Institut International d’Ingénierie Rue de la Science - 01 BP 594 - Ouagadougou 01 - BURKINA FASO Tél. : (+226) 50. 49. 28. 00 - Fax : (+226) 50. 49. 28. 01 - Mail : [email protected] - www.2ie-edu.org ETUDE ET RÉALISATION DU PROJET DE MISE A JOUR ET MISE EN CONFORMITÉ DES INSTALLATIONS ÉLECTRIQUES DE LA MINE ARTOIS EXPLOITÉE PAR LA SOCIÉTÉ DES MINES DE L’AÏR (SOMAÏR) A ARLIT AU NIGER MEMOIRE POUR L’OBTENTION DU MASTER D’INGÉNIERIE OPTION : GÉNIE ÉLECTRIQUE ET ÉNERGÉTIQUE ------------------------------------------------------------------ Présenté et soutenu publiquement le 27 juin 2016 par : Justino RABO DOUNKA Travaux dirigés par : Atto ISSA Contremaitre BT zone industrielle/carrière Société des Mines de l’Aïr (SOMAÏR) Moussa Kadri SANI Ingénieur en Génie Électrique Assistant d’enseignement et de recherche à 2iE Jury d’évaluation du stage : Président : Dr. Moussa SORO Membres et correcteurs : M. Justin BASSOLE M. Moussa Kadri SANI Promotion [2014/2015]
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Institut International d’Ingénierie Rue de la Science - 01 BP 594 - Ouagadougou 01 - BURKINA FASO Tél. : (+226) 50. 49. 28. 00 - Fax : (+226) 50. 49. 28. 01 - Mail : [email protected] - www.2ie-edu.org
ETUDE ET RÉALISATION DU PROJET DE MISE A
JOUR ET MISE EN CONFORMITÉ DES INSTALLATIONS
ÉLECTRIQUES DE LA MINE ARTOIS EXPLOITÉE PAR
LA SOCIÉTÉ DES MINES DE L’AÏR (SOMAÏR) A ARLIT
AU NIGER
MEMOIRE POUR L’OBTENTION DU
MASTER D’INGÉNIERIE OPTION : GÉNIE ÉLECTRIQUE ET ÉNERGÉTIQUE
Présenté et soutenu publiquement le 27 juin 2016 par :
Justino RABO DOUNKA
Travaux dirigés par : Atto ISSA
Contremaitre BT zone industrielle/carrière
Société des Mines de l’Aïr (SOMAÏR)
Moussa Kadri SANI
Ingénieur en Génie Électrique
Assistant d’enseignement et de recherche à 2iE
Jury d’évaluation du stage :
Président : Dr. Moussa SORO
Membres et correcteurs : M. Justin BASSOLE
M. Moussa Kadri SANI
Promotion [2014/2015]
Etude et réalisation du projet de mise à jour et mise en conformité des installations électriques
de la mine Artois exploitée par la société des mines de l’Aïr (SOMAÏR) à Arlit Au Niger.
Justino RABO DOUNKA Promotion 2014/2015 Date de soutenance : 27 juin 2016 i
Dédicaces
A
Mon frère et mes sœurs Rastany, Marie et Sylvia RABO DOUNKA, qui ont toujours
cru en moi,
Mon très cher père RABO DOUNKA, qui n’a jamais cessé de me guider,
Ma famille et mes amis, pour le soutien moral qu’ils m’ont apporté.
Ce modeste document vous appartient.
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de la mine Artois exploitée par la société des mines de l’Aïr (SOMAÏR) à Arlit Au Niger.
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Remerciements
Je tiens à remercier tout d’abord le Directeur des Etudes Ahmed O. BAGRE pour son
engagement à maintenir la formation à l’Institut International de l’Eau et de l’Environnement
(Fondation 2iE) dans l’excellence.
Mes sincères remerciements vont à l’égard de mes encadreurs :
Monsieur Atto ISSA pour sa disponibilité, ses orientations et enseignements ;
Monsieur Moussa Kadri SANI pour sa patience et sa pédagogie.
Mes remerciements s’adressent également à l’ensemble des employés du Service Intervention
Électrique ZI/ Carrière, plus généralement à tout le DPTI, pour son accueil chaleureux et
accompagnements pendant le déroulement de ce travail.
J’associe volontiers, mes remerciements à la famille Harouna ABDOU MOUMOUNI qui m’a
soutenu tout le long de ce travail.
Je remercie également mes amis, mes collègues de la fondation 2iE toutes les personnes qui ont
contribué à la l’accomplissement de ce modeste travail.
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de la mine Artois exploitée par la société des mines de l’Aïr (SOMAÏR) à Arlit Au Niger.
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Résumé
La SOMAÏR, dans le cadre de la nouvelle exploitation de l’ancienne carrière Artois, souhaite
mettre en conformité l’installation électrique de la carrière et aussi réaliser l’alimentation
électrique du carreau Artois devant recevoir les services auparavant installés à la carrière
TAZA.
Ce projet vise d’abord à faire un diagnostic de l’installation électrique de la carrière Artois,
réalisée dans la précipitation et sans le matériel adéquat, en vue d’identifier les mauvaises
pratiques et de proposer des solutions d’amélioration et de justifier la nécessité d’un
redimensionnement de l’installation électrique.
Les observations ont montré une non-conformité de l’installation électrique avec des
raccordements anarchiques, des coffrets mal protégés, des appareillages mal adaptés, non
fonctionnels ou désuets, des chutes de tension anormalement élevées.
L’objectif du présent projet a été de redimensionner toutes les installations électriques du
carreau et de la carrière Artois, de choisir les équipements, d’établir un devis quantitatif et
estimatif du matériel, de réaliser les travaux d’alimentation électrique et de télécommunication
et de faire un dossier d’exécution.
