1. De quoi dépend le champ magnétique généré par une ligne

RTE / Projet de reconstruction de la ligne 400 000 volts Avelin-Gavrelle
Commission Santé- fiche d’information sur le champ magnétique
Projet du 21 juin 2013
1. De quoi dépend le champ magnétique généré par une ligne
aérienne à haute tension (90 à 400kV) ?
Le champ magnétique généré par un ouvrage du réseau électrique à haute tension dépend de
nombreux paramètres. Certains d’entre eux sont fixes (type d’ouvrage, type de pylône, tracé de
l’ouvrage, environnement géographique) et d’autres sont variables et dépendent de la puissance
transitée dans la ligne et de la hauteur des conducteurs par rapport au sol.
Paramètres fixes :
•
les dimensions géométriques de l’ouvrage, dépendent, d’une part du niveau de tension (plus
la tension est élevée, plus les conducteurs doivent être écartés les uns des autres, et donc
plus les pylônes sont de grande dimension), et d’autre part de la forme des pylônes, qui
détermine pour les ouvrages aériens la disposition géométrique des conducteurs électriques,
c'est-à-dire leur répartition dans l’espace.
Quelques exemples de géométries typiques sont donnés dans la figure suivante :
•
•
la hauteur des conducteurs par rapport au sol. Pour un ouvrage aérien implanté en terrain
plat, et pour une puissance transitée donnée:
-
cette hauteur est minimale en creux de portée en respectant la
réglementation. Le champ magnétique y est par conséquent maximal à
cet endroit
-
cette hauteur est maximale au niveau des pylônes. Le champ magnétique
y est par conséquent minimal. A noter que l’effet de (voir figure page
suivante).
La distance du point de mesure par rapport à l’axe de la ligne : la valeur du champ
magnétique s’atténue au fur et à mesure que l’on s’éloigne de l’ouvrage. La loi de
décroissance pour un ouvrage à haute tension est en 1/d² (d étant la distance du point de
mesure par rapport à l’axe de la ligne aérienne). Il s’agit d’une règle approchée et elle ne
s’applique pleinement qu’à partir d’une certaine distance à l’ouvrage (typiquement 30-40 m).
Pour des valeurs exactes, des modèles de calculs existent appliquant les lois physiques de
l’électricité
Pour ces paramètres de hauteur des conducteurs et de distance par rapport à l’axe, la figure ci-après
montre les différences relatives de valeur de champ magnétique
-
sous la ligne près d’un pylône
-
en milieu de portée (la portée est l’écartement entre deux pylônes, 450m
en moyenne pour une ligne 400 kV)
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Ecart à l’axe de la ligne : - 74 %
Creux de
portée
Ecart à 30 m : - 42 %
Quart de
portée
Ecart à 100 m :
négligeable
Pylône
•
l’environnement géographique de l’ouvrage, et en particulier le dénivelé du terrain surplombé
par l’ouvrage. Ainsi un ouvrage construit à flanc de montagne montrera un profil de champ
très dissymétrique de part et d’autre de l’ouvrage.
•
les autres sources présentes dans l’environnement de l’ouvrage. Le champ magnétique que
l’on peut mesurer est évidemment la résultante des champs émis par toutes ces sources. En
environnement urbanisé, certaines de ces sources peuvent êtres « cachées » (réseaux de
distribution, ou d’éclairage public par exemple).
•
La possibilité de couloir de lignes : il arrive que plusieurs lignes soient installées en parallèle
(on parle de « couloirs de lignes »), auquel cas le champ magnétique total dépend de
l’ensemble de ces lignes. Dans la plupart des cas, la loi de décroissance du champ
magnétique (en 1/d²) conduit à ce que le champ généré par l’ouvrage le plus proche soit
nettement prédominant sur les autres.
•
Il existe un cas particulier, qui est celui des lignes à 2 circuits électriques, dites lignes
doubles : un même pylône porte en fait deux circuits à haute tension et le champ magnétique
total dépendra du champ généré par chacun de ces deux circuits. Dans la plupart des cas, il y
aura compensation plutôt qu’addition de ces deux champs.
