CHAP-II-EQUIPMENTS-DE-POSTE-30KV

CHAPITRE II
EQUIPEMENTS DU POSTE TRANSFORMATION HTA/BT
1 INTRODUCTION
Le poste HTA/BT, interface entre les réseaux de distribution HTA et BT, est au
cœur de la distribution électrique de puissance, au plus près des utilisations de l’énergie
électrique en basse tension.
Les Distributeurs d’Électricité et les utilisateurs ont le souci d’une énergie de
qualité au coût optimum (le coût s’entendant ici comme coût complet, incluant bien sûr
l’investissement initial, mais également les coûts d’exploitation, entretien, maintenance).
Outre ces exigences légitimes, les matériels mis en œuvre sur les réseaux de distribution
électrique devront offrir des capacités d’évolution pendant toute leur durée de vie (le plus
souvent de l’ordre de 30ans).
Pour atteindre ces objectifs, il est nécessaire de prendre en compte tous les
composants des réseaux de distribution électrique et en particulier les plus proches des
utilisations terminales.
Le poste HTA/BT est à ce titre l’un des composants essentiels sur lequel portent
les efforts des utilisateurs et des constructeurs en vue de progresser en qualité tout en
gardant la maîtrise des coûts.
Les constructeurs français, conscients de ces attentes et de leurs évolutions, ont le
souci d’apporter des réponses adaptées aux différents cas de figure.
La communication suivante se veut avant tout un large tour d’horizon des besoins et
solutions en la matière.[2]
9
CHAPITRE II
2
EQUIPEMENTS DU POSTE TRANSFORMATION HTA/BT
DEFINITION DE CHAQUE ELEMENT AU NIVEAU DE POSTE
2.1 TRANSFORMATEUR
2.1.1 Définition
Un Transformateur Electrique (parfois abrégé en « transfo ») est une machine
électrique statique permettant de modifier les valeurs de tension et d'intensité du
courant délivrées par une source d'énergie électrique alternative, en un système de
tension et de courant de valeurs différentes, mais de même fréquence et de même forme.
Il effectue cette transformation avec un excellent rendement .
Il est analogue à un engrenage en mécanique(le couple sur chacune des roues
dentées étant l'analogue du courant et la vitesse de rotation étant
l'analogue de la tension) .
Fig 2.1: Transformateur électrique
On distingue les transformateurs statiques et les commutatrices. Dans
un Transformateur Statique, l'énergie est transférée du primaire au secondaire par
l'intermédiaire du circuit magnétique que constitue la carcasse du transformateur, Ces
10
CHAPITRE II
EQUIPEMENTS DU POSTE TRANSFORMATION HTA/BT
deux circuits sont alors magnétiquement couplés, Ceci permet de réaliser un isolement
galvanique entre les deux circuits. Dans une Commutatrice, l'énergie est transmise de
manière mécanique entre une génératrice et un moteur électrique.
-
2.1.2 Types transformateur
Transformateur de tension
-
Transformateur de courant
-
Transformateur de puissance
-
Autotransformateur
-
Transformateur d'isolement [3]
Nous allons examiner notre sujet à trois types de Transformateurs électriques :
2.1.3 Transformateur de Potentiel TP ( tension)
Fig 2.2: Transformateur de potentiel
2.1.4 Définition
Selon la définition donnée par la commission électrotechnique internationale
(C.E.I), un transformateur de tension ou potentiel est un « transformateur de
mesure dans lequel la tension secondaire est, dans les conditions normales
secondaire est, dans les conditions normales d'emploi, pratiquement proportionnelle
à la tension primaire et déphasée par rapport à celle-ci d'un angle voisin de
zéro, pour un sens approprié des connexions ». On utilise aussi le terme
transformateur de potentiel (TP).
11
CHAPITRE II
EQUIPEMENTS DU POSTE TRANSFORMATION HTA/BT
Il s'agit donc d'un appareil utilisé pour la mesure de fortes tensions électriques.
Il sert à faire l'adaptation entre la tension élevée d'un réseau électrique HTA ou
HTB (jusqu'à quelques centaines de kilovolts) et l'appareil de mesure (voltmètre,
ou wattmètre par exemple) ou le relais de protection, qui eux sont prévus pour
mesurer des tensions de l'ordre de la centaine de volts.
La caractéristique la plus importante d'un transformateur de tension est donc son
rapport de transformation, par exemple 30 000 V/100 V.
2.1.5 Fonction
La fonction d’un transformateur de tension est de fournir à son secondaire
une tension image de celle qui lui est appliquée au primaire.
L’utilisation concerne autant la mesure que la protection.
Les transformateurs de tension (TT ou TP)sont constitués de deux
primaire et secondaire, couplés par un circuit magnétique, les
raccordements
peuvent se faire entre phases ou entre phase et terre (fig 1.3)
Avec, m = V2 : rapport de transformation de TP.
V1
Fig 2.3: Transformateur de tension avec double seconder
12
enroulements.
CHAPITRE II
EQUIPEMENTS DU POSTE TRANSFORMATION HTA/BT
2.1.6 Transformateur de courant
2.1.6.1 Définition
Selon la définition de la commission électrotechnique Internationale (C.E.I) un
transformateur de courant est un Transformateur de mesure dans Laquel le courant
secondaire est dans les condition normales d’emploi,
pratiquement propotionnel au courant primaire et déphasé par rapport à celui-ci
d’un angle approximativement nul pour un sens approprié des connevions.
Fig 2.4: Transformateur de courant
La notion de transformateur de courant est un abus de langage, mais elle a été
popularisée dans l'industrie. L'expression « transformateur d'intensité » est sans
doute plus exacte.On utilise fréquemment les abréviations TC ou TI.
Fig 2.5: Mesure de courant
13
CHAPITRE II
EQUIPEMENTS DU POSTE TRANSFORMATION HTA/BT
- Les transformateurs de courant ont deux fonctions essentielles :

