système d'économiseur d'énergie dans les réseaux d'éclairage public

RAPPORT DE STAGE
Titre :
Système d’économiseur d’énergie dans les réseaux
d’éclairage public.
Réalisé par :
•
•
•
•
ERASSIFI Taha
: EII (LP)
MANSOUR Amine : ET (DUT)
HRIDIM Salah Eddine : RLI (DUT)
RHMIZA Imane : RLI (DUT)
Encadré par :
Mr. Mohammed Dobli BANNANI
1
2
DEDICACE :
Nous dédions notre travail à nos très chers et
honorables parents ainsi que nos frères qui nous ont toujours
encouragés, aidé, exhortés vers le bon chemin, par leur bonté,
leur tendresse, leur générosité, leur éducation et leurs riches
conseils.
À nos professeurs de EST Meknès génie électrique ET,
de la Faculté de sciences EII sans exception pour leurs
efforts afinde nous assurer une formation solide.
À tous nos amis. À tous nos collègues de cette
promotion. À tous les responsables de la Société RADEEJ.
3
Remerciement :
Au terme de ce travail, et au premier temps nous tenons à
remercier toute l’équipe pédagogique de la faculté de science et de
l’école supérieure de Meknès pour avoir assuré la partie théorique de
notre formation en EII et ET.
Nous tenons à remercier vivement Monsieur Mohammed
Dobli BANNANI après nous avoir fait L’honneur d’accepter de nous
encadrer dans notre stage de fin d’études, il nous a accordé sa
Confiance en nous laissant la liberté de pensée et d’action, tout en nous
faisant part de leurs Suggestions, avis et conseils qui ont toujours
abouti à des discussions instructives et Intéressantes pour améliorer
ce travail.
Nous
aimerons
bien
aussi
exprimer
nos
plus
sincères
remerciements au chef de bureau Monsieur Hassan Haihal qui a
programmé tout le stage et nous a assuré les circonstances
confortables afin de réussir cette expérience, sans oublier tous les
techniciens et les ouvriers que nous avons accompagnés durant cette
période.
Nous tenons à exprimer notre vif remerciement à tous les
membres du Jury pour avoir accepté D’évaluer ce travail de stage de
fin d’études.
Nous adressons nos sincères remerciements à tous les professeurs,
intervenants et toutes les personnes qui par leurs paroles, leurs écrits,
leurs conseils et leurs critiques ont guidé nos réflexions et ont accepté
à me rencontrer et répondre à nos questions durant nos recherches.
4
Résumé :
Aujourd’hui la consommation énergétique liée à l’éclairage public
représente à elle seule 40% du budget électricité des communes. Ceci étant, le
présent travail traite en plein fouet la question de l’économie d’énergie dans
l’éclairage public en ayant comme base les résultats des tests des nouvelles
technologies destinées à remplir cette mission.
Étant donné le caractère élémentaire de la première partie de ce travail,
nous sommes appelés dans un premier temps à étudier les fondements
théoriques généraux de l’éclairage public, ensuite nous avons consacré la
deuxième partie à l’étude des différents scénarios de l’économie de l’énergie
dans l’éclairage public qui existe aujourd’hui.
Enfin, la dernière partie présente les résultats relatifs aux gains
énergétiques de la technologie testées par la RADEEJ suivis d’une étude
économique de chaque technologie et en dernier moment nous avons proposé
des recommandations pour tout le réseau de l’éclairage public d’El Jadida.
5
Abstract :
Nowadays the energy consumption related to the outdoor lighting
represent on one’s own 40% of the electricity budget of the municipality.
Therefore, we have treated profoundly the question of the saving of the energy
in the outdoor lighting by founding on the results of the test of new technologies
used for saving energy in the outdoor lighting.
The first part is fundamental to understand outdoor lighting’s theoretical
bases. In the second part we have studied all process which is able to save
energy in the outdoor lighting. After this, in the last part we have presented the
results relating to energy profits of the news technologies that we have tested
and which are used for saving energy in the outdoor lighting.
Finally, we have made some recommendations for the entire El Jadida’s
outdoor lighting network.
6
SOMMAIRE:
INTRODUCTION : ............................................................................................ 10
1
Historique : .............................................................................................. 13
2
Missions de la RADEEJ : ....................................................................... 14
3
Organisation de la RADEEJ : ............................................................... 15
4
Direction de l’éclairage public :............................................................. 16
5
Les postes sources : ................................................................................. 17
Cahier de charge ................................................................................................. 19
Chapitre Ⅱ : Poste de distribution et l’éclairage publique ............................. 21
Poste de distribution ........................................................................................... 22
1
Réseau de distribution HTA : ................................................................ 22
1.1 Les domaines de tension : ......................................................................... 22
2
Structure nationale du réseau électrique : ........................................... 23
3
Distribution d’un poste HTA :............................................................... 25
3.1 Type de réseaux : ...................................................................................... 25
3.2 Un poste HTA/BT comporte : .................................................................. 25
3.2.1 Généralités sur les cellules : .............................................................. 26
3.2.2 Le transformateur : ............................................................................ 27
3.2.3 Tableau d’éclairage public : .............................................................. 28
3.2.3.1 Le compteur d’énergie ACE6000 : ............................................ 29
3.2.3.2 L’horloge astronomique : ........................................................... 29
3.2.3.3 Les fusibles de protection : ........................................................ 30
3.2.3.4 Le contacteur A145-30-11-80 : .................................................. 31
3.2.4 Tableau des départs BT : ................................................................... 31
L’éclairage public ............................................................................................... 34
4
Vocabulaire de l’éclairage : ................................................................... 34
5
Composants principaux d’un réseau d’éclairage public : .................. 36
5.1 ARMOIRE : .............................................................................................. 36
5.2 Cables réseau électrique : ......................................................................... 36
5.3 Point lumineux :........................................................................................ 37
7
5.4 Les types des candélabres : ....................................................................... 37
5.5 Critères de choix de luminaire : ................................................................ 39
5.5.1 Types de luminaires : ........................................................................ 39
5.5.1.1 Les lampes LED : ....................................................................... 39
