GR5-1000-NC-EL-006-Rév.B.pdf

ETUDE

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ACTIVITE TRANSPORT PAR CANALISATION DIVISION ETUDES ET DEVELOPPEMENT DIRECTION EXECUTION DES PROJETS

PROJET GAZODUC Ø 48’’ GR5. LOT N° 02 TRONCON KRECHBA-HASSI R'MEL

NOTE DE CALCUL DIMENSIONNEMENT RESEAU DE MISE A LA TERRE TA : HASSI R’MEL

B

25/10/2016 

FK

ZM

COSIDER

MO

EMIS POUR Approbation

A

28-SEP-16 

FK

ZM

COSIDER

MO

EMIS POUR Approbation

Rev

Date

Rédaction

Vérification

Approbation

GR5-1000-NC-EL-006

   

   

 

 

 

Sommaire 1.  DESCRIPTION DU PROJET ...................................................................................................... 3  2.  OBJET ............................................................................................................................................ 3  3.  PRINCIPE DE MISE A LA TERRE ............................................................................................ 3  4.  CODEET STANDARD ................................................................................................................. 4  5.  DOCUMENTS DE REFERENCES ............................................................................................ 4  6.  DONNEES DE CALCUL .............................................................................................................. 4  6.1. 

Données d’entrées ................................................................................................................... 4 

6.2. 

Conditions climatiques ............................................................................................................. 4 

7.  PROCEDURE DE DIMENSIONNEMENT ................................................................................ 5  7.1. 

Détermination de la résistance des piquets de terre Rn. .................................................... 5 

Résultats ................................................................................................................................................ 5  7.2. 

Détermination de la résistance des barres de terre Rbarres ............................................. 6 

(qui sera négligé à cause de la gaine du câble de terre) ............................................................... 6  7.3. 

Calcul répartition du courant de terre .................................................................................... 7 

7.4. 

Résistivité de la terre ................................................................................................................ 8 

7.5. 

Détermination De La Section Du Conducteur De Protection ............................................. 8 

7.6. 

Détermination De la densité de courant du câble de terre. ................................................ 9 

7.7. 

Détermination De La Section Du Conducteur De Protection ............................................. 9 

7.8. 

Détermination de tension de toucher Vt et de Pas Vs ...................................................... 10 

8.  CONCLUSION ............................................................................................................................ 11 

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1. DESCRIPTION DU PROJET L'ouvrage GR5 est un Système de Transport par Canalisation (STC) composé essentiellement d'un pipeline, d'un loop et de deux (02) stations de compression avec toutes les installations y afférentes. Cet ouvrage permettra de transporter le gaz de neuf (09) champs découverts au sud-ouest de Hassi R'Mel pour l'acheminer au CNDG depuis le Terminal de Départ situé à Reggane. Dans sa phase finale de réalisation, Le STC GR5 sera composé d'un (01) pipeline de 48" de 765 Km et d'un (01) loop de 232 Km de long environ ainsi que de deux (02) stations de compression, l'une à Krechba (PK 310) et l'autre à Hassi R'mel. L'ouvrage comprendra également des ouvrages concentrés et annexes (Terminal Départ à Reggane, postes de coupure, postes de sectionnement, postes de protection cathodique, stations d'injection). Le STC GR5 permettra de: > Collecter le gaz de neuf (09) champs découverts au sud-ouest de Hassi R'mel : Reggane Nord, Msari Akabli,Ahnet, Reggane Djebel Hirane, Touat, Timimoun, Zarafa, Hassi Mouina, Hassi Ba Hamou. > Expédier la production vers le Centre National de Dispatching Gaz de Hassi R'mel CNDG) avec une évolution de l'offre du gaz naturel à long terme. Le présent rapport tient compte uniquement du tronçon KRECHBA - Terminal Arrivée CNDG Hassi R'Mel (lot n° 02), il est réparti en trois tronçons : > Une canalisation d'une longueur de 456 km et d'un diamètre de 48" reliant la limite de batterie du lot n° 01 située en aval du Poste de Coupure n° 3 (PK 310) au Poste de Coupure n° 7 (PK 764,84) dont l'itinéraire est représenté dans La figure 3.1, et qui sera dénommé dans la suite de cette étude : partie 1du lot n°02. > Une canalisation de 05 km, de diamètre 56", reliant le Poste de Coupure n° 7 au Terminal Arrivée CNDG (PK 769,5) dont l'itinéraire est représenté dans La figure 3.2, et qui sera dénommé dans la suite de cette étude : partie 2 du lot n°02. > Une double canalisation d'interconnexion de 2 x 6 km de 42" de diamètre, reliant le PC 7 à la station de compression GR4 au niveau de Hassi R'Mel.

