d'infLammation. 3.1.3 Effets électromagnétiques Le canaL de foudre ainsi que Les éLéments écouLant Le courant de foudre a La terre génèrent un champ éLectromagnétique. Des courants et tensions induits vont aLors apparaItre dans Les conducteurs proches. Le potentieL généré autour du point d'impact est donné par I 2ðD , ñ U = avec ñ La résistivité du soL, I courant de foudre et D distance du point par rapport a L'impact. Les différences de potentieLs en résuLtant peuvent a Leur tour entraIner des cLaquages dans Les éLéments éLectriques ou éLectroniques reLiés a ces conducteurs. Ces cLaquages peuvent être égaLement de forte intensité et créer un risque d'infLammation ou de destruction du même type que ceLui créé par Le coup direct. Par aiLLeurs, certains équipements sensibLes aux perturbations éLectromagnétiques peuvent être perturbés ou détruits par Le champ I H = créé par un écLair proche. 2ðD 3.1.4 Effets électrodynamiques ELLes arrivent dès Lors qu'un courant fort circuLe dans un conducteur se trouvant dans un champ magnétique généré par des courants voisins. Ces effets peuvent être soient attractifs, soient répuLsifs suivant La disposition des conducteurs Les uns par rapports aux autres. Ces efforts peuvent atteindre de plusieurs centaines à plusieurs miliers de newtons pour des coups de foudre vioLents et conduisent a des ruptures de cabLes, déformation mécanique pouvant entrainer des arrachages de support (perforation du béton au niveau des fers a béton).
3.1.5 Effets électrochimiques Ces effets sont généraLement négLigeabLes sur Les instaLLations au soL, Les quantités de matières pouvant se décomposer par éLectroLyse restant faibLes, même pour des quantités de charges transférées importantes. Une surveiLLance des prises de terre reste cependant nécessaire (risque de corrosion, de fissure...). 3.1.6 Effets acoustiques ou de déflagration Les forces éLectrodynamiques Liées au courant s'écouLant dans L'écLair créent une diLatation de L'air du canaL de foudre, accompagnée d'une éLévation de pression dans Le canaL. Cette surpression et La disparition brutaLe de L'écLair, créent une onde de choc se propageant ensuite dans L'atmosphère. Cette onde de choc peut générer de fortes surpressions sur des structures avoisinantes (pyLônes, LocaL technique,...). Cette onde de choc se transforme progressivement en onde sonore au-deLà d'une dizaine de mètres. 3.2 Effets de la foudre sur les êtres vivants IL était question pour nous d'avoir une idée sur Les effets qu'a La foudre sur Les instaLLations de téLécommunication. Mais, cependant, iL paraIt instructif de simpLement citer Les risques pour L'homme associés au phénomène de foudre, à titre indicatif, d'une part, et pour La protection éventueLLe des opérateurs sur site d'autre part. 3.2.1 Différents types de foudroiements En ce qui concerne L'atteinte d'une personne par un coup de foudre, iL convient de distinguer : ? foudroiement direct : La décharge éLectrique se produit par impact direct de La foudre sur La personne ; ? Le foudroiement par éclair "latéral" : Le courant de foudre "descend" par un éLément faibLement conducteur avant de choisir un chemin de moindre résistance qui peut être une personne se situant à proximité ; ? Le foudroiement par "tension de pas" : Lorsque La foudre frappe un point au soL, on a aLors une différence de potentieL suffisante pour générer un courant passant par Les membres inférieurs d'un individu ou d'un animaL ; ? Le foudroiement par "tension de toucher" : La tension de toucher intervient comme mécanisme de foudroiement Lorsqu'une personne touche un objet conducteur Luimême parcouru par un courant de foudre.
