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ETUDE DE LA DENSIFICATION DU RESEAU DE DISTRIBUTION ELECTRIQUE
AUTOUR DE LA CENTRALE
HYDROELECTRIQUE DE MEMVEELE
Prsent et soutenu par :
KOUGANG GUY ROSTAND
En vue de lobtention du :
Diplme dingnieur de conception de Gnie Electrique
Sous la Direction de :
Dr. Benot NDZANA (Enseignant, ENSP)
Dr. Dieudonn BISSO (Enseignant, Fac. Sc. /UYI)
Devant le Jury compos de :
Prsident : Pr. Emmanuel TONYE (Professeur, ENSP) Rapporteur :
Dr. Benot NDZANA (Charg de Cours, ENSP) Examinateurs : Dr. Francis
NEMATCHOUA (Charg de Cours, ENSP)
Dr. Dieudonn BISSO (Directeur du projet Memveele) Dr. Elena
MVOUDJO (Charg de Cours, ENSP)
Invit : Mr. Georges M. E. AVELE (Ingnieur, Projet Memveele)
Anne Acadmique 2011-2012 Soutenu le 03/07/2012
Universit de Yaound I
ECOLE NATIONALE SUPERIEURE
POLYTECHNIQUE
Dpartement des Gnies Electrique et
des Tlcommunications
University of Yaound I
NATIONAL ADVANCED SCHOOL OF
ENGINEERING
Department of Electrical and
Telecommunications Engineering
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DEDICACES
1 Etude de la densification du rseau de distribution lectrique
autour de la centrale hydrolectrique de Memveele'
Rdig et prsent par Kougang Guy Rostand ; Email :
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REMERCIEMENTS
2 Etude de la densification du rseau de distribution lectrique
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Rdig et prsent par Kougang Guy Rostand ; Email :
[email protected] ENSP/5GELE 2012
REMERCIEMENTS
Merci
Dr. Dieudonn BISSO pour la confiance quil nous a accorde en nous
acceptant dans ses services,
Monsieur Georges M. E. AVELE, pour sa disponibilit et sa
promptitude, Dr. Benot NDZANA, mon directeur de mmoire, pour ses
orientations et ses
multiples conseils,
Au corps enseignant et administratif de lENSP, pour la formation
dont jai reue,
Monsieur Justin NINGUE pour son soutien permanent et ses
conseils,
Dr. Marcel OBOUNOU pour sa disponibilit, Au personnel de lUnit
Oprationnelle du Projet Memveele, Tous mes camarades, Tous mes
frres et surs pour leur coute et leur disponibilit, Aux familles
YONTA, LANING, SOUNDJI, TANGUEFOUET, NGUEPONG
et KOUGANG,
Monsieur Herv TOLIE T, pour sa promptitude.
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RESUME/ABSTRACT
3 Etude de la densification du rseau de distribution lectrique
autour de la centrale hydrolectrique de Memveele'
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RESUME
Llectrification rurale fait partie des stratgies de dveloppement
que le Cameroun a mis sur pied pour atteindre le statut de pays
mergent uni dans sa diversit . Pour ltude de la densification du
rseau lectrique dans six arrondissements aux alentours de la
centrale hydrolectrique 201 MW de Memveele dans la localit de
Nyabessan, nous avons calcul la demande nergtique future partir des
tendances actuelles de la dmographie et les ventuelles besoins des
industriels. Nous avons galement implment le code Guy.0 permettant
le calcul de la pr-structure du rseau boucl partir des donnes
dmographiques, climatiques, gographiques et conomiques. Ce code
permet le calcul des indicateurs lectriques, mcaniques, gomtriques
du rseau et un attrait financier du projet implmenter. Les rsultats
obtenus nous ont permis de simuler le rseau choisi avec le logiciel
PowerStation 4.0.0C qui effectue le calcul des installations
lectriques base des schmas unifilaires. Il en ressort des
conclusions satisfaisantes et les externalits socioprofessionnelles
du projet sont encourageantes.
Mots cls : Densification, distribution, lectricit, externalits,
Memveele
ABSTRACT
Rural energizing is part of the strategies that the Cameroon
government has drawn in order to attend the status of emerging and
unified country. In the purpose of studying the intensification of
the electrical network connection in six districts around the
Memveele 201 MW hydroelectric dam in the Nyabessan locality in the
Cameroon south region, we have evaluated the future electrical
energy demand from actual demographic trends and industrial needs.
We have also implemented a numerical code called Guy.0 that
calculates the chosen curly electrical network parameters by taking
demographical climate, geographical, and economical parameters as
inputs. This code enables the calculation of the electrical,
mechanical and geometrical parameters of the electrical power
network and a financial appeal of the project. Those outputs are
then used for simulating the chosen network in the PowerStation
4.0.0C software that calculates electrical network using one line
electrical network. The conclusions are satisfactory and the
socio-professional relatives are encouraging.
Key words: Intensification, distribution, electricity,
relatives, Memveele
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SOMMAIRE
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SOMMAIRE
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SOMMAIRE
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LISTE DES TABLEAUX
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LISTEDESTABLEAUX
Tableau 1: Paramtres denvironnement humain..........17
Tableau 2: Paramtres denvironnement dambiance.........17
Tableau 3: Nombre de mnages de la zone dtude..........22
Tableau 4: Bilan de demande annuelle........25
Tableau 5 : Caractristiques gomtriques principales des
isolateurs assemblage rotule et logement de
rotule................30
Tableau 6:Isolateurs ou chanes disolateurs couramment
utiliss.......31
Tableau 7 : distance (m) de tension en fonction de la tension de
service.....35
Tableau 8: Distances minimales au-dessus des voies de
circulations......35
Tableau 9: Distances minimales au-dessus des cours
deau.........36
Tableau 10: Distance minimales au-dessus des maisons et
immeubles........36
Tableau 11: Ecart de temprature admissible....... ...40
Tableau 12: coefficient K1............41
Tableau 13: coefficients des fonction cots 46
Tableau 14: Niveau disolement assign (SCHNEIDER) ........53
Tableau 15: Tension Transitoire de Rtablissement (TTR) assigne
(SCHNEIDER) ....55
Tableau 16 : Tension nominale de tenue aux chocs de
foudre.......58
Tableau 17 : Relais de protection du transformateur
MT/MT.........62
Tableau 18 : Relais additionnelle protections du transformateur
MT/MT......62
Tableau 19 : Relais de protection du transformateur
MT/BT.........63
Tableau 20: Relais de protection des jeux de
barres.........63
Tableau 21 : Relais de protection des dparts...........64
Tableau 22 : segments de la consommation
rsidentielle.........81
Tableau 23: segments de la consommation non
rsidentielle........81
Tableau 24: Rcapitulatifs des recettes annuelles
envisages........82
Tableau 25: Choix des relais de protection VIP 35, VIP 300 et
Sepam 10.......89
Tableau 26: Fonctionnalits du relais Sepam 2000........90
Tableau 27 : Principales caractristiques des conducteurs pour
lignes ariennes MT 90
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LISTE DES FIGURES
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LISTEDESFIGURES
Figure 1: Carte de la zone dtude...23
Figure 2: Allure de lappel journalier de puissance ...26 Figure
3:Gabarit dun support. ....37
Figure 4: Protection diffrentielle dune boucle ferme..60
Figure 5: Protection de boucle maximum de courant et slectivit
logique directionnelle..61
Figure 6: Protection par relais du transformateur MT/MT..61
Figure 7: Protection additionnelle de la protection de terre du
transformateur MT /MT62
Figure 8: Protection du transformateur MT/BT...63
Figure 9 Protection des JDB....63
Figure 10: Protection des dparts....64
Figure 11: Boucles principales MT..66
Figure 12: Structure secondaire du rseau...67
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GLOSSAIRE
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SIGLES
AER : Agence dElectrification Rurale,
BT : Basse Tension
BUCREP : BUreau Central du Recensement et des Etudes de la
Population,
ca : courant alternatif,
cc : courant continu,
DTE : Direction des Travaux et des Etudes,
HT : Haute Tension
JDB : Jeu De Barre
MINADER : Ministre de lAgriculture et du Dveloppement Rural,
MT : Moyenne Tension
PDC : Programme de Dveloppement Communautaire,
PCB : Polychlorobiphnyle PASEM : Programme dAccompagnement
Socioprofessionnel de Memveele RIS : Rseau Interconnect Sud SNEC :
Socit Nationale des Eaux du Cameroun
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INTRODUCTION GENERALE
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INTRODUCTIONGENERALE
Le Cameroun, pays pauvre, vise long terme faire partie des pays
dvelopps, le processus ntant pas instantan, le pays doit gravir des
chelons passant tout dabords au statut de pays revenus
intermdiaires (pays mergent et uni dans sa diversit) puis celui de
pays fortement industrialis. Nayant pas dj les standards
indispensables cette fin, il sest donn une feuille de route dont le
slogan est Cameroun pays mergent, uni dans sa diversit lhorizon
2035 et sest encadr doutils dynamiques devant ly mener. Les
stratgies de la feuille de route sont axes sur : lintgration
nationale, lindustrialisation, la gouvernance, le dveloppement
du
capital humain, la coopration rgionale et linsertion
internationale.
Pour rpondre ce problme nergtique actuel, un outil dynamique a t
mis en place (PDSE : Programme de Dveloppement du Secteur de
lElectricit) et dont la mission est daccroitre la production
dlectricit en sappuyant en priorit sur lexploration et
la valorisation du potentiel hydrolectrique et gazier du
pays.
Les premiers rsultats de cette exploration ont conduit la
planification de nombreux projets nergtiques visant rpondre court,
moyen et long terme la demande nergtique value lhorizon 2030 7600
GWh en nergie (scnario Mdian ). Lun des projets mis sur pieds est
le projet Memveele qui a pour objectif principal de produire 201MW
de lhydrolectricit sur le Ntem dans la localit de Nyabessan
dans le dpartement de la Valle du Ntem au sud Cameroun.