Adapter la valeur du courant HTA du primaire aux caractéristiques des
appareils de mesure oude protection en fournissant un courant
secondaire d’intensité proportionnelle réduite,

Isoler les circuits de puissance du circuit de mesure et/ou de protection.
La fonction d’un transformateur de courant phase est de fournir à son secondaire
(Is) un courant proportionnel au courant primaire (I p) mesuré. L’utilisation
concerne autant la mesure (comptage) que la protection. [4] [5]
2.1.7 Transformateurs de puissance
Le transformateur de puissance est certainement le dispositif qui a permis l'essor
puis la domination des réseaux alternatifs pour le transport, la distribution et l'utilisation de
l'énergie électrique.
La première fonction d'un transformateur a été l'élévation de la tension de transport afin de
réduire le courant et donc les pertes joules générées dans les lignes. cette élévation est bien
entendue allée de pair avec l'abaissement de la tension aux points d'utilisation. d'un point de
vue plus général, un transformateur est un élément indispensable à l'interconnexion des
différents réseaux d'énergie.
Fig 2.6: Transformateur de puissance
14
CHAPITRE II
EQUIPEMENTS DU POSTE TRANSFORMATION HTA/BT
En effet, on trouve plusieurs types de réseaux classés en réseau de transport 400kV et
225kV (domaine THT), réseau de répartition 90kV et 63 kV (domaine HT), réseau de
distribution 20kV (domaine HTA) et réseau BT. A noter que la norme UTE C18-510 a
redéfini les niveaux de tension comme indiqué dans le tableau ci-dessous.[6]
DOMAINE VALEUR DE LA TENSION NOMINALE Un
Un ≤ 50V
TBT
BT
HT
BTA
50 V < Un ≤ 500 V
BTB
500V< Un ≤ 1000V
HTA
1000V < Un ≤ 50KV
HTB
50KV<Un
Tab 2.1: Tableau niveaux de tension défini par la norme UTE
2.1.7.1 Rôle de transformateur
Le rôle du transformateur est d'adapter le niveau de tension aux nœuds de connexion.
Il adapte aussi les indices horaires. En effet, si les réseaux 400kV et 225kV ont les mêmes
indices horaires, ce n'est absolument pas le cas des autres réseaux. En prenant les réseaux
THT comme référence, le réseau 36kv.
Un transformateur participe aussi à l'adaptation (limitation) des courants de défauts du
réseau dans les cas équilibrés (courts-circuits triphasés) ou déséquilibrés (court-circuit
monophasés ou biphasés). Il permet aussi d'isoler deux parties d'un réseau afin, par
exemple, de changer de régime de neutre entre l'amont et l'aval du transformateur. Enfin,
il peut participer à l'atténuation ou à l'élimination de certaines perturbations
harmoniques.[6]
15
CHAPITRE II
EQUIPEMENTS DU POSTE TRANSFORMATION HTA/BT
3 PROTECTION DETECTION GAZ PRESSION TEMPERATURE 2
SEUILS (PROTECTION DE TRANSFORMATEUR)
Les dispositifs de protection que vous évoquez dans votre question sont destinés à la
protection des transformateurs contre les défauts internes (Claquages internes
HT/Masse ou entre enroulements) .[7]
Fig 2.7: DGPT2 protection transformateur
3.1 DEFINITION DGPT1 OU DGPT2
Le DGPT (1 ou 2) est un appareil commercialisé par la société « AUTOMATION 2000 ».
Il est généralement monté d’origine par le constructeur du transformateur.
Les DGPT sont montés, soit sur des transformateurs à remplissage intégral (ERI) ou à
remplissage total (ERT) avec ou non une réserve tampon de diélectrique, soit sur des
transformateurs de type respirant avec un conservateur. Quelque soit le type de montage
utilisé le fonctionnement est rigoureusement identique :
16
CHAPITRE II
EQUIPEMENTS DU POSTE TRANSFORMATION HTA/BT
FIG 2.8 : Schéma Príncipe DGPT2
3.2 FONCTIONNEMENT

Dégagement gazeux : En cas d’avarie interne du transformateur un flotteur va se
déplacer à l’intérieur du corps tubulaire de l’appareil en faisant basculer un
contact. Ce contact peut être exploité en alarme ou en déclenchement.