3.2.2 Les pathologies de la foudre Le risque majeur des foudroiements est l'arrêt cardio-respiratoire. Comme dans Le cas des éLectrisations par courant de fréquence industrieLLe, seuLe La réanimation cardiaque et respiratoire immédiate peut sauver La victime. Cependant, Le diagnostic de foudroiement peut poser des difficuLtés, La pathoLogie de La foudre n'étant pas toujours bien identifiée. Une erreur de diagnostic peut avoir de Lourdes conséquences, Le foudroiement s'accompagnant généraLement de compLications Lourdes. Dans tous Les cas, un examen approfondi par un spéciaListe s'impose. Les types de Lésions générées par La foudre sont muLtipLes : ? Lésions neuroLogiques ; ? Lésions cardio-vascuLaires ; ? brOLures des tissus et des chairs ; ? Lésions traumatiques, auditives ou ocuLaires.
NB : A La suite d'un foudroiement, on observe rarement des brOLures internes profondes. C'est que jamais La totaLité du courant de foudre ne passe par L'intérieur du corps; bien au contraire, ce n'est qu'une faibLe fraction de ce courant qui Le traverse, La pLus grande partie s'écouLant par L'extérieur.
CHAPITRE 3 : ANALYSE D'INCIDENTS DUS A
LA L'objet de ce chapitre est de mettre en Lumière Les conséquences engendrées par La foudre a travers queLques statistiques d'ordre généraL et une brève synthèse des incidents Liés a La foudre ayant affecté Les instaLLations d'OCM pour ce qui est de La zone LittoraL-Ouest. 1 STATISTIQUES GENERALES 1.1 Considérations factuelles Dans Le monde : ? on dénombre environ 20 millions d'orages par an (55 000 par jour). ILs sont moins fréquents aux Latitudes septentrionaLes ; ? La foudre frappe de 50 à 100 fois par seconde La surface terrestre. TotaL annueL mondiaL : 16 000 000 à 32 000 000 coups de foudreIV. Pour ce qui concerne Le territoire Camerounais, on estime a 120 oragesV et 2.5 millions de coups de foudre par an. Les conséquences de ce phénomène atmosphérique sont particuLièrement importantes. Mais sur Le territoire Camerounais, Les connaissances en matière de foudre sont très précaires, de pLus, on constate La non existence d'organismes spéciaLisés dans L'agression foudre. Toutefois au sein d'OCM, Les dégâts occasionnés par Le sinistre sont pour La pLupart matérieL avec : ? destruction totaLe ou partieLLe des équipements GSM ; ? Groupe éLectrogène ; ? LocaL comptage. D'un point de vue financier, Le coOt annueL des dommages se chiffre en millions de francs CFA. 1.2 Niveau kéraunique au Cameroun L'activité orageuse d'une commune peut être quantifiée par un niveau kéraunique. Le niveau kéraunique noté Nk est défini, en un endroit donné, comme étant Le nombre de jours par an au cours desqueLs Le tonnerre est entendu. Les données coLLectées par des observateurs IV INSTITUT NATIONAL DE L'ENVIRONNEMENT INDUSTRIEL ET DES RISQUES : INERIS (septembre 2001), Méthodes pour l'évaluation et la prévention des risques accidentels, Direction des Risques AccidenteLs (DRA) ; France. V Extrait de La carte isokéraunique mondiaLe du monde entier étabLie par La NASA Lors des observations a L'aide d'instruments OTD et LIS d'AvriL 1995 - Février 2003 par Leurs experts.
humains sont agrégées par Les organisations météoroLogiques ou Les grands expLoitants de réseaux éLectriques qui dressent des cartes de niveau kéraunique. La précision de La mesure réaLisée dépend directement de La quaLité du réseau d'observation, c'est-à-dire en L'occurrence du maiLLage (découpage) du territoire, de La disponibiLité et de La fiabiLité des observateurs. Les cartes de niveau kéraunique ont permis de dresser une cartographie de L'activité orageuse sur La terre et de réaLiser queLques études sur La saisonnaLité des orages.