5.5.1.2 Les lampes SHP : ....................................................................... 41
5.5.1.3 Les lampes au mercure :............................................................. 42
Chapitre Ⅲ : Système d’économiseur d’énergie électrique dans les réseaux
d’éclairage public ................................................................................................ 43
Économiseur d’énergie ....................................................................................... 44
1
Introduction : .......................................................................................... 44
2
Les stabilisateurs réducteurs de flux : .................................................. 45
2.1 Définition : ................................................................................................ 45
2.2 Fonctions de base :.................................................................................... 45
2.3 Les types du stabilisateur : ........................................................................ 46
3
Le stabilisateur réducteur de tension GRADILUX :........................... 47
3.1 Introduction : ............................................................................................ 47
3.2 Schéma fonctionnel du système : ............................................................. 48
3.3 Blocs constitutifs : .................................................................................... 48
3.3.1 Filtre d’entrée EMI : ......................................................................... 48
3.3.2 Protection par varistances : ............................................................... 48
3.3.3 Régulateur avec convertisseur abaisseur de tension : ....................... 48
3.3.4 Alimentation : ................................................................................... 49
3.3.5 Commande : ...................................................................................... 49
3.3.6 Dérivation : ....................................................................................... 50
3.3.7 Voyants LED et synoptique avec écran LCD : ................................. 50
3.4 Principe de fonctionnement : .................................................................... 51
3.5 Formats du GradiLux :.............................................................................. 52
3.5.1 Description du format modulaire triphasé : ...................................... 53
3.6 Schéma d’installation : ............................................................................. 54
3.7 Panneau de commande : ........................................................................... 55
3.8 Choix du matériel de l’installation : ......................................................... 56
4
Programmation :..................................................................................... 57
8
5
Étude théorique : .................................................................................... 60
Conclusion ........................................................................................................... 63
9
Chapitre Ⅰ : Présentation de la RADEEJ ...................................................... 12
INTRODUCTION :
L'éclairage public est l'un des besoins les plus importants dans notre vie
quotidienne, qui varie dans la forme, l'objectif et les utilisations, outre il est
représenté une part conséquente de la consommation d'énergie. Avec la
libéralisation du marché de l'électricité et l'augmentation importante des coûts
de l'énergie facturée aux communes, l'éclairage public est devenu un enjeu
majeur. Dans de nombreuses communes, l'énergie consommée par l'éclairage
public représentela plus grande proportion de leur facture d'électricité annuelle.
Généralement la raison principale est l'utilisation d'anciens systèmes de
commande. La commande peut agir sur la durée d'allumage et la quantité de
lumière nécessaire. Donc dans le cas d'un mauvais fonctionnement de ces
systèmes, il aura une incidence directe sur la consommation d'énergie, ce
dernier est constitué une charge financière qui peut grever de manière sensible
le budget des communes.
Bien sûr, il y a beaucoup de facteurs qui influent sur la consommation
d'énergie, mais les plus influents sont les systèmes de commande de l'éclairage
public. Alors la question qui se pose « Quelles sont les solutions possibles pour
la commande optimal de l'éclairage public ? ».
Dans ce travail l'intérêt majeur est attribué à la recherche trouvée une
solution automatisée pour la commande de l'éclairage public ainsi qu’élaborer
10
la réponse aux enjeux énergétiques, la Direction de l’éclairage public de la
société RADEEJ s'est engagée dans unvaste programme d’économie d’énergie
dans l’éclairage public qui représente à lui seul environ
40% du budget
électricité des municipalités, dont les axes prioritaires sont d'accroître la
sécurité urbaine en étendant les superficies éclairées, d'améliorer les
indicateurs de la gestion de l’éclairage public et d’économiser l’énergie en
ayant recours à une nouvelles technologies. Qui sera représenté dans un
système régulateur stabiliseur de puissance ‘‘ ESDONI EN-40’’.
11
Chapitre Ⅰ : Présentation de la RADEEJ
12
La Régie Autonome Intercommunale de Distribution d’Eau et
d’Électricité de la province d’el Jadida, désigné ci-après par (RADEEJ) est un
établissement semi-public à caractères commercial et industriel doté de la
personnalité civile et de l’autonomie financière. Elle est chargée de la gestion
des services publics d’eau, d’électricité et d’assainissement liquide.
1 Historique :
La R.A.D.E.E.J a été créée le 1er Janvier 1971 pour distribuer l’eau et
l’électricité dans la ville d’El Jadida. Le premier janvier 1976. Elle a étendu ses
activités à la ville d’Azemmour. Le 5janvier 1977 et suite à l’arrêté du ministre
de l’intérieur n°10 du 5 janvier 1977, la RADEEJ a été transformée en régie
Intercommunale et a repris la distribution et dans certains cas, la production
dans les centres de : Sidi Bennour, Khemis Zemamra, Had Oulad Frej, Bir
Ejedid, Tnin Chtouka, Moulay Abdellah, Sidi Smail.
Depuis 1979, elle a repris la distribution de l’eau dans les centres
D’OUALIDIA. Le 1er janvier 1980 elle a repris la distribution de l’électricité
dans les communes de Moulay Abdellah et Haouzia. Le 1er Janvier 1985, elle
a repris la distribution d’eau et d’électricité au centre d’Ouled Hcine. Le 18
Novembre 2003, la RADEEJ a pris en charge la gestion du réseau de
l’assainissement liquide de la ville d’EL JADIDA et de la zone touristique
située dans la commune Mharza Sahel.
13
2 Missions de la RADEEJ :
La régie assure la gestion rationnelle de la distribution de l’eau potable et
de l’électricité et s’occupe de l’assainissement liquide des villes et des centres
de la province d’El Jadida. C’est ainsi que la RADEEJ a été créée, et elle a
succédé à l’office national d’électricité (ONE) et l’office national d’eau
potable (ONEP) pour la distribution d’électricité et de l’eau, respectivement.
Sa tutelle administrative est assurée par le ministère d’intérieur, la
RADEEJ est un établissement public à caractère industriel et commercial. Elle
a donc deux rôles importants :
-
Un rôle de promoteur de l’économie par l’alimentation des unités
industrielles en énergie électrique et en eau potable.
-
Un rôle social par la satisfaction des besoins de la population en eau et en
électricité, et la mise à niveau du réseau de l’assainissement et les projets qui y
sont liés visant la protection de l’environnement.
