[123dok.net] etude et dimensionnement d un poste source htb hta dans le grand porto novo a l horizon 2030

UNIVERSITE D’ABOMEY – CALAVI
*********************
ECOLE POLYTECHNIQUE D’ABOMEY – CALAVI
*****************************
DEPARTEMENT DE GENIE ELECTRIQUE
*******************************
Option : Energie Electrique
POUR L’OBTENTION DU
DIPLÔME D’INGENIEUR DE CONCEPTION
Thème :
ETUDE ET DIMENSIONNEMENT D’UN POSTE
SOURCE HTB/HTA DANS LE GRAND PORTO-NOVO
A L’HORIZON 2030
Présenté et soutenu le 11/12/2015 par :
Robert Yédénou DJOSSOU
Devant le jury composé de :
Président de jury : Docteur HANGNILO Robert, Enseignant à l’EPAC
Membres de jury :
1) Docteur NASSARA Luc, Enseignant à l’EPAC, Membre
2) Monsieur MAMA Igor, en service à la SBEE, Encadreur
3) Docteur BADAROU Ramanou, Enseignant à l’EPAC, Maître de mémoire
Année académique 2014 – 2015 (8ème Promotion)
SOMMAIRE ………………….…………………………………..i
DEDICACES …………………………............................................................ iii
REMERCIEMENTS …………………………………………………………..iv
LISTE DES SIGLES ET ABREVIATION …………………………………….v
LISTE DES TABLEAUX ………………………………………………...…...vii
LISTE DES FIGURES…………………………………….………………….Viii
RESUME ……………………………………………………………..………...ix
ABSTRACT…………………………………………………………………......x
INTRODUCTION GENERALE………………………………………………1
CHAPITRE1: Description, analyse du réseau électrique du grand PortoNovo(Commune de Porto-Novo; Adjarra; Avrankou; Akpro-Missérété;
Dangbo; Adjohoun et Bonou): les problèmes du réseau.…………………….….3
Introduction partielle…………………………………………………………….4
1.1. Situation géographique du réseau électrique alimenté par la sous-station de
Porto-Novo………………………………………………………………………4
1.2. Description du réseau de distribution électrique du grand Porto-Novo ...….4
1.3. Analyse du réseau électrique du grand Porto-Novo …………………..…...9
1.4. Les problèmes du réseau…………………………………………………..21
Conclusion partielle …………………………………………………………….21
CHAPITRE2: Reconfiguration du réseau HTA………………………...…….22
Introduction partielle …………………………………………………………..23
2.1. Les différentes méthodes d‟estimation de la demande en énergie
électrique…………………………………………………………………….…23
2.2. Estimation de la puissance électrique de pointe sur l‟ensemble du réseau
HTA du grand Porto-Novo à l‟horizon 2030…............................................24
2.3. Détermination de la puissance à installer à l‟horizon 2030……………….29
2.4. Reconfiguration du réseau HTA du grand Porto-Novo à l‟horizon 2030..31
Conclusion partielle………………………………………………………….…31
CHAPITRE3: Dimensionnement du poste source HTB/HTA……………..…32
Introduction partielle………………………………………………………...…33
3.1. Critères et choix du site d‟implantation de la sous-station ………………..33
3.2. Conception de la sous-station d‟Azowlisè…………………………….....34
3.3. Dimensionnement et choix des éléments du poste…………………….......37
3.4. Solidarité entre les trois postes HTB/HTA de Tanzoun, Houinmè et
Azowlisè……………………………………………………………………….62
Conclusion partielle……………………………………………………………65
CHAPITRE4: Evaluation du coût moyen d‟acquisition matériels et plan
d‟exécution des travaux- partie électrique………………………………….......66
Introduction partielle ........................................................................................ 67
4.1. Inventaire des matériels ………………………………………………......67
4.2. Elaboration du devis n°1…………………………………………………..67
4.3. Plan d‟exécution prévisionnel des travaux ……………….........................72
Conclusion partielle…………………………………………………………...73
CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES…………………...…..74
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES………………………………………75
ANNEXES…………………………………………………………………….77
Table des matières ……………………………………………….……………86
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
i
DEDICACES
Je dédie ce travail :

A la mémoire de mon papa chéri Akodjènou
DJOSSOU, arraché très tôt à mon affection ;

A ma mère Dossi GNONLONFIN, pour avoir
toujours fait de ma réussite, l’une de ses préoccupations
majeures ;

A mes frères Apollinaire, Edouard, Lambert et mes
sœurs
Anne,
Véronique,
Elisabeth
pour
leur
encouragement et aide qui m’ont toujours été très
utiles ;

A mes tantes, oncles, cousines et cousins, dont les
soutiens ne m’ont jamais fait défaut.
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
ii
REMERCIEMENTS
Nous voudrions, avant toutes choses, rendre grâce à l‟Eternel Dieu tout
puissant, dispensateur de toutes grâces et de tous biens, sans qui ce travail ne
saurait aboutir. Que son saint nom soit loué pour l‟éternité.
De même, nous adressons nos sincères remerciements :
- au Pr. Félicien AVLESSI et au Maître conférence CAMES Clément
BONOU, respectivement Directeur et Directeur Adjoint de l‟EPAC ;
- au Dr. François-Xavier FIFATIN, chef du département du Génie
Electrique ;
- au Dr. Ramanou BADAROU, enseignant à l‟EPAC, Maître de mémoire,
pour sa disponibilité, son encadrement et son orientation tout au long de
ce travail ;
- aux enseignants et techniciens du laboratoire de Génie Electrique de
l‟EPAC, pour tous les efforts consentis pour notre formation ;
- à M. Jean-Paul AHOYO, Directeur Général Adjoint SBEE;
- à M. Malick MAMA, Chef Service Modélisation des réseaux à la SBEE,
encadreur, pour l‟attention particulière accordée à notre sujet en nous
servant de guide du début jusqu‟à la fin de ce travail ;
- à Ms. Eudes-Joachim MAYAKI et Cyrille AKPATA, agents de la SBEE,
pour les nobles conseils;
- à
Ms
Barthélémy
ADIGBONON,
Samson
DJOI
et
François
GANHOUNSO, pour l‟aide financière et matérielle ;
- à toutes les personnes qui ont contribué de près ou de loin à l'élaboration
de ce mémoire ainsi qu'à la réussite de mon cursus universitaire.
Que les membres du jury trouvent ici l‟expression de notre reconnaissance
pour avoir acceptés d‟examiner ce travail.
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
iii
LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS
AC : Courant Alternatif
CC : Courant Continu
CEI: Compagnie Electrique Ivoirienne
DED: Direction des Etudes et du Développement
DPN : Disjoncteur phase-neutre
HTA: Haute Tension catégorie A
HTB: Haute Tension catégorie B
JDB: Jeux De Barre
km: Kilomètre
kV: kilo Volt
kA: Kilo Ampère
MALT: Mise à la terre
MVA: Méga Voltampère
MVAR: Méga Voltampère Réactif
MW: Mégawatt
NF: Norme Française
P: puissance active
P.U : Per Unit
Q : puissance réactive
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
iv
Ω/km: Ohm par kilomètre
SBEE: Société Béninoise d‟Energie Electrique
TC: Transformateur de Courant
TGBT : Tableau Général Base Tension
TT ou TP : Transformateur de Tension
T1: Transformateur 1
T2 : Transformateur 2
T3 : Transformateur 3
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
v
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1.1 : Les éléments du poste source de Houinmè……………….5
Tableau 1.2 : Modèles équivalents des symboles du réseau réel…………….11
Tableau1.3 : Transits, pertes de puissance et chutes de tension sur les quatre
départs…………………………………………………………………………..19
Tableau 2.1 : Les puissances de pointe sur le réseau du grand Porto-Novo de
2002 à 2014………………………………………………………..…………26
Tableau 2.2 : Taux de croissance de la puissance de pointe demandée par le
réseau du grand Porto-Novo
……………………………….………………28
Tableau 3.1 : Caractéristiques du transformateur de puissance dimensionné…39
Tableau 3.2 : Caractéristiques des disjoncteurs HTB…………………...…...…42
Tableau3.3 Les neufs facteurs de la constante K………………………………45
Tableau 3.4 : Vérification de la tenue du tube choisi ………………………....49
Tableau 3.5: Caractéristiques disjoncteur HTA ……………………………….56
Tableau 3.6 Les neufs facteurs retenus pour jeux de barres plats …………….58
Tableau 3.7 Vérification des déférentes tenues des jeux de barres HTA......…..58
Tableau 3.8 Dimension du support isolant HTA …………………………..….59
Tableau 3.9 Résumé des appareillages arrivé 15KV-Transformateur ……..…60
Tableau 3.10 Dimension cellule départ HTA………………………...………..61
Tableau 4.1: Devis n°1 estimatif d‟acquisition matériel ………………………68
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
vi
LISTE DES FIGURES
Figure 1.1 : Schéma synoptique d‟exploitation actuel du poste source de
Houinmè…………………………………………………………………………6
Figure 1.2 : Zone de desserte du réseau du grand Porto-Novo ………………...8
Figure 1.3 : Schéma synoptique fonctionnel de l‟outil de simulation………….10
Figure 1.4 : Configuration départ D1…………………………………………..14
Figure 1.5 : Configuration départ D2………………………………………......15
Figure 1.6 : Configuration départ D3…………………………………………..16
Figure 1.7 : Configuration départ D4…………………………………………..17
Figure 2.1 : Courbe de tendance de l‟évolution annuelle de la puissance de
pointe sur l‟ensemble du réseau HTA du grand Porto-Novo et de Sèmè de 2002
à 2012……………………………………………………..…………………....25
Figure 3.1 : Découpage du grand Porto-Novo ……………………………....…34
Figure 3.2 : Configuration du nouveau poste à l‟horizon 2030………………...36
Figure 3.3 : Pieds du disjoncteur type LTB D ………………………………....43
Figure 3.4 : Sectionneur à deux colonnes……………………………………....43
Figure 3.5 : Vue d‟une barre plate creuse………………………………...........44
Figure 3.6 : Schéma montrant les efforts dans deux conducteurs parallèles…...46
Figure 3.7 : Circuit en défaut …………………...……………………………...47
Figure 3.8 : variation de la constante k en fonction du rapport
……………...48
Figure 3.9 : Calcul du moment d‟inertie par rapport à un axe............................50
Figure 3.10 : Schéma unifilaire service auxiliaire du poste …………...………61
Figure 3.11 : Modèle du réseau HTB…..……………………………..………..64
Figure 4.1: Plan d‟exécution prévisionnel des travaux 1ère étape ……………...72
Figure 4.2 : Plan d‟exécution prévisionnel des travaux 2ème étape……………..73
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
vii
RESUME
Ce mémoire a consisté en une étude et un dimensionnement d‟un poste
source HTB/HTA dans le grand Porto-Novo qui englobe les communes de
Porto-Novo, Avrankou, Adjarra, Akpro-missérété, Dangbo, Adjohoun et Bonou
et cela à l‟horizon 2030. En effet, les chutes de tension sur certains départs du
réseau HTA du grand Porto-Novo excèdent la norme de 5% ; ceci s‟explique par
des départs très longs, le dépassement de la capacité de transit de puissance qui
ne cesse d‟augmenter dans les conducteurs. Aussi, la puissance de pointe
enregistrée en décembre 2014 sur tout le réseau est-il de 20 MVA contre une
disponibilité de 34 MVA à la source d‟alimentation (poste source de
Houinmè).Cette dernière croît de 5,651% chaque année et va atteindre 48,2
MVA selon un scénario moyen en 2030. Dans l‟hypothèse que le poste source
de Tanzoun va alimenter une partie du réseau, le taux de couverture en
puissance du poste source de Houinmè va rigoureusement atteindre sa limite au
plus en 2030. Suite à cela, nous avons proposé la construction d‟une centrale
mixte de 48,2 MVA et l‟installation d‟un poste source HTB/HTA de 20 MVA
sur un autre site. Sera implanté dans l‟arrondissement d‟Azowilisè, commune
d‟Adjohoun ce nouveau poste à configuration « d » qui va alimenter le réseau
des communes de Dangbo, Akpro-Missérété, Adjohoun et Bonou.
MOTS CLES: Réseau HTA, poste source, puissance de pointe.
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
viii
ABSTRAC
This report consists to a study and a calculating the dimensions of an
HTB/HTA supply post in the big Porto-Novo that includes the townships PortoNovo, Avrankou, Adjarra, Akpro-missérété, Dangbo, Adjohoun and Bonou and
it on the horizon 2030. As a matter of fact, the falls of voltage on some
departures of the HTA electric network of the town exceed the standard of 5%.