Du fait que le taux laccs llectricit soit infrieur 5% dans les
zones rurales contre environ 50% dans les zones urbaines, la
globalisation du pays (pays uni dans sa diversit) sous-entend quen
tout point du pays, on soit satisfait de ses besoins ; les localits
environnantes de la centrale de Memveele tant mal ou pas du tout
lectrifies, elles doivent tre les premiers bnficiaires de ce
projet. Dailleurs un outil daccompagnement socio-conomique dans la
zone dinfluence du projet est mis sur pied (PASEM : Programme
dAccompagnement Socio-Economique de Memveele). Lnergie tant le
point moteur du dveloppement, il est judicieux de
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INTRODUCTION GENERALE
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penser tout dabord llectrification de cette zone dinfluence, do
la raison dtre de notre thmatique intitule Etude de la
densification du rseau de distribution lectrique autour de la
centrale hydrolectrique de Memveele. Pour arriver nos fins, nous
avons prsent la problmatique puis la mthodologie de la conception
dun rseau lectrique et lvaluation de la demande au chapitre 1. Aux
chapitres 2 et 3, sont respectivement prsents le dimensionnement du
rseau et la protection du poste
de transformation. Enfin le chapitre 4 porte sur la simulation
et les rsultats.
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CONTEXTE ET PROBLEMATIQUE
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CONTEXTEETPROBLEMATIQUE
Les investisseurs du secteur de llectrification adoptent des
politiques visant majorer le profit, limitant ainsi leurs actions
autour des grandes villes (zone forte demande en nergie lectrique).
Compte tenu du fait que la majorit des localits camerounaises sont
en zones rurales, ces investisseurs ne trouvent pas dintrt dy
investir suffisamment puisque le risque semble lev premire vue.
Dans lobjectif de devenir pays mergent, concernant
llectrification rurale, le Cameroun sest dfini une stratgie qui
repose sur les principes suivants:
- affirmer le caractre spcifique et prioritaire de
llectrification rurale, relevant la fois du secteur marchand et de
lquipement rural,
- situer llectrification rurale dans une perspective de
dveloppement conomique et social durable, par une exigence de
reproductibilit et de viabilit technique et conomique dans le
montage des oprations,
- impliquer le secteur priv, le secteur associatif et les
collectivits locales en position dactions motrices.
Les localits lectrifier sur lesquelles nous menons notre tude
sont en moyenne de 500 habitants/villages avec une forte croissance
dmographique (3,88% par an (PDC de Maan)) contre une faible densit
(7,3 habitants/Km) et un faible revenu annuel par mnage (720 000
franc CFA) avec 49% de mnages avec membres migrants vers les
mtropoles [1].
Les objectifs principaux de cette tude sont : - Proposer un
outil daide la dcision pour densifier le rseau lectrique dans
les zones environnantes de la centrale de Memveele - Rechercher
les mesures possibles pour amliorer la faisabilit conomique du
projet tout en garantissant la qualit et la quantit de
lapprovisionnement. Les secteurs domestique et non domestique sont
caractriss par leurs consommations journalires. Le secteur non
domestique recouvre lclairage publique, les infrastructures
communautaires (coles, hpitaux, glise, centre administratif). Les
infrastructures productrices de revenus (schoir lectrique, chambre
froide, scierie, moulin grain, grande industrie (SOCAPALM, HEVECAM,
WIJMA, )) sont dune grande importance dans le dveloppement de ces
localits, ainsi ils sont pris en compte dans cette tude.
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CONTEXTE ET PROBLEMATIQUE
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Les principales technologies nergtiques qui y sont utilises
jusquici sont (excepts SOCAPALM et HEVECAM raccords au RIS):
- Le bois nergie (usage individuel), - La biomasse dorigine
animale (peu utilise) - le ptrole lampant (usage individuel), - le
groupe lectrogne (usage communal et dont le carburant vient
manquer
priodiquement), - le solaire photovoltaque (usage
individuel).
Les trois dernires technologies tant la fois chres et polluantes
pour certaines, le taux de pntration reste encore trs faible do la
ncessit de faire recourt une technologie cots supportables pour ces
localits. Il sagit de les raccorder au rseau lectrique dont la
source est la centrale hydrolectrique de 201MW, Memveele sur le
Ntem.
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CHAPITRE I : METHODOLOGIE DE LA CONCEPTION DUN RESEAU ELECTRIQUE
ET EVALUATION DE LA DEMANDE ENERGETIQUE
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CHAPITRE I : METHODOLOGIE DE LA CONCEPTION DUN RESEAU ELECTRIQUE
ET EVALUATION DE LA DEMANDE ENERGETIQUE
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CHAPITRE I : METHODOLOGIE DE LA CONCEPTION DUN RESEAU ELECTRIQUE
ET EVALUATION DE LA DEMANDE ENERGETIQUE
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INTRODUCTION
Les consommateurs dnergie lectrique raccords au rseau du
distributeur peuvent tre considrs comme des lments (compartiments)
dune grande industrie/usine. Ainsi, la mthodologie de conception du
rseau de distribution de lnergie lectrique employe dans ce travail
sapparente celle dune grande industrie. La conception du rseau
lectrique de distribution doit donc assurer aux procds une
continuit dalimentation compatible avec les contraintes de
production. Dans ce chapitre, nous prsentons tout dabords les
lments et la mthodologie de conception dun rseau lectrique de
densification puis nous terminons par lvaluation de la demande
nergtique ainsi que lapprovisionnement de la zone dtude.
I. La conception dun rseau
Elle doit imprativement assurer la scurit du personnel, du
matriel et de son environnement. Pour les quipements vitaux, il
convient de pouvoir intervenir sans arrter la production. On prvoit
donc une conception permettant dagir en toute scurit dans un temps
dtermin pour retrouver la fiabilit initiale. Elle doit rserver au
rseau lectrique la possibilit de rpondre des volutions de lunit
industrielle sans remise en cause profonde. En somme, la conception
est la dmarche consistant assurer au cot optimal dinvestissement et
dexploitation malgr les contraintes inhrentes aux rseaux
lectriques, les besoins requis pour la production en matire de
:
Scurit des personnels et des biens,
Continuit de fonctionnement,
Maintenabilit des installations,
Possibilit dvolution du schma. Cette conception doit respecter
les rglements et les standards en vigueur. Une conception doit
tenir compte dun nombre vari dlments qui souvent ncessitent des
itrations et des remises en cause de choix initiaux. En consquence,
il va de soi que les diffrentes phases dune mthodologie sont le
plus souvent menes en parallle et tout changement dune de ces
donnes ou dune des contraintes implique une reprise de certains
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CHAPITRE I : METHODOLOGIE DE LA CONCEPTION DUN RESEAU ELECTRIQUE
ET EVALUATION DE LA DEMANDE ENERGETIQUE
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lments. Les principales phases de la mthodologie dveloppe dans
ce travail sont prsentes ci-aprs :
1. Recueil des donnes.
Le concepteur dun rseau lectrique a besoin de dfinir ds le dbut
du projet les conditions denvironnement du projet. Les lments
denvironnement sont indispensables pour dterminer le choix des
matriels la structure mettre en place, les matriaux mettre en uvre
; ceci a une incidence directe sur le cot de linstallation.
Tableau 1: Paramtres denvironnement humain
Environnement Action Prsence du public Qualification des
utilisateurs et
exploitants Types de travaux effectus par les
utilisateurs dans les diffrentes zones de la structure
Dfinition des accs, rglementation en vigueur
Dfinition du degr dautomatisation
Dfinition des conditions de travail
Tableau 2: Paramtres denvironnement dambiance
Environnement Action Conditions climatiques
Altitude Tempratures moyennes, minimale
et maximale Nombre moyen de jour dorage Pluies Neige et vent
Sisme
Vents dominants Air salin
Dclassement des matriels
Protection contre la fondre Etanchit des matriels
Caractristiques mcaniques
calculer Choix de limplantation des
quipements Protection contre la corrosion
Pollution Poussires Risques chimiques Risques dincendie Risque
dexplosion Parasites vibration
tanchit ou pressurisation choix des protections et des
matriels loignement ou protection protection par cage de
Faraday,
mise la terre protection ou insensibilisation des
matriels
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CHAPITRE I : METHODOLOGIE DE LA CONCEPTION DUN RESEAU ELECTRIQUE
ET EVALUATION DE LA DEMANDE ENERGETIQUE
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Inventaire des rcepteurs
La premire tape dune tude lectrique consiste rechercher les
principaux rcepteurs (points de consommation) dnergie lectrique, et
les classer selon leur type, leur localisation leur sensibilit aux
perturbations, les perturbations quils peuvent produire et leurs
diffrentes conditions de fonctionnement.
2. Sensibilit du procde aux perturbations lectriques
Parmi les nombreuses causes de perturbation qui peuvent affecter
les rseaux lectriques, il faut distinguer celles caractre permanent
et celles caractre alatoire :
Celles qui existent en permanence ou pendant des dures bien
dtermines et qui sont la consquence du fonctionnement des
quipements des utilisateurs.
Celles qui sont dues des phnomnes alatoires caractre accidentel
tels que la foudre ou les dfauts prenant naissance soit dans les
lments du rseau soit dans les installations des utilisateurs.
3. Exploitation des donnes
Classement des charges et bilans A partir du recueil des donnes
effectu, il y a lieu de regrouper les charges par catgories.
Caractristiques du site Conditions de fonctionnement
Caractristiques des btiments Installation du matriel Niveau de
puissance des consommateurs
Pour des raisons techniques (dmarrages de gros moteurs,
perturbations engendres par certains rcepteurs) ou des raisons
conomiques, il ya lieu dexaminer la ncessit ou non de crer un
niveau de tension intermdiaire entre la tension de distribution et
la basse tension.