La régie dispose ainsi de moyens humains et financiers en vue d’assurer
la distribution d’eau et d’électricité et les opérations d’assainissement liquide.
Ainsi, la régie joue un rôle intermédiaire entre les fournisseurs et les
consommateurs, et pour qu’elle puisse assurer parfaitement cette mission,
une gestion saine de ses ressources humaines, matérielles et financières s’avère
primordiale pour pouvoir répondre à un besoin qui ne cesse de s’accroitre de
jour en jour.
14
3 Organisation de la RADEEJ :
Le siège est situé à l’avenue Houmane El Fatouki EL JADIDA. Le
fonctionnement de la régie est récapitulé sur l’organigramme suivant :
15
4 Direction de l’éclairage public :
Parmi les missions réaliser par la RADEEJ, l’exploitation du système
d’éclairage public, entretenir et de renouveler les lampes et les lampadaires,
d’assurer la continuité du service et le dépannage en cas de panne.
Au-delà des mesures prioritaires prises en matière d’exploitation qui ont
porté, notamment sur la gestion de l’accueil des réclamations, leur suivi et le
dépannage rapide des installations, la mise à niveau de l’éclairage public d’El
Jadida est un chantier de longue durée qui nécessite un vaste programme de
grands travaux de réhabilitations et de renouvellement des installations.
Malgré l’augmentation constante des demandes d’intervention de
dépannage, le programme d’amélioration de la qualité du service s’est déroulé
sans relâche.
Conformément aux objectifs fixés par la ville, la priorité est accordée
aux zones périphériques et à l’éclairage des bidonvilles tout en assurant un
service identique sur tous les quartiers de la ville.
16
5 Les postes sources :
Les postes sources sont des interfaces entre les réseaux de transport (HTB)
et de distribution (HTA).
Le nombre de départs par poste source varie de moins d’une dizaine à une
cinquantaine.
Assure l’alimentation d’El Jadida, Zone
Industrielle d’El Jadida, et la commune
Haouzia.
- Puissance Installée : 120 MVA ;
(40 MVA pour chaque transformateur)
- Puissance garantie : 80 MVA ;
- Nombre de transformateurs HT/MT: 3 ;
- Puissance appelée à la pointe : 50.88
MVA (en 2019);
Figure 1:Poste source 60/22 KV RADEEJ I
Assure l’alimentation de la commune de
Moulay Abdellah, le parc Industriel de
Jorf Lasfar, la commune Sidi Ali
Benhamdouche.
- Puissance Installée : 100 MVA ;
(40 MVA pour 2 transfomateur et
20MVA pour l’autre)
- Puissance garantie : 60 MVA ;
- Nombre de transformateur HT/MT : 3 ;
- Puissance appelée à la pointe : 25,72
MVA (en 2019) ;
Figure 2:Poste source 60/22 KV RADEEJ II
17
Assure l’alimentation d’Azemmour, El Haouzia,
Sidi Ali Ben Hamdouche et la station
touristique Mazagan et une partie d’El Jadida.
- Puissance Installée : 40 MVA ;
(20MVA pour chaque transformateur)
- Puissance garantie : 20 MVA ;
- Nombre de transformateur : 2 ;
- Puissance appelée à la pointe : 13,31 MVA (en
2019) ;
Figure 3:Poste source 60/22 KV RADEEJ III
18
Cahier de charge
Les installations d'éclairage public fonctionnent environ 4 000 heures
par an, ce qui représente une part majeure de la facture énergétique municipale.
Ces installations subissent des variations de tension considérables pendant la
nuit, ce qui a pour conséquence d'augmenter la consommation d'énergie et de
réduire la durée de vie des lampes. Par ailleurs, les niveaux d'éclairage sont
rarement adaptés à la circulation des véhicules et des piétons sur la voie
publique, même si la nécessité de faire fonctionner l'éclairage à pleine
puissance diminue après minuit après une étude faite par la RADEEJ plusieurs
problèmes ont été décelés dont majeurs sont :
• Surconsommation des points lumineux sur le réseau.
• Faible efficacité lumineuse des points lumineux. La plupart des points
lumineux sur le réseau sont dotés des luminaires de mauvaise qualité et
datant, ce qui entraîne un mauvais éclairement des voies tandis que la
puissance mis en jeux au niveau de chaque lampe reste très élevée.
• Durée de vie des lampes affectée par le non maîtrise des surtensions.
Afin d’apporter des solutions efficaces et durables à tous ces problèmes, il
nous a été demandé :
➢ De mener une étude des différents procédés d’économies d’énergie dans
l’éclairage public. Pour chaque procédé, nous devons évaluer ses points
forts ainsi que ses points faibles afin d’identifier les meilleurs.
➢ De procéder à un test d’une nouvelle technologie (disponible à leur niveau)
19
permettant d’économiser l’énergie afin de confirmer leur respect des
normes.
➢ De faire des recommandations générales pour le réseau d’éclairage
public d’El Jadida.
20
Chapitre Ⅱ : Poste de distribution et l’éclairage publique
21
Poste de distribution
1 Réseau de distribution HTA :
1.1 Les domaines de tension :
Les domaines de tension sont définis par le type du courant alternatif ou
continu, par le type de tension haute et basse. Le domaine de tension est
important en matière d’habitation électrique, puisqu’il conditionne les champs
d’intervention du personnel selon le niveau d’habilitation obtenu.
Figure 4 : La basse tension (BT)
Figure 5 : La haute tension (HTA)
22
2 Structure nationale du réseau électrique :
Le réseau de distribution : permet de transporter l’énergie à l’échelle
locale, des centres de distributions vers le client final : les petites et moyennes
entreprises, les villes, les grandes surfaces, les commerces, les artisans…
Il peut exister localement des sources de production qui injectent de
l’électricité sur le réseau (éolien, hydrauliques…)
Grace a des postes de transformation, la HT (90 000ou 63 000volts) est
abaissée en moyenne tension (22 000volts) ou basse tension (400 ou 230V).
Au total, 7000 000 transformateurs relient les 586 000 KM de lignes MT aux
654 000Km de lignes BT, dont 213 000 sous terre.
À noter que selon l’appellation courante, on parle de THT, HT MT et BT.
L’appellation normalisée parle de HTB (THT et HT), de HTA(MT) et de BT.