Augmentation de pression : Lors d’une avarie interne grave, il se produit un
violent dégagement gazeux qui provoque à l’intérieur du transformateur un
gonflement du diélectrique et un mouvement ascendant de celui ci. Cette
surpression est détectée et va provoquer le basculement d’un contact. Ce contact
sera exploité uniquement en déclenchement.

Augmentation de température : Un échauffement anormal du liquide peut être
détecté par le DGPT (1 à 1 thermostat, 2 à 2 thermostats). Deux seuils différents
sont obtenus grâce aux deux thermostats indépendants. Dans le cas du DGPT1, le
contact peut être utilisé soit en alarme, soit en coupure. Dans le cas du DGPT2, le
contact du thermostat 1 est à utiliser en alarme, Le contact du thermostat 2 est à
utiliser en déclenchement. Un thermomètre solidaire de l’appareil peut être utilisé
17
CHAPITRE II
EQUIPEMENTS DU POSTE TRANSFORMATION HTA/BT
aux cours de rondes pour contrôler la tendance de la température du
diélectrique.[7]
4 TABLEAUX MODULAIRES - GAMME SM6
Fig 2.9: Cullule de tabloux moduleur 30kv gamme SM6
4.1 DEFINITION
Les cellules SM6-36 sont conçues pour les installations intérieures (IP2XC).
Elles bénéficient de dimensions réduites qui leur émettent d’être installées dans un local
exigu ou dans un poste préfabriqué.
L’exploitation est simplifiée par le regroupement de toutes les commandes sur un
plastron frontal.
Les cellules peuvent être équipées de nombreux accessoires (reliage, tores,
transformateurs de mesure, parafoudres, contrôle-commande...).
Les gammes SM6 et Fluokit sont composées de cellules modulaires équipées
d’appareillages fixes
ou débrochables, sous enveloppe métallique, utilisant l’hexafluorure de soufre (SF6)
ou le vide :

