L’électricité dans les exploitations agricoles

Les règles de base d’une bonne installation électrique

L’installation électrique des particuliers comporte quelques éléments de base.

• La phase. C’est le fil qui amène le courant. Il doit être soigneusement isolé. Sa couleur normalisée est le rouge, le brun ou le noir.

• Le neutre. C’est le fil de retour du courant au réseau de distribution, il ferme la boucle et permet au courant de circuler dans les appareils. Sa couleur normalisée est le bleu clair.

• Le conducteur de protection : « la terre ». C’est un fil qui permet d’évacuer les fuites de courant accidentelles et de provoquer la coupure de l’alimentation. Sa couleur normalisée est jaune et vert.

• Les masses. C’est l’ensemble des parties métalliques des différents appareils électriques, qui doivent être reliées à la terre.

• La liaison équipotentielle. Dans tous les bâtiments, y compris ceux qui reçoivent des animaux, une liaison conductrice doit être établie entre tous les éléments métalliques (tuyauteries, charpentes, armatures du béton armé, stalles, cornadis...). Cette liaison, dite équipotentielle, permet d’éviter qu’une différence de potentiel n’apparaisse entre les éléments conducteurs. Elle doit être reliée à la prise de terre.

Une liaison équipotentielle reliant tous les éléments métalliques d’un bâtiment et qui est correctement mise à la terre permet d’éviter qu’un courant électrique n’apparaisse et ne perturbe les animaux.

• La prise de terre. Elle est constituée d’éléments conducteurs en contact avec le sol (piquet, câble en cuivre nu…). Les différentes liaisons de mise à la terre de l’installation lui sont raccordées via une « barrette de terre ». Sa valeur doit être compatible avec le calibre du dispositif différentiel général de l’installation électrique.

• Le dispositif « différentiel » (disjoncteur ou interrupteur). Son rôle est de détecter les fuites de courant et de couper l’alimentation.

• Le disjoncteur ou le fusible : leur rôle est de détecter les surcharges (surintensités) et de couper l’alimentation.

• Le tableau de répartition et de protection. L’installation se divise en circuits principaux alimentant séparément l’habitation et les différents bâtiments de l’exploitation. Chacun d’eux doit être protégé par un dispositif différentiel. Chaque circuit terminal doit être protégé par un dispositif de protection contre les surintensités (fusibles ou disjoncteurs).

• La protection contre la foudre. Il s’agit de maîtriser l’écoulement des courants générés par la foudre ainsi que leurs effets indirects sur les réseaux électriques basse tension. Elle nécessite l’installation de paratonnerres, en prévention des effets directs de la foudre, et de parafoudres, en prévention des effets indirects de surtensions.

Phénomènes électriques et magnétiques

Certains de ces phénomènes sont naturels (courants telluriques circulant dans le sol, champ magnétique terrestre, champ électrique atmosphérique, etc.) et d’autres ont pour origine l’utilisation de l’électricité. Ils peuvent générer des phénomènes électriques perturbants, appelés parasites.

Champs électriques. Un conducteur soumis à une tension, ou un appareil lorsqu’il est branché, s’environne d’un champ électrique dont l’intensité est fonction de la tension qui le génère. Ce champ reste le même, que le courant passe ou non. L’intensité du champ électrique se mesure en volts par mètre (V/m) et décroît très vite avec la distance. Lorsque la source a une géométrie simple (comme une ligne électrique aérienne), sa valeur en un point donné peut être connue par le calcul. Le champ électrique de très basse fréquence (50 Hertz) est arrêté par le moindre obstacle, même faiblement conducteur (bâtiment, arbre...). De ce fait sa mesure est très délicate car l’opérateur lui même perturbe la mesure qui reste donc une affaire de spécialiste.

Champs magnétiques. Lorsque le courant passe (c’est-à-dire quand l’appareil fonctionne), un champ magnétique de basse fréquence apparaît. Son intensité est proportionnelle à celle du courant électrique. Elle se mesure en Tesla (T) ou, usuellement, en micro tesla (µT), c’est-à-dire 0,000 001 T. Les matériaux courants n’arrêtent pratiquement pas les champs magnétiques.