23
Figure 6 :Chemin d'électricité
22KV
Figure 7 : Schéma général de la production, du transport et de la distribution d’énergie
24
3 Distribution d’un poste HTA :
3.1 Type de réseaux :
Pour ces réseaux, la tension de 22 kV est très usuelle au Maroc. Ces
réseaux sont souvent désignés sous le nom de réseaux « moyenne tension »
(MT), bien que cette appellation ne soit plus normalisée. L’appellation
officielle est « haute tension de classe A » (HTA).
Dans certaines villes, il arrive pour des raisons historiques, qu’une tension
de 15 ou l0 kV soit encore utilisée sur les réseaux HTA.
Figure 8 : Réseau aérien
Figure 9 : Réseau sous terrain
3.2 Un poste HTA/BT comporte :
Le poste de livraison comporte l’appareillage et un ou plusieurs
transformateurs afin d’assurer les fonctions suivantes :
✓
✓
✓
✓
✓
Protection du transformateur côté HT
Transformation HTA/BT
Protection du transformateur côté BT
Comptage d’énergie.
Tableau d’éclairage
25
✓ Un tableau des départs BT (tableau de distribution publique T8
pour les postes publics)
✓ Relais de BARDIN
✓ Cellule HTA
Toutes les masses métalliques du poste sont reliées à la terre. Pour l’intervention
dans le poste, les arrivées doivent être sectionnées et les câbles reliés entre eux
mis à la terre.
3.2.1 Généralités sur les cellules :
Il existe plusieurs types de cellules, parmi ces derniers :
Figure10 : Cellules blindées
➢ Caractéristiques des cellules
Les cellules doivent répondre aux normes suivantes :
• Cellules Modulaires
• Cellules Compact
➢ Les critères de choix des cellules :
• Tension assignée, (en fonction de la tension du réseau)
• Courant assigné, (à calculer suivant le nombre de transformateurs à
alimenter)
• Fonction remplie (interrupteur, disjoncteur …)
26
3.2.2 Le transformateur :
➢ Description du transformateur :
Le transformateur est représenté sur les schémas électriques par le symbole
suivant
Le transformateur électrique a plusieurs fonctions : il permet d'abaisser ou
augmenter la tension du courant électrique qui traverse le réseau Pour permettre
à l'électricité de passer d'une ligne à l'autre, il est nécessaire d'abaisser sa tension.
En effet, plus la longueur des lignes est importante, plus le courant perd de
son énergie en route. C’est pourquoi le transport s’effectue sous une tension
élevée.
Figure 11 : Transformateur abaisseur 22KV/400V
27
3.2.3 Tableau d’éclairage public :
Figure12 : Tableau d'éclairage public
Les composants du tableau :
• Interrupteur sectionneur 250A.
• Le compteur d’énergie ACE6000.
• L’horloge astronomique.
• Les fusibles de protection.
• Le contacteur A145-30-11-80.
28
3.2.3.1 Le compteur d’énergie ACE6000 :
Figure13 : Le compteur d'énergie
Le compteur ACE6000 4 quadrants à courbes de charge répond aux
nouveaux besoins de la dérégulation et de la compétition sur le marché de
l'électricité.
Conforme aux standards CEI, ce compteur permet des enregistrements multiples
de courbes de charge avec la possibilité de lecture locale ou distante. Ce compteur
est étudié pour des connexions du circuit courant sur transformateur ou en direct,
ce qui le rend adapté à différents types de réseau et à une large gamme de clients.
3.2.3.2 L’horloge astronomique :
Interrupteurs horaires pour installations d’illumination extérieure. Ils
automatisent le contrôle de l’horaire pour allumer et éteindre les circuits
d’éclairage en fonction de l’horaire solaire de l’endroit. Installation, entretien
et consommation économiques.
29
Figure14 : L'horloge astronomique theben
Figure15 : L'horloge astronomique ORBIS
3.2.3.3 Les fusibles de protection :
Figure16 : Les fusibles de protection
Fusible de type gL/gG pour la protection standard de câbles et départs
(déclenchement rapide).
➢
Caractéristiques du composant :
• Tension nominale : 500V (gL-gG) et 690V (aM).
• Courant de court-circuit : 120 KAeff.
• Température extérieure : -5°C à +55°C.
• Version compacte pour les faibles intensités dans chaque taille.
30
3.2.3.4 Le contacteur A145-30-11-80 :
Figure17 : Le contacteur A145-30-11-80
• Description du composant :
Un contacteur triphasé adapté à diverses applications telles que le
démarrage de moteur, l'isolement, le by-pass et l'application de distribution
jusqu'à 1000 V max. Fonctionne avec tension de commande, versions de 240
à 690 AC, 50 et 60 Hz.
3.2.4 Tableau des départs BT :
Figure18 : Tableau T8
31
Tableaux BT Urbains Réduits TUR assurant et garantissant la protection
des transformateurs de 100 à 1000 kVA ainsi que la répartition de la charge sur
différents départs de réseaux situés en aval du poste de transformation.
Équipés de capteurs et de fonction de monitoring, le tableau de distribution BT
peut informer l’exploitant sur les données fonctionnelles du poste.
Il assure également l’alimentation de l’éclairage public et fonctions auxiliaires
existantes dans un poste de distribution.
➢ Les tableaux sont constitués de :
• Un interrupteur de coupure générale à coupure visible.
• Un jeu de barres collectrices protégées pouvant recevoir jusqu’à 5 ou 8
unités de départ.
• Prises M12 permettant une réalimentation avec des connecteurs à visser
400 A.
• Fonctions en option : - Protection par coupe-circuit de tous les auxiliaires
pouvant être alimentés par le tableau.
• Unité de départ pour l’alimentation d’un réseau d’éclairage public.
32
L’éclairage public :
33
L’éclairage public
L'éclairage public est l'ensemble des moyens d'éclairage mis en œuvre
dans les espaces publics, à l'intérieur et à l'extérieur des villes, très généralement
en bordures des voiries et places, nécessaires à la sécurité ou au confort des êtres
humains.
4 Vocabulaire de l’éclairage :
La compréhension du domaine de l’éclairage nécessite une connaissance
du vocabulaire qui y est employé. Dans cette partie, nous donnerons la
définition des grandeurs photométriques utilisées en éclairage, et décrire les
priorités de couleurs liées aux sources de lumières.