Bilan de puissance Tous ces classements permettent de faire le
bilan des puissances lectriques en fonction de la rpartition des
charges sur le site, do :
La dtermination de lemplacement des diffrents postes,
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CHAPITRE I : METHODOLOGIE DE LA CONCEPTION DUN RESEAU ELECTRIQUE
ET EVALUATION DE LA DEMANDE ENERGETIQUE
19 Etude de la densification du rseau de distribution lectrique
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Le cheminement des liaisons principales,
La somme des puissances actives et ractives,
La somme des puissances secourir en fonction de limportance des
rcepteurs. Ce qui conduit tablir le diagramme de distribution. Cest
la phase prliminaire de la constitution du schma unifilaire
simplifi.
4. Choix de la tension
Le choix des tensions rsulte bien entendu de la prise en compte
des critres techniques, mais galement et le plus souvent de critres
technico-conomiques.
Limplantation des postes de transformation au barycentre des
charges de linstallation influe directement sur le cot des
canalisations lectriques ;
Ladoption dune tension de source plus leve permet le plus
souvent de diminuer le cot global pour la distribution de
llectricit vers les grosses charges ;
Linstallation dquipements de compensation de lnergie ractive
diminue la valeur de la puissance apparente donc du courant
transitant dans les canalisations lectriques depuis le rcepteur
jusquau point de raccordement. Cette compensation apporte ainsi une
rduction simultane : des pertes en charge, de la chute de tension
de la ligne, de lnergie ractive consomme.
Elle permet en outre denvisager de rduire la section des
canalisations par une tude doptimisation base sur les cots :
Des pertes en ligne,
De lnergie ractive consomme,
Des investissements en moins pour les canalisations lectriques
et en plus pour
les quipements de compensation,
De maintenance de ces quipements.
Tensions usuelles
Les tensions les plus utilises dans la distribution de lnergie
lectrique sont indiques ci-aprs
Rcepteurs
On utilise en BT : le 220 V pour lclairage et le 380 V pour la
force motrice ;
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CHAPITRE I : METHODOLOGIE DE LA CONCEPTION DUN RESEAU ELECTRIQUE
ET EVALUATION DE LA DEMANDE ENERGETIQUE
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En MT : le 3 KV ou le 6 KV pour les moteurs au-del de 300KW
environ et le 20 KV pour les gros gnrateurs lectrothermiques, les
fours, etc.
Sources
On utilise au Cameroun :
Pour la distribution : le 15 KV, ou le 30 KV
Pour le transport : le 90 KV, le 110KV et le 225KV
5. Choix technico-conomique dune pr-structure
Source dnergie La source principale dnergie est gnralement
constitue par le rseau public du distributeur national ou par le
rseau local dun distributeur priv. Pour des raisons de scurit, de
continuit dexploitation ou de procd, la source principale dune
installation lectrique est souvent accompagne dune source de
secours.
Raccordement des sources Ces sources peuvent tre :
Des arrives du rseau du producteur/distributeur,
Des arrives de secours autonomes ou de secours diverses. Le
raccordement des sources peut tre du type : Simple antenne simple
JDB, Double antenne
simple JDB, Double antenne JDB trononn
6. Raccordement du neutre dun rseau de distribution
Les dfauts lectriques entre phase et terre peuvent avoir des
consquences sur la scurit des personnes, la conservation des
matriels et la continuit de service. Pour viter ou au moins rduire
ces consquences, il peut savrer ncessaire de :
Situer le potentiel des rseaux par rapport celui de la terre
pris en rfrence,
Contrler les courants homopolaires. Cest le rgime de neutre dont
le choix conduit des diffrences de dimensionnement du matriel et au
couplage de transformateurs de puissance. En BT les rgimes de
neutre sont prsents par la norme NF C 15-100 tandis quen MT ils
sont prsents par la norme NF C 13-200.
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CHAPITRE I : METHODOLOGIE DE LA CONCEPTION DUN RESEAU ELECTRIQUE
ET EVALUATION DE LA DEMANDE ENERGETIQUE
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7. Pr-dimensionnement des matriels et calculs des
performances
Pour la constitution dune pr-structure, des calculs prliminaires
sont ncessaires au pr-dimensionnement des quipements. Ce
pr-dimensionnement porte plus particulirement sur les sources, les
transformateurs, les canalisations lectriques et les tableaux de
distribution ou dalimentation. Les sources sont pr-dimensionnes en
prenant en compte :
La puissance absorbe continue maximale,
Les extensions ou les volutions de puissances envisages,
Les conditions de service,
Les impacts de charge et leur frquence. Les transformateurs sont
pr-dimensionns en prenant en compte :
La puissance absorbe continue maximale,
Les extensions ou les volutions de puissances envisages, en
particulier : - Temprature ambiante dans certains cas, -
Utilisation en service normal et en secours lorsque plusieurs
transformateurs son
redondants ;
Les impacts de charge en particulier : - Dmarrage de gros
moteurs (transformateur en pleine charge), - Les perturbations lies
lexploitation normale du rseau et sur incident interne ou
externe.
Les liaisons sont pr-dimensionnes en prenant en compte :
La puissance transite maximale pour les cbles,
Le dimensionnement des transformateurs lorsquil sagit de cbles
HT ou MT de connexion des rcepteurs,
La puissance maximale envisageable sur un tableau lorsque les
cbles sont des connexions de distribution inter-tableaux.
Les conditions de pose,
La nature des cbles et de leurs isolants,
La longueur des liaisons,
Les surcharges occasionnelles.
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CHAPITRE I : METHODOLOGIE DE LA CONCEPTION DUN RESEAU ELECTRIQUE
ET EVALUATION DE LA DEMANDE ENERGETIQUE
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Des calculs prliminaires de courants de dfauts permettent de
dfinir les performances des tableaux de distribution ou
dalimentation, en particulier :
- Le pouvoir de fermeture, - Le pouvoir de coupure, - Les
contraintes thermiques et dynamiques.
Lintensit nominale des tableaux est dfinie en fonction de la
puissance maximale consomme, mais galement en fonction des
extensions envisageables sur le tableau.
II. Prsentation des communes de la zone dtude.
Les six arrondissements lectrifier sont : Maan, Olamze, Kyossi,
Ambam, Akom II et Campo. Ils sont tous situs dans la rgion du sud
Cameroun (voir la figure 1 ci-dessous).
1. La dmographie
La population totale de ces localits est prsente dans le tableau
ci-dessous [2], [3]. Tableau 3: Nombre de mnages de la zone
dtude
Croissance 3.88%/an Menages Menageshab/menage 6 30 ans aprs
CommunesPopulation actuel crois geomAKOM II 7544 1257,33
3939,205685AMBAM 40000 6666,67 20886,56249CAMPO 4431 738,5
2313,70896MA'AN 11544 1924 6027,861934Kyossi 50000 8333,33
26108,20311OLAMZE 23604 3934 12325,16052
Totaux= 22853,8 71600,7027
Nous avons travaill avec une estimation (croissance gomtrique de
3,88 %/an) de la population 30 aprs partir des tendances actuelles.
Ceci dans le but de la globalisation du pays (mergence,
disponibilit nergtique en tout lieu) et dviter la dficience
nergtique qui pourrait se poser avec le dveloppement qui suivra le
projet dont la pose de la premire pierre a eu lieu le Vendredi 15
Juin 2012 par le Prsident de la Rpublique.
2. Gnralits environnementales de la zone dtude
La zone dtude est soumise un climat tropical humide. La
pluviomtrie annuelle oscille entre 1500 et 2000 mm. La temprature
oscille entre 20.5C et 33.8C. Lhumidit relative moyenne annuelle
oscille entre 83.5% et 83 [4]. Le relief est peu accident et en
majorit forestier tandis que de nombreuses rivires et le Ntem
arrosent la zone.
-
CHAPITRE I : METHODOLOGIE DE LA CONCEPTION DUN RESEAU ELECTRIQUE
ET EVALUATION DE LA DEMANDE ENERGETIQUE
23 Etude de la densification du rseau de distribution lectrique
autour de la centrale hydrolectrique de Memveele'
Rdig et prsent par Kougang Guy Rostand ; Email :
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Figure 1: Carte de la zone dtude [3]
-
CHAPITRE I : METHODOLOGIE DE LA CONCEPTION DUN RESEAU ELECTRIQUE
DE DISTRIBUTION
24 Etude de la densification de rseau lectrique autour de la
centrale hydrolectrique Memveele'
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3. Llectrification rurale
a. La Demande A partir de la caractrisation et de lestimation de
la consommation en nergie des localits, on peut valuer les
diffrentes configurations dapprovisionnement. Pour un dveloppement
durable, une telle valuation doit prendre en considration les
avantages conomiques, mais aussi environnementaux.
Les usages des secteurs domestiques et non domestiques sont
envisags. En premier niveau, on cherche desservir les besoins des
utilisations productives qui gnrent le dveloppement conomique local
et celles des mnages. De cette faon, il est ncessaire davoir les
donnes dappui sur la population, la quantit des mnages, ses
capacits de paiement et le service souhait qui permet de raliser
une segmentation des mnages de ces localits.
b. Le rsidentiel Le matriel lectrique mnager est compos
principalement de : lampes, radio, radio cassette, TV couleurs,
conglateur, rfrigrateur, fer repasser, chargeur de tlphone,
ventilateur... Il est raisonnable de constater sur les localits dj
lectrifis de la rgion, comment se produit lvolution de la
consommation nergtique et quand se font les achats des nouveaux
appareils afin denvisager la croissance en consommation nergtique
globale qui suit llectrification.
Il est vrai que pour un mnage, l'acquisition des deuximes et
troisimes appareils se fait entre la 2ime et 4ime anne qui suit la
date de raccordement au rseau lectrique et que la consommation dun
mnage se stabilise par aprs.