Paramètres variables
•
le transit de l’ouvrage, autrement dit l’intensité du courant à 50 Hz qui circule dedans. Cette
intensité est fonction de la Puissance. Ce transit suit des cycles de variation journaliers,
semainiers et saisonniers correspondant aux cycles de consommation des clients particuliers,
professionnels et industriels. On atteint facilement un facteur 2 entre les minimas et maximas
journaliers, ainsi que d’une saison à l’autre.
Par ailleurs, tous les ouvrages n’ont pas la même fonction au sein d’un réseau électrique et
peuvent donc avoir des typologies de transits très différents. Ainsi :
-
une ligne évacuant la production d’une centrale thermique de production
électrique aura une courbe de transit quasiment constante, à l’inverse
d’une centrale connectée à un barrage hydraulique qui fonctionne en
« tout ou rien »,
-
une ligne d’alimentation d’une ville aura un fonctionnement représentatif
des cycles de consommation de la population, sachant qu’il peut bien
évidemment y avoir des variations d’une région à une autre (ex :
consommation due à la climatisation en été dans le sud du pays).
-
il existe par ailleurs des lignes dites « d’équilibrage » qui servent par
exemple à alimenter des régions dont les moyens de production sont
temporairement indisponibles. De telles lignes peuvent avoir un transit
moyen annuel faible, mais de fortes pointes temporaires.
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•
Si la hauteur des conducteurs est fixe au niveau des pylônes, il est important de souligner que
la hauteur au dessus du sol varie en creux de portée car les conducteurs se dilatent plus ou
moins suivant leur température, qui dépend d’une part des conditions atmosphériques
(température, vent,…) et d’autre part du transit(intensité) dans l’ouvrage (qui chauffe le
conducteur par effet Joule).
Pour un même transit dans l’ouvrage, on mesurera, en creux de portée, sensiblement plus de
champ magnétique en été (temps chaud) qu’en hiver (basse température).
Exemple de calcul du champ magnétique 50 Hz au voisinage d’une
ligne à 400 kV
L’ouvrage pris en référence est une ligné aérienne double circuit (forme géométrique : Danube)
alimentant la région parisienne. Quatre courbes de transit représentatives de quatre journées typiques
sont données à la figure ci-dessous. Ceci permet de mettre en évidence les effets de saisonnalité,
(quasiment un facteur 2 entre hiver et été), mais on reconnaît également les grandes tendances
typiques des cycles journaliers :
le creux de consommation correspondant à la nuit (2h00 – 6h00)
les pics de début de matinée (8h00) et de début de soirée (18h00 à 21h00 suivant la saison)
le pic de reprise de consommation correspondant au passage en heures creuses (22h00)
On relève également sur la courbe du 21 juin un pic localisé à 16h00, typique d’un report temporaire
de charge dû vraisemblablement à un incident ayant entraîné l’indisponibilité temporaire d’un autre
ouvrage.
Evolution du transit sur 24H
1300,00
1200,00
1100,00
1000,00
I(A)
900,00
800,00
21-mars-07
700,00
21-juin-07
600,00
21-sept-07
500,00
21-déc-07
400,00
300,00
200,00
100,00
22h10
20h10
18h10
16h10
14h10
12h10
10h10
8h10
6h10
4h10
2h10
0h10
0,00
Heures
Si un relevé du champ magnétique avait été effectué sur 4 points sur un axe perpendiculaire à la ligne
(respectivement à l’aplomb, à 20 m 50 m et 100 m), on obtiendrait, au cours de la journée du 21
décembre, le résultat suivant :
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Les deux tableaux ci-dessous indiquent les valeurs de l’intensité dans la ligne AvelinGavrelle le 8 mars 2013, les valeurs de champ magnétique mesurées in situ par la
commission santé et les valeurs extrapolées pour des hypothèses de transit maximal
admissible dans la ligne et pour 60% de cette valeur maximum.
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