interrupteur-sectionneur

disjoncteur
18
CHAPITRE II

contacteur

sectionneur.
EQUIPEMENTS DU POSTE TRANSFORMATION HTA/BT
Les cellules SM6 permettent de réaliser la partie HTA des postes de
transformation HTA/BT de distribution publique et des postes de livraison ou de
répartition HTA jusqu’à 30 kV.
4.2 SCHEMA UNIFILAIRE POUR UN POSTE DE 2X1250KVA
DM1-A
DM1-A
DM2
CM
IM
IM
Départ sonelgaz
transformateur
1250kva30/0.4kv
TBT1
TBT2
Fig 2.10: Schéma unifilaire pour un poste avec double transformateur
19
arrivée
sonelgaz
CHAPITRE II
DM1-A
EQUIPEMENTS DU POSTE TRANSFORMATION HTA/BT
DM1-A
DM2
CM
IM
IM
Fig 2.11: Cellules type SM6 à poste 30kv
4.3 DEFIRENT TYPE DE CELLULES
-
(DM1 –DM2) : disjoncteur (sf6) dé connectable simple
2
5
1
4
3
4
Fig 2.12: Cellules disjoncteurs à coupure dans le SF6
4.3.1 Définition les composent de montage de cellules DM1-a et DM2
1-appareillage : sectionner(s) et sectionner(s) de terre et disjoncteur sf6
2-jeu de barre : en nappe de permettant une extension à volonté des tableaux et un
raccordement à de matériels existante .
20
CHAPITRE II
EQUIPEMENTS DU POSTE TRANSFORMATION HTA/BT
3- raccordement et appareillage :accessibilité par face ,sur les bornes aval du
disjoncteur .
4-commandes :comparent les élément .permettant de manœuvrer le(s) sectionneur de
terre .ainsi que le signalisation correspondante .
5-contrôle : pour l’installation de relayage de faible encombrement (stat max) et de
boites à bornes d’essais . [8]
-
(CM) : Cellules contacteurs (transformateur de potentiel)
2
5
1
4
3
Fig 2.13: Cellules contacteur (contage)
4.3.2 Définition des composent de montage de cellules CM
1-appareillages : sectionneur et sectionner de terre et contacteur dans des enveloppes
remplies de SF6 et répondant au système de pression scellé .
2-jeu de barres : en nappe permettant une extension à volonté des tableaux et un
raccordement à des matériels existants.
21
CHAPITRE II
EQUIPEMENTS DU POSTE TRANSFORMATION HTA/BT
3-raccordement et appareillage : accessibilité par face avant, sur des bornes prévues à
cet effet. Ce compartiment est également équipé d’un sectionneur de terre aval.
Le contacteur est installé seul ou avec des fusibles.
4-commandes : comportent les éléments permettant de manœuvrer le sectionneur, le
contacteur et le sectionneur de terre ainsi que la signalisation correspondante.
5-contrôle : pour l’installation de reliage de faible encombrement et de boîtes
à bornes d’essais.
Un caisson complémentaire est ajouté en standard à la partie supérieure de la cellule.[8]
-
(IM) Cellules interrupteurs et protection par fusibles.
2
5
1
4
3
Fig 2.14: Cellules interrupteurs et protection par fusibles.
4.3.3 Définition des composent de montage de cellules (IM)
1- appareillage : interrupteur-sectionneur et sectionneur de terre dans une enveloppe
remplie de SF6 et répondant au “système à pression scellé”.
2- jeu de barres : en nappe permettant une extension à volonté des tableaux
et un raccordement à des matériels existants.
22
CHAPITRE II
EQUIPEMENTS DU POSTE TRANSFORMATION HTA/BT
3- raccordement : accessibilité par face avant, sur les bornes inférieures de
l’interrupteur (cellule IM) ou sur les porte-fusibles inférieurs (cellules PM et QM).
Ce compartiment est également équipé d’un sectionneur de terre en aval
des fusibles MT pour les cellules de protection.
4- commande : comporte les éléments permettant de manœuvrer l’interrupteur et
le sectionneur de terre ainsi que la signalisation correspondante (coupure certaine).
5 -contrôle : pour l’installation d’un borner (option motorisation), de fusibles BT