Le coût du projet s’est élevé approximativement à hauteur de 419 416 297 F CFA.
Mots Clés :
1 – Installation électrique
2 - Normes
3 - Sécurité
4 - Conformité
5 - Artois
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Abstract
SOMAÏR, as part of the new operation of the old Artois career, wants to conform the electrical
system of career and also realize the power of the ex-mine Artois to receive the services
previously installed at the TAZA career.
This project aims first to make a diagnosis of the electrical installation of the Artois career,
made in haste and without proper equipment, to identify bad practices and propose solutions to
improve and justify need for resizing the electrical installation.
Observations have shown non-compliance of the electrical system with anarchic connections,
poorly protected cabinets, unsuitable equipment, non-functional or outdated, abnormally high
voltage drops.
The objective of this project was to resize all electrical installations of the ex-mine and Artois
career, choosing the equipment, and establish a quantitative estimate of the material, to achieve
the power and telecommunications and build an execution directory.
The project cost amounted to approximately height of F CFA 419,416,297.
Key words:
1 – Electrical installation
2 - Standards
3 - Security
4 - Conformity
5 – Artois
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Liste des abréviations et acronymes
2iE : Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement
AMT : Agent de Maîtrise Technologique
ASI : Alimentation Sans Interruption
BAES : Bloc Autonome d’Eclairage de Sécurité
BT : Basse Tension
CM : Chargé de Mission
COGEMA : Compagnie Générale des Mines nucléaires
DAL : Département Achat Logistique
DP : Département Production
DPTI : Département Projet et Travaux Neufs
DTM : Département Traitement Minerai
DX : Direction Exploitation
F CFA : Franc de la Communauté Française d’Afrique
HT : Haute Tension
IP : Indice de Protection
MCO : Mine à Ciel Ouvert
MT : Moyenne Tension
NF C 15 100 : Norme Française indice de classement C 15-100
LABO : Laboratoire
LED : Diode Electro Luminescente
LIXI : Lixiviation en tas
OE : Ouvrier Emploie
ONAREM : Office National des Ressources Minières du Niger
PS : Personnel Supérieur
S2E : Service Entretien Engins
SGL : Service Géologique
SOMAÏR : Société des Mines de l’Aïr
SOPAMIN : Société de Patrimoine Minier du Niger
SSI : Système de Sécurité Incendie
STR : Sous-traitant
TGBT : Tableau Général Basse Tension
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TD : Tableau Division
UTE : Union Technique de l’Électricité et de la Communication
ZI : Zone Industrielle
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Table des matières
DEDICACES .......................................................................................................................................................... I
REMERCIEMENTS ........................................................................................................................................... II
RESUME ............................................................................................................................................................. III
ABSTRACT ......................................................................................................................................................... IV
LISTE DES ABREVIATIONS ET ACRONYMES ........................................................................................... V
LISTE DES TABLEAUX ................................................................................................................................... IX
LISTE DES FIGURES ......................................................................................................................................... X
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2.4 TRAVAUX SUR LE TERRAIN ...................................................................................................................... 16
2.4.1 Analyse des risques ....................................................................................................................... 16
2.4.2 Pose des câbles enterrés ............................................................................................................... 17
2.4.3 Installation des coffrets et armoires .............................................................................................. 17
2.4.4 Les mises en œuvre des circuits terminaux des équipements ........................................................ 18
CHAPITRE 3 : DIAGNOSTIQUE DES INSTALLATIONS ELECTRIQUES ARTOIS .......................... 19
3.1 LES ANOMALIES ET MAUVAISES PRATIQUES IDENTIFIEES SUR LES INSTALLATIONS ELECTRIQUES ARTOIS19
3.1.1 Inexistence d’archives du site........................................................................................................ 19
3.1.2 Les appareillages .......................................................................................................................... 19
3.1.3 Les conducteurs ............................................................................................................................. 21
3.1.4 Les coffrets électriques .................................................................................................................. 22
3.2 ANALYSE DES INSTALLATIONS ELECTRIQUES EXISTANTES ...................................................................... 22
3.2.1 Des conducteurs non protégés et/ou de sections insuffisantes ...................................................... 22
3.2.2 Des chutes de tension fortement élevées ....................................................................................... 26
3.2.3 Déséquilibre entre les phases ........................................................................................................ 26
CHAPITRE 4 : RESULTATS ET TRAVAUX ............................................................................................... 27
4.1 PROPOSITION DE MISE A JOUR ET MISE EN CONFORMITE DES INSTALLATIONS ELECTRIQUES ARTOIS ....... 27
4.1.1 Le Bilan de puissance des installations ......................................................................................... 27
4.1.2 Les plans du site Artois ................................................................................................................. 29
4.1.3 Les équipements électriques .......................................................................................................... 33
4.1.4 Les autres équipements ................................................................................................................. 35
4.1.5 Le devis du projet .......................................................................................................................... 36
4.2 TRAVAUX RÉALISÉS ................................................................................................................................ 36
4.2.1 Installation des transformateurs ................................................................................................... 36
4.2.2 Réaménagement des circuits terminaux ........................................................................................ 37
4.2.3 Pose des câbles ............................................................................................................................. 37
4.2.4 Installation des coffrets électriques ............................................................................................... 38
4.2.5 Installation des interrupteurs crépusculaires ................................................................................ 38
CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS ................................................................................................. 39
Les facteurs 𝑘𝑠𝑖 (𝑖 > 1) et 𝑘𝑒 appliqués aux coffrets et tableaux sont répertoriés à l’Annexe 1.