That is due to some log departures, the excess of the transit power capacity
which is more and more rising in the electric cable. Furthermore, the higher
power recorded in December 2014 on all the network is in the order of 20MVA
against 34MVA availability at the power supply. The last grows from 5.561%
every year and will reach 48.2MVA according to a middle chance. Supposing
that the supply post of Tanzoun will supply a part of the electric network, the
power cover rate of the post of Houinmè will rigorously reach its limit at last in
2030. As a result of this, we suggest the construction of a mixed power station
of 48,2MVA and the installation of a station HTB/HTA source of 20MVA on
another site. This new “d” setting post which will supply the townships of
Akpro-Missérété, Dangbo, Adjohoun and Bonou will be set up in the district of
Azowlissè, township of Adjohoun.
KEY WORDS: HTA network, station source, peak power.
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
ix
INTRODUCTION GENERALE
De nos jours, l‟énergie électrique est un bien de consommation à part
entière, devenue indispensable, non seulement pour la vie quotidienne des
citoyens, mais également pour l‟économie d‟un pays. En effet, sa demande ne
cesse de s‟accroître chaque année et reste généralement éloignée de l‟offre. Dans
le but de mettre l‟offre au-dessus de la (ou rapprocher à la) demande chaque
année, une première idée est de prévoir la demande afin d‟une part pour les
producteurs de planifier leur plan de production et d‟autre part pour les
distributeurs la construction des centres d‟évacuation d‟énergie électrique vers
les consommateurs.
Ainsi, à la SBEE, la Direction des Etudes et du Développement (DED) par
le biais de son service statistique a montré que l‟autonomie énergétique de la
région de l‟Ouémé n‟est pas assurée depuis 2013 et qu‟il est nécessaire d‟élargir
les jeux de barres 63KV, ceci par une seconde ligne d‟alimentation du poste
source de Houinmè ; aussi, une étude faite par Ing Corinne EHOU et Dr
Ramanou BADAROU sur la demande de l‟énergie électrique dans la commune
de Porto-Novo a fait observer une puissance de pointe de 24,04MVA à l‟horizon
2025 et suggère un plan directeur d‟électrification de la commune de PortoNovo à cet horizon: plan d‟équipement, étude économique et impacts
environnementaux. Sur ceux, la puissance de pointe qu‟on observera sur
l‟ensemble du réseau HTA du grand Porto-Novo à l‟horizon 2030 va dépasser la
capacité du poste de Houinmè.
Vue la perte d‟énergie, les chutes de tension qu‟occasionne un poste source très
éloigné des charges électriques, nous avons choisi, durant notre stage à la SBEE
de porter notre réflexion sur le thème : Etude et dimensionnement d’un poste
source HTB/HTA dans le grand Porto-Novo à l’horizon 2030.
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
1
Le premier chapitre de notre travail s‟occupe de la description, de l‟analyse du
réseau HTA du grand Porto-Novo sans oublier ses problèmes ;
Un plan de reconfiguration d‟un réseau dans le futur ne peut se faire qu‟à partir
de la demande de la puissance de pointe qu‟on observera et des puissances à
installer. C‟est ce que le deuxième chapitre va nous présenter;
Installer une puissance électrique donnée revient à choisir les équipements
électriques nécessaires à son évacuation et aussi à la sécurité des personnes, ceci
ne peut se faire par un dimensionnement, c‟est le troisième chapitre.
Dans le quatrième chapitre, nous allons élaborer d‟une part un devis n°1 du coût
moyen d‟acquisition des matériels électriques pour la réalisation du poste en
question et d‟autre part le plan d‟exécution des travaux.
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
2
CHAPITRE 1
DESCRIPTION, ANALYSE DU RESEAU ELECTRIQUE DU
GRAND PORTO-NOVO (COMMUNE DE PORTO-NOVO;
ADJARRA; AVRANKOU; AKPRO-MISSERETE; DANGBO;
ADJOHOUN ET BONOU: LES PROBLEMES DU RESEAU.
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
3
Introduction partielle
Il est question dans ce chapitre d‟analyser le réseau électrique du grand
Porto-Novo afin de dégager les problèmes auxquels il est confronté. Cette
analyse passera par la modélisation suivie de la simulation de ce réseau avec le
logiciel POWER WORLD SIMULATOR.
1.1.
Situation géographique du réseau électrique alimenté par la sousstation de Porto-Novo
Le réseau électrique du grand Porto-Novo est celui qui dessert les
communes de Porto-Novo, Akpro-Missérété, Dangbo, Adjohoun, Bonou,
Adjarra et Avrankou. Il est alimenté par la sous-station de Houinmè dans la
commune de Porto-novo non loin de la maison des jeunes de ladite commune.
1.2.
Description du réseau de distribution électrique du grand Porto-Novo
Le réseau électrique que nous traitons dans ce document appartient à la
Société Béninoise d‟Energie Electrique (SBEE). C‟est elle qui a accueilli notre
stage de fin de formation en particulier sa Direction des Etudes et du
Développement (DED).
Avant de décrire ce réseau, il est important de prendre connaissance de sa source
d‟alimentation.
 Source d’alimentation
C‟est le poste source 63KV/15KV de Houinmè dans la commune de
Porto-Novo. Il est doté de trois transformateurs de puissance (T1 ; T2 ; T3) et est
alimenté par la ligne 63KV en provenance du poste source de Cotonou-Akpakpa
et une centrale thermique SIIF (sollicitée aux heures de pointe).Une second ligne
d‟alimentation 63KV en provenance de Tanzoun est en cours de réalisation.
Ce poste source servait aussi d‟alimentation au réseau de distribution de Sèmè
lorsque ce dernier n‟était pas encore doté d‟un poste source.
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
4
Les caractéristiques des éléments du poste source de Houinmè se présentent
comme suit :
Tableau 1.1 : Les éléments du poste source de Houinmè
Transformateurs
Puissance installée
Puissance disponible
T1 : 63KV/15KV
36MVA
0MVA (Régleur
défectueux)
T2 : 63KV/15KV
31,5MVA
31,5MVA
T3 (Centrale SIIF) :
11KV/63KV
14MVA
2,5MVA
(en 2013)
Signalons aussi qu‟un banc de condensateur est installé sur la sortie HTA
du poste pour améliorer le facteur de puissance de l‟ensemble du réseau de
distribution.
Par ailleurs, en plus de la ligne 63KV, Porto-Novo est reliée à Cotonou par
une ligne 15KV provenant du poste source 63KV/15KV d‟Akpakpa. Elle n‟est
mise en service jusqu‟à Porto-Novo qu‟en cas de nécessité particulière (Pannes,
entretiens de longue durée sur la ligne 63KV ou le poste source de Porto-Novo)
[01]
Le schéma synoptique d‟exploitation actuel de la sous-station se présente
comme suit :
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
5
Figure 1.1 : Schéma synoptique d‟exploitation actuel du poste source de Houinmè
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
6
 Réseau de distribution
Du poste source partent quatre départs (D1 ; D2 ; D3 ; D4) qui assurent la
couverture géographique du réseau de distribution. En effet, le réseau de
distribution a une tension de service égale à 15KV. La mise à la terre des postes
de distribution et l‟existence de disjoncteurs et de fusibles constituent la
protection de ce dernier en exploitation.
 Caractéristiques des départs
 Départ D1
Il est en grande partie souterrain. La partie souterraine est faite avec des
câbles en cuivre de 150mm² et la partie aérienne en almélec de section
54,6mm². Ce départ présente une longueur totale de 18,724 Km et alimente les
environs de l‟Assemblée Nationale et les quartiers périphériques avant le Pont
de Porto-Novo.
 Départ D2
Ce départ, long de 29,6 km a une configuration mixte. Pour la partie
souterraine, les câbles en cuivre de section 150 mm² sont utilisés avec par
endroits des câbles de 35 mm2 dont la gaine est constituée de diverses couches
séparées par des papiers imprégnés. Les dérivations aériennes sont en almélec de
54,6 mm² et 34,4 mm². Il couvre les quartiers de Djaguidi, Kandévié, Agbokou,
Djègan Daho et une partie d‟Adjarra.
 Départ D3
Couvrant les quartiers de Djègan- Kpèvi, Gbodjè, Anavié, Avrankou,
Ifangni et le reste d‟Adjarra, ses artères principales sont en Almélec de section
117 mm². Les axes secondaires sont des conducteurs en Almélec de 54,6 mm²
et parfois en cuivre de 34,4 mm². La longueur de ce départ est de 25,892 Km.
 Départ D4
Ce départ couvre les autres localités de Porto-Novo et les communes de
Bonou, Dangbo, Adjohoun et Akpro-Missérété et a une longueur de 32,315
km. Il est constitué de conducteurs en Almélec de section 117 mm² pour les
axes principaux. Les dérivations sont pour la plupart en Almélec de section
54, 6 mm² et en infime partie, du 34, 4 mm² Almélec et du 17mm² cuivre.
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
7
La figure 1.2 montre la zone de desserte du réseau électrique du grand
Porto-Novo avec sa source d‟alimentation.
Figure 1.2 : Zone de desserte du réseau du grand Porto-Novo
P1 regroupe les environs de l‟Assemblée Nationale et les quartiers
périphériques avant le Pont de Porto-Novo.
P2 couvre les quartiers de Djaguidi, Kandévié, Agbokou, Djègan -Daho ;
P3 couvre les quartiers de Djègan- Kpèvi, Gbodjè, Anavié ;
P4 couvre les autres localités de Porto-Novo hormis celles citées plus haut ;
A1, A2, Ifa, Bo, D, Ad désignent respectivement les communes de Adjarra,
Avrankou, Ifangni, Bonou, Dangbo et Adjohoun.
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
8
Les postes de transformation HTA/BT dans le réseau sont répartis en trois
groupes (les postes publics, les postes privés et les postes mixtes) et sont de
deux (2) sortes :
 Les postes aériens (H61) de puissance 50, 100 et 160 kVA sont montés
sur supports. Ils se retrouvent dans les zones de densité de charge faible.
 Les postes en cabines maçonnées (H59) sont des postes de puissance
250, 2x250, 400, et 630 kVA.
Les figures 1 et 2 de l‟annexe 1 montrent l‟extrait du schéma unifilaire des
départs D1 et D4 du réseau du grand Porto-Novo avec tous les équipements
électriques assurant la transmission de l‟énergie électrique et les conditions
d‟exploitation.
1.3.
Analyse du réseau électrique du grand Porto-Novo
Par simulation, nous allons analyser notre réseau d‟étude pour en dégager
les différents paramètres qui nous intéressent.
1.3.1.
Simulation du réseau avec le logiciel Power World Simulator
Afin d‟avoir des résultats satisfaisants, il est important d‟éditer les quatre
départs de l‟ensemble du réseau (figure 1 et 2, annexe 1) sans aucune
modification avec l‟outil de simulation. A la SBEE, l‟outil de simulation utilisé
est le NEPLAN dont nous avons eu l‟installation de la version essai tardivement
au cours notre stage. Comme tout logiciel de simulation d‟un réseau électrique,
Power World simulator ne reconnait pas directement les symboles du composant
réel du réseau électrique.
Pour cette raison, nous allons modéliser le réseau HTA du grand PortoNovo conformément aux modèles électriques que présente la bibliothèque du
logiciel Power World Simulator.
1.3.2.
Modélisation du réseau électrique
1.3.2.1. Présentation de l’outil de simulation
POWER
WORLD
SIMULATOR
C‟est un logiciel qui fait la répartition de puissances des charges pour en
déduire les tensions (amplitude et déphasage) sur les différents jeux de barres à
partir des puissances actives et réactives (P, Q) disponibles (figure 1.3). Pour ce
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
9
fait, on définit trois types de jeux de barres, bilan (nœud qui sert de référence
dans le réseau à simuler), tension et charge. Les grandeurs d‟entrées sont en
grandeurs réduites dites Per Unit (P.U) d‟où la nécessité de définir les grandeurs
de base (puissance, tension et impédance)
Figure 1.3 : Schéma synoptique fonctionnel de l‟outil de simulation
P, Q : puissances active et réactive des charges
1.3.2.2. Fonctionnalités de Power World Simulator et description
En plus de calcul et de la répartition de puissance, Power World
Simulator permet à l‟utilisateur de visualiser le système par l‟utilisation en
couleur des diagrammes animés. L‟utilisation étendue des graphiques et de
l‟animation augmente considérablement la compréhension de l‟utilisateur en ce
qui concerne les caractéristiques du système, les problèmes, les contraintes, mais
aussi la façon d‟y remédier. Le simulateur fournit également la possibilité de
simuler l‟évolution du système dans le temps. Le temps de simulation peut être
prescrit, et les changements résultants des états du système peuvent être
visualisés. La disponibilité de l‟outil Flux de Puissance Optimal (OPF), contraint
par sécurité, laisse définir les scénarios possibles, et puis emploie ces scénarios
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
10
d‟éventualité pendant la solution d‟OPF pour déterminer la répartition optimale
de la production selon le coût minimum.
