Modules papier Dist HTA

Distribution HTA
HB pour MELEC
Mai 2016
Version 1.0
Table des
matières
Objectifs
3
Introduction
4
I - Distribution HTA (Activité)
5
1. Exercice : Distribution initiale ...................................................................................................... 6
2. Exercice : Conséquence d'un incident. ........................................................................................... 6
3. Exercice : Proposition de modification .......................................................................................... 7
4. Exercice : Identification des cellules HTA .................................................................................... 7
5. Exercice : Identification normes ................................................................................................... 8
6. Exercice : Fonctions cellule .......................................................................................................... 8
7. Exercice : Choix d'une cellule ...................................................................................................... 8
8. Exercice : Procédure d'accès à une cellule .................................................................................... 9
9. Fin ................................................................................................................................................ 9
II - Distribution HTA (Cours)
10
1. Transport de l'énergie ................................................................................................................ 10
2. Classification des tensions des réseaux ....................................................................................... 11
3. Poste HTA /BT ......................................................................................................................... 12
4. Types de structure de livraison en HTA .................................................................................... 14
5. Cellules HTA .............................................................................................................................. 15
6. Comptage et normalisation ........................................................................................................ 16
III - Fin
18
Contenus annexes
19
Glossaire
27
Objectifs
Les objectifs du cour :
Comment est organisé le réseau de transport de l'énergie.
Qu'est ce qu'un poste source et quelle est son rôle?
Comment sont alimentés les différentes types de postes ?
Comment sont ils constitués ?
3
Introduction
Ce chapitre est décomposé en deux parties :
L'activité basée sur un thème d'épreuve E2 de Bacpro Eleec
Le cours avec des compléments d'information (non développé dans l'activité)
4
Distribution HTA (Activité)
Distribution HTA
(Activité)
I
Exercice : Distribution initiale
6
Exercice : Conséquence d'un incident.
6
Exercice : Proposition de modification
7
Exercice : Identification des cellules HTA
7
Exercice : Identification normes
8
Exercice : Fonctions cellule
8
Exercice : Choix d'une cellule
8
Exercice : Procédure d'accès à une cellule
9
Fin
9
Cette activité est basé sur l'épreuve E2 BACPRO Eleec de 2011.
L'objectif de cette activité est d’être capable de décoder les documents d'un ouvrage afin de
proposer une amélioration de la continuité de service.
Le contexte :
Les besoins de consommation d'eau de la CAC de
Colmar, imposent la création d'un nouveau champ
captant.
En cours de projet, plusieurs améliorations sont
envisagées afin de réaliser des économies d'énergie
tout en assurant la sécurité des personnes et des
biens.
La distribution de l'eau potable étant essentielle
pour la population,il est donc nécessaire de garantir
l'alimentation en énergie du poste Kastenwald.
On vous demande :
d'étudier l'installation existante.
de proposer une amélioration utilisant un
second réseau électrique.
d'identifier les cellules du poste HT et leurs
grandeurs caractéristiques.
5
Distribution HTA (Activité)
1. Exercice : Distribution initiale
Vous devez dans un premier temps, identifier le type
d'alimentation - p.25 du poste Kastenwald.
*
Schéma de la distribution du secteur
Coupure d'artère
Double dérivation
Antenne
2. Exercice : Conséquence d'un incident.
Que se passe t il si un incident se produit sur la
ligne d'alimentation du poste de Kastenwald
Schéma de la distribution du secteur
Aucune conséquence, la continuité de service est toujours présente.
Cela provoque une coupure de tous les postes en aval
Les postes qui sont privés d'électricité vont être alimentés par l'autre côté.
6
Distribution HTA (Activité)
3. Exercice : Proposition de modification
On décide d'améliorer la distribution sur le poste de
distribution du Kastenwald par :
- la création d'une deuxième arrivée depuis le poste
de WIDENSOLEN
- la création d'une troisième arrivée depuis le poste
d'APPENWHIR.
Cette arrivée va permettre de modifier la boucle
Voie Romaine -Vogelgrun -Appenwhir –Widensole
Modification proposée
Exercice
Quel type de réseau de distribution propose cette solution ?