et de reliage de faible encombrement.
Un caisson complémentaire peut être ajouté si nécessaire à la partie supérieure
de la cellule.[8]
5 DEFINITION D’UN CHAQUE ELEMENT DE PROTECTION
A NEVEU DE POSTE
5.1 RELAIS DE PROTECTION
5.1.2 Définition
Les relais de protection sont des appareils qui reçoivent un ou plusieurs
informations (signaux)à caractère analogique ( courant, tension, puissance, fréquence,
température, …etc.) et le transmettent
à un ordre binaire (fermeture ou ouverture d’un circuit de commande) lorsque ces
informations reçues atteignent les valeurs supérieures ou inférieures à
certaines limites qui sont fixées à l’avance, Donc le rôle des relais de protection
est de détecter
tout phénomène anormal pouvant se produire sur un réseau électrique tel que le
court-circuit, variation de tension. …etc. Un relais de protection détecte
l’existence de conditions anormales par la surveillance continue,
détermine quels disjoncteurs ouvrir et alimente les circuits de déclenchement.
5.1.3 Types de relais de protection
A - relais électromécaniques
Ce relais est basés sur le principe d'un disque d'induction actionné par des
bobines alimentées par des variables électriques du réseau via des transformateurs
23
CHAPITRE II
EQUIPEMENTS DU POSTE TRANSFORMATION HTA/BT
de courant et de tension. Un ressort de rappel réglable détermine la limite de l'action du
disque sur un déclencheur (points de réglage) [9][5].
Les équipements électromécaniques sont des assemblages de fonctions :
détection de seuils et temporisation. Ils avaient l’avantage d’être robustes,
de fonctionner sans source d’énergie auxiliaireet d’être peu sensibles aux perturbations
électromagnétiques.
Ces relais se démarquent par leur solidité etleur grande fiabilité, pour cette raison,
leur entretien est minime.
Ils sont réputés pour leur fiabilité dans les environnements de travail les plus
délicats. Il est néanmoins souhaitable de les contrôler régulièrement, et la
périodicité d'inspection dépend des conditions d'exploitation (Fig 2.15).
Les inconvénients de ces dispositifs, qui demeurent néanmoins largement rencontrés,
Sont:
• Le risque d'être hors d'état de fonctionner entre deux périodes de maintenance,
• Le manque de précision, le dispositif étant sensible à son environnement et
aux phénomènes d'usure,
• Il est aussi difficile d'obtenir des réglages adaptés aux faibles courants de court-circuit,
• Son coût de fabrication est élevé,
• Des performances insuffisantes et n’autorisent l’emploi que de fonctions
élémentaires simples, en nombre limité et sans redondance,
Fig 2.15: Relais électromagnétique à induction par disque simple.
24
CHAPITRE II
EQUIPEMENTS DU POSTE TRANSFORMATION HTA/BT
B - Relais statique
Le développement de l’électronique a poussé les protections vers l’utilisation des co
mposants électroniques discrets et les relais statiques.
Ces protections, apparues sur le marché dans les années 1970, sont basées sur le
principe de la transformation de variables électriques du réseau, fournies Par
des transformateurs de courant et de tension, en signaux électriques de
faible voltage qui sont comparés à des valeurs de référence (points de réglage).
Fig 2.16: Relais statique
Les circuits de comparaison fournissent des signaux temporisations qui actionnent
des relais de sortie à déclencheurs. Ces dispositifs nécessitent en général
une
source d'alimentation auxiliaire continue :
 Ils procurent une bonne précision et permettent la détection des faibles
courants de court-circuit