Dans nos calculs, nous nous plaons dans la situation o la
consommation sest dj stabilise. La demande moyenne mensuelle dun
mnage selon lhypothse de
croissance conomique (pays mergent) est de 191.88 KWh/mois.
c. Les usages communautaires Dans cette partie, on envisage les
usages non domestiques qui ont comme fonction principale un service
public (clairage, installations sanitaires, coles, btiment
administratifs ou centres de rcration) ou qui concernent aux
activits dexpression culturelle ou de culte.
-
CHAPITRE I : METHODOLOGIE DE LA CONCEPTION DUN RESEAU ELECTRIQUE
DE DISTRIBUTION
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centrale hydrolectrique Memveele'
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d. Les activits gnratrices de revenus Pour que llectrification
rurale serve comme un moyen effectif du dveloppement local, il est
essentiel que les technologies dapprovisionnement soient capables
de soutenir les activits productives ou commerciales qui gnrent des
revenus.
Les applications de haute puissance exigent un systme
dapprovisionnement robuste.
Dun autre ct, il est ncessaire que les appareils installer aient
un bon rendement. Dans le march, on trouve facilement des machines
avec des puissances rduites.
Demandes particulires : Les industriels tels que HEVECAM,
SOCAPALM et WIJMA ont manifest leurs intentions dachat de lnergie
denviron 25 MW en tout [5].
e. Bilan de la demande annuelle (Confre chapitre 4)
Tableau 4: Bilan de la demande annuelle
Consommateur Demande moyenne (KWh/an) Rsidentiel 164.865.599 Non
rsidentiel 15.939.269,4 Eclairage publique 16.486.559,9 Client MT
75.000.000
Le dimensionnement du systme est fait sur la base de la
consommation journalire. On utilise plutt la courbe de dure de
charge (important pour identifier la pointe et sa dure), que la
quantit en nergie approvisionner. Pointe de puissance : 70.669
MW
En ralit, on devrait tenir compte dun coefficient de simultanit
qui reprsente la probabilit que tous les consommateurs se
connectent simultanment au rseau, mais tant donn que dautres
clients gros consommateurs actuellement inaperus se pointeront sans
doute une fois le projet mis sur pieds cela ajout la possibilit
dextension sur le RIS, nous nous sommes permis de prendre un
coefficient de simultanit gal 1.
f. Prvision de lallure de la courbe de puissance Les
caractristiques principales de la courbe de consommation sont:
- lclairage publique est allum pendant toute la nuit,
-
CHAPITRE I : METHODOLOGIE DE LA CONCEPTION DUN RESEAU ELECTRIQUE
DE DISTRIBUTION
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- le matin commence avec la consommation des mnages qui se
prparent pour aller au travail, les boutiques, les bureaux
administratifs et les commerces fonctionnent majoritairement en
journe, - les industriels fonctionnent en permanence. - le soir, le
public rentre chez soi; la consommation domestique et lclairage
public appellent une grande puissance. Il en ressort que les
priodes de pointes seraient de 4-9h et 18-23h.
Fig. 2: Allure de lappel journalier de puissance
g. Approvisionnement en nergie Ces localits utilisent :
-le bois nergie pour le chauffage, -le ptrole lampant pour
lclairage,
-le groupe lectrogne (diesel) pour llectrification communale, -
les panneaux Photovoltaques pour llectrification individuelle, -la
centrale thermique (majoritairement pour lalimentation du chteau
deau de la SNEC Campo), -le RIS alimentant la ville de Kribi et se
dlimitant AKOM II, Les autres alternatives sont :
-la conversion des dchets urbains en mthane qui sert de
combustible, -lexploitation du fort potentiel hydrologique de la
rgion pour la production de lnergie lectrique.
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 10 20 30
Rsidentiel(MW)
Non Residentiel
(MW)
Eclairage
publique(MW)
Client MT (MW)
Puissance
totale(MW)Horaire (hr)
MW
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CHAPITRE I : METHODOLOGIE DE LA CONCEPTION DUN RESEAU ELECTRIQUE
DE DISTRIBUTION
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Le projet Memveele sinscrit dans lexploitation du potentiel
hydrolectrique de la zone. Il devra servir en partie rpondre la
demande locale.
III. Choix de la pr-structure Vue la rpartition dmographique
actuelle (le long de la route principale D14), on serait tent
choisir un rseau radial, mais pour des raisons de fiabilit et de
prservation de la continuit de service, nous optons pour un rseau
boucl (avec une possibilit douverture OKONG) deux mailles dont les
ramifications sont de structure radiale tel que prsent au chapitre
4.
CONCLUSION
Aprs la mthodologie de conception du rseau, nous avons pass en
revue le panorama de la zone dtude. Cela nous a permis davoir les
outils de base pour la conception du rseau de distribution de
lnergie lectrique dans ses localits. Etant donn, que nous
travaillons dans le cadre de lmergence, il est question de mettre
sur pieds une structure lectrique qui rpondra quantitativement et
qualitativement la demande lectrique des localits dintrt ; ainsi
nous avons boucl le rseau pour la vertu qualitative et choisi une
demande lectrique suffisante pour la rponse quantitative. Partant
du prsent, nous nous sommes projeter aux besoins possibles
lmergence et la suite du travail sera base sur cette projection. Au
chapitre suivant, les outils de dimensionnement du rseau lectriques
sont prsents.
-
CHAPITRE II : DIMENSIONNEMENT DU RESEAU ELECTRIQUE
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CHAPITRE II : DIMENSIONNEMENT DU RESEAU ELECTRIQUE
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CHAPITRE II : DIMENSIONNEMENT DU RESEAU ELECTRIQUE
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INTRODUCTION
Suite la connaissance des caractristiques de la zone dtude, il
nous revient de proposer un modle de densification du rseau
lectrique dans les six arrondissements de cette zone. Dans ce
chapitre nous prsentons les outils de dimensionnement dun rseau
lectrique.
I. Choix du niveau de tension
On utilise le plus souvent la formule ci-dessous pour le choix
du niveau de tension pour une puissance transmise donne [6], [7],
[8].
Pt= . . . . O Pt [MW] est la puissance transmissible entre les
deux extrmits de la ligne, U [KV] est la tension entre phases de
fin de la ligne, X (/km) est la ractance de la ligne, L[km] est la
longueur de la ligne, Ce qui permet de dduire lordre de grandeur de
U :
U=. . En prenant en compte laccroissement a de la population, la
rpercussion sur la demande nergtique influence le niveau de tension
par la formule suivante :
U=. . . . Cette formule ne donne quun ordre de grandeur du
niveau de tension, partir des contraintes conomiques et techniques,
on choisit le niveau de tension normalis le plus proche. NB : Les
rsultats des calculs des lments du rseau prsents dans ce chapitre
sont restitus au chapitre 4. Toutefois, nous prsentons par endroit
et en gras certains rsultats obtenus et les autres sont renvoys au
chapitre sus cit.
En ce qui concerne le niveau de tension, le code Guy.0 que nous
avons implment nous donne
U=30 KV
II. Composants dune ligne
Une ligne de transport se compose principalement de conducteurs,
disolateurs et de supports.
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CHAPITRE II : DIMENSIONNEMENT DU RESEAU ELECTRIQUE
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1. Les conducteurs
Les conducteurs des lignes ariennes haute tension sont toujours
nus. On emploie presque exclusivement des cbles en cuivre, des
cbles en Almlec et des cbles en aluminium avec me en acier. Ces
derniers sont gnralement les plus conomiques. La section des
conducteurs se calcule par la formule suivante :
= = . []. . Avec s: section du conducteur (mm2), j : la section
conomique (KA/mm2), S (MVA) est la puissance apparente devant
traverser le conducteur, U (KV) la tension compose.
2. Les isolateurs
Les isolateurs servent supporter et amarrer les conducteurs et
les isoler entre eux et de la terre. Ils sont gnralement en
porcelaine ou en verre (le verre a une tension de tenue plus leve)
[9].
Tableau 5 : Caractristiques gomtriques principales des
isolateurs assemblage
rotule et logement de rotule
Dsignation CEI
Charge de rupture (KN)
Norme dassemblage (1) (CEI 60120)
Diametre de la partie isolante (mm)
Pas nominal (mm)
Ligne de fuite (mm)
U40 40 11 175 100 ou 110 185 U70 70 16 255 127 ou 146 280 U100
100 16 255
288 127 146
318 440(2)
U160 160 20 280 320
146 170
370 540(2)
U300 300 24 320 195 480 U400 400 28 360
380 206 220
525 550
U530 530 32 380 440
240 255
600 640
(1)La norme dassemblage pour les isolateurs capot et tige
assemblage rotule correspond au diamtre de la tige, (2)utiliss en
zone pollue
On choisit les isolateurs :
en fonction de la tension de service de la ligne , en fonction
des efforts mcaniques auxquels ils sont soumis (poids des
conducteurs et du givre, action du vent, tension mcanique des
conducteurs ventuellement) ,
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CHAPITRE II : DIMENSIONNEMENT DU RESEAU ELECTRIQUE
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en ce qui concerne leur nature (rigides ou suspendus), en
fonction du prix de revient de la ligne et de son importance ; en
gnral dans les petites sections (< 50 mm2), une ligne sur
isolateurs rigides est moins coteuse quune ligne sur isolateurs
suspendus, tout au moins dans des rgions peu sujettes des
surcharges climatiques importantes, en fonction de la pollution du
site. Le facteur prdominant pour la tenue sous pollution est la
ligne de fuite Lf de lisolateur. Les isolateurs les plus couramment
utiliss ont un rapport :
2 < Lf /p < 2,5 Avec p= pas de lisolateur.
