Calculateur de résistance des tiges de terre

Ce calculateur détermine la résistance à la terre des tiges enterrées, qu'il s'agisse d'une seule tige nue, d'une seule tige enfermée dans du béton ou d'un ensemble de tiges (plusieurs tiges) nues ou enfermées dans du béton. Pour les lits de tiges, l'effet des conducteurs horizontaux enterrés n'est pas pris en compte, c'est pourquoi les résultats sont conservateurs.

Les équations simples utilisées sont directement tirées ou dérivées de la section 14.6 du Guide IEEE pour la sécurité de la mise à la terre des sous-stations en courant alternatif (IEEE Std 80-2013). Les limites de ces équations sont qu'elles ne concernent que les sols uniformes et ne sont pas adaptées aux sols bicouches ou multicouches, par exemple. Elles ne concernent pas non plus les tiges qui ne sont pas uniformément séparées.

Le logiciel SafeGrid Earthing peut calculer la résistance des piquets de terre enterrés pour n'importe quelle taille ou forme de réseau de terre avec un haut degré de précision.

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Résistance de la tige de mise à la terre

Ce calculateur permet de déterminer la résistance d'une tige unique ou de plusieurs tiges d'un réseau enterré dans un modèle de sol uniforme. Il calcule également la résistance des électrodes lorsqu'elles sont enrobées de béton.

Equations :

1. Tige simple

La formule couramment utilisée pour calculer la résistance d'une tige unique [1] est la suivante :

Où :

ρ : résistivité du sol (Ω.m).
_Lr: longueur de la tige.
d : diamètre de la tige de terre.

2. Tige unique enrobée de béton

Dans un sol à forte résistivité, il est préférable d'ajouter une couche supplémentaire de béton aux tiges, car le béton a une résistivité plus faible de 30Ω.m à 200Ω.m en fonction du niveau d'humidité. Il agit donc comme un sol à faible résistivité autour des tiges, ce qui offre une protection supplémentaire.
Nous pouvons obtenir la résistance d'une tige enrobée de béton en utilisant l'équation de Fagan et Lee [2] :

Où ?

_ρc: la résistivité du béton (Ω.m)
_Dc: le diamètre de l'enveloppe en béton (m)

3. Lit de la tige

Schwarz [1] a utilisé la formule suivante pour déterminer la résistance d'un lit à barreaux :

Où ?

A : surface de la grille (m^2)
_nr: nombre de bâtonnets placés dans la surface A.
_k1: coefficient.

Plus tard, Kercel [3] a formulé une équation pour calculer le coefficient d'une grille rectangulaire en fonction de la surface de la grille (longueur et largeur).
La formule du coefficient est la suivante :

Où ?

a : la longueur de la grille (m)
b : la largeur de la grille (m)

4. Lit de tiges enrobées de béton

D'après (3), nous avons :

En substituant (1) à (5), on obtient :

Pour une tige enrobée de béton, nous remplaçons (2) par (6). Nous avons alors :

Donner la formule d'un lit de tiges pour les tiges enrobées de béton (Figure 1).

Références :

[1] "IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding" (Guide de l'IEEE pour la sécurité de la mise à la terre des sous-stations en courant alternatif). IEEE Power and Energy Society. USA. 2013, p. 204

[2] Fagan, E.J. et Lee, R. H., "The use of concrete-enclosed reinforcing rods as grounding electrodes", IEEE Transactions on Industry and General Applications, IGA-6 : No. 4, Jul. 1970.

[3] Kercel, S. W., "Design of switchyard grounding systems using multiple grids" IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, vol. PAS-100, no. 3, pp. 1341-1350, mars 1981.