Chaque unité opère comme une fonction unitaire et plusieurs fonctions sont néc
essaires Pour réaliser une fonction de protection complète.
Les inconvénients de ces dispositifs demeurent :

Le risque d'être hors d'état de fonctionner entre deux périodes de tests,
25
CHAPITRE II
EQUIPEMENTS DU POSTE TRANSFORMATION HTA/BT

La grande puissance consommée en veille,

La faible sécurité de fonctionnement (pas de fonction d'autocontrôle).
C - Relais numériques
La technologie numérique a fait son apparition au début des années1980
Avec le développement des microprocesseurs et des mémoires les puces
numériques ont été intégrées aux équipements de protection.
Les protections numériques, sont basées sur le principe de la transformationde
variables électriques du réseau, fournies par des transformateurs de mesure,
en signaux numériques de faible voltage
L'utilisation de techniques numériques de traitement du signal permet de décomposer le s
ignal en vecteurs, ce qui autorise un traitement de données via des algorithmes
de protection en fonction de la protection désirée.[9] [5]
Fig 2.17: Relais numérique sepam
En outre, ils sont équipés d'un écran d'affichage à cristaux liquides sur la face
avant pour le fonctionnement local.
Ces dispositifs nécessitant une source auxiliaire, offrent un excellent niveau de précision e
t un haut niveau de sensibilité. Ils procurent de nouvelles possibilités, comme :
Intégration de plusieurs fonctions pour réaliser une fonction de protection complèt
e dans une même unité,
Le traitement et le stockage de données,
26
CHAPITRE II
EQUIPEMENTS DU POSTE TRANSFORMATION HTA/BT
L'enregistrement des perturbations du réseau (perturbographe),
Le diagnostic des dispositifs connectés (disjoncteurs, ….etc.).
Ces modèles intègrent des possibilités d'autotest et d'autocontrôle qui
augmentent leurcontinuité de fonctionnement tout en réduisant la durée et la
fréquence des opérations de maintenance.
En plus des fonctions de protection, ces équipements disposent
également
de fonctions complémentaires facilitant leur fonctionnement.
Les liaisons séries permettent de les paramétrer depuis un micro-ordinateur
et de les connecter à un système de contrôle commande au niveau local et central.
Ils permettent aussi de bénéficier des récentes découvertes dans le domaine de l'intellig
ence artificielle, comme les réseaux neuronaux et la logique floue.[9] [5]
5.2 PRESONTATION RELAIS DE PROTECTION D’UN POSET 30KV
MEDITATIF (SEPAM)
5.2.1 Présentation
La famille d’unités de protection et de mesures Sepam série 20 est destinée à
exploiter les machines et les réseaux de distribution électrique des installations
industrielles et des sous-stations des distributeurs d’énergie pour tous les niveaux
de tension.[10]
Fig 2.18: Sepam, une solution modulaire
La famille Sepam série 20 se compose de solutions simples et performantes,
adaptées aux applications usuelles nécessitant la mesure des courants ou des tensions.
27
CHAPITRE II
5.2.2
EQUIPEMENTS DU POSTE TRANSFORMATION HTA/BT
Guide de choix sepam série 20 par application
Critères de choix
Mesures
Protections spécifiques
Série 20
I
Applications
Sous-station
transformateur
moteur
Jeu de barres
S20
T20
M20
U
U
Découplage par
dérivée de fréquence
B21
B22
Tab 2.2: Tableau Guide de choix Sepam série 20 par application
5.2.3 Principales fonctions
5.2.4 Protections

protection phase et protection terre à temps de retour ajustable, avec possibilité
de basculement du jeu de réglage actif par ordre logique

protection terre insensible aux enclenchements des transformateurs

détection de déséquilibre des phases

protection thermique RMS prenant en compte la température de fonctionnement
extérieure et les régimes de ventilation

protection dérivée de fréquence (DF /DT) pour un découplage rapide et sûr.[10]
5.2.5 Communication
Spam peut être raccordé à un réseau de communication de supervision (S-LAN)
basé sur les protocoles de communication suivants :