Tableau 6:Isolateurs ou chanes disolateurs couramment
utiliss
Tension (KV) Isolateurs rigides Isolateur suspendu capot et
tige
20 Srie HT 20 en verre tremp 2 lments U40 de 100 mm de pas
Srie HT 22 en verre tremp 3 lments U40 de 100 mm de pas
63 Non utiliss 5 lments U100 de 130 mm de pas
90 Non utiliss 6 lments U100 de 130 mm de pas
225 Non utiliss 14 lments U100 de 130 mm de pas ou 13 lments
U160 de 145 mm de pas
400 Non utiliss 19 lments U160 de 145 mm de pas
Suite aux calculs, la traction des isolateurs de suspension due
au poids des conducteurs est pequ =2779 N (confre chapitre 4), on
choisit les isolateurs U40 en verre. Car pequ
-
CHAPITRE II : DIMENSIONNEMENT DU RESEAU ELECTRIQUE
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forme de portiques. Le bois est souvent inject de crosote (huile
caustique, dsinfectant) de certains sels mtalliques pour le
prserver contre la pourriture. Pour les lignes de trs haute tension
on emploie toujours les pylnes mtalliques. Ils sont constitus de
fers cornires boulonns. La distance entre les fils conducteurs doit
tre suffisante pour empcher leur contact mme sous laction dun vent
violent. Lcartement entre les fils doit tre dautant plus grand que
la distance entre les pylnes est plus grande et que la tension de
ligne est plus leve.
a. La porte
Cest la distance qui spare deux supports conscutifs. Calcul de
la porte hypothtique : Lquation dtat pour le calcul de la porte est
donne par lquation. Suivante [10].
= . !"($!$%&)()%& *!()* []. . O : X [m] est la porte
hypothtique, +,-. [N] est la tension mcanique maximale que le
conducteur peut supporter, +/.0,-. [N] est la tension du conducteur
dans les conditions les plus dfavorables (=Tmax/3), E [N/mm2] est
le module de Young du conducteur, 1[K-1] est le coefficient de
dilatation linaire du conducteur, 2/.0,-.[C] est la temprature
absolue maximale du conducteur dans les conditions les plus
dfavorables (48C), 2/.0,34[C] est la temprature absolue minimale
dans les conditions les plus dfavorables (20C), S (mm2) est la
section du conducteur, 5/.0,34 [N/m] est le poids linique quivalent
du conducteur correspondant 2/.0,34 , 5/.0,-. [N/m] est le poids
linique quivalent du conducteur correspondant 2/.0,-. Pour ce qui
est du calcul de la tension mcanique, on se place dans lhypothse la
plus dfavorable selon laquelle la direction du vent est horizontale
(vitesse maximale 8 m/s, temprature maximale 48C), le conducteur
tant soumis essentiellement trois forces dans les zones quatoriales
(pas de givre, le poids des eaux de pluie tant ngligeable), le
conducteur est soumis laction de son poids, de la force latrale du
vent et sa tension mcanique. A lquilibre, la tension mcanique est
oppose la somme des deux autres forces.
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CHAPITRE II : DIMENSIONNEMENT DU RESEAU ELECTRIQUE
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b. Calcul de la force maximale du vent sur le cble :
F= 67. 8%9:. . [-3? est la masse volumique de lair = 1,3Kg/m3 V
est la vitesse maximale du vent,
est le diamtre moyen du conducteur, X est la porte.
c. Calcul de la flche maximale:
La flche est maximale dans les conditions thermomcaniques
extrmales du conducteur. Elle se calcule par :
6 = ) @. []. . A d. Longueur du cble dune porte :
La longueur dun arc de chanette de porte X a pour expression
:
B = . CDEF ( *[]. . @ Avec a =GHIH (paramtre), o +J [N]est la
rsistance de rupture du cble et KJ[N/m] son poids linique.
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CHAPITRE II : DIMENSIONNEMENT DU RESEAU ELECTRIQUE
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e. Calcul de L et de pequ : Les quations projetes dquilibre
rapportes aux extrmits du cble sont :
Suivant la direction X : MNC(L)+ OCDE(L)= Pequ equ.. P Suivant
la direction Y : Ksin#T)= U cos#T' 5YZ L [\M][ E (O* . . O P est le
poids du conducteur sur une porte, F est la force que le vent
exerce sur le conducteur.
f. Calcul des distances
a) Calcul de la garde au sol :
La garde au sol signifie la hauteur en dessous de laquelle un
conducteur ne doit pas se trouver. Sa valeur est dterminante pour
le calcul de la hauteur des supports. Les distances minimales
respecter pour assurer la scurit des personnes au regard du risque
lectrique sont:
Distances verticales au-dessus du sol des constructions et des
voies de circulation, Distances aux obstacles latraux, Distances
aux autres lignes ariennes.
Les distances minimales D pour les surplombs et les voisinages
sont la somme dune distance de base b et dune distance de tension
t.
D= b + t equ.. - La distance de base b est dtermine par des
considrations dencombrement partir de laffectation du sol et de la
nature des installations quil comporte; - La distance de tension t
est fonction de la tension entre phases U de la ligne et de la
probabilit quune personne ou un objet soit situ la distance de base
b du sol ou de linstallation considre. Trois cas de probabilit sont
prvus: - Probabilit de voisinage faible t1 = 0.0025 U - Probabilit
de voisinage moyenne t2 = 0.0050 U - Probabilit de voisinage forte
t3 = 0.0075 U
-
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Avec U exprime en kV, D, b et t en mtre. Les valeurs usuelles de
t1, t2 et t3 en fonction de U sont donnes dans le tableau suivant:
Les valeurs usuelles de t1, t2 et t3 en fonction de U sont donnes
dans le tableau suivant:
Tableau 7 : distance (m) de tension en fonction de la tension de
service
U BT 20 KV 63 KV 90 KV 225 KV 400 KV
t1 0 0 0,20 0,20 0,60 1,00
t2 0 0 0,30 0,50 1,10 2,00
t3 0 0,20 0,50 0,70 1,70 3,00
b) Les hauteurs minimales au-dessus des traverses de lignes
ariennes
Les distances minimales des lignes ariennes doivent tre
respectes. Pour toutes les tempratures que peut prendre la ligne,
les tempratures comprises entre les tempratures de rpartition et la
temprature la plus basse de la rgion. En tenant compte, si
ncessaire, du balancement des cbles sous vent rduit. Les distances
minimales D des conducteurs, par rapport aux lments des lignes
ariennes de toute nature tablies sur supports indpendants, sont
gales D = b+t3
Avec ^ = +B `. a6 c[]. . X: porte en m
f: flche en m. dJ: longueur du cble dune porte en m
c) Hauteur au-dessus des voies de circulation
Les distances minimales respecter sont donnes dans le tableau
suivant:
Tableau 8: Distances minimales au-dessus des voies de
circulations
Arrt technique Voies normales b+t3 Itinraire pour vhicules de
grande hauteur
h+1+t2
Chemin de fer Support de fil de contact et de catnaire
b+t2
Gabarit cinmatique du matriel
b+t2
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CHAPITRE II : DIMENSIONNEMENT DU RESEAU ELECTRIQUE
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d) Distances minimales aux cours deaux et aux plans deaux non
navigables
Tableau 9: Distances minimales au-dessus des cours deau
Arrt technique Hauteur au-dessus de plus hautes eaux
b+t1
Hauteur sur le niveau dtiage
b+t1
e) Distances minimales aux Maisons et immeubles
Tableau 10: Distance minimales au-dessus des maisons et
immeubles
Arrt technique
Temprature de rpartition b+t3
f) Ecartement entre conducteur [11] : Lcartement entre
conducteur est fonction du niveau de tension et de la porte par la
relation :
= . @ (ea6 + + *[]. . Avec E : cartement minimal entre
conducteurs, k: un coefficient dpendant de la nature du conducteur
k = 0.8 pour lAluminium-acier, L: la longueur libre de la chaine
disolateurs.
g) Calcul de la distance minimale phase-terre fL< fL< = ,
+ &h []. .
4. Calcul de la gomtrie des supports [10]
Il existe gnralement quatre modles : nappe, nappe-vote, triangle
et drapeau. Pour chaque modle de support, il existe trois types de
support : suspension (alignement), arrt (ancrage) et angle.
Prsentation de lun des modles : le modle triangle. Avant de
dimensionner le support d'alignement, nous devons dfinir plusieurs
valeurs : - distance entre phases : E,vertical
-
CHAPITRE II : DIMENSIONNEMENT DU RESEAU ELECTRIQUE
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E,vertical= + iO. a6 _ . .
Typeequationhere. est dduit approximativement partir du nombre N
de jupes et du pas (Pas) de la chane disolateurs (tu=N.Pas).
Distance horizontale entre phases : E,horizontal
E,horizontalv ,@7h(w* E,vertical [m] equ.. =
Dans le cas des pylnes de suspension et d'ancrage on a = 0, mais
dans le cas des pylnes
d'angle, 0. Un ordre de grandeur pour est 30 Figure 3:Gabarit
dun support.
Pour dimensionner le bras de suspension du pylne, nous devons
tout d'abord considrer
l'espacement vertical entre la phase et le bras, ce qui nous
conduit dfinir ' : ' > .cos(MAX/2) [m] Ensuite la longueur L1
est dfinie avec l'espacement horizontal entre la phase et le
pylne:
L1 = E,horizontal + ' . cos(MAX/2) [m] equ.. A Tandis que pour
L2, nous devons considrer la fois la distance phasephase et la
distance phase-terre :
L2 = max(E,vertical ; + EN) [m] equ.. @ Avec
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CHAPITRE II : DIMENSIONNEMENT DU RESEAU ELECTRIQUE
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EN = . + &h! [m] equ.. P L'ventuel cble de garde sera plac
en tte du pylne. Il sera plac une distance suffisante des phases (
savoir EN). La Hauteur hors sol HHrSol est calculable :
HHrSol = Gsol + Fmax + + L2 [m] equ.. Fmax : flche maximale (m),
Gsol : garde au sol (m) Avec un ventuel supplment au cas o on
prendrait en compte un cble de garde. La profondeur d'enfouissement
du pylne est une fonction de sa hauteur totale. Elle est impose par
la norme:
Prof = 0,1 . H + 1 [m] equ.. A partir de l nous pouvons
dterminer la hauteur totale de notre pylne. L'quation globale de la
hauteur par rapport la hauteur hors-sol est la suivante:
x = . y(xx9hB + ). P z[] equ.. Nous avons alors dtermin le
gabarit du pylne triangle. Les gabarits suspension, ancrage et
angle sont lgrement diffrents car certains paramtres le sont : ,
SL, ...