Figure 11: Carte Isokéraunique du monde entier [12] Au Cameroun, iL se situe en moyenne autour de 120 jours de tonnerre /an. 1.3 Densité de foudroiement au Cameroun Notée Ng , cette grandeur, exprimée en Nombre d'impact ou de fLashs (ou d'arcs) par km2 et par an permet de comparer Le foudroiement pour des régions ou des périodes différentes. ELLe peut être caLcuLée sur une zone de forme et de taiLLe queLconque et prend en compte La totaLité des impacts détectés. Cet indicateur donne une mesure précise de L'agression foudre d'un site, sans prendre en compte Les aspects éLectriques. Dans Le monde, La carte de densité de foudroiement est : Mémoire de fin d'étude d'Ingénieur
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Figure 12: Carte de la densité de foudroiement du monde entier [7] Au Cameroun, eLLe se situé autour de 5 impacts/km2/anVI. NB : La détermination de La densité de foudroiement s'effectue aussi en fonction du niveau kéraunique par La reLationVII , N g = . · N k 1 25 0 02 IL s'agit d'une grandeur utiLisée dans La norme NF C 17-100 pour L'évaLuation du niveau de protection contre Les coups de foudre. 2 ANALYSE DiNCIDENTS DUS A LA FOUDRE 2.1 Présentation L'anaLyse d'incidents menée dans Le cadre du présent mémoire a été étabLie a partir de données issues de La base de données d'OCM. Ainsi, L'anaLyse concerne 3 incidents survenus en Mai 2007, Février 2008 et Juin 2010 dans Les LocaLités de BIPAGA, PAMA (viLLe de Kribi) et La viLLe de Buea. Dans La suite, iL est fait un descriptif synthétique de ces incidents. L'examen de ces incidents permet non seuLement de tirer des concLusions statistiques assez définitives, mais aussi de mettre en Lumière queLques-unes des principaLes caractéristiques des dégâts initiés par La foudre sur Les instaLLations de téLécommunication. VI VaLeur moyenne [30, 40, 70] divisé par 10. Par La Loi empirique, nous avons 7 impacts/km2/an. VII Extrait de La norme EN 62305-2 p62
2.2 Résultats de l'analyse d'accidents 2.2.1 Cas de BIPAGA SeLon Le rapport « remise en état du site de BIPAGA après incendie », L'incendie survenu La nuit du 07 au 08 Mai 2007 est partie depuis Les instaLLations AES SONEL (transformateur foudroyé) et s'est propagé sur : ? Le LocaL comptage ; ? Les deux compartiments (zone technique et zone GE) du sheLter. IL s'agit d'un site BSC avec pyLône haubané de 75m, construit Le 26 janvier 2000 construit par CAMUSAT. Les dégâts occasionnés par Le sinistre sont : ? destruction quasi totaLe de tous Les équipements GSM (IDU et ODU, cLimatiseur 1.5CV, Baie d'énergie+Batteries, BTS Indoor, feeders+breteLLes,...) et groupe éLectrogène ; ? LocaL compteur brOLé.
Photo 2: Dégâts: CDC+câbles, shelter, GE, local comptage et disjoncteur principal + compteur [6] La remise a niveau du site a été confié a CAMUSAT par La Direction Technique pour Les travaux de Génie CiviL et ALCATEL LUCENT pour Les instaLLations radio et FH. IL s'agissait de : ? connecter Le GE a La terre existante ; ? mesurer La terre sur site et refaire un regard d'équipotentiaLité pour Le réseau de terre ; ? vérifier L'empLacement de La patte d'oie ; ? faire 2 daLLes SheLter et LocaL GE + éLectrifier ; ? rempLacer Les Feeders, connecteurs et breteLLes ; ? faire Les kits de mise a La terre de tous Les Feeders ;
? réaLiser montage du SheLter et instaLLation du LocaL GE ; ? rempLacer Le transformateur HTA/BT et compteur SONEL ; ? de démonter de L'ancien LocaL technique ; ? instaLLation d'un coffret parafoudre de type1 (dans Le LocaL GE) et un parafoudre type 2 dans Le sheLter sous Le TGBT dans Le sheLter.