2. OBJET L’objet de cette note de calcul est de dimensionner le réseau de mise à la terre du site TA HRM du projet GAZODUC Ø 48’’ GR5.

3. PRINCIPE DE MISE A LA TERRE Le réseau de terre est constitué d’une boucle enterrée à 800mm de profondeur, de câble en cuivre 95mm² classe 2 gainé, et des piquets de terre en acier galvanisé de 25mm de diamètre et 3 m de longueur enfuis dans de la poudre de charbon. Ce réseau doit être dimensionné selon la configuration (Voir plan d’implantation) pour arriver à une résistance totale de 3 Ohm maximum.   Rev.B     

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Ce réseau interne à pour rôle de raccorder par le plus court chemin les éléments à mettre à la terre. Le rattachement de ce dernier circuit à la barre d'interconnexion sera réalisé par l'intermédiaire de soudure. Les sections des circuits de terre seront les suivantes : ‐ ‐

95 mm2 pour le câble de terre 35mm2 pour le circuit équipotentiel

4. CODEET STANDARD Les calculs effectués dans ce document sont basés sur la norme suivante : BS 7430/1998 : Code of practice for Earthing. BS 7354/1990 : Code of practice for Design of high-voltage open-terminal stations

5. DOCUMENTS DE REFERENCES GR5-1000-DW-EL-006 : Plan Mise à la terre TA HRM.

6. DONNEES DE CALCUL 6.1. Données d’entrées ‐ ‐ ‐ ‐ ‐

courant de court-circuit 10kA Temps d’élimination du défaut 20ms Câble de mise à la terre Profondeur d’enterrement du réseau de terre Durée maximum du défaut

95 mm2 Cuivre 0.80m 1s

6.2. Conditions climatiques Les conditions climatiques propres au site sont : Température air ambiant extérieur : Maximale Minimale Température de calcul Température du sol Humidité relative Altitude Vitesse du vent Direction prédominante Tempête de sable Foudre durant les tempêtes

+50 °C -2 °C +50 °C +40 °C 10% à 90% Environ 760m 200 km/h Nord-est Fréquent Fréquent

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7. PROCEDURE DE DIMENSIONNEMENT Le dimensionnement se fait par le calcul de la résistance totale du réseau de mise à la terre à travers le calcul de :   

La résistance des piquets de terre. Détermination De La Section Du Conducteur De Terre. Détermination De la densité de courant du câble de terre.

Ce réseau interne à pour rôle de raccorder par le plus court chemin les éléments à mettre à la terre. Le rattachement de ce dernier circuit à la barre d'interconnexion sera réalisé par l'intermédiaire de soudure. Les sections des circuits de terre seront les suivantes : 95 mm2 pour le câble de terre 16mm2 pour le circuit équipotentiel

‐ ‐

La configuration choisit est celle montré dans le plan d’implantation avec huit piquets de terre repartis sur les quatre côté de la boucle de terre en 95mm². 7.1. Détermination de la résistance des piquets de terre Rn. Selon le guide, la résistance total des piquets de terre se donne par :

1   ) Rn  R ( n R

Avec :

  L (ln(8 )  1) et   2 .R.S 2 .L d

R : Résistance d’un Electrode Rn : Résistance total des Electrodes S : Distance entre deux électrodes adjacents en m, S=95M



: Résistivité de la poudre de charbon 20 Ohm.m

 : Facteur donné dans le tableau 3 de la norme (= 5.48) n : Le nombre d’électrode sur un segment (=4) L : longueur de l’électrode (=3) d : diamètre de l’électrode (=0.025)