2.2.2.2 Choix des calibres des disjoncteurs
Les calibres 𝐼𝑛 des déclencheurs des disjoncteurs pour les départs sont pris de manière à être
supérieur au courant d’emploi ( 𝐼𝑛 ≥ 𝐼𝐵). Cependant, l’intensité maximale admissible dans un
disjoncteur dépend de la température ambiante dans laquelle est placé le disjoncteur. Les
Annexe 2 et Annexe 3 donnent les valeurs déclassées des calibres des disjoncteurs iC60 et C120
respectivement. Ces dernières sont multipliées par 0,8 pour la prise en compte de l’élévation de
la température due aux dispositifs à l’intérieur du coffret (Schneider Electric, 2002).
2.2.3 Dimensionnement des conducteurs
Le dimensionnement des sections des conducteurs est effectué en fonction de la section
minimale, de protection contre des contacts indirects et courts-circuits et des chutes de tension.
2.2.3.1 Détermination de la section minimale des conducteurs
La détermination de la section minimale des conducteurs est effectuée à partir de la lettre de
sélection, du facteur de correction global et du courant admissible.
A l’aide de l’Annexe 4, on détermine la lettre de sélection selon le mode de pose pour des
canalisations non enterrées. Pour les canalisations enterrées la lettre de sélection D sera retenue.
Les formule 6 et formule 7 permettent le calcul du coefficient de correction global
respectivement pour les canalisations non enterrées et les canalisations enterrées :
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K = 𝐾1 · 𝐾2 · 𝐾3 · 𝐾𝑛 · 𝐾𝑠 (6)
K = 𝐾4 · 𝐾5 · 𝐾6 · 𝐾7 · 𝐾𝑛 · 𝐾𝑠 (7)
𝑲𝟏 : pour le mode de pose., 𝑲𝟐 : pour l’influence mutuelle des autres circuits, 𝑲𝟑 : pour la température ambiante,
𝑲𝒏 : pour neutre chargé, 𝑲𝒔 : pour la symétrie𝑲𝟒 : pour le mode de pose, 𝑲𝟓 : pour l’influence mutuelle des
autres circuit, 𝑲𝟔 : pour l’influence de la nature du sol, 𝑲𝟕 : pour la température ambiante et la nature de l’isolant
Les valeurs de ces différents facteurs de corrections sont lues sur les Annexe 5 et Annexe 6.
Le courant admissible est obtenu à partir du calibre du disjoncteur d’après la formule 8 :
𝐼𝑍′ =
𝐼𝑛
𝐾
(8)
𝑰𝒏 : Calibre du disjoncteur
La section minimale des conducteurs est lue directement sur l’Annexe 7 pour les canalisations
non enterrées et sur l’Annexe 8 pour les canalisations enterrées.
2.2.3.2 Calcul de la chute de tension
Les chutes de tension (en %) sont calculées à l’aide les formules du Tableau II :
Tableau II: Formules de calcul de chute de tension
Type d’alimentation Chute de tension
Biphasé 400 V 𝜟𝑼 =
𝟐.𝑰𝑩.𝑳(𝝆
𝑺𝒄𝒐𝒔𝝓+𝝀𝒔𝒊𝒏𝝓)
𝑼𝒏 (9)
Biphasé 230 V/ Monophasé 𝜟𝑼 =
𝟐.𝑰𝑩.𝑳(𝝆
𝑺𝒄𝒐𝒔𝝓+𝝀𝒔𝒊𝒏𝝓)
𝑽𝒏 (10)
Triphasé 𝜟𝑼 =
√𝟑.𝑰𝑩.𝑳(𝝆
𝑺𝒄𝒐𝒔𝝓+𝝀𝒔𝒊𝒏𝝓)
𝑼𝒏 (11)
𝝆 : Résistivité du cuivre soit 0,023 𝛺. 𝑚𝑚²/𝑚, 𝝀 : Réactance linéique du cuivre soit 8. 10−5 𝛺/𝑚, 𝑰𝑩 : Courant
d’emploi, en A, 𝑺 : Section du conducteur, en mm², 𝑳 : Longueur en mètre.
La chute de tension maximale totale est de 6 % pour l’éclairage et 8% pour les autres usages (+
0,5 % sur les canalisations dépassant 100 m à raison de 0,005 % par mètre au-delà des 100 m).
2.2.3.3 Protection contre les contacts indirects et contre les courts-circuits
L’Annexe 9 donne les longueurs maximales des câbles protégés contre les contacts indirects et
contre les courts-circuits par des disjoncteurs modulaires.
Dans le cas de changement de section, l'application de la méthode du triangle représentée à la
Figure 6 est nécessaire. La longueur maximale de canalisation dérivée en 𝑂, de section 𝑆2,
protégée contre les courts-circuits, est donnée par la longueur du segment 𝑂𝑃3 𝑚𝑎𝑥.
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𝐿1 : Longueur maximale de canalisation de section 𝑆1 protégée contre les courts-circuits
𝐿2 : Longueur maximale de canalisation de section 𝑆2 protégée contre les courts-circuits
2.2.4 Dimensionnement des protections
Le dimensionnement des appareillages de protection est réalisé en fonction du courant
d’emploi, du régime du neutre, et du courant de court-circuit.
2.2.4.1 Détermination des courants de court-circuit
Pour la détermination des courants de court-circuit de l’installation, la méthode des impédances
développée plus bas est utilisée en général et pour les circuits situés suffisamment loin de la
source d’alimentation la méthode de lecture sur tableau (Annexe 10) est adoptée.