La combinaison de ces deux champs conduit à parler de « champ électromagnétique ».

Les phénomènes d’induction. Champs électriques et champs magnétiques interagissent avec les structures métalliques situées à proximité. On est alors en présence de phénomènes d’induction. Le champ électrique modifie la répartition des charges électriques à la surface des structures métalliques. Il induit donc une différence de potentiel qui dépend de l’intensité du champ et de l’importance de la surface métallique. On parle d’induction électrostatique (ou de couplage capacitif).

Les variations d’un champ magnétique induisent un courant dans toute structure métallique configurée en forme de boucle fermée. C’est l’induction (ou couplage) magnétique. Si la boucle est ouverte, il ne circule pas de courant, mais une tension est créée à ses extrémités.

Ce phénomène est proportionnel à l’ampleur des variations du champ magnétique et à la surface de boucle. Il est à la base du fonctionnement de nombreux appareils électriques, notamment des transformateurs et des moteurs électriques à courant alternatif.

Tous les appareils électriques de la maison ou de l’exploitation sont sources de phénomènes d’induction électrique et magnétique.

Les ondes électromagnétiques. Pour des fréquences élevées, bien supérieures à 50 Hz, le champ électrique et le champ magnétique s’associent pour donner naissance à une onde électromagnétique qui se propage dans l’espace. On parle alors de rayonnement. Plus la fréquence est grande et plus l’onde produite peut avoir des effets perturbants sur les appareillages électroniques sensibles, et ceci même pour des niveaux relativement faibles de champs. Les moyens de communication modernes (télévision, transmissions radio, téléphonie mobile) utilisent la propagation des ondes électromagnétiques.

L’élevage, lieu amplificateur des phénomènes électriques parasites

Dans une exploitation agricole comprenant des installations d’élevage, les nombreux équipements électriques et électroniques, le nombre important de structures et de matériels métalliques, les clôtures, etc. sont des facteurs favorisant l’apparition des phénomènes électriques parasites d’une ampleur parfois significative. Le respect des règles d’une bonne installation électrique permet d’éviter la grande majorité d’entre eux (équipotentialité des sols et des masses métalliques et très bonne prise de terre).

Il est utile de souligner que les installations électriques des élevages et les diverses structures métalliques sont exposées aux intempéries, à l’humidité, aux poussières, aux chocs, à la corrosion notamment par les lisiers, les aliments et les engrais... Ceci accélère leur vieillissement et leur dégradation et, par conséquent, augmente les risques d’incidents d’origine électrique.

Les infrastructures externes à l’exploitation, facteurs de phénomènes électriques parasites

Les infrastructures de transport et de distribution de l’électricité sont aussi à l’origine de champs électriques et magnétiques et donc de phénomènes d’induction électrostatique et magnétique. Il convient donc de prendre, à leur proximité, quelques dispositions simples pour se prémunir de leurs effets éventuels.

D’autres phénomènes électriques particuliers peuvent être engendrés par diverses infrastructures externes à l’exploitation.

Les courants vagabonds.

Ils peuvent avoir différentes origines, volontaires ou non.

• L’utilisation de la terre comme conducteur gratuit. Exemples : mise à la terre du neutre des réseaux électriques, courant de retour des clôtures électriques.

• L’évacuation des courants de fuite des installations mal isolées. Exemple : rails des voies ferrées servant de retour au courant qui alimente les motrices des trains.

Un courant vagabond peut donc parcourir le sol ou les structures conductrices d’une exploitation et provoquer des tensions parasites qui, selon leur valeur, sont susceptibles de perturber les animaux.

Le couplage par rayonnement.

Certains vieux appareils électriques, principalement ceux qui utilisent des moteurs, peuvent être des sources d’ondes électromagnétiques parasites. Ils sont alors susceptibles de perturber le fonctionnement des appareils électroniques sensibles (cartes électroniques des machines à traire, des robots confectionnant le lait pour les veaux, etc.).

La proximité d’infrastructures de télécommunication peut également engendrer des dysfonctionnements des appareils électroniques de l’exploitation.