Le logiciel Power world permet de construire graphiquement les réseaux
électriques de puissance, de les modifier, d‟opérer des simulations et de sortir les
résultats. Cependant, comme en théorie, le logiciel requiert la définition d‟un
nœud bilan qui va fournir les puissances actives et réactives nécessaires pour
équilibrer les échanges et fournir les pertes du réseau. Ceci revient donc à fixer
en ce noud, la tension et son argument. Ce nœud est choisi arbitrairement mais
comme la tension est figée en ce point, il faut qu‟un générateur y soit connecté
et qu‟il ait une puissance suffisante. Les études générales basées sur
l‟écoulement de puissance nécessitent la modélisation des composants du réseau
et définissent les paramètres des modèles. [02]
1.3.2.3. Equivalence entre les composants du réseau réel et les modèles de
la bibliothèque de Power World
Tableau 1.2 : Modèles équivalents des symboles du réseau réel
Symboles du
composant réel
Modèles
équivalents
Dénomination
Paramètres
- Puissance active
Alimentation
(MW)
- Puissance réactive
(MVar)
- Résistance (P.U)
Ligne
- Réactance (P.U)
- Susceptance (P.U)
P.U : Per Unit
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
11
Pas de symbole
Jeux de barre
Tension nominale (KV)
ou nœud
Symbole SBEE
- Puissance active
Charge
(MW)
- Puissance réactive
(MVar)
Symbole SBEE
IACM,
IACT Etat « fermé »
ou disjoncteur
1.3.2.4. Configuration du réseau d’étude
Hypothèses
 Ne connaissant pas le courant réel que soutirent les charges des
transformateurs aux heures de pointe, les puissances nominales des
transformateurs sont affectées au taux de charge du départ auquel ils sont
raccordés.
 Les lignes de faible distance qui ont à leur bout de faible charge raccordée
ne sont pas considérées.
 Les pertes dans les transformateurs sont supposées nulles.
 Paramétrage du réseau
En tenant compte des différentes caractéristiques des lignes HTA de
Porto-Novo et des relevés aux heures de pointe (1erJanvier 2015) (tableau1 et
tableau 2 de l‟annexe2) et des hypothèses ci-haut, nous obtenons les paramètres
de configuration du réseau (tableaux 3,4 et 5 de l‟annexe2).
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
12
En associant élément par élément conformément au réseau simplifié, on
obtient sous l‟environnement Power World les configurations
des
quatre
départs montrées aux figures 1.4 à 1.7
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
13
Figure 1.4 : Configuration départ D1
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
14
Figure 1.5 : Configuration départ D2
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
15
Figure 1.6 : Configuration départ D3
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
16
Figure 1.7 : Configuration départ D4
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
17
Après configuration et paramétrage du réseau sous Power World, nous
avons lancé le simulateur qui nous envoie automatiquement les grandeurs de
sortie.
1.3.3.
Présentation des résultats à l’issu de la simulation et validation du
modèle électrique du réseau du grand Porto-Novo.
La simulation de l‟écoulement de puissance dans notre modèle de réseau
nous a permis d‟avoir quelques données importantes du réseau que nous avons
enregistrées dans le tableau 1.3 afin de faire mieux ressortir les problèmes du
réseau simulé.
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
18
Erreur relative
Puissances transitées
(cas des Puissances)
Pertes en
puissance
Simulation (si)
|
|
|
|
Mesure (me)
Départs
cos
Chute de
tension
Active
P(MW
D1
(18,8Km)
Réactive
Active
Q(MVar) P(MW)
2,41082 1,298105
2,332
maximale %
Réactive
Q(MW
1,2455
Active
Réactive
(KW)
(KVar)
49,2
-5,3
(Simulation)
0,880
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
2
(%)
3,38
(%)
4,22
19
D2
(29,6Km)
3,4130
1,7838
3,4672
1,8518
60,95
14,9
0,886
4,1
1,56
3,67
D3
(25,9Km)
4,659
2,4752
4,802
2,5643
518,82
212,8
0,883
8,1
2,977
3,47
D4
(32,4Km)
7,602
3,9982
7,544
4,0292
652,02
325
0,885
9,3
Total
18,084
9,555
18,1452
9,6908
1281
547,4
Tableau1.3 : Transits, pertes de puissance et chutes de tension sur les quatre départs
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
20
Analyse des résultats
Les erreurs relatives entre les valeurs mesurées et simulées sont inférieures à
5% d‟après le tableau 1.3 ; ce qui nous permet de valider le modèle électrique du
réseau.
A l‟examen du tableau 1.3, nous remarquons qu‟il y a une perte active
totale de 1281 kW et une perte réactive totale de 547,4 KVar sur l‟ensemble du
réseau. La valeur négative obtenue montre que le départ D1 est peu chargé et
qu‟il génère du réactif.
Le tableau 1.3 montre aussi que les chutes de tension sont plus
importantes sur les départs D2, D3 et D4 que sur le départ D1. En effet, les
charges relevées sur ces départs ont montré qu‟ils sont très chargés. Il s‟en suit
des chutes de tension allant jusqu‟à 9,3% alors que la norme prévoit un taux de
chute inférieure ou égale à 5% en HTA (norme NF 50160).
On peut remarquer également que le facteur de puissance sur chaque départ
est acceptable et plus le départ est long avec charge importante plus les chutes
de tension et les pertes joules sont très prononcées.
1.4.
Les problèmes du réseau
Il ressort de la description et de l‟analyse des résultats obtenus après
simulation que le réseau de Porto-Novo et ses environs a les problèmes
suivants :
 Domaine réservé au poste source de Houinmè ne suffira pas pour faire
une extension (production d‟énergie électrique);
 Des départs longs notamment D4 ;
 Certaines lignes des départs D3 et D4 sont surchargées ; Ce qui augmente
les pertes techniques.
Conclusion partielle
Ce chapitre a été consacré à la description, analyse du réseau HTA du
grand Porto-Novo et de ses problèmes. Cette étude nous a permis de remarquer
que les chutes de tension sont fonction de la longueur des câbles du réseau et
aussi de l‟évolution des charges électriques.
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
21
CHAPITRE 2
RECONFIGURATION DU RESEAU HTA
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
22
Introduction partielle
Une extension perpétuelle d‟un réseau électrique de distribution augmente
les pertes techniques. Le passage d‟une configuration à une autre de ce dernier
pourrait réduire ces pertes et aussi rendre les conditions d‟exploitations aisées.
C‟est dans ce sens qu‟à l‟horizon 2030 nous allons proposer dans ce chapitre,
une nouvelle configuration du réseau électrique HTA du grand Porto-Novo.
Cette proposition sera basée sur l‟estimation à l‟horizon 2030 de la puissance
électrique de pointe qu‟on observera sur l‟ensemble du réseau électrique en
question et celle à installer.
2.1
Les différentes méthodes d’estimation de la demande en énergie
électrique
L‟on pourra choisir suivant la nature de la variable à estimer, la qualité et la
quantité de données disponibles et le degré de précision que l‟on souhaite parmi
les manières de faire une estimation de la demande en énergie électrique à
l‟échelle départementale, la méthode économétrique et la projection
tendancielle. [03]
 Méthode économétrique
Elle a pour objectif d‟exprimer par une relation formelle et précise les
liaisons existantes entre plusieurs phénomènes tels que le Produit Intérieur Brut
(PIB), le Produit National Brut (PNB), le prix du pétrole, la démographie, etc.,
et de préciser le degré de confiance que l‟on peut avoir dans ces liaisons.
Cette méthode nécessite:
1°/ la recherche des variables explicatives de l‟évolution passée : par exemple le
prix du pétrole ou du gaz, le Produit National Brut, le Produit Intérieur Brut, la
démographie, le nombre de logements construits, la production des entreprises
consommatrices, etc.
2°/ l‟établissement d‟un modèle explicatif mettant en évidence pour le passé des
liaisons entre la consommation d‟énergie électrique étudiée et les facteurs
explicatifs choisis.
3°/ l‟établissement de prévisions proprement dites à partir du modèle ainsi
obtenu et des appréciations qualitatives [03]
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
23
 La projection tendancielle
Elle utilise l‟approche tendancielle basée sur la théorie des séries
chronologiques qui s‟intéresse à l‟´évolution au cours du temps d‟une variable,
dans le but de prévoir son évolution dans le futur.
L‟on établit alors une médiane entre les quantités d‟énergie électrique
consommées au cours d‟un certain nombre d‟années, et la demande future est
estimée d‟après la tendance de cette ligne. [03]
Choix de la méthode d’estimation
Pour raison de l‟indisponibilité des variables explicatives de l‟évolution
passée de la puissance de pointe sur l‟ensemble du réseau, nous avons choisi en
fonction des informations que nous disposons comme méthode d‟estimation, la
projection tendancielle.
2.2. Estimation de la puissance électrique de pointe sur l’ensemble du
réseau HTA du grand Porto-Novo à l’horizon 2030
Afin de mettre en évidence la puissance de pointe sur l‟ensemble du réseau
HTA du grand Porto-Novo en 2014 qui est de l‟ordre de 20MVA d‟après
l‟annexe3, nous allons voir d‟abord l‟évolution de la puissance maximale
mesurée au poste source de Houinmè lorsqu‟il fournissait aussi de la puissance
au réseau électrique de Sèmè.
Pour cela, nous nous sommes basés sur les fiches de relevés de charge
disponibles à ce poste. [04]
Ces relevés sont contenus dans le tableau1 de l‟annexe3
La courbe de tendance est obtenue avec le logiciel Excel.
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
24
Figure 2.1 : Courbe de tendance de l‟évolution annuelle de la puissance de
pointe sur l‟ensemble du réseau HTA du grand Porto-Novo (y compris le réseau
de Sèmè) de 2002 à 2012
A l‟examen de la figure 2.1, nous remarquons que la puissance maximale
mesurée est en constante croissance de 2002 à 2012.
Soit le facteur déterminant des puissances de pointe observées sur le réseau
HTA du grand Porto-Novo.
Nous supposons que la puissance de pointe observée sur le réseau HTA du
grand Porto-Novo n‟a pas connu de croissance entre 2012 et 2013.
=
(2.1)
Avec
: Puissance de pointe en 2013 observée sur le réseau HTA du grand
Porto-Novo.
: Puissance de pointe en 2012 observée sur l‟ensemble du réseau HTA
du grand Porto-Novo et de Sèmè.
=
,
,
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
25
= ,
Soit 79,6%
Nous obtenons alors les puissances de pointe sur le réseau HTA du grand
Porto-Novo de 2002 à 2015. Ces puissances sont consignées dans le tableau 2.1
Tableau 2.1 : Les puissances de pointe sur le réseau du grand Porto-Novo de
2002 à 2014
Année
Puissance de pointe en MVA (
2002
10,746
2003
11,343
2004
15,134
2005
14,716
2006
15,034
2007
15,721
2008
16,985
2009
16,895
2010
17,044
2011
18,556
Intervalle
2012
19,3
d‟hypothèse 2013
19,3
2014
20
)
: Puissance de pointe enregistrée sur le réseau HTA du grand Porto-Novo et du sèmè
Une analyse du tableau 2.1 nous montre que la puissance de pointe
demandée par le réseau du grand de Porto-Novo est en forte croissance.
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
26
Détermination du taux de croissance moyen annuel de la puissance de
pointe demandée par le réseau électrique du grand Porto-Novo
Le taux de croissance d‟extension du réseau HTA et BT dans les zones non
électrifiées peut influencer ce taux de croissance moyen annuel (augmentation)
de la puissance de pointe. Pour cela, nous faisons dans la suite les calculs selon
un scénario moyen.