Antenne
Double dérivation
Coupure d'artère
Exercice
Quels poste sources assureront l'alimentation de T1 et T2 en cas de coupure du réseau ERDF
Le poste source TURCKHEIM
Le poste source WIDENSOLEN
Le poste source APPENWIHR
4. Exercice : Identification des cellules HTA
Indiquez pour chaque cellule son type (IM, DM, QM,
CM)
Cours : Les cellules HTA - p.19
*
Schémas unifilaires cellules
Cellule N°1 : IM
Cellule N°2 : DM2
Cellule N°3 : CM
Cellule N°4 : QM
7
Distribution HTA (Activité)
Cellule N°5 : QM
Cellule N3 : DM
Cellule N1 : IM
Cellule N2 : IM
5. Exercice : Identification normes
Identifier sur le schéma ci-contre à quelle norme
appartient les parties encadrés: (Éléments de
réponse) - p.22
*
Schémas unifilaires cellules
Les parties encadrées en rouge sont soumises à la norme NFC13100
La partie encadrée en vert est soumise à la nome NFC13200
Propositions de réponse : NFC13100 ou NFC13200 ou NFC15100
6. Exercice : Fonctions cellule
Identifier les fonctions réalisées par les cellules 4 & 5
Consigne : Mettre dans l'ordre (de A à F) les fonctions suivantes :
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Fonction
Fonction
Fonction
Fonction
Fonction
Fonction
sectionnement (sectionneur de mise a la terre)
sectionnement (sectionneur)
verrouillage mécanique
signalisation (voyant de présence tension)
commande (interrupteur)
protection (fusible)
Réponse : ___ ___ ___ ___ ___ ___
7. Exercice : Choix d'une cellule
La protection côté HT des transformateurs est assurée par des cellule SM6 interrupteur fusible
8
Distribution HTA (Activité)
combiné .
Précisez les éléments suivants ainsi que la référence des cellules.
Ressources : Schéma du poste final (cf. 2011E2_Ext_DR.pdf) - Documentation cellule SM6 (cf.
doc_sm6.pdf)
Type de cellule : QM
Tension assignée : 24 kV
Courant assigné : 200 A
Courant de courte durée admissible : 20 kA
Référence des cellules 4 et 5 : QM
200
24
20
8. Exercice : Procédure d'accès à une cellule
Ordonner les actions de la procédure à effectuer sur la cellule
pour accéder au transformateur T2 en toute sécurité.
Documentation ressource (cf. 2011E2_Ext_DR.pdf)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
La clé S5 est libérée
Ouverte du volet du transformateur
Avec la clé S5 déverrouiller l'accès au transformateur.
Ouvrir l'interrupteur de la cellule de protection (QM5)
La clé reste prisonnière
Consignation de 6QF2.
Fermer le sectionneur de terre
Réponse : ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___
9. Fin
Vous venez de faire une activité sur "La distribution HTA".
9
Distribution HTA (Cours)
Distribution HTA
(Cours)
II
Transport de l'énergie
10
Classification des tensions des réseaux
11
Poste HTA /BT
12
Types de structure de livraison en HTA
14
Cellules HTA
15
Comptage et normalisation
16
1. Transport de l'énergie
L'électricité circule depuis le lieu où elle est fabriquée jusqu'à l'endroit où elle est consommée,
par l'intermédiaire d'un réseau de lignes électriques aériennes ou souterraines.
Il permet de transporter et de distribuer l'énergie électrique sur l'ensemble du territoire français
et même vers d'autres pays d'Europe.
L'acheminement de l'énergie électrique à partir des lieux de production s'effectue en très haute
tension afin de réduire les pertes d'énergie et réduire la section des conducteurs et câbles.
Le réseau de transport et de distribution de l'électricité est organisé à la manière d'un réseau
routier avec ses grands axes, ses axes secondaires et ses échangeurs :
Le réseau français d'acheminement de l'énergie
électrique est organisé en 2 niveaux :
le réseau de transport
le réseau de distribution.
Le réseau de transport joue le rôle du réseau des
autoroutes et des routes nationales.
Le réseau de distribution joue celui du réseau
des routes départementales.