Effort en tte des supports de suspension :
La tte dun support subit trois moments : - M1 = moment d au
poids propre de l'ensemble, form par les conducteurs, les chanes
d'isolateurs; - M2 = moment d la force arodynamique du vent
s'exerant sur les conducteurs ; - M3 = moment d la force
arodynamique applique de faon rpartie sur le support. M1 est nul
pour les pylnes nappe et nappe-vote. Il ne l'est pas pour les
pylnes triangle et
drapeau. Pour le calculer, il faut multiplier le bras de levier
par la force "poids". Cette force se compose du poids linique des
conducteurs, multiplie par deux fois la longueur d'une demi-porte,
auquel on ajoute le poids de la chane d'isolateur. Ce calcul doit
tre effectu pour les trois phases. Pour le modle triangle :
-
CHAPITRE II : DIMENSIONNEMENT DU RESEAU ELECTRIQUE
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M1= (PO.X + PChainIsol)L1 [N.m] equ.. Pour le modle drapeau
:
M1= (3PO.X + PChainIsol)L1 [N.m] equ. . M1=0 pour les modles
symtriques ( nappe et nappe-vote).
{ = . @ 8%9:. . |. (.xx9hB . . )[-3?- la masse volumique de
lair, V- la vitesse du vent (m/s), -le diamtre moyen du cble
(m)
III. Calcul des jeux de barres [11]
On dtermine les dimensions du jeu de barres en tenant compte des
conditions normales dexploitation. La tension (kV) laquelle est
porte linstallation fixe la distance entre phases et entre
phases-masse et dtermine la hauteur et la forme des supports.
Lintensit assigne du courant traversant le jeu de barres nous sert
dterminer la section et la nature des conducteurs. Les supports
(isolateurs) doivent rsister aux effets mcaniques et les barres
doivent rsister aux effets mcaniques et thermiques dus aux courants
de court-circuit. Il faut que la priode de vibration propre des
barres nentre pas en rsonance avec la priode du courant.
1. Caractristiques des JDB
i.Caractristiques lectriques du jeu de barres
Scc : puissance de court-circuit du rseau (MVA) Ur : tension
assigne (kV) U : tension de service (kV) Ir : courant assign
(A)
-
CHAPITRE II : DIMENSIONNEMENT DU RESEAU ELECTRIQUE
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autour de la centrale hydrolectrique de Memveele'
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ii.Caractristiques physiques du jeu de barres
s : section dune barre (cm2) d : distance entre phases (cm) l :
distance entre isolateurs dune mme phase (cm) n : temprature
ambiante (n 40C) (C) ( - n): chauffement admissible (C) profil :
plat
matire : cuivre ou aluminium
disposition : plat ou sur chant nombre de barre(s) par phase
Tableau 11: Ecart de temprature admissible
Nature de lorgane du matriau et du dilectrique
Temprature 2(C) (2 24) avec 24= 40C Raccords par boulons ou par
dispositifs quivalents, Cuivre nu, alliage de cuivre nu ou alliage
daluminium dans Lair 90 50 Le SF6 105 65 Lhuile 100 60 Argents ou
nikels dans Lair 115 75 Le SF6 115 75 Lhuile 100 60 Etams dans Lair
105 65 Le SF6 105 65 Lhuile 100 60
2. Intensit admissible
= . . P($ $&).=. .. 8.Pa8["($!)] . . @
I : intensit admissible exprime en ampres (A) p :primtre dune
barre (cm) 20 : rsistivit du conducteur 20C :
-
CHAPITRE II : DIMENSIONNEMENT DU RESEAU ELECTRIQUE
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: Cuivre : 1,83 cm
: Aluminium : 2,90 cm : coefficient de temprature de la
rsistivit : 0,004 K : coefficient de conditions produit de 6
coefficients (k1, k2, k3, k4, k5, k6), dcrits ci-aprs. Dfinition
des coefficients k1, 2, 3, 4, 5, 6 : Le coefficient k1 est fonction
du nombre de barres mplates par phase pour :
- 1 barre (k1 = 1) - 2 ou 3 barres, voir le tableau ci-dessous
:
Tableau 12: coefficient K1
a/e 0.05 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 Nb de barres
par phase
K1 2 1.63 1.73 1.76 1.80 1.83 1.85 1.87 1.89 1.91 3 2.40 2.45
2.50 2.55 2.60 2.63 2.65 2.68 2.70
Le coefficient k2 est fonction de l'tat de surface des barres :
- nues : k2 = 1
- peintes : k2 = 1,15 Le coefficient k3 est fonction de la
position des barres :
- barres sur chant : k3 = 1 - 1 barre plat : k3 = 0,95 -
plusieurs barres plat : k3 = 0,75
Le coefficient k4 est fonction de lendroit o sont installes les
barres : - atmosphre calme lintrieur : k4 = 1
- atmosphre calme lextrieur : k4 = 1,2
- barres dans une gaine non ventile : k4 = 0,80
-
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Le coefficient k5 est fonction de la ventilation artificielle :
- sans ventilation artificielle : k5 = 1 - le cas avec ventilation
devra tre trait au cas par cas et ensuite valid par des essais.
Le coefficient k6 est fonction de la nature du courant : pour un
courant alternatif de frquence 60 Hz, k6 est fonction du nombre de
barres n par phase et de leur cartement. Valeur de k6 pour un
cartement gal lpaisseur des barres : n= 1-2-3 ; K6= 1-1-0.98
(respectivement)
La solution choisie convient si Ir
-
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( - n) : chauffement admissible C Il faut que lcart de
temprature soit infrieur celui supportable par le jeu de
barres.
3. La tenue lectrodynamique
Efforts entre conducteurs en parallle Les efforts
lectrodynamiques conscutifs au courant de court-circuit sont donns
par la formule :
O = B . ~& . !@. 2.30 Avec
F1 : effort exprim en daN, d : distance entre deux barres Idyn :
est la valeur crte du courant de court-circuit exprim en A,
calculer avec la
Formule : ~& e. . .
Scc : puissance de court-circuit (kVA) l : distance entre
isolateurs d'une mme phase cm d : distance entre phases cm k : 2,5
pour 50 Hz ; 2,6 pour 60 Hz selon CEI et 2,7 selon ANSI
Effort en tte des supports ou traverses
O O.x _ x . .
Avec
F : effort (daN) H : hauteur de lisolateur (cm) h : distance de
la tte de lisolateur au centre de gravit du jeu de barres (cm)
-
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Calcul dun effort si N supports Leffort F encaiss par chaque
support est au maximum gal leffort calcul F1 multipli par un
coefficient kn qui varie suivant le nombre total N de supports
quidistants installs. - nombre de supports = N N=2-3-4->=5 ;
kn=0.5-1.25-1.10-1.14 (respectivement)
Leffort trouv aprs application du coefficient k est comparer la
tenue mcanique du support laquelle on appliquera un coefficient de
scurit : Les supports employs ont une rsistance la flexion F ; Il
faut que F > F
4. Tenue mcanique des barres
= O. B . . . avec
(daN/cm2): est la contrainte rsultante, elle doit tre infrieure
la contrainte admissible par les barres soit : - cuivre 1/4 dur : 1
200 daN/cm2 -cuivre 1/2 dur : 2 300 daN/cm2 -cuivre 4/4 dur : 3 000
daN/cm2 -aluminium tam : 1 200 daN/cm2 F1 : effort entre
conducteurs (daN) l : distance entre isolateurs dune mme phase
(cm)
-
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I/v : est le module dinertie dune barre ou dun ensemble de
barres (cm3) (voir le tableau ci-dessous) v : distance entre la
fibre neutre et la fibre la plus contrainte (la plus loigne) (voir
annexe 6) Il faut que < Barres Cu ou Al (en daN/cm2)
5. Frquence propre de rsonance
Les frquences propres de vibration viter pour les barres
soumises un courant de 50 Hz sont les frquences voisines de 50 et
100 Hz. Cette frquence propre de vibration est donne par la formule
:
6 = . . B . . f : frquence de rsonance (Hz) E : module
d'lasticit :
- cuivre = 1,3 106 daN/cm2 - aluminium A5/L = 0,67 106
daN/cm2
m : masse linique de la barre daN/cm ; (Choisir la valeur dans
le tableau ci-dessus) l: longueur entre 2 supports ou traverses cm
I : moment d'inertie de la section de la barre par rapport l'axe
x'x perpendiculaire au plan de vibration (cm4) Il faut que cette
frquence soit en dehors des valeurs proscrites, savoir de 42 58 et
de 80 115 Hz
IV. Calcul des cots [10]: Nous allons distinguer diffrents cots
: les supports, l'indemnisation, les accessoires, les conducteurs,
le tirage des conducteurs et les pertes par effet Joule.
1. Cot des supports
On dtermine tout d'abord le nombre de pylnes :
-
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Dtermination du cot des supports sur terre meuble : Le cot des
supports est une fonction de deux de ses caractristiques : sa
hauteur H et son effort en tte maximal (Effort). Les valeurs des
coefficients C1-C5 dpendent du modle de pylne : symtrique ou non.
L'quation suivante contient le prix des fondations.