Le taux de croissance moyen annuel de puissance est déterminé par la
relation 2.2
∑
[05]
(2.2)
Avec
: Taux de croissance moyen annuel de la puissance de pointe
: Croissance annuelle de la puissance de pointe en année
: Nombre d‟années
La croissance annuelle de pointe en année est déterminée par la formule (2.3)
[05]
(2.3)
Avec
: Puissance maximale (grand Porto-Novo) en année
: Puissance maximale (grand Porto-Novo) en année
L‟utilisation de la relation 2.3 avec les données du tableau 2.1 nous donne :
En 2003,
En 2004,
=
,
,
,
,
,
,
→
= 0,055
→
= 0,334
Les autres résultats sont consignés dans le tableau 2.2
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
27
Tableau 2.2 : Taux de croissance de la puissance de pointe demandée par le
réseau du grand Porto-Novo
Année
Taux de croissance de la puissance de pointe demandée
2002
-
2003
0,0555
2004
0,3342
2005
-0,0276
2006
0,0216
2007
0,0457
208
0,0804
2009
-0,0053
2010
0,0088
2011
0,0887
2012
0,0401
2013
0
2014
0,0362
calculé
Ainsi, d‟après la formule (2.2) et les valeurs du tableau 2.2, le taux de
croissance moyen annuel de la puissance de pointe est :
=
,
,
,
,
,
, 5651
Soit un taux de croissance moyen annuel de 5,651%
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
28
Détermination de la puissance de pointe demandée par l’ensemble du
réseau HTA du grand Porto-Novo à l’horizon 2030.
La puissance de pointe en année j+1 connaissant celle de l‟année j et le taux de
croissance annuel est déterminée à partir de la relation 2.4
P
=P
*(1+
)
(2.4)
Avec
P
P
: Puissance de pointe (grand Porto-Novo) en année j+1 ;
: Puissance de pointe (grand Porto-Novo) en année j
Par itération, nous obtenons donc la formule (2.5)
P
=P
(2.5)
L‟année de référence et de projection pour notre étude sont respectivement 2014
et 2030. A la référence, la puissance de pointe observée est 20 MVA et le
nombre d‟année d‟estimation est n = 16
L‟application de la relation (2.5) nous donne :
P
,
= 48,2 MVA
La puissance de pointe que va demander le réseau HTA du grand PortoNovo à l‟horizon 2030 est de l‟ordre de 48,2 MVA, soit plus du double de la
puissance de pointe actuelle.
2.3. Détermination de la puissance à installer à l’horizon 2030
L‟exploitation du tableau 1.1 nous a permis de soulever que la puissance
disponible actuellement au poste source de Houinmè est de l‟ordre de 34MVA.
Taux de couverture ( ) en puissance à l’horizon 2030 du poste de
Houinmè
Il est défini par le rapport entre la puissance disponible et la puissance de
pointe à l‟horizon 2030.
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
29
[06]
(2.6)
En considérant que :
- La mise en service du transformateur T1 (ou l‟équivalent) va secourir le
transformateur T2 en cas défaillance ;
- La puissance disponible à la centrale SIIF reste constante sur notre
période d‟étude,
→
70,54%
,
< 100, le taux de couverture va connaitre sa limite avant 2030
Année à laquelle le taux de couverture va atteindre sa limite
Pour raison de sécurité du transformateur de puissance,
De la relation (2.5), on a :
→ n
9
La puissance disponible au poste de Houinmè sera épuisée d‟ici 2023
L‟on pourra alors installer à l‟horizon 2030 comme puissance la différence
entre la puissance de pointe à l‟horizon 2030 et de la puissance nominale
minorée du transformateur T2.
Nous supposons charger le transformateur T2 en 2030 à un facteur de charge ( )
égale à 85% pour raison de son vieillissement.
Soit
cette puissance à installer;
P
P
P
=P
f
P
(2.7)
: Puissance nominale du transformateur T2
= ,
,
,
→ P = 21,425 MVA
Soit un peu moins de la moitié de la puissance de pointe à l‟horizon 2030 à
installer pour satisfaire les besoins des clients de la SBEE du grand Porto-Novo.
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
30
2.4. Reconfiguration du réseau HTA du grand Porto-Novo à l’horizon 2030
La mise en service du poste source de Tanzoun pourra en plus de sa
solidarité avec celui de Houinmè alimenter la commune d‟Avrankou et une
partie d‟Ifangni. Cela va permettre de décharger les départs D2 et D3, en
occurrence le transformateur T2 fonctionnel du poste source de Houinmè.
Dès l‟application de l‟hypothèse ci-dessus, le départ D4 va être déchargé sur
les autres selon la faisabilité de raccordement des postes de distribution qui lui
seront déconnectés. Et on pourra alors découper le départ D4 et déterminer
l‟année de la retombée à 5% de la chute de tension sur ce dernier afin de prévoir
en plus du départ D4 aérien, un départ D4 souterrain.
La détermination du site d‟implantation de la nouvelle sous-station dans le
chapitre suivant va nous permettre de prévoir les découpages et bouclages entre
départ à effectuer, des nouveaux départs à réaliser d‟où la configuration
définitive à l‟horizon 2030.
Conclusion partielle
Il a été montré dans ce chapitre que le réseau électrique du grand PortoNovo sera reconfiguré à l‟horizon 2030 suite à la construction d‟une nouvelle
sous-station dont le chapitre suivant fera l‟objet de son dimensionnement.
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
31
CHAPITRE 3
DIMENSIONNEMENT DU POSTE SOURCE
HTB/HTA
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
32
Introduction partielle
Il s‟agit dans ce chapitre de dimensionner une sous-station (centrale et
poste source HTB/HTA) en solidarité avec celle de Houinmè et dont le poste
source prendra en compte la puissance électrique à installer à l‟horizon 2030
dans le grand Porto-Novo. Ce dimensionnement sera basé sur la configuration
du poste source et son site d‟implantation.
3.1.
Critères et choix du site d’implantation de la sous-station
Les critères suivant lesquels le site d‟implantation est choisi, doivent
permettre d‟avoir globalement la solidarité entre la sous-station de Houinmè et
celle à implanter en cas de défaillance de l‟une d‟elles.
Toutefois, cette solidarité ne peut jouer que si les sous-stations présentent
une capacité d‟accueil de charge optimale.
Ainsi, nous avons les critères suivants :




Position centrale de la zone à desservir électriquement ;
Disponibilité foncière ;
Espace suffisante : accueil de centrale solaire ou thermique ;
Faisabilité technique : raccordement possible des liaisons souterraines ou
aériennes électriques à 63000 Volts ;
 Accessibilité : terrain accessible aux convois lourds qui amèneront les
transformateurs depuis la rue ;
 Aptitude à une bonne intégration urbaine et architecturale du bâtiment.
C‟est la forte consommation en énergie électrique dans la ville de PortoNovo qui explique clairement les puissances de pointe observées sur l‟ensemble
du réseau HTA du grand Porto-Novo fournies par la sous-station de Houinmè.
[07]
De plus, le poste HTB/HTA de Houinmè n‟est plus au centre de gravité de
certaines charges notamment celles sur le départ D3 et D4 et qui lui sont très
éloignées. Ces dernières se trouvent dans les communes de Akpro-missérété,
Dangbo, Adjohoun et Bonou pour le départ D4 et Ifangni, Adjarra et Avrankou
pour le départ D3.
Nous pourrons alors procéder à un regroupement de ces communes
desservi chacun par un poste source donné:
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
33
- Avrankou et Ifangni (dans le plateau) : poste source de Tanzoun ;
- Porto-Novo et Adjarra : Poste source de Houinmè ;
- Akpro-Missérété, Dangbo, Adjohoun, Bonou et les zones de l‟hôtel La
Capitale et de l‟hôpital El Fater: Poste à créer à l‟horizon 2030.
Au regard des autres critères, l‟arrondissement d‟Azowlisè dans la commune
d‟Adjohoun est susceptible d‟accueillir la nouvelle sous-station.
Figure 3.1 : Découpage du grand Porto-Novo
3.2. Conception de la sous-station d’Azowlisè
3.2.1. Choix du niveau de tension
Pour être conforme aux autres sous-stations du pays exploitées par la
SBEE, le niveau de tension coté HTB est 63KV et pour des raisons d‟ordre
économique et technique (les transformateurs HTA/BT dans la zone à desservir
sont à 15KV/0,4KV), le coté HTA en 15KV.
3.2.2. Type de centrale à l’horizon 2030
Nous proposons une centrale mixte, c‟est-à-dire centrale thermique et solaire
Puissance crête de la centrale solaire (PCS)
Elle va représenter 70% de la puissance globale de pointe en 2030.
PCS = 0,7*fp*
(3.1)
Avec fp est le facteur de puissance global de l‟installation solaire que nous
fixons à 0,95.
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
34
PCS = 0,7*48,2*0,95
PCS = 32,053 MW
Soit une puissance crête de 32 MW.
Puissance crête de la centrale thermique (PCT)
PCT = 30%
→ PCT = 14,46 MVA
Soit une puissance crête de 14,5 MVA.
3.2.3. Configuration du poste HTB/HTA d’Azowlisè
Selon l‟environnement, les postes sources peuvent être ouverts ou en
bâtiment. Ceux (63 kV/HTA ou 90 kV/HTA) destinés à l‟alimentation des
réseaux de distribution sont généralement de type « Poste d » (jeux de barres
HTB extensif). Pour notre étude, nous retenons alors un poste de type „‟ d‟‟ et à
technologie ouverte (c‟est-à-dire l‟installation à l‟air des équipements de
puissance).
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
35
Figure 3.2 : Configuration du nouveau poste à l‟horizon 2030
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
36
3.2.4. Calcul de la surface de terrain pour l’installation de la sous-station
Surface de terrain minimale (S1) : centrale solaire
En solaire, pour produire une puissance de mégawatt, il faut environ un hectare
de terrain.
S1 = 32 hectares
Surface de terrain minimale (S2) : centrale thermique
S2 = 0,5hectare
Surface de terrain minimale (S3) : Poste HTB/HTA
S3 = 0,25hectare
Surface de terrain minimale (S4) : Bâtiment
S4 = 0,5hectaire
En somme, la surface de terrain totale minimale pour l‟installation de la sous
station est environ 33,25hectares
3.3.
Dimensionnement et choix des éléments du poste HTB/HTA à
l’horizon 2030.
La construction d‟un poste de transformation repose sur deux parties de
dimensionnement : génie civil et génie électrique.
Dans ce document, nous ne ferons que démontrer la partie « génie électrique »
3.3.1. Inventaire et définition de quelques éléments de puissance d’un poste
source HTB/HTA
- Les jeux de barres
Les jeux de barres sont destinés à la répartition de l‟énergie sur les
différents départs qui y sont raccordés. Leur dimensionnement tient compte de la
tension de service du réseau et des paramètres électriques, mécaniques et
thermiques des métaux, donc de la tenue thermique et électrodynamique.
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
37
Les deux métaux les plus utilisés pour la construction des jeux de barres
sont le cuivre et l‟aluminium. Les caractéristiques de ces métaux sont données
en annexe4.
D‟après les caractéristiques de cuivre recuit et de l‟aluminium, le cuivre
recuit présente une bonne performance en HTA et l‟aluminium en HTB, donc
nous les choisissons respectivement au niveau de tension dans la suite.
Technologie des jeux de barres
En HTB, deux technologies sont utilisées :


jeux de barres dits tendus, consistant en des conducteurs flexibles
suspendus par des chaînes d'isolateurs à des structures métalliques dites
portiques ; ils servent de raccordement ;
jeux de barres dits posés, consistant en des tubes reposant sur des
isolateurs ;
En HTA, c‟est la technologie des jeux de barres plats qui est utilisée. Elle est
déconseillée en HTB à cause de l‟effet couronne dû à la forme rectangulaire de
ces derniers.
- Disjoncteur
Caractérisé par la tension assignée, le niveau d‟isolement assigné, le
courant assigné en service continu, la fréquence assignée (50/60Hz), les
pouvoirs de coupure et de fermeture assignés en court-circuit et les séquences de
manœuvres assignées, il assure la commande et la protection d‟un réseau. Il est
capable d‟établir, de supporter et d‟interrompre les courants de service ainsi que
les courants de court-circuit.
Technologie des disjoncteurs
Les techniques de coupure des disjoncteurs sont variées. Les milieux de
coupure utilisés pour l‟extinction d‟arc électrique sont en général l‟air, l‟huile,
l‟air comprimé, le vide et le SF6. En effet, le choix du SF6 comme gaz des
constructeurs d‟appareillages résulte de la conjonction peu commune d‟un
ensemble de qualités, s‟exerçant à la fois dans les domaines diélectriques et
d‟extinction de l‟arc, qualités qui reposent sur les propriétés physiques de ce
gaz.
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
38
- Sectionneur
Il est utilisé dans un réseau électrique pour isoler une partie de ce dernier. Il
n‟a pas de pouvoir de coupure ni de fermeture.
- Transformateur de puissance
Il comporte trois phases par côté (primaire et secondaire) dont leur
couplage peut être en étoile ou triangle. Le couplage en étoile est le moyen
économique car il ne nécessite pas l‟usage d‟un transformateur de mise à la terre
et techniquement ne crée pas de déséquilibre sur l‟un des côtés.