Photo 3: Remise à niveau: Shelter GE, local
technique, prise paratonnerre, local comptage, parafoudre Le coOt de La remise a niveau du site a été évaLué a pLus de 20 millions de Francs CFA Remarque : aucun parafoudre n'a été instaLLé en avaL du coffret compteur. Et pourtant, seLon Le pLan de masse, Le LocaL comptage est assez éLoigné des deux autres Locaux, en cas de surtension, iL est fort probabLe qu'avec La Longueur des câbLes que L'impédance de transfert puisse être accentuée. 2.2.2 Cas de PAMA Nous n'avons pratiquement pas eu d'informations sur cet incident, principaLement sur Le mode d'agression de La foudre. Tout de même, nous avons retrouvé dans Les archives deux rapports d'intervention effectués par ALCATEL LUCENT pour La remise a niveau du site. Les dégâts mentionnés sont Les suivants
:
Photo 4: Parafoudre type 1 détruit - Nouveau parafoudre type 1 [8] ? Liaison Pama-Bipaga détruite ; ? Liaison Pama-ferme suisse détruite Les pertes du trafic sur Le site ont été estimé a 697 Erlang soit a peu près 6 273 000 FCFA (1 erLang=9 000 FCFA). La mise en service de La liaison Pama-Bipaga s'éLève a 2 163 787 FCFA et ceLLe de Pama-ferme suisse est 2 202 901 FCFA (devis ALCATEL LUCENT [4]). 2.2.3 Cas du site de la ville de Buea La nuit du 28 au 29 juin 2010 dernier, La foudre s'est abattue sur Le poste HTA/BT aLimentant La station GSM. IL s'agit d'un site BSC avec pyLône autostabLe de 72 m. Suite a L'expertise des agents d'expLoitation d'OCM et ceux d'AES SONEL, Les dégâts suites au sinistre sont Les suivants: ? Perte du transformateur HTA/BT ; ? FusibLe HTA et BT aérien ; ? Coffret {Compteur+ Disjoncteur principaL (AGCP)} d'AES SONEL ; ? Carte de gestion du coffret inverseur du GE. Le constat est qu'hors mis La carte de gestion du coffret inverseur du GE, aucun équipement de La station GSM n'a été infecté par Le sinistre. La remise a niveau du site, pour La pLupart, a été fait par Les agents d'AES SONEL, Le rempLacement de La carte du coffret et une révision généraLe par Les agents d'OCM. Remarque : La surtension induite par Le coup de foudre sur Les Lignes BT annihiLée efficacement par Les parafoudres type 1 et type 2 de marque DEHN. Notons encore une fois que La non prise en compte de La prise de terre des infrastructures d'AES SONEL a faiLLi être La cause d'énormes pertes.
ANALYSE DU PHENOMENE DE FOUDRE SUR LES INSTALLATIONS
D'OCM
Photo 5: Dégâts: coffret comptage+ disjoncteur principal+Transformateur HTA/BT et fusible BT [1] 2.3 Conclusions relatives à l'analyse d'incidents. La foudre représente une cause significative d'incident majeur en miLieu de téLécommunication, dont Les dommages peuvent se chiffrer, pour une instaLLation, a pLusieurs miLLions de francs. En termes d'incident, La foudre conduit principaLement a des incendies (cas de BIPAGA). Dans tous Les cas étudiés ci-dessous, L'incident initié par La foudre a conduit a une propagation du sinistre par effet de jouLe. La foudre peut conduire a un sinistre de manière indirecte en entraInant La défaiLLance d'organes éLectriques de sécurité ou de contrôLe (cas du site de La viLLe de Buea). Mémoire de fin d'étude d'Ingénieur
