La protection contre la foudre est un aspect clé des organisations exploitant des équipements électriques sensibles, en particulier dans le secteur de la radiodiffusion.Le système de mise à la terre est la première ligne de défense contre la foudre et les surtensions.À moins d’être conçue et installée correctement, toute protection contre les surtensions ne fonctionnera pas.
L'un de nos sites d'émetteurs de télévision est situé au sommet d'une montagne de 900 pieds de haut et est connu pour subir des éclairs.J'ai récemment été chargé de gérer tous nos sites d'émetteurs ;par conséquent, le problème m'a été transmis.
En 2015, un coup de foudre a provoqué une panne de courant et le générateur n'a pas cessé de fonctionner pendant deux jours consécutifs.Après inspection, j'ai découvert que le fusible du transformateur secteur avait grillé.J'ai également remarqué que l'écran LCD du commutateur de transfert automatique (ATS) nouvellement installé est vide.La caméra de sécurité est endommagée et le programme vidéo de la liaison micro-ondes est vide.
Pour aggraver les choses, lorsque le courant électrique a été rétabli, l’ATS a explosé.Pour que nous puissions rediffuser, j'ai été obligé de changer d'ATS manuellement.La perte estimée est de plus de 5 000 $.
Mystérieusement, le parasurtenseur triphasé 480 V LEA ne montre aucun signe de fonctionnement.Cela a suscité mon intérêt car cela devrait protéger tous les appareils du site contre de tels incidents.Heureusement, l'émetteur est bon.
Il n'y a aucune documentation pour l'installation du système de mise à la terre, je ne peux donc pas comprendre le système ou le piquet de mise à la terre.Comme le montre la figure 1, le sol sur place est très mince et le reste du sol en dessous est constitué de roche Novaculite, comme un isolant à base de silice.Sur ce terrain, les piquets de terre habituels ne fonctionneront pas, je dois déterminer s'ils ont installé un piquet de terre chimique et s'il est encore dans sa durée de vie utile.
Il existe de nombreuses ressources sur la mesure de la résistance du sol sur Internet.Pour effectuer ces mesures, j'ai choisi le compteur de résistance de terre Fluke 1625, comme le montre la figure 2. Il s'agit d'un appareil multifonctionnel qui peut utiliser uniquement le piquet de terre ou connecter le piquet de terre au système pour la mesure de mise à la terre.En plus de cela, il existe des notes d’application que les utilisateurs peuvent facilement suivre pour obtenir des résultats précis.C'est un compteur cher, nous en avons donc loué un pour faire le travail.
Les ingénieurs de radiodiffusion sont habitués à mesurer la résistance des résistances, et une seule fois, nous obtiendrons la valeur réelle.La résistance du sol est différente.Ce que nous recherchons, c'est la résistance que fournira le sol environnant au passage du courant de surtension.
J'ai utilisé la méthode de la « chute de potentiel » pour mesurer la résistance, dont la théorie est expliquée dans les figures 1 et 2. 3 à 5.
Sur la figure 3, on retrouve un piquet de terre E d'une profondeur donnée et une pile C à une certaine distance du piquet de terre E. La source de tension VS est connectée entre les deux, ce qui va générer un courant E entre la pile C et le piquet de terre.A l’aide d’un voltmètre, on peut mesurer la tension VM entre les deux.Plus on se rapproche de E, plus la tension VM diminue.VM est nul au piquet de terre E. Par contre, lorsque l'on mesure la tension à proximité de la pile C, VM devient élevé.À l'équité C, VM est égal à la source de tension VS.Suivant la loi d'Ohm, nous pouvons utiliser la tension VM et le courant C provoqués par VS pour obtenir la résistance de terre de la saleté environnante.
En supposant que, pour les besoins de la discussion, la distance entre le piquet de terre E et la pile C est de 100 pieds et que la tension est mesurée tous les 10 pieds du piquet de terre E à la pile C. Si vous tracez les résultats, la courbe de résistance devrait ressembler à la figure 4.
La partie la plus plate est la valeur de la résistance de terre, qui est le degré d'influence du piquet de terre.Au-delà se trouve une partie de la vaste terre et les courants de montée subite ne pénétreront plus.Étant donné que l’impédance augmente de plus en plus à ce moment-là, cela est compréhensible.