Il est caractérisé par la puissance nominale, le niveau d‟isolement, le mode
de refroidissement, la tension de service et de tenue au choc de foudre. La
protection de ce dernier contre tout défaut s‟avère indispensable.
3.3.2. Dimensionnement des éléments du poste HTB/HTA
- Transformateur de puissance
La puissance maximale à installer en 2030 étant de l‟ordre de 21,425MVA, un
transformateur de 21,5MVA en serait l‟idéal.
Les transformateurs de puissance que la SBEE utilise dans les postes 63/15KV
ont les valeurs normalisées 5MVA, 20MVA et 40MVA.
Alors, nous retenons un transformateur à puissance nominale de 20MVA avec
les autres caractéristiques ci-dessous :
Tableau 3.1 : Caractéristiques du transformateur de puissance
Caractéristiques
Fabricant
Nexans
Tension de service
63KV/15KV
Réglage en charge
Avec un chargeur de prise
Couplage
YNyn0
Tension en court-circuit (%)
≤ 10
Mode de refroidissement
ONAN
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
39
Isolement
[norme HN 52-S-05]
Tension maximale pour le
matériel (tension assignée)
Tenue au choc de foudre
72,5KV
325KV (en phase et terre)
- Protection ligne HTB
Il s‟agit de la protection à courant maximal de phase. Elle va intervenir
lorsqu‟il y a un défaut en amont du transformateur HTB/HTA ou surcharge non
vue et de longue durée par le disjoncteur HTA.
Disjoncteur HTB
o Niveau d’isolement [10]
Le niveau d‟isolement d‟un disjoncteur est caractérisé par deux valeurs à
savoir la tenue à l‟onde de choc (1,2/50µs) et la tenue à la fréquence industrielle
pendant une minute.
Avec 63KV, on retient 325KV pour la tenue au choc de foudre et 140KV la
tenue à la fréquence industrielle [CEI 694].
o Tension assignée Ur
Selon la norme CEI, elle est égale à 72,5KV
o Tension transitoire de rétablissement
La Tension Transitoire de Rétablissement assignée (TTR) est la tension qui
apparaît entre les bornes d‟un pôle de disjoncteur après l‟interruption du courant.
La forme d‟onde de la tension de rétablissement est variable suivant la
configuration réelle des circuits. Un disjoncteur doit être capable d‟interrompre
un courant donné pour toute tension de rétablissement dont la valeur reste
inférieure à la TTR assignée.
Elle se calcule par la relation 3.2 (selon la norme CEI)
√
√
(3.2)
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40
Facteur du premier pôle libéré, dépend du système de mise à la terre du
réseau.
En général, s'appliquent les cas suivants :
= 1,3 correspond aux défauts triphasés dans les systèmes à neutre à la
terre (Ur > 72,5KV)
= 1,5 correspond aux défauts triphasés dans les systèmes isolés ou les
systèmes à neutre accordé (cas présent).
= 1,0 correspond à des cas spéciaux, par exemple des systèmes biphasés
de chemin de fer.
Facteur d‟amplitude (Selon CEI : 1,4 à un courant de court-circuit de 100
%).
,
,
, √
√
TTR = 124,315KV
o Séquence de manœuvre
La norme CEI 62271-100 définit la séquence de manœuvre de la façon suivante :
O-t-CO-t‟-CO.
O désigne une manœuvre d‟ouverture, CO manœuvre fermeture suivie
immédiatement de manœuvre d‟ouverture, t et t‟ respectivement la durée entre
manœuvre d‟ouverture et de fermeture et entre deux manœuvre CO y compris le
temps de réponse.
Il existe trois séquences assignées :
 lent: O – 3 mn – CO – 3 mn – CO;
 rapide 1: O – 0,3 s – CO – 3 mn – CO;
 rapide 2: O – 0,3 s – CO – 15 s – CO.
Nous retenons la séquence rapide1.
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41
o Pouvoir de coupure Ic
Courant de service en 2030,
Is =
√
(3.3)
: Tension composée nominale
Is =
√
→ Is = 441,718A
D‟après la référence [10], les disjoncteurs utilisés en 63KV pour une installation
neuve doivent avoir les courants assignés suivants 630A, 1250A, 2000A ou
3150A. Le choix va dépendre du pouvoir de coupure.
Le calcul du courant de court-circuit en un point d‟un réseau nécessite la
connaissance des caractéristiques du réseau amont. Puisque nous ne connaissons
pas la puissance de court-circuit de la centrale de production, nous allons nous
référer directement à des valeurs normalisées.
Les valeurs du pouvoir de coupure assignés en court-circuit maximal (kA
efficace) fixées par la CEI sont 6,3 ; 8 ; 10 ; 12,5 ; 16 ; 20 ; 25 ; 31,5 ; 40 ; 50
kA. Le choix de ces valeurs dépend du niveau de tension. [10]
o Pouvoir de fermeture If
C‟est le courant maximal que le disjoncteur peut maintenir ou établir sur un
réseau en court-circuit. Selon la norme CEI, il est 2,5 fois le courant de courtcircuit à 50Hz.
Tableau 3.2: Caractéristiques assignées des disjoncteurs HTB
Disjoncteurs
Courant calculé (A)
Courant
assigné (A)
DJ 1
0,7*441,72 = 309,2
1250
DJ 2
0,3*441,72 = 132,52
630
DJ 3
441,718
2000
DJ 4
√
,
630
Pouvoir de
coupure (KA)
Pouvoir de
fermeture (KA)
20
50
12,5
31,25
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42
Choix des disjoncteurs HTB
Nous optons prendre les disjoncteurs à commande tripolaire ABB (DJ 1 et
DJ 2) de la gamme LTB-D qui présente en dehors des caractéristiques ci-haut,
d‟autres éléments importants pour la surveillance du réseau et Schneider (DJ 3 et
DJ 4).
Figure 3.3 : Pieds du disjoncteur type LTB D
- Sectionneur HTB (ST 1)
Avec la disposition physique du disjoncteur HTB choisi, un sectionneur à
deux colonnes est bien adapté. Il a les mêmes caractéristiques électriques à
l‟absence du pouvoir de coupure, du TTR et If que le disjoncteur THB
précédemment choisi.
Figure 3.4 : Sectionneur à deux colonnes
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43
- Jeux de barres HTB (Tubes cylindriques)
o La tenue thermique statique
C‟est la résistance de la barre au passage sans arrêt du courant assigné,
c‟est-à-dire supportée l‟échauffement. Elle est vérifiée si le courant assigné est
inférieur au courant admissible I déterminé par la relation suivante :
,
P
,
[11]
(3.4)
S : La section du conducteur en mm2 ;
P : Le périmètre du conducteur en mm;
K : Coefficient de condition dépendant de neuf (9) facteurs
Calcul de la valeur de K
La projection du tube dans un plan donne une barre plate creuse.
Figure 3.5 Vue d‟une barre plate creuse
Afin de déterminer la valeur de K, nous allons supposer une barre plate
d‟épaisseur e égale à celle du tube et identifier les neufs facteurs.
D‟après l‟annexe 4, les neufs facteurs retenus sont consignés dans le tableau 3.3
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
44
Tableau 3.3 : Les facteurs de la constante K
Ki (i = 1 à 9)
Valeurs retenues
K1 ; K2 ; K3 ; K4 ; K6 ; K8 ; K9
1
K5
0,75
K7
1,14
K=∏
→
K = 0,855
Et puisque ce K est obtenu par supposition de barre rectangulaire creuse, il sera
affecté d‟un coefficient correctif. D‟après la figure 3.5, nous remarquons qu‟il
s‟agit de quatre barres plates d‟épaisseur identique deux à deux parallèles et
perpendiculaires. Le coefficient correctif sera donc pris à 1,75.
o Tenue thermique au passage du courant de court-circuit
Lors du court-circuit, la quantité de chaleur absorbée (milieu supposé
adiabatique) par un tube et la puissance électrique qu‟il consomme sont données
respectivement par les relations 3.5 et 3.6
(3.5)
P
(3.6)
, la masse du tube ;
C, Chaleur massique du métal en J/Kg/°K;
R, la résistance électrique du tube ;
, l‟échauffement dû au courant .
Des relations 3.8 et 3.9, on a :
→
(3.7)
, résistivité du métal à 20°C en ῼ.m;
t , durée du court-circuit (1 à 3 secondes), pour le calcul nous retenons une
seconde ;
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45
, Section totale (s‟il y a plusieurs tubes assemblés),
, Masse volumique en Kg/m3;
La température maximale
atteinte lors du court-circuit est :
=
+
[10]
(3.8)
est la température au passage du courant assigné égale à 90°C avec l‟air
ambiante prise à 45°C.
Il y a donc une bonne tenue thermique du tube au passage du courant de courtcircuit si
<
.
100°C est la température de fusion des supports isolants.
o Tenue électrodynamique
Il s‟agit de la force d‟attraction qu‟exercent les tubes les uns envers les
autres lors du passage du courant de court-circuit.
Figure 3.6 : Schéma montrant les efforts dans deux conducteurs parallèles
En considérant un vecteur densité de courant linéique normal au force de
Laplace et que les tubes sont parallèles et parcourus par le même courant de
court-circuit, on a :
F = F‟ =
LB
(3.9)
B : Induction magnétique (T);
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46
: Courant (A) de court-circuit ;
L : Longueur du tube (m)
D‟après la loi de Bio et Savart,
Alors
=
=
B=
(3.10)
(daN/m)
D = 0,76m en 63KV
[10]
Dans le cas des circuits triphasés, on a :
,
= 0,866*
*F
[12]
(3.11)
La constante k dépend de la nature (résistive ou inductive) du circuit en défaut.
Figure 3.7 : Circuit en défaut
Pour une centrale thermique, la résistance est négligeable contrairement à une
centrale solaire. Nous supposons alors dans le cas de la centrale mixte le
rapport
.
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47
Figure 3.8 : Variation de la constante k en fonction du rapport
[12]
L‟effort sur le support isolateur est :
= (1+
*
[09]
,
(3.12)
H est la hauteur du support isolant et h la distance de la tête du support au centre
de gravité de la barre.
Nous choisissons le support isolant type C6-325-I-127-127 à cause de la
technologie ouverte du poste définie ci-haut.
H = 770mm
[10]
En considérant qu‟au moment du court-circuit, il y a une pression du vent sur les
tubes, la force totale que va subir les supports isolants est :
=
+ SLPa
(3.13)
Pa pression du vent et SL la section latérale de la barre.
Il est recommandé quel que soit la situation du poste de se placer dans
l‟hypothèse haute pression de vent(HVP). [10]
Pa = (108-2,4 ) daN/m2, si
( est le diamètre)
Pa = 72daN/m2, si
Il aura bonne tenue électrodynamique si
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48
est la résistance à la flexion du support isolant.
Fréquence propre de résonance
Les fréquences propres de vibration à éviter pour les barres soumises à un
courant de 50 Hz sont les fréquences voisines de 50 et 100 Hz. Cette fréquence
propre de vibration est donnée par la formule 3.14
f
√
(3.14)
[09]
: La masse linéique de la barre en daN/cm;
l : La longueur entre deux supports en cm ;
E : Module d‟élasticité en daN/cm2 ;
I : Moment d‟inertie de la section de la barre en cm4
o Choix et vérification des paramètres du tube
Les tubes normalisés et utilisés dans les postes de puissance sont 50x5, 80x5,
100x5, 120x8 et 200x8. [10]
Tableau 3.4 : Vérification de la tenue du tube choisi
Nature du tube
EN AW – 6101 [EAI Mg Si] T6
Caractéristiques
Vérifications des tenues
,
P
,
t
Pmoy
S
(mm)
(mm2)
(A)
50x5
141,4
707
1 311,0374
9,879
99,879
80x5
235,6 1178
2 065,147
3,558
93,558
100x5 298,5 1492
2 548,842
2,218
92,218
Tubes
=
+
C
D‟après le tableau 3.4, nous remarquons que le tube 50x5 ne vérifie pas toutes
les tenues, par conséquent nous le rejetons et nous choisissons le tube 100x5.
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49
Vérification du non résonnance des tubes 100x5 choisis
Calcul du moment d‟inertie I
Figure 3.9 : Calcul du moment d‟inertie par rapport à un axe
∫
(3.15)
: Masse élémentaire (elle est une constante dans notre cas)
∬
=
∫
,
; L = 250 cm
= dm
= 250*0,0403*10459,458
I‟ = 105379,0427 daN.cm3
→ I =2614864cm4
E = 0,67*106 daN/cm2 ; m = 0,0403daN/cm ; l = 240cm
f
√
,
Nous pouvons conclure que la fréquence de vibration des tubes est très éloignée
de celle de l‟onde courant, donc pas de résonance.