Mod bus RTU

DNP3

CEI 60870-5-103.
Toutes les informations nécessaires pour exploiter l’équipement à distance depuis
un superviseur sont accessibles par le port de communication :

en lecture : toutes les mesures, les alarmes, les réglages...

en écriture : les ordres de télécommande de l’appareil de coupure.[10]
28
CHAPITRE II
EQUIPEMENTS DU POSTE TRANSFORMATION HTA/BT
5.2.6 Diagnostic
3 types d’information de diagnostic pour une meilleure exploitation :

diagnostic réseau et machine : courant de déclenchement, taux de déséquilibre,
oscilloperturbographie...

diagnostic appareillage : ampères coupés cumulés, temps de manœuvre,...

diagnostic de l’unité de protection et de ses modules complémentaires : résultat
des autotests, chien de garde,...
5.2.7 Commande et surveillance
Logique de commande disjoncteur et signalisation programmées ne nécessitant ni
reliage auxiliaire ni câblage complémentaire.
5.2.8 Interface Homme Machine
2 niveaux d’Interface Homme Machine (IHM) sont disponibles selon les besoins
de l’exploitant :

IHM de base :réponse économique adaptée pour des installations ne nécessitant
pas une exploitation en local (conduite depuis un superviseur)

IHM avancée, fixe ou déportée :
un afficheur LCD "graphique" et un clavier de 9 touches permettent l’affichage des
valeurs de mesure et de diagnostic, des messages d’alarmes et
d’exploitation et
l’accès aux valeurs de réglage et de paramétrage, pour les installations exploitées
localement. [10]
5.2.9 Logiciel de paramétrage et d’exploitation
Le logiciel SFT2841 sur PC donne accès à toutes les fonctions de Sepam, avec
toutes les facilités et tout le confort offerts par un environnement de type Windows.
Fig 2.19: Exemple d’écran du logiciel SFT2841
29
CHAPITRE II
EQUIPEMENTS DU POSTE TRANSFORMATION HTA/BT
5.2.10 Tableau de choix
Sous transformateur moteur
station
protection
CODE
ANSI
S20
T20
M20
Maximum de courant phase
Maximum de courant de terre
50/51
4
4
4
4
4
4
4
1
4
1
4
1
2
2
1
1
50N/51N
Terre sensible
50G/51G
Maximum de composant
46
inverse
Image thermique
49RMS
Minimum de courant phase
37
Blocage rotor ,démarrage, trop 48/51LR/14
long
Limitation du nombre de
66
démarrage
Minimum de tension directe
27D/47
Minimum de tension
27R
rémanente
Minimum de tension
27
composée
Minimum de tension simple
27S
Maximum de tension
59
composée
Maximum de tension
59N
résiduelle
Maximum de fréquence
81H
Minimum de fréquence
81L
Dérivée de fréquence
81R
Réenclencher (4 cycles)
79
Thermostat/ buchholz
26/63
Surveillance température(8
38/49T
sondes,2seuils par sonde)
Mesures
Courant phase
L1 ,L2,L3RMS, courant
résiduel L0
Courant moyen L1,L2,L3
maxmuètre courant
IM1,IM2,IM3
Tension U21,U32,U13
V1,V2,V3 tension résiduelle
V0
Tension directe vd /sens de
rotation
30
Jeu
de
barres
B21
B22
1
2
1
2
1
2
2
1
2
1
/
/
/
/
*
*
*
*
*
*
*
*
CHAPITRE II
EQUIPEMENTS DU POSTE TRANSFORMATION HTA/BT
Fréquence
température
Diagnostic réseau et machine
Courant de déclenchement
TripI1, TripI2, TripI3, TripI0
Taux de déséquilibre / courant
inverse Ii
Oscilloperturbographie
Echauffement
Durée de fonctionnement
restant avant déclenchement
dû à une surcharge
Durée d'attente après
déclenchement dû à une
surcharge
Compteur horaire / temps de
fonctionnement
Courant et durée de démarrage
Durée d'interdiction de
démarrage,
nombre de démarrages avant
interdiction
Diagnostic appareillage
Ampères coupés cumulés
Surveillance circuit de
déclenchement
Nombre de manœuvres, temps
de manœuvre, temps de
réarmement
Commande et surveillance Code ANSI
Commande disjoncteur /
contacteur (1) 94/69
Accrochage / acquittement 86
Sélectivité logique 68
*
/
/
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
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*
*
*
*
*
*
*
Basculement jeux de réglages
Signalisation 30
Modules complémentaires
8 entrées sondes de
température - module
MET148-2
1 sortie analogique bas niveau
- module MSA141
Entrées / sorties logiques module
MES114/MES114E/MES114F
(10E/4S)
*
/
*
/
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/
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/
*
/
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/
Tab 2.3: Tableau de choix
31
/
*
CHAPITRE II
EQUIPEMENTS DU POSTE TRANSFORMATION HTA/BT
6 FUSIBLES HAUTE TENSION HTA
6.1 GENERALITES
Fig 2.20 : Fusible HTA de protection
Les fusibles HTA (Fig.2.21) offrent une protection des dispositifs de distribution
de( 3 à 36 kV) contre des effets dynamiques et thermiques causés par les courtcircuits plus élevés que le courant minimal de coupure du fusible Etant donné
leur faible coûtd’acquisition et ne nécessitant aucune maintenance, les fusibles moyenne
tension sont une excellente solution pour la protection de différents types de
dispositifs de distribution:
Des récepteurs moyenne tension (transformateurs, moteurs, condensateurs...
Des réseaux de distribution électrique publique et industrielle.
32
CHAPITRE II
EQUIPEMENTS DU POSTE TRANSFORMATION HTA/BT
Ils offrent une protection sûre contre des défauts importants qui peuvent
survenir d’une part sur les circuits moyenne tension,
d’autre part sur les circuits basse tension. Cette protection peut être
accrue en combinant les fusibles avec des systèmes de protection basse
tension ou un relais de surintensité.
- Les caractéristiques les plus importantes qui définissent notre gamme de fusibles
sont les suivantes :
Haut pouvoir de coupure,
Basses valeurs de I2t,
Interruption sûre des courants critiques,
Baisse puissance dissipée,
Utilisables pour l’intérieur et l’extérieur,
Avec percuteur thermique,
Basses valeurs d’intensité minimale de coupure.[11]
Percuteur
poudre
élément
thermique d'extinction fusible
poudre
d'extinction
enveloppe
calottes de
contact
Fig 2.21: Coupe schématique d’un fusible HTA.
6.2 L'UTILISATION DES FUSIBLES
Dans ce chapitre sont abordées les règles qui fixent le choix du calibre de l'élément de
remplacement pour un fusible utilisé dans de bonnes conditions de ventilation. Règles qui
permettent d'établir des tables d'utilisation d'une gamme de fusibles. Le fusible peut être
aussi utilisé, associé ou combiné avec un appareil de connexion, pour la protection de
divers récepteurs, notamment des transformateurs, des moteurs et des condensateurs.
Dans ces ensembles, le fusible et l'appareillage doivent être adaptés l'un à l'autre. Pour le
33
CHAPITRE II
EQUIPEMENTS DU POSTE TRANSFORMATION HTA/BT
choix du calibre de l'élément de remplacement il faut aussi tenir compte, outre des
conditions de ventilations, des recommandations du fabricant de l’appareil combiné ou
associé.

