Parc éolien de Midelt

CONSERVATOIRE NATIONAL DES ARTS ET METIERS
CENTRE CNAM-MAROC
Etudes techniques du réseau électrique du parc éolien de
Midelt
Rapport présenté en vue d'obtenir le :
« Diplôme d'ingénieur Spécialité Génie électrique »
Du Conservatoire National des Art et Métiers
Code : « CYC8801A »
Par : Omar KHLIFI
Soutenu le : 27 Juillet 2021
Jury:
Mr G. ROSTRAING Président Jury
Mr M. TACHAFINE Référent pédagogique de la filière Génie Electrique, CNAM-Maroc
Mr M. TBITBI Encadrant externe
Année universitaire 2019/2020

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1. Table des matières
1. Table des matières .............................................................................................................. 2
2. Table des figures ................................................................................................................. 4
3. Table des tableaux .............................................................................................................. 6
4. Introduction générale ......................................................................................................... 9
5. CHAPITRE I : Contexte général et cahier des charges ....................................................... 10
1.1 Le contexte général du projet ................................................................................... 10
1.1.1 Présentation d’ADI ............................................................................................. 10
1.1.2 Généralité sur les parcs éoliens ......................................................................... 11
1.1.3 Présentation du projet ....................................................................................... 14
1.2 Cahier des charges du lot génie électrique EBoP (Electrical Balance of Plant) du parc
éolien de Midelt .................................................................................................................... 17
1.2.1 Descriptif du projet ............................................................................................ 17
1.2.2 Problématique traitée dans ce rapport.............................................................. 21
1.2.3 Planning de travail .............................................................................................. 22
6. CHAPITRE II : Etudes électriques et dimensionnements .................................................. 23
1.3 Calcul des sections des câbles HTA ........................................................................... 23
1.3.1 Configuration des liaisons électriques du réseau inter-éolien .......................... 23
1.3.2 Méthodologie du calcul des sections de câbles HTA et connexions aériennes . 24
1.3.3 Calcul des sections théoriques ........................................................................... 27
1.3.4 Récapitulatif des sections choisies ..................................................................... 33
1.4 Etude du LoadFlow et des courant de court-circuit .................................................. 35
1.4.1 Rappel sur le transit de puissance dans un réseau électrique ........................... 35
1.4.2 Les données spécifiques du parc éolien de Midelt ............................................ 39
1.4.3 Power flow et l’aptitude du parc à générer/absorbé l’énergie réactive ........... 42
1.4.4 Analyse des courants de court-circuit ................................................................ 46
7. CHAIPTRE III : Elaboration du plan de protection ............................................................. 58
1.5 Généralité .................................................................................................................. 58
1.5.1 Définition ............................................................................................................ 58
1.5.2 Fonction de protection ....................................................................................... 58
1.5.3 Sélectivité ........................................................................................................... 60
1.6 Plan de protection de la partie HTA .......................................................................... 62

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1.6.1 La fonction surcharge thermique F49 ................................................................ 63
1.6.2 La fonction différentielle transformateur 87T ................................................... 64
1.6.3 Les fonctions maximums de courant (50/51 + N + 50G et 67) .......................... 66
1.7 Les réglages ................................................................................................................ 69
1.7.1 Séquence de déclenchement en cas de défaut ................................................. 69
1.7.2 Réglage des protections ..................................................................................... 70
8. Conclusion générale .......................................................................................................... 73
9. Annexes ............................................................................................................................. 76
10. Bibliographie ................................................................................................................. 93