Détermination des résistances et réactances des parties de l’installation ;
Le Tableau III résume les différentes formules appliquées pour le calcul des résistances et
réactances de chaque partie de l’installation :
Tableau III: Formules de calcul des résistances et réactions de chaque partie de l'installation
Partie considérée Résistance (𝒎𝜴) Réactance (𝒎𝜴)
Réseau amont 𝑅1 = 0,1 ·(𝑚·𝑈𝑛)²
𝑆𝐾𝑄 (12) 𝑿𝟏 = 𝟎, 𝟗𝟗𝟓 ·
(𝒎· 𝑼𝒏)²
𝑺𝑲𝑸 (13)
Transformateur 𝑅2 =𝑊𝑐 ·𝑈²
𝑆𝑛² 10−3 (14) 𝑿𝟐 = √(
𝑼𝒄𝒄
𝟏𝟎𝟎·
𝑼²
𝑺𝒏) − 𝑹𝟐² (15)
En Câbles 𝑅3 = 𝜌0𝐿
𝑆 (16) 𝑿𝟑 = 𝟎, 𝟎𝟗 · 𝑳 (17)
𝒎 : Facteur de charge à vide égal à 𝟏, 𝟎𝟓 , 𝑺𝑲𝑸 : Puissance de court-circuit du réseau à haute tension
𝟓𝟎𝟎 𝟎𝟎𝟎 𝒌𝑽𝑨, 𝑺𝒏 : Puissance du transformateur en 𝒌𝑽𝑨, 𝑾𝒄 : Pertes cuivre du transformateur en W (Annexe
11 ou l’Annexe 12), 𝑼𝒄𝒄 : Tension de court-circuit du transformateur en % (Annexe 11 ou l’Annexe 12), 𝝆𝟎 :
Résistivité du cuivre en court-circuit soit 𝟏𝟖, 𝟓𝟏 𝒎𝜴. 𝒎𝒎²/𝒎, 𝑳 : Longueur en m, 𝑺 : Section en 𝒎𝒎².
𝐿2 𝑆2
𝑃1 𝑚𝑎𝑥 𝐷𝑖𝑠𝑗𝑜𝑛𝑐𝑡𝑒𝑢𝑟
𝑃2 𝑚𝑎𝑥
𝑃3 𝑚𝑎𝑥
𝑂
𝐿3 𝑆2
𝐿1
𝑆1
Figure 6: Règle du triangle pour la détermination de la longueur maximale protégée contre les
contacts indirects et les courts-circuits
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Détermination de l’impédance totale ;
On effectue d’abord la somme 𝑅𝑇 des résistances et la somme 𝑋𝑇 des réactances situées en
amont du point considéré comme suit :
𝑅𝑇 = 𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3 + 𝑅4 𝑒𝑛 𝑚𝛺 (18)
𝑋𝑇 = 𝑋1 + 𝑋2 + 𝑋3 + 𝑋4 𝑒𝑛 𝑚𝛺 (19)
Le calcul de l’impédance totale est réalisé d’après de la formule 20 :
𝑍𝑇 = √𝑅𝑇² + 𝑋𝑇² 𝑒𝑛 𝑚𝛺. (20)
Calcul du courant de court-circuit
Le courant de court-circuit maximal est calculé d’après la formule 21 :
𝐼𝑐𝑐 𝑚𝑎𝑥 =𝑚 · 𝑐 · 𝑈𝑛
√3 · 𝑍𝑇
𝑒𝑛 𝑘𝐴. (21)
𝑈𝑛 : Tension nominale entre phase du transformateur (400 𝑉), 𝑐 : Facteur de tension = 1,05.
2.2.4.2 Choix des dispositifs de protection
Les caractéristiques électriques de l’installation à vérifier pour le choix des disjoncteurs sont :
la tension nominale du disjoncteur doit être supérieure ou égale à la tension entre phase,
l’intensité de réglage ou le calibre du déclencheur doit satisfaire 𝐼𝑛 𝑜𝑢 𝐼𝑟 ≥ 𝐼𝐵 ;
le pouvoir de coupure du disjoncteur doit vérifié 𝑃𝑑𝑐 ≥ 𝐼𝐶𝐶 𝑚𝑎𝑥) ;
le nombre de pôles est déterminé par le régime de neutre et la fonction requise,
la courbe de déclanchement : courbe B pour les câbles de grande longueur, courbe C
pour les applications générales et Courbe D pour la protection des moteurs.
2.3 Autres dimensionnements
Les autres éléments dimensionnés dans cette étude sont les tableaux de distribution électrique,
les ASI, les batteries de condensateurs, le système de sécurité incendie et l’éclairage extérieur.
2.3.1 Dimensionnement des tableaux de distribution
Pour le dimensionnement des coffrets et armoires électriques et accessoires complémentaires
(jeux de barres, châssis, bornes de jonction, répartiteur à la rangée, etc.), cela passera
principalement par le logiciel 𝑋𝐿 𝑃𝑟𝑜3 𝐷𝑒𝑠𝑖𝑔𝑛 et 𝑅𝑎𝑝𝑠𝑜𝑑𝑖𝑒 . Une réserve de 20 % est
maintenue dans les coffret pour parer à toute éventuelle modification future.
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2.3.2 Dimensionnement de l’ASI
Les standards de l’entreprise imposent l’utilisation d’onduleur ayant une puissance de 10 kVA.
L’essentielle du présent dimensionnement est donc de déterminer le nombre d’onduleurs à
utiliser sur le site. A raison d’un départ par zone de travail, les disjoncteurs de 2 A,
respectivement 6 A, limitent les départs de l’onduleur alimentant un seul point d’utilisation et
ceux alimentant plusieurs points (4 dérivations au maximum). L’ASI assure l’alimentation
électrique de l’éclairage anti-panique et les charges informatiques des locaux du carreau.