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50
Vérifions la résistance à la rupture du support isolant
,
(
)
,
,
,
,
*10
= 377,5N/m
Le coefficient 2 dans le calcul est la prise en compte de la valeur maximale du
courant de court-circuit.
≈ 860,92, d‟où une bonne tenue électrodynamique du support choisi.
- Transformateur TC (HTB)
Les TC sont insérés dans un circuit à forte puissance électrique selon la
fonction qui les est destinée. La fonction « mesure » présente une plage étroite et
ne prend que les courants inférieur ou égal au courant assigné primaire tandis
que la fonction « protection » a une large plage (mesure de courant de courtcircuit).
Pour cette raison, en HTB nous choisissons la fonction « protection ».
Le niveau d‟isolement reste le même comme définie dans le cas de disjoncteur
HTB. Le courant nominal thermique Ith et maximal admissible sont
respectivement Ic et If définies précédemment.
o Courant nominal(Ipn) au primaire du TC
Ipn est tel que Ipn >
[13]
(3.16)
, facteur de courant symétrique de court-circuit, les valeurs préférentielles
sont 10,15, 20 et 50.
Pour plus de précision, nous prenons
Ipn >
= 50
→ Ipn = 500A
o Courant nominal(Isn) au secondaire du TC
Sans prise en compte du régime transitoire, Isn peut être pris à 5A ou 1A.
Pour diminuer l'influence de la résistance de filerie, nous choisissons Isn = 1A.
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51
o Enroulement secondaire protection [13]
Il est défini par :
 Classe et facteur limite de précision (Flp)
La classe 5P donne plus de garantie sur le déphasage du courant que 10P, donc
nous l‟optons. Quant au facteur limite, il est ajustable et pris à 20 au maximum.
 Puissance de précision SnP
Elle est définie par la relation suivante:
sn
(3.17)
,
(3.18)
, coefficient de dimensionnement (il tient compte du régime transitoire lors
des manœuvres du disjoncteur). Il est déterminé d‟après la norme CEI 44-6 par
la formule 3.19
ft (
e p(
))
t
(3.19)
D‟après la référence [13], on a :
, temps admissible jusqu'à la limite de précision ; il est pris à 0,03s
, taux d‟asymétrie du défaut (70%)
, constante de temps primaire est égale à 0,04s pour une fréquence f = 50Hz
et une tension assignée 72,5KV.
L‟application de la relation 3.6 donne
,
, résistance dans la boucle secondaire, elle est la somme :
 de la résistance de court-circuit ( ) du secondaire du TC ramené à 75°C
généralement égale à 4ohm ;
 de la résistance des différentes protections raccordées ; dans notre cas, il va
s‟agir d‟un relais de protection ; nous supposons sa résistance négligeable ;
 et de la résistance de la boucle L de filerie (aller et retour pour défaut
phase-terre et aller pour défaut entre phases.
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52
r =
m
mm
; S la section du câble d‟alimentation.
Afin d‟effectuer notre calcul, nous supposons S = 6mm2 et la boucle L au plus
égale à 0,20Km.
= 0,66 ohm
= 1,264KV
D‟après la relation 3.15, on a :
= 59,1896VA,
La valeur normalisée est inférieure à 4*
; Soit 100VA.
- Transformateur de tension TP (HTB)
En HTB, les TP se raccordent obligatoirement au primaire entre une phase et
la terre (un pôle isolé), ils peuvent être du type inductif ou du type capacitif
(pour la transmission des signaux de communication). C‟est le type capacitif qui
est retenu ici. Dans la configuration de la figure 3.2, il va assurer la fonction
mesure.
o Facteur de tension
Lors de défaut entre phase et la terre, la phase se retrouve au même potentiel
que la terre. Il est alors important de spécifier la surtension admissible du
transformateur.
La surtension est :
Pour tout régime de neutre 1,2*63 =75,6KV (entre phase)
o Tension au primaire
Elle est égale à la tension nominale du réseau,
Soit
√
,
(entre phase et terre)
o Tension au secondaire
La valeur normalisée la plus utilisée est 0,1KV entre phase-phase. Elle est alors
retenue ici. Donc le rapport de transformation est égal à 630.
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53
o Enroulement secondaire mesure
Il est défini par une classe de précision, un facteur d‟échauffement
généralement négligeable et une puissance de précision.
La classe de précision qui induit moins d‟erreur est 3P et la puissance de
précision est celle normalisée de la consommation de la protection.
,
,
→
→
R, résistance de la boucle de mesure en ohm ;
, puissance apparente du voltmètre indicateur en VA
Alors, le choix du voltmètre imposera la longueur de la boucle
Réglage de DJ4
 Surcharge (protection 51/51)
Elle est généralement estimée à 120% du courant nominal. . Elle, de longue
durée provoque une élévation de température interne du transformateur,
préjudiciable à la tenue des isolants et à sa longévité. La surcharge sera donc
tolérée pendant une seconde.
Soit Isu la surintensité,
Au primaire du TC,
Isu = 1,2 *
√
≈ 220A
Au secondaire du TC,
Isu =
,
A
 Court-circuit (protection 50/50)
Le réglage contre les courants de court-circuit se fait avec un défaut
biphasé isolé au point le plus éloigné de la zone de protection que nous ne
connaissons pas encore. Raison pour laquelle, nous le mettons en attente.
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54
 Protection contre les défauts à la terre (50/51N)
La protection côté haute tension sera à deux seuils d'intervention à temps
constant.
Le premier seuil devra être réglé à:
; Temps = 0,8seconde
(3.20)
[15]
Si on a un seul disjoncteur en aval du disjoncteur au départ HT A, avec
le
courant nominal du transformateur côté HT (cas présent).
,
; Soit 366,594A au primaire du TC;
= 0,733A au secondaire du TC.
Il est réglé de façon à intervenir pour des courts-circuits intéressant le
transformateur, tout en gardant la sélectivité avec les lignes HTA. Il constitue
aussi la réserve de la protection de la ligne dans les limites permises par son
réglage.
Le second seuil devra être réglé à :
,
; Temps = 0,0seconde
√
(3.21)
[15]
, , le coefficient d‟insensibilité au défaut HTA ;
, la puissance nominale du transformateur en VA ;
, la tension composée nominale du transformateur côté HT en Volt ;
, la tension de court-circuit du transformateur en %.
,
√
→
→
(au primaire du TC)
,
(au secondaire du TC)
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55
 Relais de protection
Il existe des relais numériques qui permettent d‟y implanter directement les trois
protections définissent ci-hautes. Il s‟agit entre autres des relais Micom P122. La
marque retenue ici est Schneider.
- Protection HTA
Disjoncteur HTA
Par la même démarche en HTB, nous avons les résultats enregistrés au
tableau ci-dessous. Par contre le courant de court-circuit est calculé et a permis
de déduire la valeur normalisée du pouvoir de coupure. La puissance en courtcircuit maximale du transformateur est 200MVA (
, ). Le courant de
court-circuit est 7,686KA (
√ ), soit un pouvoir de coupure assigné
normalisé de 8KA.
Tableau 3.5 : Caractéristiques disjoncteur HTA
Norme CEI
Caractéristiques
Tension assignée (KV)
17,5
Tenue au choc de foudre (KV)
95 (en phase et terre)
√
TTR (KV)
30
√
Courant assigné(A)
P
1250
√
Pouvoir de court-circuit (KA)
ICC
8
Pouvoir de fermeture(KA)
2,5* IC
20
Séquence de manœuvre
Rapide 2
Nous choisissons le disjoncteur fixe intérieur LF2 avec une commande à
distance.
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56
Les différents réglages ne sont pas traités mais néanmoins nous choisissons le
relais Micom P123 Schneider.
Sectionneur HTA avec MALT
A l‟absence du pouvoir de coupure et de fermeture, il a les mêmes
caractéristiques que le disjoncteur HTA.
- Transformateur de courant HTA
Il sera choisi deux TC (protection et mesure)
o Courant nominal au primaire (Ipn) et au secondaire (Isn)
D‟après la relation 3.16, on a :
Ipn =
→ Ipn = 800A
Nous pouvons prendre Isn = 5A
o Enroulement secondaire
La puissance et la classe de précision normalisées de 800/5A sont
respectivement 50VA et 0,5.
- Transformateur de tension HTA
o Tension nominal au primaire et au secondaire
Elles sont respectivement entre phase 15KV et 100V.
Nous choisissons un TT
√
/
√
/
√
(mesure et protection) avec une
puissance de précision de 50VA.
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57
- Jeux de barres plats HTA
Calcul du facteur K
Tableau 3.6 : Les neufs facteurs retenus pour jeux de barres plats
ki
Valeur retenue
K1 ; K2 ; K4 ; K8 ; K9
1
K3
1,26
K5
0,75
K6
1,2
K7
1,14
Les jeux de barres plats normalisés sont 100x10, 80x10, 80x6, 80x5, etc.
Tableau 3.7 : Vérification des déférentes tenues des jeux de barres HTA
Cuivre recuit 1/4 dur
Nature des jeux de
barres
K = 1,292
Caractéristiques
Vérifications des tenues
,
P
,
t
P
S
(mm)
(mm2)
(A)
100x10 220
1000
529,392
0,346
90,346
80x10
180
800
1 384,63
0,541
90,541
80x6
172
480
1 053,68
1,505
91,505
JDB
=
+
C
Il ressort du tableau 3.7 que le jeu de barre 80x10 convient bien.
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58
Choix du support isolant HTA
D‟après [09], on a :
Tableau 3.8 : Dimension du support isolant HTA
Désignations
Distances
Unité
Hauteur (H)
12
Cm
Distance entre phase (D)
20
Cm
Distance (h)
5
Cm
Nombre de supports/phase/cellule
1
100
Distance entre support extrême
d‟une même phase
Cm
Vérifions la résistance à la rupture du support isolant HTA
FT =
(
)
,
,
,
FT = 95N
Le support isolant doit avoir une résistance à la rupture au moins égale à
3*95daN ; soit 285N.
Vérification du non résonance des jeux de barres HTA
f
f
√
,
,
,
Les différentes dimensions choisies conviennent pour la bonne tenue des barres.
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59
Résumé du choix des appareils cellule 15KV-arrivé transformateur
Tableau 3.9 : choix des appareillages HTA
Désignations
Caractéristiques
Type et gamme
TC
600/5/5A + 20% ;
KOFD17,5C21
10VA - cl 0,5 ; 5P10 - 10VA
TP
√
/
√
√
;
KRED 24 A1 + câble
KREZ 15
100VA-3P ; 60VA-cl 0,5
Sectionneur +
MALT
1250A
Disjoncteur
1250A
LF1
Relais Micom
P123
Schneider
Barres plats
80x10
Cuivre recuit ¼ dur
Supports
Hauteur 20cm
Isolant
Mode de pose tableau 15KV- arrivé transformateur
1°/ Cellule1: Intégration de TC, TP, ampèremètre et voltmètre ;
2°/ Cellule 2: Intégration de cosphimètre, Méga wattmètre et mesureur de
MVA ;
3°/ Cellule 3: Sectionneur + MALT + disjoncteur;
3.3.3. Nombre de départs HTA et puissance assignée à prévoir
La détermination du nombre de départs nécessite la connaissance des charges
électriques de chaque commune que va alimenter le nouveau poste. Ce que nous
ne disposons pas. Pour cette raison, nous proposons trois départs définissent
comme suit :
- Départ aérien commune Bonou, puissance assignée 5MVA ;
- Deux départs (autres communes) 10MVA et 5MVA.
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
60
Dimension de la cellule départ 5MVA et 10MVA
Tableau 3.10 : Dimension cellule départ HTA
Désignations
Grandeurs calculées
Formules
Résultats
Interrupteur-sectionneur
√
Disjoncteur
√
TC
Ipn >
√
Ipn >
Valeur
assigné
Type et
gamme
630A
SFG
630A
HAD-US
12,5KA/1s
300/1/1A
KOFD
17.5C21
Autres
Méga Wattmètre
Mesureur de puissance apparente en MVA
, puissance apparente de service
- Parafoudre de phase
Nous proposons l‟installation de parafoudre 63KV et 15KV sur les trois
phases au primaire et au secondaire respectif du transformateur de puissance.