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2. Table des figures
Figure 1: Offre d'activité d'ADI [1]............................................................................................ 10
Figure 2: Expertise d'ADI [1] ..................................................................................................... 11
Figure 3: évolution du parc éolien mondial [2] ........................................................................ 12
Figure 4:Aérogénérateur classique tripale à génératrice rapide - coût de production [3] ..... 12
Figure 5:Travaux du lot GC dans un parc éolien ...................................................................... 13
Figure 6: TRAVAUX DU LOT GE DANS UN PARC EOLIEN .......................................................... 13
Figure 7: Travaux du lot turbinier dans un parc éolien ........................................................... 13
Figure 8: Situation géographique du parc éolien de Midelt [4] ............................................... 14
Figure 9: Intervenant du projet midelt wind farm [4] .............................................................. 15
Figure 10: Rabattement de la Ligne électrique 225KV ONEE [6] ............................................. 18
Figure 11: Distribution du réseau inter-éoliens 33KV [6] ........................................................ 19
Figure 12: Schéma unifilaire de principe du poste électrique du parc éolien de midelt [6] ... 20
Figure 13: Configuration de la liaison turbine -poste électrique ............................................. 23
Figure 14: Mode de poste d'une liaison hta des câbles du réseau inter-éolien [8] ................. 24
Figure 15: Méthodologie de choix des sections des câbles ..................................................... 25
Figure 16: Formule de calcul des sections des connexion aériennes au passage des courant
permanents [9] ......................................................................................................................... 26
Figure 17: Abaque de GUT et GRUNDBERG [9] ........................................................................ 26
Figure 18:Modélisation série d’une ligne de transport ........................................................... 36
Figure 19:Diagramme des tensions correspondant à la figure 18 ........................................... 36
Figure 20:Schéma en Π représentant une ligne ....................................................................... 38
Figure 21:Vue générale du modèle du parc éolien de midelt .................................................. 40
Figure 22: WTG Type full converter ......................................................................................... 41
Figure 23: Caractéristique P(Q) de la WTG SWT-DD-130 4.2 de siemensgamesa .................. 42
Figure 24:Capacité du parc à fournir la puissance réactive à une tension 0.9pu- diminution de
la puissance active .................................................................................................................... 43
Figure 25: Charge de quelques grappes à la tension 0.9pu ..................................................... 44
Figure 26: Charge des transformateurs de puissance et position des prises des régleurs ...... 44
Figure 27: Capacité du parc à absorber la puissance réactive à la tension réseau 1.087pu ... 45
Figure 28: Charge de quelques grappes à la tension 1.087pu ................................................. 45
Figure 29: Charge des transformateurs de puissance à la tension 1.087pu ........................... 46
Figure 30:Les différents types de courts-circuits ..................................................................... 47
Figure 31: Schéma simplifié d'un réseau.................................................................................. 47
Figure 32:présentation graphique et décomposition du courant d’un court-circuit
s’établissant en un point éloigné d’un alternateur .................................................................. 48
Figure 33:rappel et présentation graphique des deux cas extrêmes d’un courant de court-
circuit, symétrique et asymétrique .......................................................................................... 49
Figure 34:Variation du facteur κ en fonction de R / X ............................................................. 50
Figure 35: le courant de court-circuit actif et réactif fournie par une éolienne full converter 53

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Figure 36: Evolution du courant Icc fourni par une éolienne full converter de Siemens ........ 54
Figure 37: Régime de neutre du parc éolien de midelt ( BPN) ................................................ 56
Figure 38:Principe de fonctionnement d'un relais de protection numérique [13] ................. 59
Figure 39:principe du déclenchement à temps indépendant .................................................. 59
Figure 40: Principe du déclenchement à temps dépendant .................................................... 60
Figure 41: Différents types de sélectivité ................................................................................. 61
Figure 42: Plan de protection du transformateur de puissance .............................................. 62
Figure 43: Plan de protection des arrivées grappes ................................................................. 63
Figure 44:Comportement de température pour différents courants de surcharge (Facteur K =
1,1) ............................................................................................................................................ 64
Figure 45: Principe de la protection différentielle transformateur ......................................... 65
Figure 46: Caractéristiques de fonctionnement de la 87T ....................................................... 66
Figure 47: Fonction de protection F50 à temps Independent ................................................. 67
Figure 48:La fonction de protection F51 à temps dépendent ................................................. 67
Figure 49: Illustration du rôle des protections directionnelles ................................................ 68
Figure 50:Caractéristique de fonctionnement d'une protection à maximum de courant
directionnel .............................................................................................................................. 68