Pour passer d'un réseau à un autre, les postes de
transformation jouent le rôle d'échangeurs.
Carte de France du maillage des réseaux
HTA
10
Distribution HTA (Cours)
2. Classification des tensions des réseaux
L'électricité produite par les centrales est d'abord acheminée sur de longues distances dans des
lignes à haute tension (HTB) gérées par RTE (Réseau de Transport d'Électricité).
Elle est ensuite transformée en électricité à la tension HTA pour pouvoir être acheminée par le
réseau de distribution géré par ERDF. Cette transformation intervient dans les postes sources.
Une fois sur le réseau de distribution, l'électricité haute tension HTA alimente directement les
clients industriels. Pour les autres clients (particuliers, commerçants, artisans...), elle est
convertie en basse tension (BT) par des postes de transformation avant d'être livrée.
Tableau des classifications des tensions des réseaux.
Les centrales
Les centrales électriques (1) sont des ouvrages qui transforment une source d'énergie primaire en
énergie électrique.
Il existe un certain nombre d'énergies primaires capables de produire de l'électricité :
l'uranium (centrale nucléaire),
le charbon - pétrole - gaz naturel (centrale thermique),
l'eau (centrale hydraulique),
la mer (centrale marémotrice),
le vent (éolienne),
le soleil (cellule photovoltaïque), ...
Le réseau de transport
En France, l'acheminement de l'électricité à haute et très haute tension est assuré par un
gestionnaire unique : RTE.
Ce réseau comprend l'ensemble des lignes électriques à hautes et très hautes tensions (2, 4) et
des postes de transformation (3, 5) qui relient les centrales de production électriques aux
réseaux de distribution.
11
Distribution HTA (Cours)
Les postes sources
Ça sert à quoi ?
Les postes sources sont des postes de
transformation situés entre le réseau de
transport haute tension (HTB) et le réseau de
distribution (HTA).
Ils assurent la fonction d'adaptation du niveau
de tension, la répartition de l'énergie sur les
réseaux de distribution ainsi que la protection
des ouvrages et des tiers
Photo Poste de source
3. Poste HTA /BT
Dès que la puissance demandée atteint 50 kVA,
les entreprises industrielles ou tertiaires sont
alimentées en haute tension 20 kV (HTA).
L'étendue de leur site fait qu'elles sont
généralement amenées à réaliser un réseau
interne HTA.
L'alimentation d'une installation électrique est
effectuée avec un poste de transformation
HTA/BT qui est disposé au plus près des
éléments consommateurs d'énergie.
L'abonné livré en énergie électrique HTA (de 5 à
30 kV) peut choisir son schéma de liaison du
neutre (voir SLT).
Il n'est pas limité en puissance et il bénéficie
d'une tarification plus économique.
Le poste de transformation HTA/BT s'appelle
aussi poste de livraison et contiennent des
appareils indispensables au bon fonctionnement
du réseau
12
Exemple d'implantation des éléments dans
un poste HTA/BT
Distribution HTA (Cours)
Complément : Les transformateurs
- Ils modifient la tension électrique à la hausse (par
exemple de 20 kV à 400 kV en sortie de centrales
pour le transport de l'énergie électrique) ou à la
baisse (par exemple de 63 kV à 20 kV pour livrer
l'énergie aux réseaux de distribution).
Transformateur HTA/BT
Complément : Les disjoncteurs
- Ils protègent le réseau contre d'éventuelles surcharges dues à des
courants de défaut (courts-circuits, foudre ... ) en mettant des
portions de circuit sous ou hors tension.
Disjoncteur HTA
13
Distribution HTA (Cours)
Complément : Les sectionneurs ou les interrupteurs sectionneurs
Ils assurent la coupure ou l'établissement
visible d'un circuit électrique.
Interrupteur-sectionneur moyenne tension /
extérieur - 12 - 36 kV, 400 - 630 A
4. Types de structure de livraison en HTA
Différentes structures de réseau sont possibles,
voici les plus courantes :
- Le raccordement en antenne - p.24 (zones
rurales et périurbaines) : le poste HTA/BT est
raccordé au réseau HTA au moyen d'une seule
canalisation .