- Auxiliaires
Nous proposons le schéma unifilaire des services auxiliaires ci-dessous :
Figure 3.10 : Schéma unifilaire service auxiliaire du poste
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61
En AC, on a :
- un transformateur 15KV/0,4KV-160KVA ;
- un disjoncteur tétra polaire compact NSX250 ;
- un sectionneur 250A + porte fusible 275A (250 x 1,1) ;
Protection prise de courant et éclairage
- un disjoncteur de tête différentiel tétra polaire 25A-30mA
- deux DPN 16A ;
- un disjoncteur tétra polaire 20A
Protection tranche 63KV et 15KV
- deux disjoncteurs différentiels tétra polaire 20A-30mA
Protection chargeur-sortie 125V
- un disjoncteur tétra polaire 20A
Protection chargeur-sortie 48V
- un DPN 20A
Toutes les protections en AC sont intégrées dans unTGBT.
En CC, il va s‟agit de deux batteries de 125V et 48V avec leur chargeur
respectif. Les deux disjoncteurs en CC ne sont pas encore choisis pour le
moment.
- Autres matériels en HTB (63KV)
1°/
Raccords rigides et flexibles
2°/ Paratonnerres
3°/ Chaines doubles isolateurs
3.4.
Solidarité entre les trois postes HTB/HTA de Tanzoun, Houinmè et
Azowlisè.
D‟après la figure 3.1, cette solidarité sera effective si la liaison 63KV entre
les postes de Houinmè et Azowlisè est réalisée. Cette réalisation va
conjointement avec la construction de la nouvelle sous-station.
3.4.1. Type de liaison électrique
Le passage des lignes aériennes dans les zones urbaines est généralement
déconseillé, nous proposons une liaison souterraine du poste source de Houinmè
jusqu‟à Akpro-Missérété après le carrefour Djèvali et le reste en aérien.
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
62
D‟où une liaison électrique aéro-souterrainne.
3.4.2. Dimensionnement de la liaison aéro-souterrainne
Il va s‟agir de la détermination de la nature et de la section du câble
électrique qui servira cette liaison.
Avant de passer au dimensionnement, nous allons faire le choix de la nature du
câble.
Le cuivre permet une bien meilleure évacuation de la chaleur que l'aluminium, il
est retenu en souterrain et l‟aluminium renforcé en aérien.
En souterrain, nous proposons le mode de pose trèfle car il est moins
économique que le mode en nappe qui demande des tranchés plus larges.
Au nombre des critères à respecter pour le choix de la section d‟un câble, nous
avons :
 Critère de courant nominal
Le câble choisi doit être capable de supporter la puissance nominale durant
toute sa vie. La puissance nominale que nous supposons transiter via la liaison
63KV dès sa réalisation est 10MVA, que nous supposons augmenter à 300%
durant la durée de vie du câble.
Le courant nominal maximal est 183,3*150%A ; soit 275A.
En aérien, les abaques nous donnent une section minimale de 95mm2 tandis
qu‟en souterrain le courant 275A doit être corrigé par des facteurs parmi
lesquels, nous avons la résistivité thermique et la température du sol.
 Critère de courant de court-circuit
Le courant de court-circuit que nous avions choisi est 20KA avec une
durée d‟une seconde.
Afin de trouver la section minimum permettant de supporter ce courant durant le
temps tcc, nous allons utiliser la formule 4.1, où a est un facteur dépendant du
type de matériau constituant le câble :
√
[14]
(3.22)
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
63
Les valeurs du paramètre a sont les suivantes : a = 137 pour le cuivre, a = 61,98
pour l'AMS.
Pour la partie souterraine, S = 145,985mm2 soit 150mm2 la section normalisée ;
la résistance linéique maximale est 0,159 ohm/Km.
Pour la partie aérienne, S =322,684mm2 soit 366mm2 normalisée ; la résistance
linéique maximale est 0,131ohm/Km.
 Critère de chute de tension
Le modèle de la liaison de solidarité HTB se présente comme suit :
Figure 3.11 : Modèle du réseau HTB
U1, la tension au poste source d‟Azowilisè
U2, la tension arrivée poste de Houinmè
La chute de tension est obtenue par :
√
r
cos
sin
[14]
(3.23)
L, longueur du réseau ; il est estimé à 25Km ;
La partie souterraine est estimée à 9Km
, la résistance linéique maximale, elle est déterminée à 70°C ;
, la réactance linéique, généralement égale 0,4ohm/Km;
cos
, facteur de puissance, il est pris à 0,85.
La norme prévoit en HTB une chute de tension inférieure ou égale 10%.
√
,
,
0,159 + 16*0,131) + 25*0,4*0,526)
; On remarque bien que
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
64
Conclusion partielle
Il ressort de ce chapitre que la sous-station sera implantée dans
l‟arrondissement d‟Azowlisè, commune d‟Adjohoun. Le dimensionnement et le
choix des différents appareillages du poste HTB/HTA à l‟horizon 2030 sont
abordés sans oublier le bouclage en 63KV entre les différents postes.
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
65
CHAPITRE 4
EVALUATION DU COUT MOYEN D’ACQUISITION
MATERIELS ET PLAN D’EXECUTION DES TRAVAUX PARTIE ELECTRIQUE
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
66
Introduction partielle
L‟étude et le dimensionnement d‟un poste source HTB/HTA ne seront
effectifs que si le coût d‟acquisition des équipements nécessaires à sa réalisation
est clairement défini avec un plan d‟exécution des travaux détaillé. Ainsi, nous
nous proposons dans ce chapitre de faire une estimation du coût que la SBEE va
prévoir pour qu‟en 2030 le réseau électrique des communes de AkproMissérété, Dangbo, Adjohoun et Bonou puisse être desservi par le nouveau
poste d‟Azowlisè.
4.1. Inventaire des matériels
Faire l‟inventaire des matériels consiste à répertorier tout ce qui sera pris en
compte dans l‟élaboration du devis.
Les matériels que nous allons répertorier sont ceux que nous avions
dimensionnés ; les accessoires de tous types, les charpentes portiques, les
armoires et la liaison aéro-souterrainne vont s‟ajouter à la partie génie civil pour
l‟élaboration du devis n°2.
4.2. Elaboration du devis n°1
Le tableau 4.1 présente le point financier pour l‟acquisition des matériels sans
frais transport.
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
67
Désignations
Caractéristiques
Quantités
Prix unitaire(Euros)
Equipements électriques
Disjoncteur 63KV
ABB Tripolaire 12502000A
02
29 420,89
Tripolaire 630A
02
29 420,89
Disjoncteur 15KV-arrivé
transformateur (1)
LF-1250A
01
51 710,34
Disjoncteur 15KV-départs (*)
630A
3
*
Sectionneur 63KV
A deux colonnes 1250A
03
6 087,40
Sectionneur 15KV + MALT
1250A
01
Inclus dans(1)
Sectionneur-interrupteur pour
départ
630A
3
Inclus dans (*)
Tubes aluminium
100x5
62m
44,77
Parafoudre
63 KV
1 415,79
Avec compteur décharge
Parafoudre 15KV
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
03
03
328,60
68
Transformateur + régleur
20MVA
01
466 008,10
Transformateur de tension TP(4)
63KV/0,1KV
03
5 546,21
Transformateur de tension TP
15KV/0,1KV/0,1KV
03
Inclus dans (1)
Transformateur de courant TC63KV
500A/1A
03
5 328,71
Transformateur de courant TC15KV-arrivé
600A/5A/5A
03
Inclus dans (1)
Transformateur de courant TC15KV-départ
300A/1A/1A
3/départ
Inclus dans(*)
Transformateur auxiliaire (2)
15KV/0,4 160KVA
01
19 070,76
Paratonnerre
Pour 63KV
03
367,19
60m
189,89
Raccords flexibles
pour appareillage 63KV
Chaine isolateur
Double
09
442,6
Support isolant HTB
C6-325-I-127-127
06
205,22
Jeux de barres HTA
Plats
20m
27,56
12
150,12
Support isolant HTA
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
69
Raccords
Rigides
160m
67,60
Auxiliaires
Disjoncteur 0,4KV ; 4 pôles
Sectionneur + porte fusible 0,4 KV
01
250A /325A
Inclus dans (2)
01
Inclus dans (2)
TGBT
1
153,85
Batterie + chargeur 125V
01
16 158,25
Batterie + chargeur 48V
01
6 641,15
01
1320,2
Ampèremètre indicateur 63KV
3
118,09
Ampèremètre indicateur 15KV
3
Inclus dans (1)
Voltmètre indicateur 63KV
1
Inclus (4)
Voltmètre indicateur 15KV
1
Inclus dans (1)
Méga Wattmètre 15KV
1
Inclus dans (1)
Mesureur de MVA
1
Inclus (1)
Relais Micom Schneider
P122
Mesures
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
70
Cosphimètre
1
Inclus (1)
Sous-total matériels
747 124,9
Hausse de prix matériel 5 %
37 356,245
Etudes
70 760,1
Montant total hors taxe
855 241,245
TVA (18%)
141 206,6061
Montant total TTC
996 447,851
Soit un montant total TTC de 996 447,851x655 F CFA = 652 673 342,469 F CFA
* A mettre dans le devis n°2
Tableau 4.1 : Devis n°1 estimatif d‟acquisition matériel
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
71
4.3. Plan d’exécution prévisionnel des travaux
Pour atteindre l‟objectif de mise en service de l‟ouvrage début 2030, les
grandes étapes de la procédure et de la réalisation du projet devront s‟échelonner
selon les dates prévisionnelles suivantes :
Partie I : Durée 2ans (mars 2016 à mars 2018)
Choix du type de la
centrale thermique
Autres
Etudes
Dimensionnement
centrale mixte
Choix du terrain à
Azowlisè
Cahier de charge générale de
construction de la sous-station
Autorisation
Recherche de financement
Figure 4.1 : 1ère étape d‟exécution des travaux
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
72
Partie II : Durée 4ans (décembre 2024 à décembre 2029)
Commande équipements
préliminaires du poste [9mois]
Aménagement du site &
génie civil n°1 [12mois]
Commande équipements
préliminaires du champ [3mois]
Travaux préliminaires du
poste [9mois]
Commande équipements
centrale préliminaires
[8mois]
Travaux préliminaires de la
centrale [4mois]
Génie civil
n°2 [6mois]
Commande équipements
Pose équipements
de
préliminaires
du champ
puissances
[3mois][6mois]
Commande équipements
centrales [12mois]
Travaux de finition
centrale [10mois]
Commande équipements du
poste [12mois]
Mise en service
Contrôle global [2mois]
Figure 4.2 : 2ère étape d‟exécution des travaux
Conclusion partielle
L‟implantation d‟un second poste source HTB/HTA dans le grand PortoNovo à l‟horizon 2030 nécessite la mobilisation de 652 673 342,469 F CFA
pour l‟acquisition des équipements électriques de puissances contenues dans le
devis n°1.
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
73
CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES
L‟étude de la puissance de pointe sur le réseau de distribution du grand
Porto-Novo grâce à la méthode de projection tendancielle, nous a permis de
montrer qu‟elle croît de 5,651% chaque année selon un scénario moyen et va
atteindre 48,2MVA en 2030 ; ce qui est largement supérieur à celle disponible
au poste source de Houinmè. Or, ce dernier prend son alimentation sur les jeux
de barres 63KV du poste source de Cotonou-Akpakpa et si aucune stratégie de
production n‟est mise en place, le déficit énergétique va continuer de persister.
Pour ne pas être confronté à ce problème en 2030, nous avons fait un découpage
du grand Porto-Novo en trois zones alimentées chacune par des postes sources
différents mais bouclés:
- Avrankou et Ifangni (dans le plateau) : poste source de Tanzoun ;
- Porto-Novo et Adjarra : Poste source de Houinmè ;
- Akpro-Missérété, Dangbo, Adjohoun, Bonou et les zones de l‟hôtel La
Capitale et de l‟hôpital El Fater: Poste source à créer à l‟horizon 2030.
Nous avons identifié ensuite le site d‟accueil du nouveau poste et proposé
comme source de production une centrale mixte extensive de 48,2MVA dont la
puissance crête du solaire est 32MW. Puis le dimensionnement et le choix des
divers éléments du nouveau poste sont également abordés.
Suivi d‟un plan prévisionnel d‟exécution des travaux de construction de
la sous-station, le coût moyen d‟acquisition des équipements de puissances du
poste source HTB/HTA dimensionnés envoisine 652 673 342,469 F CFA.
Comme nous n‟avons pas traités le dimensionnement approfondi de la
centrale et que les travaux doivent être exécutés simultanément pour qu‟en début
2030, le nouveau poste source puisse trouver une bonne alimentation, nous
suggérons une continuité du travail sur étude et dimensionnement de la centrale.