➢ Physique de la lumière :
La lumière se propage à une vitesse de 300 000Km/s. Le phénomène est
périodique le long de la direction de propagation et la distance parcourue durant
une période s’appelle la longueur d’onde λ et elle est en mètre (m) : λ =
𝑉
𝐹
Avec :
V : vitesse de la lumière en m/s
F : fréquence en Hertz (Hz)
La lumière blanche est le résultat de plusieurs radiations élémentaires qui
diffèrent par leurs longueurs d’ondes. L’ensemble des radiations constitue le
spectre lumineux émis par une source de lumière.
34
➢ Flux énergétique :
Le rayonnement d’une source lumineuse se définit comme une émission
d’énergie comportant plusieurs radiations élémentaires : Le rayon est donc à la
fois source d’énergie et source de lumière (dans le domaine du spectre visible).
La quantité d’énergie rayonnée par seconde dans toutes les directions s’appelle
le flux énergétique. Cette grandeur concerne l’ensemble du spectre d’émission
et n’est pas limitée à l’intervalle correspondant au domaine visible.
➢ Flux lumineux :
Il se définit à partir du flux énergétique émis dans le spectre visible en
tenant compte de la sensibilité de l’œil aux différentes radiations car des
énergies égales rayonnées dans différentes longueurs d’ondes ne produisent
pas sur l’œil les mêmes effets lumineux. L’unité du flux lumineux est le lumen:
lm.
➢ Efficacité lumineuse :
C’est le rapport du flux lumineux total émis par une source à la puissance
électrique consommée :K =
Φ
P
➢ Intensité lumineuse :
Un faisceau lumineux issu d’une source ponctuelle A émis un flux lumineux
Ф contenu dans un cône de sommet A ayant pour base la surface éclairée S. Ce
cône est défini par un angle solide Ω de rayon moyen AA’. Par définition
l’intensité lumineuse I de la source dans la direction AA’ est le rapport :
I=
Φ
Ω
L’unité de l’intensité lumineuse est la candela (cd).
35
➢ Éclairement :
Le flux lumineux produit par une source peut se répartir sur des surfaces
différentes donnant des effets différents. Il faut donc définir une unité de flux
lumineux par unité de surface : c’est l’éclairement E.
E=
Φ
S
5 Composants principaux d’un réseau d’éclairage public :
Un réseau d’éclairage public est principalement composé d’armoires
permettant de commander et de protéger le réseau électrique, de cables
electriques servant a transporter l’electricité a partir des sources d’alimentation
et de oints lumineux qui éclairent l’espace public.
5.1 ARMOIRE :
Également appelée coffret de commande et protection (CCP), l’armoire
d’éclairage public permet l’alimentation du réseau d’EP a partir du réseau de
distribution d’energie .
il renferme des équipements ou dispositifs de
compatage, de commande et de protection. Une armoire est également
constitutée d’une partie pour le compatage de la consommation électrique, une
partie de commande d’allumage des pointq lumineux contenant des
composantes telles que les horloges et les contacteurs, comportant touts les
deux des apppareils de protection ( disjoncteu, fusible….)
5.2 Cables réseau électrique :
On distingue deux types principaux de réseaux dans l’éclairage public :
réseau indépendant en cables souterrains quile plus recommandé, sécurisé et
offre un éclairement plus approprié et le réseau mixte sur poteaux et sur facade.
Ce dernier continue a représenter un certain pourcentage du réseau d’éclairage
36
public dont une partie sur facade. Néanmoins,l’éclairage public sur un réseau
aérien ne permet pas d’otenir un éclairement conforme aux normes en vigueur
vu que l’inter-distance entre supports est imposée par le réseau BT de
distribution desservant les habitations et non en fonction des besoins
d’éclairement.
5.3 Point lumineux :
Le point lumineux représenté dans la figure constitue l’une des parties les
plus importantes et les plus sensibles du réseau d’éclairage public. En effet,
c’est la partie qui porte la source lumineuse et qui est la plus exposée aux
pannes et aux aléas. Elle nécessite une attention particulière, tant au niveau
conception qu’au niveau maintenance. Un point lumineux est composé
essentiellement d’un luminaire, d’une crosse et d’un mât.
Figure19 : Point lumineux
5.4 Les types des candélabres :
Un candélabre est un chandelier à plusieurs bras sur lesquels reposaient
des bougies. Maintenant, vous pourrez aussi définir un candélabre comme une
lampe ou un lampadaire reposant sur un pied avec plusieurs bras représentant
37
tout compte fait des sources lumineuses. Les ampoules sont par conséquent
remplacées par les bougies.
Les hauteurs : 7,5m -10m - 12m - 14m - 18m
Figure20 : Les différentes types des candélabres
38
5.5 Critères de choix de luminaire :
Tel que mentionné auparavant, le luminaire est composé de la lampe, du
ballast, du réflecteur et de la vasque. Cette section explique les critères de choix
de luminaires que sont :
• L’étanchéité,
• La solidité,
• La protection électrique,
• L’efficacité lumineuse,
• La maintenabilité,
• La durée de vie moyenne,
• La puissance de la lampe.
5.5.1 Types de luminaires :
On distingue deux principaux types de luminaires, le luminaire
conventionnel notamment fonctionnel, décoratif, ou projecteur, et le
luminaires LED qui est actuellement en pleine évolution depuis 2019.
5.5.1.1 Les lampes LED :
La technologie du LED a plusieurs caractéristiques avantageuses et
présente un grand intérêt pour les responsables de l’éclairage public souhaitent
optimiser et développer leur service d’EP. D’après l’AFE, son efficacité
énergétique s’améliore de 20% tous les ans. Selon la même source, le
pourcentage du LED dans le parc de l’éclairage public européen devrait passer
de 25% en 2015 à 75% à l’horizon 2020. Ci-dessous les principaux avantages
du LED :
39
• Durée de vie : plus 50 000 heures ;
• Efficacité lumineuse : jusqu’à 140 lumens / watt ;
• Compatibilité avec le courant continu, alimentation directe par source
solaire ;
• Économie d’énergie : 50% en remplacement de Sodium, 80% EN
REMPLACEMENT HG ;
• Confort et sécurité : uniformité de l’éclairage améliorée ;
• Lumière instantanée ;
• Maintenance aisée et moins onéreuse ;
• Éclairage flexible : possibilité de variation des intensités sur plusieurs
paliers ;
• Gestion sans-fil des luminaires individuellement ou par roupes ;
• Éclairage dynamique permettant des jeux de lumières pour l’animation.