2.3.3 Dimensionnement de la compensation d’énergie
Afin d’économiser sur les factures d’électricité et d’augmenter la puissance disponible sur le
transformateur, le dimensionnement de batteries de condensateurs a été effectué. Le calcul de
la puissance minimale des condensateurs à installer 𝑆𝑐𝑜𝑚𝑝 (en kVar) se fait en multipliant la
puissance active totale d’utilisation (en kW) par le facteur de compensation par kW d’utilisation
𝑘𝑐𝑜𝑚𝑝 obtenu à l’Annexe 13 (Schneider Electric, 2010) comme illustré à la formule 22.
𝑆𝑐𝑜𝑚𝑝 ≥ 𝑘𝑐𝑜𝑚𝑝 · 𝑃𝑢𝑡𝑖𝑙𝑖𝑠𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 (22)
2.3.4 Le système de sécurité incendie
Le SSI regroupe l’éclairage anti-panique et les détecteurs de fumée. L’éclairage est réalisé par
des BAES d’ambiance. Ils sont installés dans tous les locaux du carreau. Leur fonction est
d’assurer un éclairage uniforme sur les surfaces des locaux pour permettre une bonne visibilité
et éviter toute panique. Au moins un détecteur de fumée est installé par local pour une surface
moyenne de 60 m² au maximum (Legrand, 2007).
2.3.5 L’éclairage extérieur
Dans l’optique d’autonomie énergétique et de ne pas générer de gènes visuels aux conducteurs
et aux travailleurs sur le carreau Artois, les lampadaires solaires seront utilisés pour l’éclairage
extérieur. Les mâts des lampadaires choisis sont de 6 m de hauteur. Ainsi, à l’aide du catalogue
Lumi’in, on obtient les caractéristiques suivantes :
les panneaux photovoltaïques sont de 90 Wc ;
les sources LED sont de 30 W ;
la capacité des batteries est de 80 Ah ;
le flux lumineux est de 130 lumen/W ;
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l’éclairement fourni est entre 32 et 38 lux ;
la distance maximale entre deux lampadaires est donc de 22 m.
Une simulation par logiciel DIALUX permet de déterminer l’emplacement idéal des
lampadaires afin d’assurer un éclairement minimal de 7,5 lux (EN 13-201) sur le carreau Artois.
2.4 Travaux sur le terrain
Les travaux réalisés sur le terrain concernent principalement, l’analyse des risques, l’installation
des coffrets, la pose des câbles et les mises en œuvre des circuits terminaux.
2.4.1 Analyse des risques
L’analyse consiste à faire l’inventaire de tous les risques liés à l’activité et à l’environnement
dans lequel l’activité est effectuée. Les chutes en hauteur, l’électrisation, la co-activité, les
trébuchements, pour ne citer que ceux-là parmi les risques concernant les interventions
électriques, font l’objet de cette analyse.
Suite à cette analyse, des dispositions sont prises afin de neutraliser les risques identifiés. Aussi,
des instructions appropriées sont donnés aux travailleurs ainsi qu’aux personnes extérieures.
La Figure 7 illustre le logigramme de la démarche d’analyse des risques.
Figure 7: Logigramme d'analyse des risques (ES&ST, 2015)
Suppression/ réduction des risques
Non
Oui Le risque est-il maîtrisé ?
Evaluation des risques Processus itératif pour
atteindre la sécurité
Analyse des risques
o Définition des limites de la situation de travail
o Identification des dangers
o Estimation des risques
Fin
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2.4.2 Pose des câbles enterrés
Afin de parer le tassement du sol, il convient d’enfouir les câbles à 0,5 m de la surface en terrain
normal (Figure 8). La profondeur d’enfouissement est de 0,85 m sous voies accessibles aux
voitures (Figure 9) avec passage des câbles sous fourreau (Thierry, et al., 2010).
Les canalisations sont signalées par un grillage avertisseur en matière plastique de couleur
rouge placé à au moins 0,2 m au-dessus d’elles.
Du sable (ou équivalent) est placé entre 0,1 m en dessous et au moins 0,05 m au-dessus des
câbles.
2.4.3 Installation des coffrets et armoires
Une première étape consiste à effectuer un montage et câblage des coffrets. Une réserve sur
l’espace dans les coffrets est appliquée pour une éventuelle extension future de l’installation.
La fixation des coffrets est réalisée à une hauteur de 1,2 m au-dessus du sol afin de garantir un
accès facile. Le lieu d’implantation des tableaux est choisi de manière à rendre les tableaux le
plus proches et équidistants par rapports aux différents locaux. L’encombrement engendré par
les tableaux doit être réduit.
Figure 8: Règle d'enfouissement de canalisation en tranchée commune
Grillage avertisseur
Câbles de téléphonique et réseau Câble électrique
Terre meuble
Figure 9: Règle d'enfouissement de canalisation sous les aires accessibles aux voitures
Câble électrique
Grillage avertisseur
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2.4.4 Les mises en œuvre des circuits terminaux des équipements
L’installation électrique est subdivisée en autant de circuits qu’il y a d’utilisations différentes.
Le Tableau IV donne les valeurs des calibres des disjoncteurs et des sections des conducteurs
utilisées ainsi que le nombre maximal de points d’utilisation par circuit.
Tableau IV: Calibre des disjoncteurs et sections des conducteurs (BAGRE, 2013)
Type de circuit Section Calibre disjoncteur Nombre de points d'utilisation
maximal par circuit mm² A
Eclairage 230 V 1,5 10 8
Prise de courant 2,5 16 8
Climatiseur 2,5 20 1
Chauffe-eau 2,5 20 1
Eclairage 400 V 2,5 16 8
Une protection différentielle de 30 mA est installée sur le disjoncteur principal de tous les
locaux du carreau Artois.