- Le raccordement en coupure d'artère - p.23
(zones périurbaines et urbaines) : le poste de
livraison est inséré en série sur un départ HTA.
- Le raccordement en double dérivation - p.23
(dans quelques grandes agglomérations) : le
poste de livraison est desservi par deux câbles
posés en parallèle, l'un de travail et l'autre de
secours ; chacun de ces câbles est en dérivation
sur l'artère qui l'alimente.
*
*
*
La détermination du type de raccordement de
poste HTA/BT se fait en fonction de deux
critères :
Sn
(puissance
nominale
du
transformateur HTA/BT)
Lr (longueur de raccordement au réseau
HTA,
techniquement
et
administrativement réalisable)
14
Évolution de la tension le long des réseaux
Distribution HTA (Cours)
5. Cellules HTA
Différents types de cellules
Les postes avec cellules préfabriquées sont réalisés
avec des cellules remplissant chacune une fonction
Photo cellules préfabriqués
Il existe une multitude de cellules différentes :
cellule d'arrivée ;
cellule de protection HT;
cellule de protection BT (fusible +
interrupteur ou disjoncteur)
Elles peuvent être équipées de :
sectionneur,
interrupteur-sectionneur,
disjoncteur,
contacteur,
fusibles ...
Vues éclatées cellule (Source Schneider Electric)
15
Distribution HTA (Cours)
Schématisation cellule HTA
Exemples de cellules HTA (Schneider Electric).
Complément : Identification d'une cellule
Les cellules SM6 (D'aprés Schneider Electric. (cf.
doc_sm6.pdf)) sont identifiées par un symbole
comprenant:
la désignation de la fonction, donc du schéma
électrique: lM, PM, QM, DM1, CM, DM2
...
l'intensité assignée de l'appareil: 400 - 630 1 250 A
la tension assignée : 7,2 - 12 - 17,5 - 24 kV
les valeurs maximales des courants de courte
durée admissibles: 12,5 - 16 - 20 - 25 kA
Exemple d'identification
6. Comptage et normalisation
Comptage
Le comptage peut s'effectuer :
à l'intérieur ou à l'extérieur du point de livraison
Comptage côté BT - p.21 ou Comptage côté HT - p.21 en fonction du tarif appliqué p.25 à l'installation.
*
*
Les normes
Le comptage peut s'effectuer :
à l'intérieur ou à l'extérieur du point de livraison
coté BT ou coté HT en fonction du tarif appliqué - p.25 à l'installation
*
16
*
Distribution HTA (Cours)
Norme NF C 13-100: La norme s'applique aux installations électriques qui constituent le
poste de livraison de l'énergie électrique (1 kV < Un 33 kV).
En général le poste est alimenté sous une tension nominale de 24 kV, (tension de service 20 kV)
pour un courant assigné des cellules HTA d'arrivée ln 400 A.
Norme NF C 13-200: La norme s'applique aux installations alimentées en HT (1 kV < Un
63 kV).
Norme NF C 15-100: La norme s'applique aux installations alimentées en BT (50 V < Un 1
kV).
17
Fin
Fin
C'est ici que ce fini le chapitre sur la "Distribution HTA".
Version PDF (cf. Modules_papier_Dist_HTA.pdf) du chapitre
18
III
Ressources annexes
Contenus annexes
> Cellules HTA
Différents types de cellules
Les postes avec cellules préfabriquées sont
réalisés avec des cellules remplissant
chacune une fonction
Photo cellules préfabriqués
Il existe une multitude de cellules
différentes :
cellule d'arrivée ;
cellule de protection HT;
cellule de protection BT (fusible +
interrupteur ou disjoncteur)
Elles peuvent être équipées de :
19
Contenus annexes
sectionneur,
interrupteur-sectionneur,
disjoncteur,
contacteur,
fusibles ...
Vues éclatées cellule (Source Schneider Electric)
Schématisation cellule HTA
Exemples de cellules HTA (Schneider Electric).
Complément : Identification d'une cellule
Les cellules SM6 (D'aprés Schneider Electric.