Les manifestations des courants parasites

Pratiquement tous les phénomènes électriques ont en commun de pouvoir générer des tensions parasites. Leurs effets sont donc essentiellement liés à l’apparition accidentelle, dans le corps de l’animal, du courant créé par ces tensions.

Il est bien établi que, chez les animaux, la perception de phénomènes électriques ne signifie pas systématiquement perturbation de la santé et altération de la production.

Ces phénomènes peuvent cependant provoquer de l’inconfort qui, dans certains cas, est cause d’un stress qui, à la longue, peut amoindrir leur résistance aux maladies. Ils révèlent un dysfonctionnement électrique auquel il faut remédier sans délai.

Des courants provoqués par des niveaux de tension imperceptibles par l’homme peuvent être ressentis par les animaux, dont le museau et les pattes, en général humides, sont très conducteurs. Les courants parasites se manifestent de deux manières :

Tension de contact. Il s’agit de la tension pouvant survenir entre le corps de l’animal et un élément métallique, abreuvoir ou clôture par exemple. Un courant traverse alors l’animal et revient au sol par ses pattes.

Tension de pas. Le courant est provoqué par la tension pouvant survenir entre les pattes avant et arrière de l’animal. Il s’établit entre les membres antérieurs et postérieurs soumis à cette tension et peut traverser le coeur.

A partir de quels seuils les animaux ressentent-ils l’électricité ?

On distingue 2 types de seuils :

• le seuil de perception : un phénomène électrique va provoquer une réaction visible chez l’animal (comme un frémissement), mais sans entraîner de répercussion sur la production. Ce seuil est relativement facile à déterminer. La circulation d’un courant de 1mA dans le corps d’un animal correspond au seuil de perception, cela équivaut à une tension appliquée de 0,5V pour une impédance corporelle (résistance de l’animal) de 500 ohms.

• le seuil de perturbation : c’est le seuil à partir duquel l’animal est perturbé et qui va influer sur sa production. Ce seuil est plus difficile à apprécier, une accoutumance peut s’installer et dans ce cas, seules des valeurs plus élevées peuvent entraîner des troubles.

Chez les porcs, des modifications du temps et du volume de boisson ont été observées à partir de 3 à 4 volts (50/60 Hz), appliqués entre le groin et les pattes. Mais, dans les conditions d’élevage, les causes de variations du seuil de perception sont nombreuses : la nature du sol, qui favorise plus ou moins le passage du courant, l’âge, le poids des animaux, etc.

En matière de seuil de perturbation, il apparaît que des tensions de 5 à 8 volts n’entraînent pas d’effet sur l’état de santé des porcs ni de réduction de la production.

Chez les bovins, des études scientifiques montrent que pour des tensions inférieures à 2 V (50/60 Hz) appliquées entre le museau et les pattes, il n’y a pas de baisse de l’abreuvement ni de la production. Il en est de même des courants de 4 milliampères, pour des impédances corporelles comprises entre 500 et 1000 ohms.

Des vaches laitières ont été soumises à différentes valeurs d’intensité de courant et leurs réactions ont été étudiées. L’influence des intensités sur la production de lait a été analysée. Comme le montre le tableau, aucune baisse de production n’a été observée jusqu’à 4 milliampères.

Quelques exemples de symptômes observables

Selon le contexte d’apparition de comportements anormaux, les symptômes de stress qui peuvent être observés chez les animaux sont divers. Ils ne sont pas spécifiques ni nécessairement liés à des perturbations d’origine électrique.

• Chez le porc : perte de poids, croissance ralentie, empilage des porcelets, agressivité entre congénères, morsures de la queue ou des oreilles, souillures, diarrhées...

• Chez la vache : nervosité, tremblements, poil hérissé (horripilation), réduction de l’abreuvement, temps de traite allongé, hésitation ou refus d’entrer en salle de traite, traites inégales.

En présence de tels symptômes non spécifiques, une expertise vétérinaire de la santé animale et du respect du bien-être animal doit être conduite en même temps que la recherche de causes liées à d’éventuelles anomalies électriques. La conduite de l’atelier de production doit également être examinée.