L’utilisation du logiciel illipro permet de déterminer, selon la position des points d’utilisation
(prise de courant, éclairage ou interrupteur) par rapport au coffret terminal, les longueurs de
câbles à utiliser dans chaque local du carreau Artois. Il sert aussi à établir la feuille de chantier
permettant de donner l’altitude, la pose et la fixation des éléments terminaux.
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Chapitre 3 : Diagnostique des installations électriques Artois
Le diagnostic de l’installation électrique de la carrière Artois permet de justifier le
redimensionner les parties de l’installation. Il consiste à faire l’état des lieux des installations
électriques Artois afin de proposer des mesures d’amélioration.
3.1 Les anomalies et mauvaises pratiques identifiées sur les installations
électriques Artois
Les principales anomalies identifiées concernent l’absence de documentation sur les
installations électriques, les mauvaises pratiques sur les conducteurs et les appareillages et l’état
des coffrets sur les installations électriques Artois.
3.1.1 Inexistence d’archives du site
Qu’il s’agit du plan du site, des plans d’implantation des équipements, les plans des
canalisations et filerie, les schémas unifilaires des tableaux ou encore le bilan de puissance des
installations électriques existantes, aucun document du site n’a été établi. Cette absence de
documentation du site Artois rend particulièrement difficile et souvent dangereux les travaux
sur le terrain comme par exemple les fouilles.
Un cas rencontré sur le chantier est illustré par la Figure 10 où une pelle hydraulique a sectionné
par accident des câbles enterrés de 25 mm² sur le carreau Artois.
3.1.2 Les appareillages
Les constats sur les appareillages de cette étude concernent principalement l’utilisation et l’état
des appareillages. Il s’agit principalement de :
Figure 10: Câbles électriques sectionnés lors d'une fouille
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Absence de protection individuelle pour certains départs : c’est un type de protection
groupé de plusieurs différents départs comme indiqué sur la Figure 11. Cette pratique
n’assure pas la protection des circuits de manière individuelle.
Non-respect des polarités des appareillages : cette pratique consiste à utiliser un
dispositif de protection en un lieu où celui de polarité inférieur est approprié. Un
exemple est illustré sur la Figure 12 où des disjoncteurs de polarités 3P ont été installés
à la place de ceux de polarités 2P.
Utilisation d’anciens appareillages : ce sont des vieux disjoncteurs et portes fusibles
(Figure 13 et Figure 14) dont le fonctionnement reste à prouver.
Figure 11: Absence de protection individuelle
Figure 12: Disjoncteurs de polarités non adaptés
Figure 14: vieux disjoncteurs
Figure 13: Porte fusible
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3.1.3 Les conducteurs
Les pratiques identifiées les plus fréquentes et les plus inappropriées sur les conducteurs au
cours de cette étude sont :
Jonctions et dérivations anarchiques : elles sont souvent effectués avec de simples
dominos comme illustré sur la Figure 15. Ces points de jonctions et dérivations n’étant
pas isolés représentent un danger pour les personnes mais aussi peuvent donner lieu à
des courts-circuits.
Changement de sections ou de types de câbles sur un circuit : il est retenu ici un
changement de section sur un même circuit. On remarque cela sur le circuit alimentant
le mât 8 (voir Figure 20) où trois sections différentes ont été utilisées.
La Figure 16 donne l’exemple d’utilisation non adaptée de câble du type immergé. Sur
la Figure 17, le conducteur de terre est relayé par un conducteur nu de type Almelec.
Force est de constater que ce type de câble est exclusivement réservé à la distribution
HTA en aérien.
Figure 15: Point de dérivation mal protégé
Figure 16: changement de type de conducteur
Figure 17: Passage du conducteur de terre à nu
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3.1.4 Les coffrets électriques
Des coffrets électriques en mauvais états, c’est-à-dire des coffrets sans passe câbles, mal
installés ou sans porte, sont observés fréquemment sur les installations électriques Artois. Les
appareillages sont ainsi sous l’effet des éléments extérieurs tels que la poussière qui, en effet,
peut altérer leur fonctionnement. La Figure 18 illustre une situation où la porte est utilisée à
titre de couvercle et l’exemple assez fréquent de coffret sans passe câble et non correctement
fixé.
3.2 Analyse des installations électriques existantes
Il est présenté sur les Figure 19 et Figure 20 les schémas unifilaires des installations électriques
Artois existantes respectivement du transformateur MTBT 160 kVA et du transformateur
MTBT 315 kVA.
L’analyse des schémas ainsi que les résultats qui découlent des calculs permettent de constater
les principales anomalies concernant principalement la protection et les sections des
conducteurs de phase, la chute de tension et les déséquilibres des phases.
3.2.1 Des conducteurs non protégés et/ou de sections insuffisantes
Suite aux longues distances des circuits, il est observé que plus 53% des circuits ne disposent
pas soit de protection contre les défauts et les courts-circuits sur toute leur longueur soit de
section suffisante pour conducteurs de phase. Les Figure 19 et Figure 20 mettent en évidence
les canalisations concernées en couleur rouge.
L’ensembles des différents anomalies constatées sur les conducteurs des installations
électriques Artois sont répertoriés sur le Tableau V.