Résultats Apres calcul des paramètres, le tableau suivant résume les valeurs de la résistance de la terre :

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    TA HRM avec 08 piquets 20

RO

 

RO

 

 

TA HRM avec 04 piquet 20

R(Ω)

6.23

R(Ω)

6.23

α

0.03

α

0.00

Rn (Ω)

1.78

Rn (Ω)

3.13

TA HRM avec 02 piquets : 02 piquets sur chaque extrémité de la boucle TA HRM avec 01 piquet : 01 piquet sur chaque extrémité de la boucle

Tableaux du guide BS 7430/1998

7.2. Détermination de la résistance des barres de terre Rbarres (qui sera négligé à cause de la gaine du câble de terre) Selon le guide, la résistance total des barres de terre se donne par :

RBarre  RBarre1 // RBarre2 Avec

RBarre1  F1* RBarre1//

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RBarre2  F1* RBarre2// RBarre1// 

Avec

 2L2 (ln( )  Q) P .L wh

Selon la table 5 du guide et pour une longueur simple de barre :

S F  0.5  0.078( ) 0.307 L R : Résistance d’un Electrode en Ohm S : Distance entre deux barres parallèle



: Résistivité du sol Ohm.m P , Q : Facteur donné dans le tableau 5 du guide (P=2 , Q=-1.3) L : longueur des barres W : Diamètre de la barre (=11mm). h : Profondeur de la barre (=0.8m). 7.3. Calcul répartition du courant de terre Sachant que le courant de court-circuit assigné du tableau 400Vamont est de 50kA (Valeur à approuver par le client) ; le courant de court-circuit au niveau du mat d’éclairage est calculé comme suit

50 400



0.927 Ω/

à 90°

0.927 ∗ 0.4

0.378 Ω la longueur du cable est de 0.4km



0.00461 400

√3

0.00461 Ω

√3 ∗ 50000

√3

√3 ∗ 0.3826

0.378

0.3826 Ω

6036

Le courant de court circuit biphasé-terre I"k2p (1) peut être dérivé du courant de court circuit triphasé en utilisant la formule : I"k2p = I"k3p . √3 2

(1)

En considérant la valeur I"k3p = 6036A le courant de court circuit biphasé sera I"k2p =5227 A Le courant de terre est défini comme étant un courant qui s’écoule de nouveau vers la source de courant à travers la terre. Dans le cas du défaut de terre, une partie du courant de

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court circuit s’écoulera de nouveau vers la source à travers le câble de terre. Ce courant peut être calcule par : IE = r. I‘’k2p

(1)

Courant de terre IE I"k2p Courant de court circuit biphasé- terre r Facteur de contraction de la ligne/câble transportant le courant de défaut ; ce facteur tient compte du couplage inductif entre les phases et le câble de terre et est tiré du tableau 5 de la norme. Avec r = 0,32 IE = 1672A Avec

7.4. Résistivité de la terre La valeur de la résistivité de la prise de terre dépend directement de la résistivité du terrain où elle est implantée. La résistivité d'un terrain est un élément très variable selon les régions et leur climat. Elle varie d'un point à un autre suivant : o o o

La profondeur ; Le taux d'humidité ; La température.

En régions de forte résistivité des sols, les configurations habituelles de mise à la terre ne permettent pas d'obtenir des résistances et des impédances relativement faibles, selon les normes. Il faut alors trouver des moyens efficaces pour réduire ces résistances (impédances) . De nombreuses solutions existent mais il nous faudra choisir celles qui minimisent le coût des installations, tout en respectant les normes. Dans notre cas, le choix est porté sur le charbon de bois. Le Terminal Arrivée se trouve au PK 769+500, d'après l'étude de la résistivité de sol effectuée (GRS-OOO-RA-PC-002), nous avons ce qui suit : 201,89 ohm.meter   7.5. Détermination De La Section Du Conducteur De Protection Nous considérons pour les calculs, le cas le plus défavorable, correspondant au courant de court-circuit du tableau principal, qui est le plus critique. Selon le guide, la section minimale du câble de terre principale est selon la formule suivante :

s

I  t  K

  T 2       k  k1 LN    T 1           Rev.B     

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S = Section du conducteur en mm2 I = Courant de cour circuit pour 1s t =Temps du Courant de défaut K =Constante selon formule K1 =Constante selon type du matériel voir Tableau 13 β = Constante selon type du matériel voir Tableau 13 T1 =Température primaire T2 = Température final Avec :