L’éclairage LED peut produire des millions de couleurs grâce au mélange
de couleurs de base rouge, bleu et vert.
➢ Les types des lampes :
40
Figure21 : Deux modèles LED
5.5.1.2 Les lampes SHP :
Les lampes à vapeur de sodium haute pression standards émettent une
lumière jaune-orangée, au maximum de la sensibilité de l’œil. Cette lumière
leur confère une grande efficacité lumineuse.
Les lampes au sodium haute pression sont reconnaissables, pour les
lampes à finition claire, à leur tube à arc en céramique de couleur blanche.
Il existe deux modèles de lampes au sodium haute pression : le modèle à bulbe
ellipsoïde et le modèle tubulaire.
Figure22 : Deux types des lampes SHP
41
➢ Les caractéristiques :
• Gamme de puissance : 50 à 1000W.
• Efficacité lumineuse : 60 à 130 lm/W.
• Durée de vie : 1000 à 12000 heures.
• Indice de rendu des couleurs : 25.
5.5.1.3 Les lampes au mercure :
Cette lampe a été surtout utilisée en éclairage public. Actuellement, elle
n’est plus utilisée que pour le remplacement des lampes existantes. À noter
qu’il existe des lampes à vapeur de sodium haute pression compatibles avec
certains équipements de lampes à vapeur de mercure haute pression et
directement interchangeables.
➢ Caractéristiques :
• Tension d’alimentation 220V.
• Puissance usuelle de 80 w à 400 W.
• Efficacité lumineuse de 40 à 60 lm/W.
• Durée de vie de 10000 à 12000 heures.
• Appareils auxiliaires : ballast.
• Indice de rendu de couleurs : 45 à 55.
Figure23 : Lampes au mercure
42
Chapitre Ⅲ : Système d’économiseur d’énergie électrique dans les
réseaux d’éclairage public
43
Économiseur d’énergie
1 Introduction :
L’éclairage est un domaine privilégié pour réaliser des économies, parce
que le gaspillage y est énorme. Sans pour autant nuire à sa mission, de
meilleures pratiques alliées aux avancées technologiques, en font un gisement
potentiellement important d’économies d’énergie.
Une meilleure connaissance du parc de points lumineux, une réduction
de la puissance des lampes permettent des économies budgétaires
substantielles. Mais au-delà de la simple question tarifaire, les standards
actuels d’éclairement sont égaux ou supérieurs à 15 MWh/an/km de voirie ;
alors que la valeur cible fixée par le label European Energy Award (EEA),
décernée à l’échelle européenne, se situe à 5 MWh/an/km.
La question de la puissance suffisante pour remplir une mission donnée
doit être posée. Extrêmement dommageables pour l’environnement, les critères
d’uniformité d’éclairement doivent faire l’objet de la plus grande retenue. La
minimisation globale d’impact passe par la réduction des puissances
lumineuses (en lumen) par rapport aux pratiques courantes, sans se limiter à la
seule consommation énergétique (en watts).
Dans cette partie du rapport, nous ferons une description approfondie
des systèmes d’économiseur d’énergie dans les réseaux d’éclairage public, des
systèmes réducteurs stabilisateurs de tension, puis on va se concentrer sur un
type d’économiseur d’énergie « GradiLux ».
44
2 Les stabilisateurs réducteurs de flux :
2.1 Définition :
Les stabilisateurs-réducteurs sont des équipements dessinés pour produire
une économie énergétique. Par conséquent, la première condition que l’on doit
exiger à un système doté de ces caractéristiques, c’est qu’il soit extrêmement
efficace. Pour cela, la propre consommation de l’équipement doit être très
faible, élevant les niveaux de rendement au maximum.
Le stabilisateur réducteur de flux lumineux est pour les peintures de
l’éclairage public ou il garantit que la tension aux lampes est toujours dans la
plage plus ou moins 15% de la valeur nominale, qui est d’opérer dans les
conditions prévues obtenu, en plus des niveaux de flux et d’éclairage réelles
fournies une augmentation significative de la durée de vie des lampes à
décharge. De même, il permet contrôlée, légère réducteur de puissance tension,
donnant des flux réguliers et des économies d’énergie significatives sont
obtenues.
2.2 Fonctions de base :
• Limiter le pic d’intensité produit au moment de la mise en fonctionnement
des lampes.
• Stabiliser la tension nominale de la ligne d’éclairage.
• Réduire la tension sur la ligne d’éclairage aux heures de faible utilisation.
45
2.3 Les types du stabilisateur :
Figure24 : Stabilisateur réducteur de
flux ESDONI EN4O
Figure26 : Stabilisateur réducteur de
flux GRADILUX
Figure25 : Stabilisateur réducteur de
flux ILUEST+CR
Figure27 : Stabilisateur réducteur de
flux ILUEST EN
46
3 Le stabilisateur réducteur de tension GRADILUX :
3.1 Introduction :
GradiLux est un système Stabilisateur-réducteur électronique de tension
alternative pour la régulation et la variation du flux lumineux dans les
installations d'éclairage. La régulation du flux lumineux permet à la fois de
réaliser des économies d’énergie et d’obtenir un grand confort d'éclairage
public. En outre, le simple fait de stabiliser la tension d’alimentation des
lampadaires prolonge notablement la durée de vie des lampes, qui dans des
conditions habituelles, sont exposées aux oscillations du secteur, et permet
indirectement de réaliser des économies énergétiques en stabilisant
l'alimentation de celles-ci.