Figure 18: Coffret sans passe câble et porte servant de couvercle
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Tableau V: Résultats des anomalies sur les conducteurs des installations électriques
Repère Câble Anomalie identifiée
S1.10 Protection contre les défauts mal réglée, Contrainte thermique trop grande,
Section de phase insuffisante, Protection contre les courts-circuits mal réglée
S1.11 Contacts indirects: temps de limite dépassé
S1.12 Contacts indirects: temps de limite dépassé
S1.15 Protection contre les défauts mal réglée
S1.2 Protection contre les défauts mal réglée, Section de phase insuffisante,
Protection contre les courts-circuits mal réglée
S1.5 Protection contre les défauts mal réglée
S1.7 Protection contre les défauts mal réglée, Section de phase insuffisante,
Protection contre les courts-circuits mal réglée
S1.8 Contacts indirects: temps de limite dépassé
S1.9 Contacts indirects: temps de limite dépassé
S2.12 Section de phase insuffisante
S2.15 Protection contre les défauts mal réglée
S2.16 Protection contre les défauts mal réglée, Section de phase insuffisante,
Protection contre les courts-circuits mal réglée
S2.19 Protection contre les défauts mal réglée, Protection contre les courts-circuits mal réglée
S2.20 Protection contre les défauts mal réglée, Protection contre les courts-circuits mal réglée
S2.21 Protection contre les défauts mal réglée, Protection contre les courts-circuits mal réglée
S2.22 Protection contre les défauts mal réglée, Protection contre les courts-circuits mal réglée
S2.23 Contacts indirects: temps de limite dépassé
S2.24 Contacts indirects: temps de limite dépassé
S2.25 Protection contre les défauts mal réglée, Protection contre les courts-circuits mal réglée
S2.26 Protection contre les défauts mal réglée, Protection contre les courts-circuits mal réglée
S2.27 Contacts indirects: temps de limite dépassé
S2.28 Contacts indirects: temps de limite dépassé
S2.29 Protection contre les défauts mal réglée, Contrainte thermique trop grande,
Section de phase insuffisante, Protection contre les courts-circuits mal réglée
S2.30 Contacts indirects: temps de limite dépassé
S2.31 Contacts indirects: temps de limite dépassé
S2.4 Protection contre les défauts mal réglée, Protection contre les courts-circuits mal réglée
S2.5 Protection contre les défauts mal réglée
S2.6 Protection contre les défauts mal réglée
S2.9 Protection contre les défauts mal réglée, Section de phase insuffisante,
Protection contre les courts-circuits mal réglée
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Figure 19: Schéma unifilaire simplifié du transfo MTBT 160 kVA existant
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Figure 20: Schéma unifilaire simplifié du transfo MTBT 315 kVA existant
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3.2.2 Des chutes de tension fortement élevées
La modélisation de l’actuelle installation électrique de la carrière Artois montre que 69% des
récepteurs sont en situation de chute de tension trop élevée. Ces chutes peuvent atteindre
jusqu’à 17% en certains points de l’installation alors que la norme NF C 15-100 limite les chutes
de tension à 6 % pour l’éclairage.
En plus de provoquer des pertes d’énergie par effet joule, ces chutes de tension sont nuisibles
pour les récepteurs. En effet, le bon fonctionnement d’un récepteur dépend de la valeur de
tension à ses bornes. Le Tableau VI donne le résultat des points d’utilisation dépassant la limite
autorisé pour les chutes de tension.
Tableau VI: Résumé non-respect de chute de tension
3.2.3 Déséquilibre entre les phases
Un déséquilibre entre les phases assez importantes est noté à ce point atteignant jusqu’à 30 A
au niveau du TGBT du transformateur 315 kVA. Cela résulte d’un mauvais suivi de la
répartition de manière homogène sur les trois phases. Cependant, les répartitions de courant
non-uniformes dans les sections entrainent de pertes par effet Joule dans les connectiques
souvent largement supérieures au minimum théorique (Gonnet, 2005).
Niveau Chute de tension
Mât 1 10,59
Mât 2 14,82
Mât 4 6,57
Mât 5 7,33
Mât 7 9,35
Mât 8 15,51
Mât 9 15,62
Mât 10 16,63
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Chapitre 4 : Résultats et travaux
Dans ce chapitre, il est présenté les principaux résultats des calculs et dimensionnements
(formant le dossier d’exécution de l’étude) et les travaux effectués dans le cadre de cette étude.
4.1 Proposition de mise à jour et mise en conformité des installations
électriques Artois
Il est présenté en premier un bilan de puissance des installations électriques suivant une
proposition de réorganisation de l’architecture des installations. Ensuite, il est présenté les
résultats des dimensionnements des équipements électriques de la carrière et du carreau Artois
et enfin une estimation du coût global du projet.
4.1.1 Le Bilan de puissance des installations
Les Tableau VII, Tableau VIII et Tableau IX résument les résultats simplifiés des bilans de
puissance respectif des transformateurs MT/BT 160 kVA, MT/BT 400 kVA et BT/BT 160
kVA. Les détails de ces bilan se trouvent à l’Annexe 14, Annexe 15 et Annexe 16. Les niveaux
de puissances d’utilisation correspondent au passage à des points de distribution.