Protection des transformateur
Fig 2.22: Fusible de protection des transformateur
La norme CEI 60787 traite spécialement des fusibles destinés à cet usage. Ce type de
récepteur impose trois contraintes principales à l'élément de remplacement : supporter
sans fusion intempestive la crête de courant qui accompagne la mise sous tension de ce
récepteur, supporter le courant en service continu et les surcharges éventuelles, couper les
courants de défaut aux bornes du secondaire du transformateur.
7 DISJONCTEUR HTA SF6 DE PROTECTION
7.1
DEFINITION ET ROLE
Selon la définition de la Commission électrotechnique internationale (C.E.I), un
disjoncteur à HTA est destiné à établir, supporter et interrompre des courants
sous sa tension assignée (la tensionmaximale du réseau électrique qu’il protège )
à la fois :
Dans des conditions normales de service, par exemple pour connecter ou déconnecter B
une ligne dans un réseau électrique,Dans des conditions anormales spécifiées,
en particulier pour éliminer un court-circuit, et les conséquences de la foudre.
34
CHAPITRE II
EQUIPEMENTS DU POSTE TRANSFORMATION HTA/BT
De par ses caractéristiques, un disjoncteur est l’appareil de protection essentil
des réseaux électrique HTA, car il est seul capable d’interrompe un courant
de court-circuit et donc éviter que le matériel soit endommagé par ce court-circuit.
7.2 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
La coupure d’un courant électrique par un disjoncteur à HTA est obtenue en
séparant des courant dans un gaz (air, SF6, etc.) ou dans un milieu isolant
(par exemple à vide). Après la séparation des contacts, le courant continue de
circuit à travers un arc électrique qui s’est établi entre les contacts du
disjoncteur (Fig. 2.23).
Pour les disjoncteur à HTA, le principe de coupure retenu est la coupure du
courant lorsqu’il passe par zéro (ceci se produit toutes les dix millisecondes
dans le cas d’un courant alternatif à 50 Hz).
En effet, c’est à cet instant que la puissance qui est fournie à l’arc électrique par le
réseau est minimal (cette puissance fournie est même nulle à l’instant ou la
valeur instantanée du courant nulle ) [11].
Fig. 2.23: Arc électrique entre les contacts d’un disjoncteur HTA
7.3 PRESENTATION DISJONCTEUR SF6
Le disjoncteur utilisé de marque Merlin Gérin et type : sf6 (Figure.2.24) est installé sur
des réseaux dits de haute tension . On le trouve sur de nombreux réseaux
d’alimentation de sites industriels (Raffineries, SNCF, SONATRACH, …etc.)
et sur le réseau de distribution domestique (poste abonné, agglomérations).
35
CHAPITRE II
EQUIPEMENTS DU POSTE TRANSFORMATION HTA/BT
fig 2.24: Disjoncteurs sf1 a commande latérale b1
- Les caractéristiques électriques d’un tel système de protection sont :
La tension assignée (kV),
Le niveau d’isolement :
- Tenue à fréquence industrielle (kV eff.),
- Tenue aux chocs de foudre (kV crête).
Le courant assigné (A),
Le courant de courte durée admissible ou pouvoir de coupure (kA),
La tenue à l’arc interne (kA).
La fonction d’un disjoncteur est de connecter et de déconnecter, sur
commande et dans des conditions précises, le réseau électrique sur leque il
est implanté, de son alimentation. Ce disjoncteur comporte :
Un bâti (hauteur 1,55 m, largeur 0,80 m, profondeur 0,90 m),
Des broches de connexion au réseau,
Trois pôles fixes,
Trois pôles mobiles,
Des actionneurs,
Une transmission mécanique,
Des capteurs de position,
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CHAPITRE II
EQUIPEMENTS DU POSTE TRANSFORMATION HTA/BT
Un câblage,
Une commande manuelle,
Un système de blocage,
Un compteur d’énergie électrique.
Une vue d’une maquette numérique du disjoncteur sf6 réduite à la représentation de :
Trois ampoules pressurisées,
La transmission mécanique (bloc de puissance),
La commande mécanique (bloc de commande),
Le moteur électrique d’armement,
Deux couples de ressorts de fermeture,
Deux couples de ressorts d’ouverture,
L’actionneur de la commande de fermeture,
L’actionneur de la commande d’ouverture.[11]
Un pôle fixe
Un pôle mobile
Fig.2.25: Conception d’un Disjoncteur SF6
37
CHAPITRE II
EQUIPEMENTS DU POSTE TRANSFORMATION HTA/BT
7.4 POLE MOBILE
Le pôle mobile (Fig 2.26) est un ensemble conducteur guidé en translation par
rappotl’ampoule.
Il établit le contact avec le pôle fixe lors de la phase de fermeture et rompt le contact en
s’éloignant du pôle fixe lors de la phase d’ouverture.
Caractéristiques principales du pôle mobile :
Son guidage par rapport à l’ampoule est conducteur du courant du réseau électrique
HTA,Il est lié électriquement à la borne inférieure,
Il guide en translation un pôle mobile secondaire monté sur ressort sur lequel se focalie
l’arc électrique,Il est porteur d’un piston muni d’un clapet de non retour qui
se ferme en phase d’ouverture (c’est la phase critique du point de vue de l’arc).
Ce piston crée un flux du gaz SF6.
Il est pourvu de buses qui orientent et accélèrent le flux du gaz SF6 (diélectriquee
t caloporteur) dans la zone de l’arc afin de le refroidir et de favoriser sont
extinction (en phase d’ouverture),Il comporte un « bol » en cuivre qui offre sa surface
intérieure aux contacts principaux.[11]
Fig 2.26: Conception d’un pôle mobile
38
CHAPITRE II
EQUIPEMENTS DU POSTE TRANSFORMATION HTA/BT
7.5 pole fixe :
Le pôle fixe est un ensemble conducteur logé au fond de l’ampoule
(Fig. 2.27), connecter électriquement à la borne supérieure. Il comporte seize
doigts articulés montés sur des ressorts-lames.
En position fermé :
Les extrémités de ces doigts établissent le contact avec la partie intérieure
du bol du pôle mobile en phase de fermeture et réalisent ainsi le contact principal.
Le tube central du pôle fixe repousse le pôle mobile secondaire au cours de la
fermeture. Lors de l’ouverture, l’arc électrique se forme entre les extrémités du
tube central du pôle fixe et du pôle mobile secondaire.
Fig. 2.27: Conception d’un pôle fixe.
8 CONCLUSION
Dans ce chapitre, on a énuméré les différentes Equipment du poste transformation
HTA (30 kV). Ces architectures sont très importantes et très sensibles, ce qui
nécessite une protection contre les différents types d’anomalies telles que les courtcircuit, les surtensions, les surintensités, …etc.
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