GradiLux est un convertisseur de puissance du type hacheur ou
« chopper ». En exécutant un cycle de service, nous obtenons un niveau de
tension alternative précis en sortie sans avoir à moduler le cycle pour obtenir
une tension sinusoïdale, car il n’existe ni redresseur ni conversion en courant
continu. Les convertisseurs de ces stabilisateurs sont bidirectionnels et sont
munis de composants de récupération permettant le retour du courant réactif
vers le secteur, car les installations d’éclairage typiques (avec lampes de
décharge de gaz de vapeurs de mercure ou de sodium) sont toujours réactives
(Inductives ou capacitives selon le degré de compensation du facteur de
puissance et la tension de fonctionnement), et de type non linéaire avec des
harmoniques de ballast. Tous les convertisseurs seront à la fois des dispositifs
semiconducteurs gères par commutation et bidirectionnels. Dans les
gradateurs-stabilisateurs triphasés, chacun des modules qui composent le
GradiLux fonctionnent de manière indépendante, un pour chaque phase,
chacun corrigeant donc uniquement les fluctuations de la phase.
47
3.2 Schéma fonctionnel du système :
Figure28 : Schéma unifilaire du GRADILUX
3.3 Blocs constitutifs :
3.3.1 Filtre d’entrée EMI :
L’appareil est équipe d’un filtre EMI à l’entrée pour éviter la réinjection
dans le secteur des bruits électriques génères par ses commutateurs. La tension
filtrée est acheminée directement vers la dérivation d’une part, et, via un
fusible, vers le convertisseur d’autre part.
3.3.2 Protection par varistances :
L’appareil est doté de varistances en entrée et en sortie, afin de prévenir
les surtensions transitoires susceptibles d'endommager l'unité. Ces varistances
sont protégées par des fusibles pour éviter leur destruction suite à des
surtensions d’entrée élevées ou prolongées.
3.3.3 Régulateur avec convertisseur abaisseur de tension :
Fondamentalement, les différences par rapport à un convertisseur
abaisseur de tension fonctionnant en courant continu résident dans le
remplacement des éléments de commutation unidirectionnels par des éléments
48
bidirectionnels, et l’établissement de stratégies et de méthodes de
déclenchement permettant la gestion de courants inductifs-capacitifs déphases
par rapport à la tension. Dans les systèmes à courant alternatif (c.a.) avec des
charges inductives ou capacitives, il existe des courants qui circulent du secteur
vers la charge et de la charge vers le secteur à travers l’appareil, c'est pourquoi
ce dernier doit permettre la circulation dans les deux sens. Par conséquent, il
est impossible d’utiliser des diodes comme éléments de commutation ; il faut
les remplacer par des IGBT qui obligent à définir un système de déclenchement
approprie à la polarite de la tension à chaque instant.
3.3.4 Alimentation :
L’alimentation électrique de la commande de l’appareil est alimentée à
l’entrée. Il s’agit d’une alimentation très haute tension par retour de ligne, avec
de multiples enroulements de sortie, qui alimente tous les éléments de
commande et les LED du panneau avant. Elle comporte également un
multivibrateur qui alimente de nombreux transformateurs de couplage vers
l’avant en ferrite, qui a leur tour génèrent la tension nécessaire aux pilotes
IGBT.
3.3.5 Commande :
La commande intègre un microprocesseur de dernière génération qui
utilise des technologies de commande digitale pour obtenir une tension de
sortie avec une précision et un temps de réponse satisfaisants. De plus, la
commande acquiert les mesures, génère le signal PWM (modulation
d’impulsions en durée) de régulation de la tension de sortie, gère les surcharges
et les situations anormales, commande la dérivation, et commande le
synoptique et la communication série. Elle comporte aussi plusieurs
LED permettant d’indiquer facilement l'état du régulateur.
49
3.3.6 Dérivation :
Dans des conditions normales, la sortie du régulateur est alimentée à partir
de la sortie du convertisseur, en cas d’anomalies ou de surcharges, elle est
alimentée par la tension d’entrée. La technologie de dérivation repose sur une
technologie de commutation hybride associée a un interrupteur d’état solide
(IGBT) qui ne confère pas de transfert ni courants circulants pour garantir
l’absence de transitoires et de surtensions lors de la commutation.
La dérivation est active par défaut, autrement dit si elle n’est pas désactivée au
niveau de la commande, elle reste connectée. Elle est configurable sur le mode
automatique ou manuel via une entrée externe qui permet de forcer son
activation. De plus, elle est réversible. Ainsi, lorsque le problème qui a causé
l'activation de la dérivation est résolu, l'unité revient à son mode de la
robustesse a la manœuvre, sans tem de fonctionnement normal.
Les conditions (états) qui forcent le basculement automatique sur la dérivation
sont les suivants :
• Surchauffe, détectée par des capteurs internes
• Surcharge en sortie
• IGBT défectueux
• Défaillance de la tension de sortie
• Activation manuel.
3.3.7 Voyants LED et synoptique avec écran LCD :
Tous les modules disposent de six voyants lumineux LED que s’allument
lorsque leur fonction ou alarme est déclenchée. En outre, chaque système, qu’il
soit monophasé ou triphasé, possède un synoptique avec écran LCD. Ce panneau
de commande est commun et unique pour les trois modules composants le
système triphasé et entièrement incorpore à l’un d’eux.
50
Cet écran permet d’afficher l’état de l’appareil, les mesures de variables, les
alarmes actives, l’enregistreur de données (liste des 200 derniers évènements),
l’état et le réglage des paramètres, la programmation des interfaces relais, le
réglage et l’activation du programmateur et de l’horloge astronomique, le temps
de fonctionnement via les compteurs d’énergie, ainsi que la commande des
capteurs externes.
3.4 Principe de fonctionnement :
Le Stabilisateur-réducteur est installé à la tête de la ligne d’éclairage, soit
dans la colonne de distribution, soit dans un boitier à part, sans besoin de
câblage supplémentaire de commande jusqu'aux lampes, exemple de deux
installations triphasées qui se distinguent par leur format d’appareil et donc par
l’intégration implicite de la carte de commande).
Figure29 : Cycle de fonctionnement du GradiLux
Lorsque l’appareil reçoit de la tension, il démarre le cycle de service quotidien,
en réalisant un « démarrage progressif » de l’installation en partant de 205 V
51
et en maintenant ce niveau pendant 2'30''. Une fois que le démarrage progressif
est terminé, la tension augmente en rampe jusqu’à la tension nominale de 220
V. Durant ce processus de démarrage, la tension est stabilisée aux valeurs
correspondantes.
Les valeurs de la rampe de tension, de temps et de vitesse sont paramétrables.