7h = i + i.xi + i. i [FCFA], [10] equ. . = Tableau 13:
coefficients des fonctions cots
C1 C2 C3 C4 C5
symtrique -11600 48,28 2,28 1,607 0,99
dissymtrique -11200 48,28 2,28 1,607 0,99
Ensuite, le cot de chaque pylne (suspension, arrt et angle) est
multipli par les pourcentages respectifs de chaque pylne, et
ensuite par le nombre total de pylnes. Nous devons aussi tenir
compte du type de sol dans lequel seront construites les
fondations. Les trois types de sols proposs sont : meuble, pierreux
et rocheux. Nous disposons de deux quations:
Pierreux = 640 + 1,11 . Meuble [FCFA], [10] ; equ.. A Rocheux =
7921 + 1,04.Meuble + 2,6.10-6.Meuble2 [FCFA], [10] equ.. @ o Meuble
est le cot des pylnes en terrain meuble, celui calcul
ci-dessus.
2. Cot de l'indemnisation.
Nous avons l'quation suivante :
Cot= 2155+0.14.x + 6.10-7.x +6.10-11.x3 10-15.x4 [FCFA], [10]
equ.. P O x est le prix dun pylne de suspension en terrain
meuble.
3. Cot de la ferrure
Parmi les accessoires, on distingue la ferrure des chanes
d'isolation. Le cot de la ferrure dpend de la longueur des bras de
ferrure et de l'effort auquel est soumis le bras
Pferrure= k.n.br.Effort [FCFA], [10] equ..
-
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Avec k : coefficient de proportionnalit qui vaut 0.375 F/m.N n :
le nombre de phase, br : la longueur du bras de ferrure. Effort :
effort en tte.
4. Cot des conducteurs (canalisations) .
Les conducteurs des lignes ariennes se vendent au poids. On
value leur prix via l'quation suivante :
3[phase].PrixKg.8.L1.S1, [FCFA], [10] equ..
O : PrixKg est le prix au kg du matriau utilis. Il est de 80
F/kg pour le cuivre, 70 F/kg pour l'aluminium et 100 F/kg pour
l'AMS (Almlec) ; [Kg/m3] est la masse volumique du matriau la
temprature de service ; L1 [m] est la longueur de la jonction ; S1
[m] est bien entendu la section des conducteurs.
5. Cot du tirage des conducteurs.
Le tirage constitue l'tape de placement des conducteurs,
c'est--dire leur suspension aux supports. Il parat vident que le
cot sera diffrent en fonction de l'accessibilit aux supports.
Pourtant, le cot est modlis par un terme constant et un terme
proportionnel la section. Les frais d'installation seront d'autant
plus importants que le conducteur est lourd.
Cot = L1.(291 . S1 + 54 465) (3.60) [FCFA], [10] equ.. O la
section S1 est exprime en mm2 et la longueur L1 en km.
6. Cot des pertes actualises.
Le cot actualis des pertes dpend du prix de lnergie, des rgles
financires damortissement et de la charge de la liaison. Dans le
cas particulier o le prix de lnergie et la charge de la liaison
sont suppose constants pendant la priode damortissement, la somme
actualise des pertes joules est en francs :
7. 8...7. ! avec = ()!() : dure de lamortissement (annes),
-
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t : taux dactualisation (%),
> :rsistivit du mtal conducteur la temprature de service
(/mm2/km) ; 70C pour le cuivre vaut 20 ,7 et pour laluminium vaut
33,9, pour lAlmlec : 42.7545
L : longueur de la liaison (km), w : nombre dheures de services
de la liaison pendant une anne,
I : intensit transporter (A) suppose constante en cas de rgime
variable, lintensit quadratique moyenne est utilise,
S : section du conducteur (mm2, c : prix de lnergie (FCFA/kwh),
Q : cot marginal, par km de cble, d1 mm2 de section, : nombre de
conducteur actif de la liaison, NB : Le cot total dune ligne de
transport est de la forme gnrale [15] :
(P+QS)L + . .u... 10! ; Ce cot passe par un minimum pour =
.J
.... ; cest la densit de courant conomique.
Nous choisissons pour nos calculs les valeurs suivantes :
Rgime de fonctionnement : 5000 h/an en pleine charge,
=5 ans, Taux dactualisation : t=10%
Prix de lnergie : c=75 FCFA/Kwh
Matire de lme : Almlec
Cot marginal : Q=23300 (FCFA/km)/mmpar phase Nous choisissons
lAlmlec pour la raison principale que nous lutilisons dans le
domaine des drivations en plus du fait que la zone dtude connait
trs peu de temptes et les efforts mcaniques auxquels les
conducteurs seront soumis est moindre (Confre annexe 5).
-
CHAPITRE II : DIMENSIONNEMENT DU RESEAU ELECTRIQUE
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CONCLUSION
Nous avons prsent les fondamentaux de dimensionnement du rseau
lectrique. Il sagit des outils de calcul des grandeurs lectriques,
gomtrique, mcaniques et une bauche des cots de quelques lments du
rseau lectrique concern. Au chapitre suivant il est question de
prsenter les lments de protection du poste de transformation.
-
CHAPITRE III : PROTECTION DU POSTE DE TRANSFORMATION
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CHAPITRE III : PROTECTION DU POSTE DE TRANSFORMATION
-
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INTRODUCTION
Un transformateur de puissance joue principalement le rle de
conversion du niveau de
tension. Celui-ci tant en permanence sujette de nombreux dfauts
il est indispensable
dassurer sa protection pour garder la fiabilit du rseau. Il est
question dans ce chapitre de
prsenter le minimum de protection implmenter en guise de sa
protection.
I. Appareillages dun poste de transformation MT
Les principaux lments dun poste de transformation sont les
suivants : -disjoncteurs, -parafoudres, -sectionneurs,
-Interrupteurs cornes,
-sectionneurs de mise terre, -Sectionneurs de barres, -bobine de
point neutre (BPN) -transformateur principal,
-transformateur biberon (transformateur services auxiliaires :
TSA) -transformateurs de tension (TT) -transformateurs de courant
(TC). Nous prsentons ci-dessous pour le cadre de notre travail, les
paramtres essentiels tenir en compte pour le choix de certains de
ces lments.
NB : Dans la suite les valeurs marques dun astrisque *
reprsentent les valeurs choisir pour nos quipements. Certains
rsultats de calculs sont galement prsents en gras (dcisions prises
aprs les calculs ; se rfrer au chapitre 4).
1. Les disjoncteurs
Les plus rpandus sont coupure dans : lhuile, lair comprim, le
SF6, le vide.
Pour le poste, nous proposons le choix des disjoncteurs au SF6
ou vide, tandis que pour le reste du rseau, nous proposons les
disjoncteurs air comprim.
-
CHAPITRE III : PROTECTION DU POSTE DE TRANSFORMATION
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Les disjoncteurs MT Le disjoncteur est un appareil qui assure la
commande et la protection dun rseau. Il est capable dtablir, de
supporter et dinterrompre les courants de service ainsi que les
courants de court-circuit.
Le circuit principal doit supporter sans dommage : - le courant
thermique Icc = courant de court-circuit pendant 1 ou 3 s - le
courant lectrodynamique : 2,5 Icc pour 50 Hz (CEI), 2,6 Icc pour 60
Hz (CEI), 2,7 Icc (ANSI), pour constante de temps particulire
(CEI). - le courant de charge permanent. Un disjoncteur tant la
plupart du temps en position "ferm", le courant de charge doit
circuler sans emballement thermique pendant toute la dure de vie de
lappareil.
Caractristiques dun disjoncteur MT Caractristiques assignes
obligatoires -Tension assigne,
-Niveau disolement assign, -Courant assign en service
continu,
-Courant assign de courte dure admissible, -Valeur de crte du
courant admissible assign, -Dure du court-circuit assign, -Tension
assigne dalimentation des dispositifs de fermeture douverture et
des circuits auxiliaires,
-Frquence assigne,
-Pouvoir de coupure assign en court-circuit, -Tension
transitoire de Rtablissement (TTR) assigne, -Pouvoir de fermeture
assign en court-circuit, -Squence de manuvre assigne, -Dures
assignes.
-
CHAPITRE III : PROTECTION DU POSTE DE TRANSFORMATION
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Tension assigne ( 4.1 CEI 60 694) La tension assigne est la
valeur efficace maximale de la tension que le matriel peut
supporter en service normal. Elle est toujours suprieure la tension
de service. Valeurs normalises pour Ur (kV) : 3,6 - 7,2 -12 - 17,5
- 24 36*.
Niveau d'isolement assign ( 4.2 CEI 60 056 et 60 694) Le niveau
d'isolement est caractris par deux valeurs : - la tenue londe de
choc (1,2/50 s) - la tenue la frquence industrielle pendant une
minute.
Tableau 14: Niveau disolement assign
Tension assigne Tenue londe de choc Tenue frquence
industrielle
Ur (KV) Up (KV) Ud (KV) 7,2 60 20
12 75 28
17,5 95 38
24 125 50
36 170* 70*
Courant de courte dure admissible ( 4.5 CEI 60 694)
=
. .
Scc : puissance de court-circuit (MVA) U : tension compose de
service (KV) Icc : courant de court-circuit (KA) Cest la valeur
normalise efficace du courant de court-circuit maximale admissible
sur un rseau pendant 1ou 3 secondes. Valeurs du pouvoir de coupure
assign en court-circuit maximale (KA) :
6,3-8-10-12,5-16-20-25-31,5-40-50-100.
Le courant de court-circuit de chaque JDB, permet de choisir le
pouvoir de coupure des disjoncteurs (se rfrer lannexe 3 pour
quelques courants de court-circuit et au chapitre
-
CHAPITRE III : PROTECTION DU POSTE DE TRANSFORMATION
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4 pour la prsentation du schma unifilaire du rseau). Par
exemple, le courant de court-circuit traversant le disjoncteur CB9
30 KV est de 11,966 KAeff , ceci permet de choisir un disjoncteur
de pouvoir de coupure =12,5 KA. On fait de mme pour les autres
disjoncteurs.