On trouve après calcul : La section normalisée est :

72.07476 95 ²

6036 0.2 138,7448 226 254 30 160

 

 

A sec. A/mm2 c c c

²

7.6. Détermination De la densité de courant du câble de terre. La densité de courant maximal pouvant traversé le câble de terre durant un courant de défaut est calculé suivant la formule suivante :

J  10 3

57.7  t

J Densité de courant sur la surface du conducteur A/m2 ρ = Résistivité du sol in ohm.m moyenne t =Temps de défaut

201.89 0.2

ohm.meter sec.

1195.4/m²

On trouve après calcul :

La surface totale du câble de terre est calculée comme suit π D L

3.14 ∗ 0.025 ∗ 274

21.5 m² 

D Diamètre du câble de terre 95mm² 0.025 m L = longueur du câble de terre 274 m Et donc le Courant de défaut que peut supporter le câble est de S ∗ J nettement plus grande que le courant de défaut du système.

25701.23A est

7.7. Détermination De La Section Du Conducteur De Protection Nous considérons pour les calculs, le cas le plus défavorable, correspondant au courant de court-circuit des batteries, qui est le plus critique. Suivant la norme CEI EN 60439-1 (17-13/1) la section d’un conducteur de protection est choisie selon la formule suivante :

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Δ Avec : : Valeur efficace du courant de défaut pouvant traverser ce conducteur en cas de court-circuit en A (=1672) : Section du conducteur en mm² : Temps de fonctionnement du dispositif en (s) (0.2 s pour notre cas) : Constante dépendant de la nature de conducteur (13 pour le cuivre) : Échauffement admissible du conducteur de protection (160°C s’il est isolé et 180°C s’il est nu). 4.54 ² La section normalisée est :

16

²

7.8. Détermination de tension de toucher Vt et de Pas Vs La boucle de terre à installer est constituée de quatre mailles ordonnées de 12 m de cotes avec une profondeur de 0.8m et un diamètre de 0.025 m (95 mm ²). Selon la norme les valeurs de tension acceptable sont listées sur le tableau : W/out crushed rock - BS7354:1990 Figure 3 Clearance Allowable Touch Potential (V) Allowable Step Potential (V) t secs 100Ωm 500Ωm 1000Ωm 100Ωm 500Ωm 1000Ωm 0.1 2,400 2,900 3,400 7,300 9,200 11,000 0.2 1,700 2,100 2,400 5,100 6,500 8,100 0.3 1,250 1,500 1,800 3,800 4,700 6,000 0.4 880 1,050 1,250 2,700 3,300 4,200 0.5 600 700 810 1,800 2,250 2,900 0.6 410 500 590 1,250 1,600 2,000 0.7 330 390 470 1,000 1,300 1,600 0.8 280 340 410 870 1,100 1,400 0.9 260 315 380 790 1,000 1,250 1 240 300 340 750 950 1,200

Pour une T=1s et 500 Ωm on trouve Vt= 300V Vs= 950V Les équations de calcul de ces tensions

Avec ki = (0.15n + 0.7)   Rev.B     

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résistivité Courant de terre Résistance de la boucle Potentiel de la boucle Longueur de la boucle Diamètre du câble de terre Profondeur de la boucle Distance entre Barre // Nombre de câble en //

ρ I R V L d h D n

200 1672 1.78 215.6 410 0.025 0.8 15 6

ohm metres amps ohms volts metres metres metres metres EA

Facteur

KI

1.6

EA

Tension de toucher

Vt

74.78

volts

Tension de pas

Vp

22.60

volts

Les valeurs de Tensions sont nettement acceptables.

8. CONCLUSION Le réseau de terre du site TA - HRM et avec la configuration proposé démontre une sécurité fiable pour la protection du système électrique avec une résistance max de 3Ω et une distribution des equipotentialité satisfaisante .

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