Tableau VII: Bilan de puissance simplifié du transfo MT/BT 160 kVA
Local
Puissance d'utilisation 1 Ks2
Puissance d'utilisation 2
Ks3 Puissance
d'utilisation 3 Ke
Puissance Totale
P (kW) Q (kVAr) P (kW) Q (kVAr) P (kW) Q (kVAr) S (kVA)
Tableau VIII: Bilan de puissance simplifié du transfo MT/BT 400 kVA
Local
Puissance d'utilisation 2
Ks3
Puissance d'utilisation 3
Ks4
Puissance d'utilisation 4
Ke
Puissance totale
P(kW) Q(kVAr) P(kW) Q(kVAr) P(kW) Q(kVAr) S (kVA)
Sirène 2 7,03 5,27
0,9 39,4 12,0
0,8 214,5 131,3 1,2 301,7
Portique 5,7 3,6
Eclairage Mine 2 31,11 4,43
Transfo 160 kVA BTBT 137,60 81,65
0,9 162,6 102,5 TD 400 V Carreau Artois 11,8 8,9
Station de Service 31,2 23,4
Station de surpression 38,0 28,5
Pompe Eau Industrielle 28,13 21,09
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Tableau IX: Bilan de puissance simplifié du transfo BT/BT 160 kVA
Puissance
Totale
P (kW) Q (kVar) P (kW) Q (kVar) P (kW) Q (kVar) P (kW) Q (kVar) S (kVA)
Douche 1 4,32 1,00
Douche 2 4,32 1,00
Vestiaire Principale 1,42 0,88
Salle Dosimètre 1,95 1,28
Vestiaire A 0,57 0,40
Vestiaire B 0,57 0,40
Vestiaire C 0,57 0,40
Vestiaire D 0,57 0,40
Vestiaire E 0,57 0,40
Vestiaire F 0,57 0,40
Vestiaire G 0,57 0,40
Réfectoire 9,44 5,89
Salle de Réunion 5,87 3,69
Popote 6,62 4,16
Bureau Chef Porion Minage 1,65 1,07
Bureau Chef Boute Feu 1,75 1,14
Bureau Responsable Procédé Exploitation et Chef Formation1,55 1,01
Salle Formation 3,56 2,26
Bureau Topo 1,46 0,95
Coordination MCO 3,74 2,38
Bureau Chef Porion MCO 3,78 2,41
Bureau Formation 1,61 1,05
Chef Superviseur 2,05 1,34
Bureau SGL 3,12 1,99
Intendance 3,67 2,33
Salle Café 1,68 1,09
Bureau Chef Section Entretien Mine 1,65 1,07
Bureau Infographie 1,58 1,03
Bureau Responsable Division Contrôle Géologique1,61 1,05
Bureau Chef Section Contrôle Géologique2,48 1,59
Bureau Aide Prospectus 1,65 1,07
Bureau Chef de Poste Contrôle Géologique1,71 1,12
Local Onduleur 1 9,47 4,94
Bureau Pneumatique 1 2,78 1,79
Bureau Pneumatique 2 2,78 1,79
Bureau Pneumatique 3 2,78 1,79
Bureau Pneumatique 4 2,78 1,79
Atelier Pneumatique 0,92 0,69
Bureau S2E 1 1,71 1,12
Bureau S2E 2 1,71 1,12
Bureau S2E 3 1,75 1,14
Bureau S2E 4 1,75 1,14
Bureau S2E 5 1,75 1,14
Bureau S2E 6 1,71 1,12
Bureau S2E 7 1,68 1,09
Bureau S2E 8 1,68 1,09
Local Onduleur 2 9,47 4,94
Station de Service 3,19 2,04
0,8 9,60 6,300,7 8,4 5,5
0,7 16,25 9,74
5,14
0,8 11,44 7,34
0,7 11,22 7,24
Ke
102,211,2
0,7 5,13 3,46
0,9 12,40 4,93
0,8
Ks3
Puissance
d'utilisation 3 Ks4
Puissance
d'utilisation 4 Ks5
Puissance
d'utilisation 5
73,16
0,8 7,97
43,62
Puissance
d'utilisation 2Local
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4.1.2 Les plans du site Artois
Les premiers plans des installations Artois ont été effectuée au cours de cette étude. Ils sont composés des plans d’implantation des équipements,
des plans de canalisation et les schémas unifilaires des installations électriques.
Les schémas unifilaires
Les Figure 21, Figure 22 et Figure 23 donnent les schémas unifilaires simplifiés des installations électriques de la carrière et du carreau Artois. Par
rapport aux anciennes architectures, une réorganisation plus simplificatrice et plus normative a été effectuée.
Figure 21: Schéma unifilaire simplifié du transfo MTBT 160 kVA
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Figure 22: Schéma unifilaire simplifié du transfo MTBT 400 kVA
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Figure 23: Schéma unifilaire simplifié du transfo BTBT 160 kVA
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de l’Aïr (SOMAÏR) à Arlit Au Niger.
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Le plan implantation des équipements
Le plan regroupe l’implantation des équipements et récepteurs et le plan de filerie et canalisations. La Figure 24 présente une vue étendue de
l’implantation des équipements et des canalisations électriques.
Figure 24: Plan d’implantation et de canalisation du carreau Artois
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4.1.3 Les équipements électriques
Il sera présenté ici les résultats du dimensionnement des principaux équipements électriques à
savoir les conducteurs, les protections et les tableaux de distributions. Le résultat des différents
calculs (courant d’emploi, courant admissible, chute de tension, etc.) se trouve à l’Annexe 17.
Les conducteurs
Le Tableau X donne le devis quantitatif de l’ensemble des conducteurs utilisés sur les
installations électriques Artois. Le carnet des câbles est donné dans l’Annexe 18.
Tableau X: Résultat dimensionnement conducteurs
Désignation Quantité Unité
Câble U 1000 RVFV 3G1,5 303 M
Câble U 1000 RVFV 3G10 10 M
Câble U 1000 RVFV 3G16 10 M
Câble U 1000 RVFV 3G2,5 1 270 M
Câble U 1000 RVFV 3G6 590 M
Câble U 1000 RVFV 4G10 200 M
Câble U 1000 RVFV 4G25 100 M
Câble H07RN-F 4G16 1 470 M
Câble H07RN-F 4G25 895 M
Câble U 1000 RVFV 4G4 15 M
Câble H07RN-F 4G50 460 M
Câble U 1000 RVFV 4G6 100 M
Câble H07RN-F 4G70 1 282 M
Câble H07RN-F 4G95 1 022 M
Câble H07RN-F 5G10 70 M
Câble H07RN-F 5G95 380 M
Les dispositifs de protection
Le résultat du choix des appareillages est résumé sur le Tableau XI. Le carnet d’appareillages