À la fin du processus de démarrage, l'appareil continue à fournir à l’installation
une tension stabilisée a la valeur nominale, aussi longtemps que l'ordre
d'économie n'est pas actif. Cet ordre provient d’un dispositif externe
(programmateur, horloge astronomique, commande à distance, activation
manuelle, ...) qui devra être connecte à la réglette a bornes de l'appareil
identifiée par l'étiquette « Remote control ».
Un processus « d’économie en rampe douce » démarre alors qui dure environ
10 minutes, jusqu’à la tension d’économie. Ce processus se répète autant de
fois qu’il a été programme, ainsi que si des coupures d’électricité secteur ou
des pannes de courant se produisent.
3.5 Formats du GradiLux :
Le GradiLux est disponible en trois formats :
• Format 1 : Modulaire monophasé.
• Format 2 : Modulaire triphasé (c’est le format utilisé pour l’éclairage
public).
• Format 3 : Format autonome avec l’indice de protection.
52
3.5.1 Description du format modulaire triphasé :
Figure30: Format modulaire triphasé
Le matériel fourni correspondra à ce format :
- un (1) module en format modulaire (M) avec commande à écran LCD.
- 2 modules sans panneau de commande.
- GLKIT3
a) Transformateur avec alimentation AC/CC pour commande avec écran
LCD.
b) 1 support galvanise en acier, pour la fixation verticale des trois modules en
mode « suspendu ». Support supérieur.
c) 3 supports galvanisent en acier, pour la fixation verticale de chaque
module, forme en « Z ». Supports inferieurs.
d) Cable « bus de communication » entre les modules, avec trois connecteurs
à 10 broches.
e) CD contenant toute la documentation et la garantie toutes les options pour
ce format sont fournies en tant qu’éléments indépendants à installer par
l’utilisateur final.
53
3.6 Schéma d’installation :
Figure31 : Schéma d'installation du GradiLux
54
La figure 16 montre un exemple d’installation électrique typique d’une unité
triphasée à partir du GradiLux.
• L’appareil et l’éclairage (s’ils sont connectés) démarrent à la fermeture du
contacteur de tête de ligne et s’arrêtent à l’ouverture du contacteur. Ce
contacteur peut être géré par l’appareil lui-même, via la commande de
l'écran LCD ou via un élément externe (cellule photoélectrique,
programmateur, horloge astronomique, commutateur de commande
manuelle, ...)
3.7 Panneau de commande :
Figure 4: Panneau de commande du système
➢ Voyants LED :
• Voyant LED rouge « Bypass » : Il s’allume si la dérivation est activée.
• Voyant LED rouge « Alarme » : Il s’allume pour n'importe quelle alarme
du tableau 8.
• Voyant LED vert « Status » : Nominal sur « ON », Économie sur « OFF »
et appareil sur rampe, le voyant clignote.
• Voyant LED jaune « Communications » : Le clignotement signifie que
l’appareil est en cours de communication.
55
• Voyant LED jaune « Local Bypass » : Il s’allume lorsque l’ordre de
dérivation est actif via le module ou via la carte de commande.
• Voyant LED jaune « Local saving » : Il s’allume lorsque l’ordre
d’économie est actif via le module ou via la carte de commande.
3.8 Choix du matériel de l’installation :
56
4 Programmation :
57
58
59
5 Étude théorique :
Dans le cadre de la politique de l’économie d’énergie, le service technique de la
RADEEJ a procédé à l’installation et à la programmation des économiseurs d’énergie
aux postes suivants : MOULJADI, RIAD ESSALAM 1, RESERVOIR, KINALI,
NAJMAT JANOUB 4, ENNAKHIL 5, ESSANA FIDIA, MOUKAWAMA et BEN
SLIMANE alimentant l’éclairage public de route de CASABLANCA, les résultats
obtenus sont comme suit :
Avec économiseur d’énergie :
Pour une période de deux jours (entre 9/06/2022 et 10/06/2022) les résultats
sont :
Consommation
Poste
Index Dpt
Index Fin
(KWh)
KINALI
18458
19070
612
MOULJADI
199150
199444
294
RIAD ESSALAM 1
40120
41194
1074
RESERVOIRE
279362
379799
437
N. JANOUB 4
37793
38125
332
ENNAKHIL 5
57189
57489
300
ESSANA FIDIA
50700
51254
554
MOUKAWAMA
676078
676912
834
BENSLIMANE
43187
43611
424
TOTAL
4 861
60
Sans économiseur d’énergie :
Pour une période de deux jours (entre 12/06/2022 et 13/06/2022) les résultats
sont :
Consommation
Poste
Index Dpt
Index Fin
(KWh)
KINALI
19070
19933
863
MOULJADI
199444
199813
369
RIAD ESSALAM 1
41194
42538
1344
RESERVOIRE
279799
280335
536
N. JANOUB 4
38125
38574
449
ENNAKHIL 5
57489
57933
444
ESSANA FIDIA
51254
51919
665
MOUKAWAMA
676912
677902
990
BENSLIMANE
43611
44077
466
TOTAL
6 126
61
Récapitulatif :
Consommation (KWh)
Sans économiseur Avec économiseur
KINALI
863
612
MOULJADI
369
294
RIAD ESSALAM 1 1344
1074
RESERVOIRE
536
437
N. JANOUB 4
449
332
ENNAKHIL 5
444
300
ESSANA FIDIA
665
554
MOUKAWAMA
990
834
BENSLIMANE
466
424
TOTAL
6126
4861
Taux de réduction
29.08%
20.33%
20.09%
18.47%
26.06%
32.43%
16.69%
15.76%
9.01%
20.65%
62
Conclusion
La vie active, pratique ou professionnelle n’est pas identique au monde
des études, c’est un autre univers dans lequel la personne doit avoir une
conscience professionnelle.
Le projet de fin d’étude était une opportunité pour mettre en œuvre les
connaissances déjà acquises.
Le travail que nous avons effectué au sein de l’entreprise, nous a permis d’avoir
une idée générale sur ses départements, et surtout d’acquérir de nouvelle
connaissance et des compétences dans le domaine électrique.
Finalement ce stage nous a offert une bonne préparation à l’insertion
professionnelle car elle fut pour nous une expérience enrichissante et nous
tenons à exprimer nos satisfactions d’avoir pu travailler dans de bonnes
conditions et un environnement agréable.
63