Valeur de crte du courant admissible ( 4.6 CEI 60 694) et
pouvoir de fermeture ( 4.103 CEI 60 056) Le pouvoir de fermeture
est la valeur maximale quun disjoncteur est capable dtablir et de
maintenir sur une installation en court-circuit. Il doit tre
suprieur ou gal la valeur crte du courant de courte dure assign.
Icc tant la valeur maximale du courant de court-circuit assign pour
la tension assigne du disjoncteur. La valeur de crte du courant de
courte dure admissible est gale : 2,5 Icc pour 50 Hz 2,6 Icc pour
60 Hz 2,7 Icc pour les applications particulires.
Le pouvoir de fermeture du disjoncteur JD9 est donc (pour 50 Hz)
2.5x12,5 KA = 31,25 KA. On fait de mme pour les autres
disjoncteurs.
Dure du court-circuit assigne ( 4.7 CEI 60 694) La dure de
court-circuit assigne est gale 1 3 secondes.
Pour la dure de fonctionnement des disjoncteurs, on choisira une
dure entre 0 et 2 secondes en tenant compte de la coordination des
protections. Ceci dit les disjoncteurs en tte de branche devront
avoir un temps de fonctionnement relativement long par rapport ceux
de leurs homologues de branche situ en aval pour assurer la
coordination des protections (confre II).
Tension assigne dalimentation des dispositifs de fermeture,
douverture et des circuits auxiliaires ( 4.8 CEI 60 694) Valeurs de
tension dalimentation des circuits auxiliaires :
- en courant continu (cc) : 24 - 48 - 60 - 110 ou 125 - 220 ou
250 volts,
-
CHAPITRE III : PROTECTION DU POSTE DE TRANSFORMATION
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- en courant alternatif (ca) : 120 - 220 - 230 - 240 volts.
Valeur de la Tension Transitoire de Rtablissement (TTR) assigne
La TTR est fonction de lasymtrie, elle est donne pour une asymtrie
de 0%
Tableau 15: Tension Transitoire de Rtablissement (TTR)
assigne
Tension
assigne
Valeur de la TTR
Temps Retard Vitesse daccroissement
Ur (KV) Uc (KV) t3 (s) td (s) Uc/td (KV/s) 7,2 12,3 52 8
0,24
12 20,6 60 9 0,34
17,5 30 72 11 0,42
24 41 88 13 0,47
36* 62* 108* 16* 0,57*
= , . .
, . .
2. Les transformateurs de courant (tc)
Les TC doivent tre conformes la norme CEI 185 ou aux normes BS
3938 et ANSI La tension assigne fixe le niveau disolement du
matriel. Gnralement, on choisi la tension assigne du TC partir de
la tension de service U (V) de linstallation suivant le tableau
suivant :
Comme nos rsultats conduisent Upr=36 KV, on la tension assigne
des TC est donc 33V
Courant de service primaire (Ips)
-
CHAPITRE III : PROTECTION DU POSTE DE TRANSFORMATION
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Le courant primaire de service I (KA) dune installation est gal
au courant de service primaire du TC (Ips) en tenant compte des
dclassements ventuels : =
. .
Avec : courant primaire de service (A), s : puissance apparente
(KVA) traversant le TC, U : tension primaire de service (KV), A
partir des rsultats de calcul du load flow , on a la puissance
apparente traversant chaque TC. Donc on peut dterminer son courant
primaire de service. (Confre annexe 2). Par exemple la puissance
traversant le primaire du TC 8 (ou CT 8) est de 31.49 MVA pour une
tension primaire de 30 KV. Soit un courant =
Courant primaire assign (Ipr) Le courant assign (Ipr) sera
toujours suprieur ou gal au courant de service (I) de
linstallation.
Valeurs normalises (A) : 10 -12,5 - 15 - 20 - 25 - 30 - 40 - 50
- 60 - 75 et leurs multiples et sous-multiples.
Pour les comptages et les protections ampre-mtriques usuelles,
le courant primaire assign ne
doit pas dpasser 1,5 fois le courant de service. Dans le cas de
protection, il faut vrifier que le courant assign choisi permet, en
cas de dfaut, datteindre le seuil de rglage du relais. Les
transformateurs de courant doivent supporter en permanence 1,2 fois
le courant assign et ceci conformment la norme.
Pour le cas du TC 8, on prendra
-
CHAPITRE III : PROTECTION DU POSTE DE TRANSFORMATION
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=
. .
Pour le TC 8, on a Ith=9,367 KA Courant secondaire assign (Isr)
5 ou 1 A ?
Classe de prcision (cl) -Comptage : classe 0,5 -Mesure sur le
tableau : classe 1 -Protection ampre mtrique : classe 10P parfois
5P -Protection diffrentielle : classe X -Protection homopolaire :
classe 5P.
Puissance de prcision Prendre la valeur normalise immdiatement
suprieure la puissance relle que devra fournir le TC. Les valeurs
normalises de la puissance de prcision sont : 2,5 - 5 - 10 - 15 30*
VA.
3. Les transformateurs de tension (TT)
Le transformateur de tension est destin donner au secondaire une
tension secondaire proportionnelle celle qui est applique au
primaire. La norme CEI 60 186 dfinit les conditions auxquelles
rpondent les transformateurs de tension. Il est constitu dun
enroulement primaire, dun circuit magntique, dun ou plusieurs
enroulements secondaires, le tout enrob dans une rsine
isolante.
La puissance de prcision Les valeurs normalises sont : 10 - 15 -
25 - 30 - 50 - 75 - 100 - 150 - 200 - 300 - 400 - 500 VA. La classe
de prcision Mesure suivant CEI 60 186 Les classes 0,5 et 1 rpondent
la majorit des cas, la classe 3 est trs peu usite. Application
Classe de prcision -pas utilise industriellement : 0,1 -comptage
prcis : 0,2
-comptage courant : 0.5*
-
CHAPITRE III : PROTECTION DU POSTE DE TRANSFORMATION
58 Etude de la densification du rseau de distribution lectrique
autour de la centrale hydrolectrique de Memveele'
Rdig et prsent par Kougang Guy Rostand ; Email :
[email protected] ENSP/5GELE 2012
-comptage statistique et/ ou mesure : 1
-mesure ne ncessitant pas de grande prcision : 3
4. Les parafoudres
La tension nominale de tenue aux chocs de foudre BIL (Basic
Insulation Level) Um tablie par la norme CEI est prsente dans le
tableau suivant : Tableau 16 : Tension nominale de tenue aux chocs
de foudre
Tension nominale de la ligne Un(KVeff)
Tension la plus leve pour le matriel UM(KVeff)
Tension nominale de tenue aux chocs de foudre BIL (KVcrte)
Classe A : 1 !" 52
3 6 10 15 20 30*
3.6 7.2 12 17.5 24 36*
40 60 75 95 125 170*
Classe A : 52 !" 300
50 70 110 130 150 220
52 72.5 123 145 170 245
250 325 450 550 650 750
5. Les relais de protection
Le but des relais de protection est de minimiser les dfaillances
des quipements et les interruptions de services lorsquun dfaut
lectrique apparat sur le rseau. Les relais protgent contre : la
sous-charge, la surchauffe/surcharge, le courant diffrentiel, le
courant rsiduel, la sous/sur tension, la sous/sur frquence, la
squence ngative, les dfauts distants. La fonction dun relais de
protection est de dconnecter tout lment de linstallation atteint
par un court-circuit ou lorsque cet lment commence oprer de faon
anormale de manire nuire lintgrit de toute linstallation. Les
relais sont aids dans cette tche par les disjoncteurs capables de
dconnecter llment dfaillant lorsquils sont sollicits par les
relais. Quoique la fonction principale dun relais soit de minimiser
les effets des courants de court-circuit (les courants de
court-circuit reprsentent environ 85% des problmes lectriques),
il
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arrive que dautres conditions anormales de fonctionnement se
produisent au point de ncessiter laction des relais. Pour un
court-circuit, on peut classer les relais en relais primaires
remote relay et en relais
dappui back-up relay . Les relais primaires constituent la
premire ligne de dfense tandis que les relais dappui ninterviennent
que lorsque les relais primaires sont dfaillants.
II. Protection des rseaux boucls
Un rseau boucl est un rseau comportant une ou des boucles fermes
en exploitation normale. Lavantage dune telle structure de rseau
est quelle assure une excellente disponibilit de lnergie tous les
consommateurs situs sur la boucle. Les protections de rseaux
doivent permettre : de dtecter les dfauts et dliminer les parties
du rseau qui sont dfaillantes en sauvegardant les parties saines.
Linconvnient de cette solution est son cot : il est ncessaire
dinstaller un disjoncteur chaque extrmit de chaque liaison et les
protections sont complexes. Deux principes de protection peuvent
tre utiliss :
- la protection diffrentielle, - la protection
directionnelle.
Ce dernier principe fonctionne si, sur la boucle, un seul poste
comporte une ou des sources et assure la mise la terre du neutre.
Dans la pratique, la slectivit des protections directionnelles est
assure par des liaisons logiques. Compare la protection
diffrentielle qui a lavantage dtre rapide, la protection
directionnelle est moins onreuse et plus aise mettre en uvre. La
dtection des dfauts la terre peut tre assure quel que soit le rgime
de neutre de linstallation, alors que les protections
diffrentielles de ligne ont une sensibilit limite.
1. Slectivit par protection directionnelle.
Dans un rseau de distribution comportant des sous-stations
alimentes en boucle ferme, la protection est assure par tronons. Le
rseau peut tre exploit en boucle ferme et la protection est assure
pour tous les tronons, chacun tant quip de disjoncteurs ses
extrmits. La plupart des dfauts ne provoquent pas de coupure
dalimentation.
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autour de la centra