Brevet FR2546674A1 — publié le 19841130

La présente invention est du domaine de l'électricité et elle a plus précisément pour objet un dispositif de prise de terre destiné à la mise à la terre des moyens parafoudres équipant les installations aériennes de la distribution de l'énergie électrique ; elle a encore plus particulièrement pour objet une prise de terre dite "universelle équipotentielle à grand pouvoir d'écoulement". On connaît depuis très longtemps des dispositifs de mise à la terre des moyens parafoudres, ces dispositifs étant généralement constitués par un conducteur électrique enfoui dans le sol, ou mieux encore, plongeant dans un puits de façon à, par l'intermédiaire de la nappe phréatique, trouver dans le sol un volume électroconducteur ayant une résistance électrique la plus faible possible. Or les prises de terre jusqu'à ce jour proposées, Si elles sont tout à fait aptes à dissiper un tension électrique permanente, semblent mal appropriées à la dissipation de l'énergie d'une onde tiectruiue de très forte amplitude et de très courte période telle que celle sous laquelle se présente généralement le phénomène de la foudre. La présente invention, formant com plément à des moyens parafoudres du genre éclateur, tels que décrits dans une précédente demande de brevet du même Demandeur, ayant eux-mêmes un très grand pouvoir d'écoulement de l'énergie électrique de la foudre, ont pour but de proizoser une prise de terre, elle-me à grand pouvoir d'écoulement, destinée à coopérer de préférence avec les moyens parafoudres précités. Selon la présente invention, une prise de terre destinée à la mise à la terre de fortes surcharges, telles que provoquées par la foudre, des lignes électriques aériennes, ladite prise de terre étant du type constitué par un conducteur électrique enfoui dans le sol, est caractérisée d'une manière générale en ce que ledit conducteur enfoui dans le sol est un conducteur unique refermé sur lui-même en un point de bouclage pour former une boucle et en ce que le conducteur de mise à la terre en provenance de l'installation aérienne est raccordé tangentiellement à ladite boucle en au moins un point de raccordement. De préférence, le bouclage sur luimême du conducteur enfoui est réalisé au moyen d'un dispositif constitué par un double mandrin à pinces et à portéesconiquescoaxiales,tandis que le raccordement tangentiel à la boucle du conducteur de mise à la terre est effectué au moyen d'au moins un cavalier. De préférence encore le raccorde relent du conducteur de mise à la terre comprend en outre un troisième élément conducteur raccordé tangentiellement à chacune de ses extrémités, d'une part au dit conducteur de mise à la terre et d'autre part, au conducteur en boucle, le raccordement de ce dernier à la boucle étant effectué dans une direction tangentielle opposée à celle du raccordement précité, le conducteur de mise à la terre, le conducteur de la boucle et le troisième conducteur de raccordement formant une sorte de triangle, dit "triangle équipotèntiel de raccordement, les cotés de ce triangle étant en fait sensiblement des arcs de cercle. De préférence ladite boucle a la forme générale d'un rectangle aux angles arrondis suivant sensiblement des arcs de cercle. De préférence enfin l'un des côtés du "triangle équipotentiel" est l'un des angles arrondis de ladite boucle. La présente invention sera mieux comprise et des détails en relevant apparaîtront à la description qui va être faite de formes particulières de réalisation en relation avec les figures des planches annexées dans les quelles - la fig.l est une illustration schématique simplifiée d'une prise de terre conforme à l'invention, - la fig.2 est un détail en coupe de la figure précédente, - la fig.3 est un détail en coupe de la fig.l, - la fig.4 est une illustration en perspective d'une application à un terminal de ligne de prise de terre telle que celle de la fig.8, et - les fig.5,6,7 et 8 illustrent de fa çon analogue à la fig.1 des cas particuliers plus complexes d'application d'une prise de terre conforme à l'invention. Sur la fig.l, un conducteur électri- que unique est refermé sur lui-meme en une boucle 2 par un dispositif de bouclage 1 ; la boucle a une forme sensiblement rectangulaire dont les parties droites ont des longueurs supérieures à 1 mètre et de préférence d'au moins 5 mètres ; le conducteur est un câble de cuivre nu de 25 a 150 mm2 de section , les côtés de la boucle se raccordent les uns aux autres suivant des parties courbes d'un rayon d'environ 0,5 mètre. Un conducteur 3 de mise à. la terre, par exemple d'éclateurs ou de dispositifs parafoudres à résistance variable de l'installation aérienne, est un conducteur electrique de memes carac téristiques que celui de la boucle 2 mais il est de preférence isolé au moins sur sa partie aérienne ; ce conducteur de mise a la terre est raccordé tangentiellement une première fois à la boucle 2 en un premier point de raccordement 4 au moyen d'un dispositif de raccordement ; il est encore raccorde une seconde fois tangentiellement à la boucle en un second point de raccordement 4 au moyen d'un troisième conducteur 8 qui est raccordé lui-même tangentiellement, à chacune de ses extrémités au conducteur 3 et à la boucle 2 en un troisième point de raccordement 4 ; les premier et deuxième points de raccordement 4 sur la boucle ont des directions tangentielles opposes ; les conducteurs 2, 3 et 8 sont recourbés au voisinage de leur point de raccordement et ils forment une sorte de triangle 10, dit triangle équipotentiel ; les côtés courbes de ce triangle sont sensiblement des arcs de cercle ayant un rayon d'environ 0,5 mètre ; le troisième conducteur 8 est bien entendu analogue aux autres