(cf. doc_sm6.pdf)) sont identifiées par un
symbole comprenant:
la désignation de la fonction, donc du
schéma électrique: lM, PM, QM,
20
Contenus annexes
DM1, CM, DM2 ...
l'intensité assignée de l'appareil: 400 630 - 1 250 A
la tension assignée : 7,2 - 12 - 17,5 24 kV
les valeurs maximales des courants de
courte durée admissibles: 12,5 - 16 20 - 25 kA
Exemple d'identification
> Comptage en BT
Ils sont régis par la norme NF C 13-100, ils ne
comportent qu'un seul transformateur dont le courant
secondaire est inférieur ou égal à 2000 A, soit une
puissance inférieure ou égale à 1 250 kVA pour une
tension composée de 400 V.
Poste de livraison à comptage
BT
Exemple : Alimentation HT à comptage sur la basse tension
Sauf cas particulier, les postes sont à comptage
basse tension lorsqu'ils comportent un seul
transformateur HTA/BT dont le courant
secondaire n'excède pas 2 000 A (1 250 kVA
sous 410 V triphasé).
Comptage BT - Source Legrand
21
Contenus annexes
> Comptage en HTA
Ils comportent plusieurs transformateurs
ou un seul si son courant secondaire est
supérieur à 2 000 A et peuvent comporter
des départs HTA.
De façon identique aux postes de livraison
à comptage BT, l'alimentation par le
distributeur peut être en simple
dérivation, coupure d'artère ou double
dérivation.
Poste de livraison à comptage HT
Exemple : Alimentation HT à comptage sur la haute tension
Ce dispositif de comptage est intégré à
l'enveloppe mais le comptage se fait sur la
partie HT.
Les pertes du ou des transformateurs sont
comptabilisées.
L'utilisation
d'un
transformateur de tensionTransformateur de tension
- p.27 § ,
en
plus
du
transformateur de courantTransformateur de courant
- p.27 § , est nécessaire pour réaliser la mesure
de la consommation d'énergie.
*
*
Comptage HT - Source LEGRAND
> Comptage et normalisation
Comptage
Le comptage peut s'effectuer :
à l'intérieur ou à l'extérieur du point de livraison
Comptage côté BT - p.21 ou Comptage côté HT - p.21 en fonction du tarif
appliqué - p.25 à l'installation.
*
*
*
Les normes
Le comptage peut s'effectuer :
à l'intérieur ou à l'extérieur du point de livraison
coté BT ou coté HT en fonction du tarif appliqué - p.25 à l'installation
*
Norme NF C 13-100: La norme s'applique aux installations électriques qui constituent
22
Contenus annexes
le poste de livraison de l'énergie électrique (1 kV < Un 33 kV).
En général le poste est alimenté sous une tension nominale de 24 kV, (tension de service
20 kV) pour un courant assigné des cellules HTA d'arrivée ln 400 A.
Norme NF C 13-200: La norme s'applique aux installations alimentées en HT (1 kV <
Un 63 kV).
Norme NF C 15-100: La norme s'applique aux installations alimentées en BT (50 V <
Un 1 kV).
> Raccordement "Coupure d'artère"
Schéma réseau "Coupure d'artère"
Préconisée pour les réseaux très étendus,
avec des extensions futures importantes.
Le réseau est réalisé à partir d'une seule
ligne d'alimentation qui relie tous les
postes de distribution et qui constitue une
boucle ouverte comprenant un point
d'ouverture.
Tous les postes de distribution ou de
livraison sont équipés de deux points
d'ouverture, reliés en même temps à la
ligne d'alimentation.
En cas de défaut sur une partie du réseau
ou sur la boucle, les postes qui sont privés
d'électricité vont être alimentés par
l'autre côté de la boucle grâce à la
fermeture de son point d'ouverture.
Le réseau en coupure d'artère est utilisé
en milieu urbain et surtout en souterrain.
Avantages du réseau en coupure d'artère: il assure une très bonne continuité de
service.
L'inconvénient majeur est coûteux
> Raccordement "Double Dérivation"
Préconisée pour les réseaux très étendus et nécessitant une bonne continuité
23
Contenus annexes
d'alimentation (grandes villes).