Si le piquet de terre mesure 8 pieds de long, la distance du pieu C est généralement fixée à 100 pieds et la partie plate de la courbe est d'environ 62 pieds.Plus de détails techniques ne peuvent pas être abordés ici, mais ils peuvent être trouvés dans la même note d'application de Fluke Corp.
La configuration utilisant Fluke 1625 est illustrée à la figure 5. Le compteur de résistance de mise à la terre 1625 possède son propre générateur de tension, qui peut lire la valeur de résistance directement à partir du compteur ;il n'est pas nécessaire de calculer la valeur ohmique.
La lecture est la partie la plus facile, et la partie la plus difficile consiste à déterminer les enjeux de tension.Afin d'obtenir une lecture précise, la tige de terre est déconnectée du système de mise à la terre.Pour des raisons de sécurité, nous veillons à ce qu'il n'y ait aucune possibilité d'éclair ou de dysfonctionnement au moment de l'achèvement, car l'ensemble du système flotte sur le sol pendant le processus de mesure.
Figure 6 : Tige de terre du système Lyncole XIT.Le fil déconnecté illustré n'est pas le connecteur principal du système de mise à la terre sur site.Principalement relié au sous-sol.
En regardant autour de moi, j'ai trouvé le piquet de terre (Figure 6), qui est en effet un piquet de terre chimique produit par Lyncole Systems.La tige de terre se compose d'un trou de 8 pouces de diamètre et de 10 pieds rempli d'un mélange d'argile spécial appelé Lynconite.Au milieu de ce trou se trouve un tube de cuivre creux de même longueur et d'un diamètre de 2 pouces.Le Lynconite hybride offre une très faible résistance au piquet de terre.Quelqu'un m'a dit que lors de l'installation de cette tige, des explosifs avaient été utilisés pour faire des trous.
Une fois les piles de tension et de courant implantées dans le sol, un fil est connecté tour à tour de chaque pile au compteur, où la valeur de la résistance est lue.
J'ai une valeur de résistance de terre de 7 ohms, ce qui est une bonne valeur.Le Code national de l'électricité exige que l'électrode de terre soit de 25 ohms ou moins.En raison de la nature sensible de l'équipement, l'industrie des télécommunications nécessite généralement 5 ohms ou moins.D'autres grandes installations industrielles nécessitent une résistance du sol plus faible.
En tant que cabinet, je recherche toujours des conseils et des idées auprès de personnes plus expérimentées dans ce type de travail.J'ai interrogé l'assistance technique Fluke sur les divergences dans certaines des lectures que j'ai obtenues.Ils ont dit que parfois les piquets n'avaient pas un bon contact avec le sol (peut-être parce que la roche est dure).
D'un autre côté, Lyncole Ground Systems, le fabricant de piquets de terre, a déclaré que la plupart des lectures sont très faibles.Ils s’attendent à des lectures plus élevées.Cependant, lorsque je lis des articles sur les piquets de terre, cette différence se produit.Une étude qui a pris des mesures chaque année pendant 10 ans a révélé que 13 à 40 % de leurs lectures étaient différentes des autres lectures.Ils ont également utilisé les mêmes piquets de terre que nous.Il est donc important d’effectuer plusieurs lectures.
J'ai demandé à un autre entrepreneur en électricité d'installer une connexion de fil de terre plus solide entre le bâtiment et le piquet de terre afin d'éviter le vol de cuivre à l'avenir.Ils ont également effectué une autre mesure de la résistance du sol.Cependant, il a plu quelques jours avant la lecture et la valeur obtenue était encore inférieure à 7 ohms (j'ai pris la lecture alors qu'il faisait très sec).D’après ces résultats, je crois que le piquet de terre est toujours en bon état.
Figure 7 : Vérifiez les connexions principales du système de mise à la terre.Même si le système de mise à la terre est connecté au piquet de terre, une pince peut être utilisée pour vérifier la résistance de la terre.