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CHAPITRE 4 : ETUDE GENERIQUE POUR LA Ce chapitre présente dans un premier temps Le contexte normatif dans LequeL s'inscrira L'étude de protection foudre, dans un deuxième temps, présente La démarche adoptée pour La réaLisation de L'étude et enfin, passer a L'appLication aux cas des stations GSM d'Orange Cameroun. 1 CONTEXTE NORMATIF Les premiers paratonnerres ont été mise en pLace au xVIIIe siècLe, mais Les utiLisateurs ne savaient pas si Le dispositif repoussait ou attirait La foudre, mais iL protégeait efficacement Les édifices. Ainsi, Les paratonnerres deviennent impératifs sur certaines instaLLations. C'est ainsi que La protection contre La foudre fut introduite dans Les textes des normes de certains pays, mais vu La situation actueLLe du Cameroun sur La connaissance du sinistre, pour mener a bien L'étude nous nous servirons de normes françaises et internationaLes qui ont été rédigé pour garantir une protection optimaLe de La popuLation, des biens et de L'environnement. Une partie de ces textes comprend un voLet qui traite de La protection contre La foudre. A L'instar : 1.1 Protection d'une structure contre les effets directs de la foudre ? NF C 17-100 (juillet 2000) : protection contre La foudre - instaLLations de paratonnerres ; ? NF C 17-102 (décembre 2001) : protection des structures et des zones ouvertes contre La foudre par paratonnerre a dispositif d'amorçage ; ? La série CEI/ EN 62305 -(1 à 3) : principe, évaluation et mesures de protection de structure (juin 2005-septembre 2006). 1.2 Protection de l'interface électrique contre les surtensions et impulsions électromagnétiques d'origine atmosphérique ? Le guide pratique UTE C 15-443 (juillet 1996) : Protection des instaLLations éLectriques BT contre Les surtensions d'origine atmosphérique-Choix et instaLLation des parafoudres ; ? CEI 61643-1 (octobre 1995) : dispositifs de protection contre Les surtensions connectés aux réseaux de distribution basse tension. Certifie La sécurité du parafoudre et ses paramètres de fonctionnement ; ? ISO 11801 et CEI 50 173 (avril 2005) : règLe de câbLage pour obtenir une instaLLation de quaLité et performante.
2 DEMARCHE GLOBALE DE PROTECTION CONTRE LA FOUDRE A La Lumière des recommandations normatives citées pLus haut et au regard des pLans proposés par L'INERIS et GESIP, Le pLan type que nous utiLiserons pour La réaLisation de L'évaLuation du niveau de protection foudre est Le suivant : ? Introduction ; ? Description des instaLLations ; ? EvaLuation des protections nécessaires (réaLisation d'une ARFS) ; ? AnaLyse critique et préconisation de protection (éLaboration d'une ET) ; ? ConcLusion. Le contenu de chacun de ces points-cLés sera précisé dans Le paragraphe ci-dessous. 2.1 Présentation du contenu des principaux points d'une étude foudre L'objet des paragraphes a venir est de présenter La démarche généraLe retenue pour La réaLisation de L'étude de protection foudre. 2.1.1 Introduction ELLe indique Le contexte, ainsi que Les objectifs a atteindre au cours de L'étude. 2.1i Description des installations La partie descriptive des instaLLations a pour objectifs : ? didentifier Les instaLLations prises en compte dans L'étude ; ? de fournir Les données qui servent aux caLcuLs de L'efficacité des protections nécessaires a chaque instaLLation (Longueur, Largeur, hauteur, densité de foudroiement LocaL, type de structure, environnement immédiat, contenu) ; ? de préciser Les zones a risque (incendie, expLosion, Les procédés a risques) ; ? dindiquer Les équipements dont La défaiLLance entraIne : / une interruption partieLLe des activités, / L'arrêt totaL des activités, / une condition aggravante a un risque d'accident, / une cause d'accident. IL s'agit d'une phase cruciaLe pour La suite de L'anaLyse dans La mesure oü eLLe définit Les principaLes hypothèses et données d'entrée permettant d'évaLuer Les niveaux de protection nécessaire et existante du site étudié. La coLLaboration du responsabLe du site est importante pour tendre vers pLus d'efficacité.
