Contribution à la modélisation et à la simulation des prises de terre

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR
ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
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UNIVERSITE FERHAT ABBES - SETIF 1
UFAS (ALGERIE)
THESE
Présenté à la Faculté de Technologie
Département D’électrotechnique
Pour l’Obtention du Diplôme de
DOCTORAT SCIENCES
Option : électrotechnique
Présentée par
Mr : Tahar ROUIBAH
Thème :
Contribution à la modélisation et à la simulation
des prises de terre des installations électriques
Soutenu le : 11/11/2015 devant un Jury composé de:
Pr. Ahmed GHERBI
Prof à l’université de Sétif1
Président
Pr Abdelhafid BAYADI
Prof à l’université de Sétif1
Rapporteur
Pr. Aissa BOUZID
Prof à l’université de Constantine1
Examinateur
Pr. Djellel DIB
Prof à l’université de Tébessa
Examinateur
Dr. Moussa LEFOUILI
M.C.A à l’université de Jijel
Examinateur
Dr. Hamou NOURI
M.C.A à l’université de Sétif1
Examinateur

Remerciements
Un travail de cette envergure ne s’accomplit pas en un jour. Même s’il est porté par le
dynamisme de son auteur, il est le résultat des nombreuses influences, proches ou
lointaines.
Qu’il me soit donc permis de remercier les personnes qui m’ont accompagné dans ce
cheminement, parfois sévèrement, souvent justement, et plus particulièrement mon
encadreur professeur Bayadi Abdelhafid, toujours été présent et guider mon travail de
recherche même s’il y a eu des moments difficiles.
Je remercie tout d’abord les membres extérieurs du jury pour avoir accepté d’évaluer
mon travail : Lefouili Moussa, université de Jijel, Bouzid aissa, université de Constantine
et Dib Djallal, université de Tébessa, pour avoir estimé que mon projet de recherche est
de qualité à être soutenu.
Je remercie également Gherbi Ahmed, université de sétif pour avoir présidé le jury, ainsi
que Hamou Nouri, université de sétif qui bien voulu se joindre au jury.
Je remercie plus particulièrement, Pro. R. Meys, directeur du Laboratoire d’images
signaux et dispositifs télécommunication Service LIST, Université Libre de Bruxelles,
Belgique, et Dr Rouibah Ammar qui ont eu la gentillesse de m’accorder un séjour de
stage pratique d’un mois.
Un remerciement très spécial est voué au Professeur, Kerroum Kamal pour ses conseils
très objectifs.
Ma gratitude va ensuite à ma femme, pour sa relecture attentive et ses nombreuses
corrections.
Je terminerai ces remerciements par ceux que j’adresse à ma famille pour leur soutien
tout au long de ces années d’études supérieures.

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Summary
The objective of the work exhibited in this doctoral thesis is dedicated to the study and modeling of
grounding systems subjected to lightning transients.
We identify and initially characterize the different parameters that influence the behavior of
earthling systems, especially when broadcast a stream of lightning. To do so, an electromagnetic
model from the antenna theory allows representing the behavior of a grounding system in the
frequency domain.
The current flowing in a grounding system radiated electromagnetic field in the vicinity of the
system. A formalism to quantify transient electromagnetic radiation by the ground is presented.
A new effective technique to speed the resolution of the electric field integral equation EFIE was
presented.
Key-words: Grounding grid, Antenna theory model, Method of moment, Model-based parameter
estimation and Wavelet matrix.
Résumé
L’objectif du travail exposé dans cette thèse de doctorat est consacre à l’étude et la modélisation
des systèmes de mise à la terre soumis à des transitoires de foudre.
Nous identifions et caractérisons tout d’abord les différents paramètres qui influencent le
comportement des systèmes de mise à la terre, en particulier lorsqu’ils diffusent un courant de la
foudre. Pour ce faire, un modèle électromagnétique issu sur la théorie des antennes permet de
représenter le comportement d’un système de mise à la terre dans le domaine fréquentiel.
Le courant qui circule dans un système de mise à la terre rayonne un champ électromagnétique
dans le voisinage du système. Un formalisme pour quantifier le rayonnement électromagnétique
transitoire par la prise de terre est présenté.
Une nouvelle technique efficace pour accélérer la résolution de l’équation intégrale en champ
électrique EFIE a été présentée.
Mots clés : Grille de mise à la terre, modèle de théorie des antennes, Méthodes des moments,
méthode basée sur les paramètres d’estimation, Matrice des ondelettes.

Sommaire

Sommaire
Chapitre 1 : Introduction générale
1.1 Introduction ........
01
1.2 Objectif 
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1.3 Structure de thèse 
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Chapitre 2 : Revue de littérature sur les systèmes de
mise à la terre
2.1 Introduction
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2.2.1 Systèmes des mises à la terre 
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2.2.2.1 Critères et contrainte à respecter 
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2.2.3 Configurations ..
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2.2.3.1 Mise à la terre des postes 
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2.2.3.2 Mise à la terre des pylônes ......
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2.2.3.2.1 Configurations des prises de terre des pylônes....
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2.3 Environnement : Sol et Fondations 
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2.3.1 Nature du sol .....
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2.3.1.1 Résistivité ....
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2.3.1.2 Permittivité .....
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2.3.1.3 Perméabilité 
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2.3.2 Variation fréquentielle des paramètres électriques du sol 
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2.3.2.3 Paramètres électriques et fréquence 
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2.4 la résistivité du sol .....
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2.5 Mise à la terre dans le sol non homogène 
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2.5.1 Sol en deux couches de résistivités différentes 
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2.5.2 Sol en plusieurs couches de résistivités différentes 
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2.6 Méthodes numérique de modélisation des systèmes de mise à la terre ..
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2.6.1 Méthode des circuits équivalents ......
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2.6.2 Modèle des lignes de transmission (TL) ...
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2.6.3 Approche hybride 
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2.6.4 Modèle électromagnétique ......
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2.7 Conclusion 
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