conducteurs de la prise de terre. Sur la fig.2 le dispositif 1 de bouclage est constitué par un double mandrin à pinces et portees coniques coaxiales, connu en lui-même dans les raccordements de conducteurs électriques ; dans l'application qui en est faite dans l'invention, les éléments constitutifs à savoir, corps 11, pince 12 et écrous 13 sont en métal amagnétique et de préférence en bronze. Sur la fig.3, un dispositif de raccordement 4 est constitué par un cavalier 15 à deux écrous 16 et plaque de serrage 17, lui aussi de type connu, dont les éléments constitutifs, conformement à l'invention, sont cons titués de métal amagnètique. Sur la fig.4, on a illustré de façon schématique un poteau 20 de bout de ligne comportant un poste de transformation 21 et des moyens parafoudres constitués par un éclateur 22 mis à la terre par un conducteur isolé 3 ; la boucle 2 située à une distance d'environ 1 mètre ou 2 audessous de la surface du sol et autour du pied du poteau, est par exemple analogue à celle représentée en fig.8 ; on y remarque notamment un conducteur 23 de mise à la terre de la masse de l'installation aérienne et/ou du neutre du réseau ce conducteur 23 est lui-même raccordé de façon tangentielle à la boucle 2. Sur les fig.5, 6, 7 et 8 des prises de terre ont une structure et/ou une géométrie sensiblement différente de la prise de terre de la fig.l ; ces prises de terre sont destinées à des installations aériennes plus importantes qu'un simple poteau ; par exemple les prises de terre des fig.5,6et7 pourront être destinées à la mise à la terre d'installations de transformation tandis que la prise de terre de la fig.8 conviendra par exemple pour un pilone de lige à haute tension. On notera que plus l'installation aérienne est haute, plus la boucle 2 doit être étendue ; pour une protection optimale, les dimensions de la boucle seront de pré férence supérieures à la plus grande dimension de l'installation protégée, et la boucle devra de préférence entourer la trace au sol de l'installation. On notera toutefois que ces prises de terre conviennent d'une manière générale pour toutes les installations de haute, moyenne et basse tension. On reconnaît dans leur structure des éléments énoncés à la description de la prise de terre de la fig.1 : un organe de bouclage 1, une ou plusieurs boucles à conducteur unique 2, des triangles de raccordement équipotentiels 10, des organes de raccordement tels que 4 et divers conducteurs de mise à la terre tels que 3 et 23. On remarquera enfin sur toutes les figures de la description, le raccordement tangentiel et/ou coaxial des conducteurs par raccordement coaxial du conducteur, on entend le raccordement du conducteur dans le prolongement de lui-même ; cette caractéristique essentielle de l'invention ayant pour effet de diminuer l'impédance des conducteurs vis-à-vis de l'onde électrique de la foudre. Bien que l'on ait décrit et représenté des formes particulières de réalisation de la présente invention, il doit être compris que la portée de cette dernière n' est pas limitée à ces formes mais qu'elle s'étend à tout dispositif de prise de terre comportant les caractéristiques générales sus-énoncées. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Prise de terre destinée à la mise à la terre de fortes surcnarges, telles que provoquées par la foudre, des lignes électriques aériennes, ladite prise de terre étant du type constitué par un conducteur électrique enfoui dans le sol, caractérisée en ce ledit conducteur enfoui dans le sol est un conducteur unique refermé sur lui-même,en un point de bouclage (1),pour former uneboucle (2) et, en ce que le conducteur (3) de mise à la terre en provenance de l'installation aerienne est raccordé tangentiellement à ladite boucle en au moins un point de raccordement (4) 2.- Prise de terre selon la revendication 1, caractérisée en ce que le bouclage sur lui-même du conducteur enfoui (2) est réalisé au moyen d'un dispo sitif (1) constitué par un double mandrin à pinces eut à portées coniques coaxiales, et en ce que le raccordement tangen tiel à la boucle du conducteur de mise à la terre est ef fectué au moyen d'au moins un cavalier (5) 3.- Prise de terre selon la revendication 1, caractérisée en ce que le raccordement du con ducteur (3) de mise à la terre comprend en outre un troi sième élément conducteur (8) raccordé tangentiellement à chacune de ses extrémités, d'une part au dit conducteur de mise à la terre et d'autre part, au conducteur en bou cle, le raccordement de ce dernier à la boucle étant effec tué dans une direction tangentielle opposée à celle du raccordement précité, le conducteur (3) de mise à la terre, le conducteur (2) de la boucle et le troisième conducteur de raccordement formant une sorte de triangle(10) dit"trian gle ëuipotentiel"de raccordement, les côtés de ce trian gle étant en fait sensiblement des arcs de cercle 4.- Prise de terre selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite boucle (2) a la forme générale d'un rectangle aux angles arrondis suivant sensiblement des arcs de cercle 5.- Prise de terre selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'un des cotés du "triangle euipotentiel"est l'un des angles arrondis de ladite bou cle (2) 6.- irise de terre selon la revendication 1, caractérisée en ce que les dimensions de la bou cle sont au moins égales à la plus grande dimension de l'installation aérienne protégée 7.- Prise de terre selon la revendication 6, caractérisée en ce que la boucle entoure la tra ce au sol de l'installation 8.- Prise de terre selon la revendication 2, caractérisée en ce que le conducteur unique cons titutif de la boucle est raccordé coaxialement, c'est-à dire dans le prolongement de lui-même.