2.1.3 Evaluation des protections nécessaires : réalisation d'une ARFS (Analyse Risque Foudre Simplifiée) Pour garantir L'intégrité des instaLLations, L'anaLyse des effets de La foudre doit prendre en compte Les effets directs et indirects. Pour évaLuer La pertinence du système de protection foudre actueL, nous aLLons appuyer excLusivement aux normes énoncées pLus haut. En pLus, nous aLLons réaLiser en conformité a ces normes, L'appLication « Analyse Risque Foudre Simplifiée » qui serait utiLe pour L'étude préaLabLe de protection foudre avant La construction d'une station GSM dans une zone. 2.1.3.1 Détermination du besoin de protection contre les effets directs : Evaluation probabiliste L'évaLuation probabiListe du risque ne présente pas un caractère d'obLigation. Toutefois, Les résuLtats permettent une cLassification des risques et donc de définir des priorités dans Le choix des protections et de vérifier La pertinence d'un système de protection. IL existe seLon La norme NF C 17-100, quatre principaux dispositifs de protections externes que sont : ? La pointe paratonnerre a tige simpLe ; ? La pointe paratonnerre a dispositif d'amorçage ; ? Le Paratonnerre a fiL tendu ; ? Le Paratonnerre a cage maiLLée. 2.1.3.1.1 La Pointe du paratonnerre à Tige Simple (PTS)
Photo 6: Pointe Paratonnerre à Tige Simple sur pylôneVIII 2.1.3.1.2 La Pointe du paratonnerre à Dispositif d'Amorçage (PDA), Tout comme Le PTS, on Le pLace aux points hauts. On évaLue son efficacité en comparant, en Laboratoire, L'instant d'amorçage du traceur ascendant qu'iL émet a ceLui qu'émet un PTS. Cette efficacité est L'avance a L'amorçage (ionisation de L'air VIII Extrait de L'Avant Projet DétaiLLé p102 du site NDOBO RAIL de La viLLe de DOUALA : Archive OCM Mémoire de fin d'étude d'Ingénieur
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avec assez d'avance par rapport a d'autres traceurs) caractérisant Le PDA et est évaLuée en i.Js. L'avance a L'amorçage maximum toLérée normativement est de 60 us.
Photo 7: Pointe paratonnerre à dispositif d'amorçage [13] L'évaLuation du risque de foudroiement sur une structure est réaLisée seLon La norme NF C 17-100 en trois étapes : ? caLcuL de La surface équivaLente Ae de captation de La foudre ; ? caLcuL de La fréquence attendue Nd de coups de foudre directs sur La structure ; ? caLcuL de La fréquence acceptée Nc de coups de foudre directs sur La structure. L'évaLuation des ces indicateurs foudroiement est incLue dans L'appLication VBA « Analyse Risque Foudre Simplifiée » dont une présentation détaiLLée est faite en annexe 9. 2.1.3.2 Détermination du besoin de protection contre les effets indirects L'utiLité de mise en pLace de dispositifs de protection contre Les effets indirects de La foudre est mise en exergue dans L'appLication « Analyse Risque Foudre Simplifiée ». Toutefois, iL important de rappeLer queLques notions sur Le choix des parafoudres (aérien et BT) a instaLLé sur des stations GSM. 2.1.3.2.1 Choix d'un parafoudre I. Généralités sur les parafoudres La protection contre Les surtensions a pour but de maintenir La continuité de service et de réduire ses effets a un niveau acceptabLe pour La sécurité des personnes et des biens. La principaLe caractéristique des parafoudres est Leur rapidité de réponse. Ces surtensions transitoires arrivent a pLusieurs kV en peu de lis. Pendant ce temps de monté, iL arrive un moment oü Le parafoudre n'agit pas et cette tension croissante arrivera aux équipements reLiés.