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
74
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
[01] SBEE, République du Bénin, Direction des Etudes et du Développement,
Rapport annuel d‟activité 2013.
[02] Jean Marie KAUFFMAN, « Guide du logiciel de répartition de puissances
Power World », Université de Franche-Comté. 2004
[03] Henri Persoz, Gérard Santucci, Jean-Claude Lemoine, Paul Sapet, 1984, la
planification des réseaux électriques, édition EYROLLES ,61Bd Saint-Germain
Paris 5ème, 524p
[04] SBEE, République du Bénin, Poste source Houinmè, Fiche de relevé de
charge,
[05] SBEE, République du Bénin, Direction des Etudes et de la planification,
2012, Rapport provisoire d‟activités, 92p.
[06] TRANSENERGIE, Octobre 2003, schéma départemental d‟électrification
de la Guyane, Rapport N°1 final : état des lieux de l‟offre et de la demande
électrique, version 1, Guyane Française, 80p
[07] EHOU Corinne, mémoire d‟Ingénieur de conception en Energie
Electrique, Mars 2013 « Etude de la demande en énergie électrique dans la
commune de Porto-Novo à l‟horizon 2025 »
[08] IDIR Abdel-Karim, Mémoire de Master Systèmes Embarqués et énergie
Spécialité « Energie Electrique », Rénovation du poste source 63/20kV ERDF à
Remiremont.
[09] Merlin Gerin, Guide technique
[10] Gestionnaire du Réseau de Transport d‟Electricité, Cahier de Charges
Général Postes HTB (structures et matériels HTB) (C-C-P), 120p
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
75
[11] Jean-Marie BEAUSSY, F:\Questions Réponses Forum\7 Intensité
admissible dans les jeux de barres.doc
[12] Jean-Pierre Thierry, Christophe Kilindjian, Cahier technique 162 « efforts
électrodynamique dans les barres basse tension »
[13] Cahier technique N°7 de MICROENER, « définition des réducteurs de
mesure »
[14] Université de Liège, Faculté des Sciences, « Appliquées Transport et
distribution de l‟énergie électrique », manuel pratique.
[15] SBEE, République du Bénin, Direction des Etudes et de la Planification «
Rénovation et renforcement des réseaux de Cotonou, Porto-Novo, Calavi et
Lokossa », Rapport d‟Avant-Projet Simplifié, Cotonou, Avril 2011
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
76
Annexe
Annexe 1
Figure 1 : Extrait schéma unifilaire du départ D1 (Poste source de Houinmè)
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
77
Figure 2 : Extrait schéma unifilaire du départ D4 (Poste source de Houinmè)
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
78
ANNEXE 2
Tableau1 : Caractéristiques linéiques des départs du réseau HTA de Porto-Novo
Conducteurs
R (Ω/km)
LW
(Ω/km)
y (S/km)
54 mm2 Almélec
0,736
0,39
0,3597.10-6
75 mm2 Almélec
0,537
0,37
0,3789.10-6
117mm2 Almélec
0,369
0,35
0,3864.10-6
150 mm2 Cuivre
0,1994
0,1302
13,1633.10-6
Tableau2 : Relevé du 01/01/2015 (Poste de Houimè)
Heures de
pointe
Courant (A)
D1
D2
D3
D4
(01/01/2015)
Total
Total
(A)
(MVA)
Cos
7h
65
95
142
220
520
11,8
0,86
12h
53
56
130
190
490
10,5
0,88
21h
102
152
210
330
790
20,52
0,88
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
79
Tableau 3 : Caractéristiques (P.U) et charges aux heures de pointe départ D 1
Numéro de
la ligne
Résistance Réactance Susceptance
inductive
Numéro de
charge
Charge
physique
(KVA)
Charge aux heures de
pointe
(KVA)
1
0,00231
0,00151
0,007746
1
400
114,7
2
0 ,00106
0,00069
0,0035685
2
800
240
3
0,00119
0,000777
0,0039825
3
650
195
4
0,000933
0,000608
0,0031275
4
650
195
5
0,00115
0,000751
0,00385424
5
500
154
6
0,000395
0,0002577 0,00133425
6
1750
542,5
7
0,000844
0,000512
0,002835675
7
500
154
8
0,000688
0,000404
0,0023085
8
1550
480,5
9
0,000782
0,000512
0,00262114
9
670
203,7
10
0,0009955 0,00064
0,00333675
10
1000
310
11
0,00112
0,00374625
11
750
230,5
0,00072
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
80
Tableau 4 : Caractéristiques (P.U) et charges aux heures de pointe départ D2
Numéro de
la ligne
Résistance
Réactance
inductive
susceptance
Numéro de la
charge
Charge physique
(KVA)
Charge aux heures
de pointe
(KVA)
1
0,00082
0,000537
0,0027603
1
750
322,5
2
0,000995
0,000648
0,003334725
2
1750
752,5
3
0,000591
0,000386
0,00198125
3
720
309,6
4
0,000613
0,0004
0,0020524725
4
730
313,9
5
0,00078
0,002
0,0001932525
5
1900
817
6
0,00377
0,00173
0,00152325
6
840
351,2
7
0,00412
0,002184
0,00010197
7
770
321,1
8
0,003822
0,00204
0,000095418
8
830
351
9
0,00456
0,00241
0,000112725
9
250
100
10
0,00155
0,000822
0,0014068125
10
570
228
11
0,00902
0,004784
0,0002233737
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
81
Tableau 5 : Caractéristiques (P.U) et charges aux heures de pointe départ D 3
Numéro de
la ligne
Résistance
Réactance
inductive
susceptance
Numéro de la
charge
Charge physique
1
0,00111
0,00105
0,000058725
1
2000
974,11
2
0,00305
0,002899
0,0001626
2
900
432
3
0,0018
0,0017
0,0000954
3
900
438,88
4
0,00643
0,00340
0,00016
4
500
243,52
5
0,00575
0,00545
0,00031
5
1700
811,76
6
0,01124
0,00595
0,00028
6
740
355,3
7
0,00520
0,00502
0,00028
7
1200
560
8
0,01180
0,00627
0,00029
8
1350
637,64
9
0,00409
0,00388
0,00022
9
360
175,3
10
0,01140
0,01080
0,00061
10
230
194,11
11
0,01095
0,01030
0,00058
11
450
369,44
Robert Yédénou DJOSSOU // Mémoire d‟Ingénieur de Conception en Energie Electrique // EPAC
(KVA)
Charge aux heures de
pointe (KVA)
80
Tableau 5 : Caractéristiques (P.U) et charges aux heures de pointe départ D 3
Numéro de
la ligne
Résistance
Réactance
inductive
susceptance
Numéro de la
charge
Charge physique
1
0,00111
0,00105
0,000058725
1
2000
974,11
2
0,00305
0,002899
0,0001626
2
900
432
3
0,0018
0,0017
0,0000954
3
900
438,88
4
0,00643
0,00340
0,00016
4
500
243,52
5
0,00575
0,00545
0,00031
5
1700
811,76
6
0,01124
0,00595
0,00028
6
740
355,3
7
0,00520
0,00502
0,00028
7
1200
560
8
0,01180
0,00627
0,00029
8
1350
637,64
9
0,00409
0,00388
0,00022
9
360
175,3
10
0,01140
0,01080
0,00061
10
230
194,11
11
0,01095
0,01030
0,00058
11
450
369,44
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(KVA)
Charge aux heures de
pointe (KVA)
81
ANNEXE 3
Tableau 1 : Relevé aux heures de pointe (poste source de Houinmè)
Année
Puissance de pointe (MVA)
2002
13,5
2003
14,25
2004
19,0125
2005
18,4875
2006
18,8875
2007
19,75
2008
21,3375
2009
21,225
2010
21,4125
2011
23,3125
2012
24,25
2013
19,3
2014
20
2015
20,52 (1er Janvier 2015)
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ANNEXE 4
Aluminium et cuivre
Caractéristiques
Unités
Masse volumique
Kg/m3
8890
2700
Résistivité à 20°C suivant
norme (max)
µῼ.cm
1,83
3
Résistivité à 20°C : calcul
usuel
µῼ.cm
1,75
3
Coefficient de dilatation
linéique
°C-1
17X10-6
23X106
Résistivité : coefficient de
température
°C-1
3,93X10-3
3,6X10-3
Potentiel électrochimique
mV
800
-830
Température de fusion
°C
1083
658
J/g/K
0,38
0,9
Conductivité thermique
W/cm/K
3,85
2,17
Module d‟élasticité
Mpa/mm2
105000
70000
Module de cisaillement
Mpa/mm2
46000
28000
Capacité thermique massique
à 25 °C
Cuivre recuit Aluminium 6101
¼ dur
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(09) facteurs de dimensionnement jeux de barres plats
Coefficient de forme
K1 1
→ Barre plate
Coefficient de nombre
K2 1
→ 1 Barre. Pour n barres en
//
Coefficient de métal
K3 1,28
→ Cuivre
1
→ Aluminium au titre
de99% (A4)
1,02
→ Aluminium au titre
de99,5% (A5/L)
Coefficient d‟état de
surface
K4 1
→ Barres non peintes
1,12
→ Barres peintes
Coefficient de position
K5 1
→ Barres sur chant
0,75
→ Barres à plat
Coefficient d‟atmosphère
Coefficient d‟échauffement
Coefficient de température
ambiante
Coefficient de nature du
K6 1
→ Atmosphère calme
1,1
→ Calme mais non confinée
1,2
→ A l‟extérieur
K7 30°C
→ 0,86
35°C
→ 0,93
40°C
→1
45°C
→1,07
50°C
→ 1,14
K8 45°C
→ 1
K9
→1
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→1
courant
Courant continu
2
→ 0,98
Courant alternatif pour 1
barre < 200x20
3
→ 0,95
4
→ 0,94
5
→ 0,93
barres en parallèle
6
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85
Table des matières
SOMMAIRE ………………….………………………………………………..i
DEDICACES …………………………............................................................ iii
REMERCIEMENTS …………………………………………………………..iv
LISTE DES SIGLES ET ABREVIATION …………………………………….v
LISTE DES TABLEAUX ………………………………………………...…...vii
LISTE DES FIGURES…………………………………….………………….Viii
RESUME ……………………………………………………………..………...ix
ABSTRACT…………………………………………………………………......x
INTRODUCTION GENERALE………………………………………………1
CHAPITRE1: Description, analyse du réseau électrique du grand PortoNovo(Commune de Porto-Novo; Adjarra; Avrankou; Akpro-Missérété;
Dangbo; Adjohoun et Bonou): les problèmes du réseau.…………………….….3
Introduction partielle…………………………………………………………….4
1.1. Situation géographique du réseau électrique alimenté par la sous-station de
Porto-Novo………………………………………………………………………4
1.2. Description du réseau de distribution électrique du grand Porto-Novo ...….4
1.3. Analyse du réseau électrique du grand Porto-Novo …………………..…...9
1.4. Les problèmes du réseau…………………………………………………..21
Conclusion partielle …………………………………………………………….21
CHAPITRE2: Reconfiguration du réseau HTA………………………...…….22
Introduction partielle …………………………………………………………..23
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2.1. Les différentes méthodes d‟estimation de la demande en énergie
électrique…………………………………………………………………….…23
2.2. Estimation de la puissance électrique de pointe sur l‟ensemble du réseau
HTA du grand Porto-Novo à l‟horizon 2030…............................................24
2.3. Détermination de la puissance à installer à l‟horizon 2030……………….29
2.4. Reconfiguration du réseau HTA du grand Porto-Novo à l‟horizon 2030..31
Conclusion partielle………………………………………………………….…31
CHAPITRE3: Dimensionnement du poste source HTB/HTA……………..…32
Introduction partielle………………………………………………………...…33
3.1. Critères et choix du site d‟implantation de la sous-station ………………..33
3.2. Conception de la sous-station d‟Azowlisè…………………………….....34
3.3. Dimensionnement et choix des éléments du poste…………………….......37
3.4. Solidarité entre les trois postes HTB/HTA de Tanzoun, Houinmè et
Azowlisè……………………………………………………………………….62
Conclusion partielle……………………………………………………………65
CHAPITRE4: Evaluation du coût moyen d‟acquisition matériels et plan
d‟exécution des travaux- partie électrique………………………………….......66
Introduction partielle ........................................................................................ 67
4.1. Inventaire des matériels ………………………………………………......67
4.2. Elaboration du devis n°1…………………………………………………..67
4.3. Plan d‟exécution prévisionnel des travaux ……………….........................72
Conclusion partielle…………………………………………………………...73
CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES…………………...…..74
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES………………………………………75
ANNEXES…………………………………………………………………….77
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