Tous les postes de distribution sont reliés à deux lignes d'arrivée EDF.
S'il se produit un défaut sur une ligne, les postes qui sont en aval sont alimentés
rapidement par la deuxième ligne fonctionnant comme une ligne de secours.
La permutation de la ligne normale à la ligne de secours peut s'effectuer par une
intervention directe, ou par commande à distance.
Schéma de distribution pour un réseau
double dérivation
Le poste de livraison est desservi par
deux câbles posés en parallèle, l'un de
fonctionnement normal et l'autre de
secours.
Il est équipé:
• de deux interrupteurs,
• d'un permutateur à manque de tension,
qui autorise le basculement automatique
de l'alimentation du poste, du câble de
fonctionnement normal en défaut sur le
câble de secours,
• d'un dispositif de protection HTA, qui
protège le réseau des défauts provenant
de l'installation de l'utilisateur de
l'énergie.
Avantages du réseau en double dérivation: il assure une très bonne continuité de
service.
L'inconvénient majeur est qu'il est très coûteux (réseau enterré).
> Raccordement simple dérivation
Le raccordement dit simple dérivation (ou Simple alimentation ou antenne) est
préconisée lorsque les exigences de continuité d'alimentation sont faibles.
Elle est très souvent retenue pour les réseaux en zone rurale et à faible densité de
population.
Le poste de livraison est raccordé au
réseau public de distribution au moyen
d'une seule canalisation.
Il est équipé d'un interrupteur et d'un
dispositif de protection HTA, qui protège
le réseau des défauts provenant de
l'installation
de
l'utilisateur
consommateur.
Structure en Antenne ou simple dérivation
Avantages du réseau en antenne: il est simple et économique.
L'inconvénient majeur de ce type de réseau est que tout défaut sur une ligne provoque
la coupure de tous les postes en aval.
24
Contenus annexes
Complément : Traitement d'un incident réseau en antenne
> Tarifs réglementés de vente
Il existe trois couleurs différentes pour les tarifs réglementés de vente d'électricité
correspondant à des niveaux de tension et de puissances souscrites donnés, résumés dans
le schéma ci-dessous.
Tarifs réglementés de vente
Chaque couleur tarifaire se décompose entre option et version tarifaire fonction
notamment du niveau de puissance souscrite et de la durée d'utilisation du
consommateur.
Complément : Pour aller plus loin
Site de la commission de régulation de l'énergie
> Types de structure de livraison en HTA
Différentes structures de réseau sont
possibles, voici les plus courantes :
- Le raccordement en antenne - p.24
(zones rurales et périurbaines) : le poste
HTA/BT est raccordé au réseau HTA au
moyen d'une seule canalisation .
- Le raccordement en coupure d'artère p.23 (zones périurbaines et urbaines) : le
poste de livraison est inséré en série sur
un départ HTA.
- Le raccordement en double dérivation p.23
(dans
quelques
grandes
agglomérations) : le poste de livraison est
desservi par deux câbles posés en
parallèle, l'un de travail et l'autre de
secours ; chacun de ces câbles est en
dérivation sur l'artère qui l'alimente.
*
*
Évolution de la tension le long des réseaux
*
25
Contenus annexes
La
détermination
du
type
de
raccordement de poste HTA/BT se fait
en fonction de deux critères :
Sn (puissance nominale du
transformateur HTA/BT)
Lr (longueur de raccordement au
réseau HTA, techniquement et
administrativement réalisable)
26
Glossaire
Glossaire
Transformateur de courant
C'est un transformateur de mesure dans lequel le courant secondaire est pratiquement
proportionnel au courant primaire et déphasé par rapport à celui-ci d'un angle approximativement
nul.
On l'appelle aussi « Transformateur d'Intensité » - TI
Le courant secondaire normalisé est souvent de 5A
Transformateur de tension
C'est un « transformateur de mesure dans lequel la tension secondaire est pratiquement
proportionnelle à la tension primaire et déphasée par rapport à celle-ci d'un angle voisin de zéro.
On l'appelle aussi « transformateur de potentiel » - TP
La tension secondaire normalisée est égale à 100V.
27