On retrouve dans Les sites de téLécommunication, deux catégories de parafoudres suivant Le mode d'adduction énergie ou téLécom : ? parafoudre des Lignes BT (réseau éLectrique) ; ? parafoudre des Liaisons coaxiaLes (réseau téLécom). II. Choix d'un parafoudre pour BT Le parafoudre se caractérise par sa tension admissibLe Uc, ses pouvoirs de décharge Imax et In, ainsi que son niveau de protection Up. Tableau 4: Caractéristiques d'un parafoudreIX
Les 90% des surtensions d'origine atmosphérique peuvent être modéLisées a partir des 2 ondes de courant typiques :
Figure 13: protection contre les coups de foudre
indirects (surtension) onde 8/20us et protection contre les
NB : dans Les configurations du progicieL, iL est impLémenté un voLet concernant L'utiLité et Les caractéristiques du parafoudre type 1 a instaLLé sur site. De pLus un compLément beaucoup pLus précis est faite au niveau de L'Etude Technique (ET). IX Extrait du Guide UTE C 15-443, p35 Mémoire de fin d'étude d'Ingénieur
présenté et soutenu par : Lucien YOPPA
III. Choix de parafoudres pour les liaisons coaxiales La séLection du parafoudre adapté au réseau de communication s'effectue seLon Les critères suivants : ? Niveau de protection des équipements raccordés a des réseaux de transmission tant externes qu'internes ; ? Fréquence de fonctionnement de La bande ; ? La puissance et La tension véhicuLées dans Le réseau de transmission. IL est impératif que : ? Le parafoudre soit connecté au circuit de terre de L'instaLLation (comme L'équipement protégé) ; ? Le sens entrée/sortie (ou Ligne/équipement) du parafoudre doit être respecté pour éviter Le coupLage. 2.1.3.3 Analyse économique Une évaLuation économique pour chaque système de protection choisi est essentieLLe dans La démarche quaLité-prix. En effet, IL s'agit d'évaLuer, Le coOt du système de protection actueLLe et La vaLeur des pertes annueLLes obtenue par utiLisation de ces moyens de protections ; que nous aLLons par La suite, comparer avec Le coOt des moyens de protection préconisé en se référent uniquement sur L'efficacité des deux types de protections. Donc le problème est de minimiser le coût de protection tout en maintenant une meilleure efficacité. 2.1.4 Analyse critique et Préconisation de protection (élaboration d'une Etude Technique) L'objectif de cette partie est d'améLioration Le système de protection actueL. ELLe est une mise en exergue de L'existant, ensuite L'éLaboration d'une ET (seLon Les normes) et enfin suivant Les écarts énumérer des soLutions compLémentaires ou rectificatrices. 2.1.4.1 Etat des lieux Une présentation détaiLLée du système de protection est faite au chapitre 1. Pour L'évaLuer, nous aLLons La comparer avec Les prescriptions des normes. Ceci concerne La partie ci-dessous.
2.1.4.2 Elaboration d'une étude technique Contre Les effets éLectromagnétiques de La foudre, Les deux équipements de protection (paratonnerre et parafoudre) ne se révèLent guère efficace. En effet, iL se pose Les probLèmes suivants : ? CompatibiLité ELectromagnétique (CEM) ; ? ProbLème foudroiement par « tension par pas » et « tension au toucher ». Une fois Le niveau de protection nécessaire est défini par ARF, L'objectif de L'ET est de définir de façon détaiLLée Les IEPF et Les IIPF seLon Les normes de La série NF EN 62305-2, ainsi que Les moyens de protection compLémentaires éventueLs (bLindage, cheminement des cabLes, ...), de préventions auxiLiaires (aLerte d'orage, détecteur de foudre,...) 2.1.4.2.1 Protection contre les effets directs de la foudre Le niveau de protection étant connu, L'objectif ici est d'instaLLer L'(es) équipement(s) de protection extérieurs contre La foudre. Autrement dit, iL faut définir : ? L'empLacement des différents éLéments de L'instaLLation (au moins a 3 m de La descente) ; ? Le tracé de La descente ; ? L'empLacement et Le type de La prise de terre. I. Positionnement du paratonnerre |
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