J'ai déplacé le limiteur de surtension 480 V à un point de la ligne après l'entrée de service, à côté du sectionneur principal.Avant, c'était dans un coin du bâtiment.Chaque fois qu'il y a une surtension, ce nouvel emplacement place le suppresseur de surtension en premier lieu.Deuxièmement, la distance entre celui-ci et le piquet de terre doit être aussi courte que possible.Dans l'arrangement précédent, ATS était devant tout et prenait toujours les devants.Les fils triphasés connectés au limiteur de surtension et à sa connexion à la terre sont raccourcis pour réduire l'impédance.
J'y suis retourné pour enquêter sur une question étrange : pourquoi le suppresseur de surtension n'a pas fonctionné lorsque l'ATS a explosé pendant la surtension.Cette fois, j'ai soigneusement vérifié toutes les connexions de terre et neutre de tous les panneaux de disjoncteurs, générateurs de secours et émetteurs.
J'ai constaté qu'il manquait la connexion à la terre du panneau de disjoncteurs principal !C'est également là que le limiteur de surtension et l'ATS sont mis à la terre (c'est donc aussi la raison pour laquelle le limiteur de surtension ne fonctionne pas).
Il a été perdu parce que le voleur de cuivre a coupé la connexion au panneau quelque temps avant l'installation de l'ATS.Les ingénieurs précédents ont réparé tous les fils de terre, mais ils n'ont pas pu rétablir la connexion à la terre du panneau de disjoncteurs.Le fil coupé n’est pas facile à voir car il se trouve au dos du panneau.J'ai corrigé cette connexion et l'ai rendue plus sécurisée.
Un nouvel ATS triphasé de 480 V a été installé et trois noyaux toroïdaux en ferrite Nautel ont été utilisés à l'entrée triphasée de l'ATS pour une protection supplémentaire.Je m'assure que le compteur du suppresseur de surtension fonctionne également afin que nous sachions quand un événement de surtension se produit.
Lorsque la saison des tempêtes est arrivée, tout s'est bien passé et l'ATS fonctionnait bien.Cependant, le fusible du transformateur de pôle saute toujours, mais cette fois l'ATS et tous les autres équipements du bâtiment ne sont plus affectés par la surtension.
Nous demandons à la compagnie d'électricité de vérifier le fusible grillé.On m'a dit que le site se trouve à la fin du service de ligne de transport triphasé, il est donc plus sujet aux problèmes de surtension.Ils ont nettoyé les poteaux et installé de nouveaux équipements au-dessus des transformateurs de poteaux (je crois qu'ils sont aussi une sorte de suppresseur de surtension), ce qui a vraiment empêché le fusible de brûler.Je ne sais pas s'ils ont fait autre chose sur la ligne de transmission, mais peu importe ce qu'ils font, ça marche.
Tout cela s’est produit en 2015 et depuis, nous n’avons rencontré aucun problème lié aux surtensions ou aux orages.
Résoudre les problèmes de surtension n’est parfois pas facile.Des précautions doivent être prises et approfondies pour garantir que tous les problèmes sont pris en compte lors du câblage et de la connexion.La théorie derrière les systèmes de mise à la terre et les surtensions mérite d’être étudiée.Il est nécessaire de bien comprendre les problèmes de mise à la terre en un seul point, de gradients de tension et d'augmentation du potentiel de terre lors de défauts afin de prendre les bonnes décisions pendant le processus d'installation.
John Marcon, CBTE CBRE, a récemment occupé le poste d'ingénieur en chef par intérim au Victory Television Network (VTN) à Little Rock, Arkansas.Il a 27 ans d'expérience dans les émetteurs de radio et de télévision et autres équipements, et est également un ancien professeur d'électronique professionnel.Il est ingénieur en radiodiffusion et télédiffusion certifié SBE et titulaire d'un baccalauréat en ingénierie électronique et des communications.
Pour obtenir davantage de rapports de ce type et pour rester informé de toutes nos actualités, fonctionnalités et analyses de pointe sur le marché, veuillez vous inscrire à notre newsletter ici.
Bien que la FCC soit responsable de la confusion initiale, le Bureau des médias a quand même un avertissement à adresser au titulaire de licence.
© 2021 Future Publishing Limited, Quay House, The Ambury, Bath BA1 1UA.tous droits réservés.Numéro d'enregistrement de la société en Angleterre et au Pays de Galles 2008885.
Heure de publication : 14 juillet 2021
