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Protection des transformateurs et de leurs accessoires REPUBLIC OF CAMEROON REPUBLIQUE DU CAMEROUN PEACE WORKFATHERLAND PAIX TRAVAILPATRIE MINISTERY OF HIGHER EDUCATION MINISTERE DE LENSEIGNEMENT SUPERIEUR UNIVERSITY OF YAOUNDE I UNIVERSITE DE YAOUNDE I ECOLE NATIONALE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE B.P. Yaound DEPARTEMENT DES GENIES ELECTRIQUES ET DES TELECOMMUNICATIONS RAPPORT DE STAGE Thme PROTECTION DES TRANSFORMATEURS ET DE LEURS ACCESSOIRES Stage effectu du juillet au septembre A lAESSONEL DRES Yaound Mmoire rdig par KOUGANG Guy Rostand Encadreur professionnel Mr. DIBONJI Paul Anne acadmique Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires Table des matires Remerciements .................................................................................................................................................... ......... Rsum .................................................................................................................................................... ..................... Introduction gnrale .................................................................................................................................................... IPrsentation de lentreprise................................................................................................................................... Historique et mission........................................................................................................................................ .... Les infrastructures ................................................................................................................................................ Position hirarchique du poste de BRGM ........................................................................................................... IILe poste HTB/HTA du BRGM....................................................................................................................... Schma unifilaire ............................................................................................................................................ Etude fonctionnelle du schma unifilaire ....................................................................................................... La transformation ........................................................................................................................................... Les protections et mesure ............................................................................................................................... Protection du transformateur ...................................................................................................................... protection de linstallation .......................................................................................................................... I Protection des dparts ................................................................................................................................ Protection des personnes. ............................................................................................................................ Exploitation du poste ...................................................................................................................................... III .................................................................................................................................................... ........................... IVTRANSFORMATEURS ET FONCTION ..................................................................................................... Protocole de maintenance dun transformateur de puissance ................................................................................. Visites dinspections ........................................................................................................................................... MAINTENANCE DES ACCESSOIRES ........................................................................................................... ENTRETIEN DES RADIATEURS / AEROREFRIGERANTS / HYDROREFRIGERANTS .............. TRAVERSEES HT MT BT OU BOITE A CABLES............................................................................ ASSECHEUR DAIR .................................................................................................................................... COMMUTATEUR HORS TENSION .......................................................................................................... CHANGEUR DE PRISES EN CHARGE .................................................................................................... CONNEXIONS DE PUISSANCE ............................................................................................................... APPAREILLAGE DE SURVEILLANCE ET DE PROTECTION .............................................................. ARMOIRES AUXILIAIRES ........................................................................................................................ PIECES DE RECHANGE........................................................................................................................... ANALYSES DHUILE .............................................................................................................................. STOCKAGE LONGUE DUREE ........................................................................................................................... Surveillance ................................................................................................................................................ STOCKAGE des BALLONS SURMOULES .............................................................................................. Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires CONTROLES AVANT MISE EN SERVICE ....................................................................................................... ANALYSES DE QUELQUES PROBLEMES ...................................................................................................... LES PROTECTIONS ............................................................................................................................................. Les dispositifs de protection contre les surtensions ..................................................................................... Protection contre les surcharges ............................................................................................................................. IV Protection, contrle, commande et tlconduite Relais de protection et de contrle ........................................... Fonction dun relais programmable pour poste ................................................................................................. Recapulatif des fonctions de protection dun relais programmable Gamme MICOM PX .......................... Gamme Sepam........................................................................................................................................ ............ Tlconduite et permutation de sources PASA, ITI, T........................................................................... Coffret de tlconduite ITI ................................................................................................................................. Protocole de maintenance prventive dune armoire de protection ................................................................ V Proposition dinnovation des rseaux de AES SONEL Architecture de distribution lectrique scurise .......... Conclusion Gnrale......................................................................................................................................... .......... Annexe Glosaire .................................................................................................................................................... Annexe Photos .................................................................................................................................................... ... Bibliographie .................................................................................................................................................... .......... Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires Remerciements Compte tenu du bon droulement de ce stage, je tiens remercier tous ceux qui de prs ou de loin ont influenc positivement ma personne savoir Lentreprise AESSONEL pour mavoir permis de raliser ce stage et en particulier Mr DIBONJI PAUL Mr EBOUELE Thophile, Mr KANKEU Chrtien, Mr NGOUNOU Michel et Mr SAGAN Martin pour leurs multiples disponibilits LEcole Nationale Suprieure Polytechnique et particulirement les enseignants du dpartement du gnie lectrique pour cette formation que je continue de suivre Mes camarades de promotion Tous les membres de ma famille NGUEPONG LAZARE, MANFOUO ROSE, YONTA Bertin, YONTA Boniface, LANING Augustin, Prsil DAGO Ma trs chre Adrienne TOUKEM ainsi que son frre FAMOE FEUPESSI Willy M. Mr TOLIE TASSE CLOVIS HERVE Mr UM LAURENT Mr JUSTIN NINGUE LE SEIGNEUR TOUT PUISSANT pour mavoir suivi jusqu prsent et encore Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires Rsum Le poste de transformation du BRGM a connu un incident majeur, notre but est de proposer une planification scuritaire optimale tout en assurant une innovation du matriel vers des technologies nouvelles qui permettra un suivi en temps rel des quipements et du personnel de la structure tout en assurant la continuit de service et la telconduite. Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires Introduction gnrale Avec le dveloppement de lhomme, le besoin nergtique na pas tarder simposer cest pour cette raison que lon sest jeter la recherche de nombreuse formes dnergie qui avec le temps certains se sont vue les plus utilises parmi lesquels lnergie lectrique. Trs vite le besoin de la produire, transporter et distribuer sest impos cest dans ce cadre quest ne la notion de rseau lectrique. Dans ce document, il est question de prsenter les transformateurs de puissance et les protections dun maillon du rseau lectrique de AESSONEL plus particulirement ceux dun poste de transformation cas du poste de transformation du BRGM. Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires I Prsentation de lentreprise Historique et mission En , sous loccupation britannique, centrales hydrolectriques LUEMANN et MALALE permettent de fournir de llectricit dans la rgion de MUYUKA. Avant la premire guerre mondiale, deux foyers dlectricit sont cres en plein Cameroun Oriental Nkongsamba, Douala, et Yaound. En outre un service publique de fourniture en lectricit qui rachte les centrales prives installes est cre. La premire socit dnergie ENELCAM Energie Electrique du Cameroun a vu le jour en . Elle a pour mission de produire de lnergie lectrique. En on achve la construction de la centrale de YOKE. En la socit POWERCAM est fonde au Cameroun occidental. Sen suit celle de EDC Electricit du Cameroun en . La fusion dENECAM et EDC donna naissance la socit SONEL Socit Nationale dElectricit du Cameroun le mai . Labsorption de POWERCAM West Cameroun Electricity Corporation qui assurait la production et la distribution dnergie dans lex Cameroun occidental nintervient que le Novembre . En le capital SONEL tait valu FCFA. Le vent de privatisation des entreprises publiques lanc en fin des annes donne naissance en juillet par lintermdiaire dune concession entre lEtat et le groupe AES, la socit AESSONEL. De nos jours, AESSONEL dispose dun capital de FCFA reparti entre lEtat et AES corporation dont le sige est ARLINGTON aux USA. AESSONEL est une socit anonyme dconomie mixte qui a pur objet social toute activit concernant directement ou indirectement la production, le transport et la distribution de lnergie lectrique au Cameroun et dans la sous rgion Afrique Centrale. Elle assure cette mission dans le cadre du contrat de concession et du contrat de license de vente dlectricit avec lEtat du Cameroun qui en fixe la fois le primtre, les modalits et les conditions. Les infrastructures Pour remplir ses missions, AES SONEL possde des infrastructures pour la production, le transport et la distribution. La production Le parc de production se prsente comme suit centrales hydrolectriques Songloulou MW, bassin de modulation journalire Eda, MW, fil de leau Lagdo, MW, rservoir en tte Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires barragerservoir pour la rgulation du fleuve Sanaga Bamendjin, Mbakaou, Lagdo, Map pour un total de , Gm centrales thermiques diesel connects au rseaux Oyomabang, Bassa, Logbaba, Yassa, Bafoussam, Limb, et Djamboutou. centrales isoles Le transport En ce qui concerne le transport de lnergie produite, on a deux rseaux Le rseau sud Il est aliment par les centrales hydrolectriques de Songloulou et DEda et de centrales thermiques Oyomabang, Bassa, Logbaba, Bafoussam, Limb et Yassa Il comprend les ouvrages suivants Km de lignes KV et Km de KV postes de transformation postes dinterconnexion / KV et postes sources KV/MT Un rseau de communication commut courant porteur sur ligne Un systme de telconduite SCADA ayant son centre au grid dispatch dEdaMangomb Le rseau Nord Il est aliment par la centrale hydrolectrique de Lagdo et la centrale la centrale thermique de Djamboutou Il comprend les ouvrages suivants Km de ligne KV et Km de ligne KV Un rseau de tlcommunication commut courant porteur sur ligne La distribution Le rseau de distribution dAESSONEL est reparti en rgions lectriques Le littoral Le centre Louest Le nord Sur le rseau interconnect sud qui comprend les trois premires rgions lectriques, postes sources HT/MT assurent lalimentation du rseau de distribution. Une trentaine de centrales thermiques isoles assurent lalimentation en nergie lectrique des zones isoles. Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires Position hirarchique du poste de BRGM Il est question de prsenter la position hirarchique du poste dans lequel le stage sest effectu. Organigramme Directeur gnral Direction des Rseaux Sous direction opration et maintenance des rseaux SDOM HTB Division exploitation Cellule dexploitation du Centre Poste de BRGM Aprs cette brve prsentation de la structure de AESSONEL, il est question dans la suite de rentrer dans les particularits dun poste de transformation. Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires II Le poste HTB/HTA du BRGM Schma unifilaire Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires Fig Schma unifilaire du poste du BRGM Etude fonctionnelle du schma unifilaire Les deux arrives venant dOyomabang sont constitues chacune dun circuit bouchon servant la tlconduite , dun sectionneur de terre pour consignation de la ligne ou du poste, dun combin de mesure et dun disjoncteur dbrochable de faon palier labsence dun sectionneur de ligne. Lentre de chaque disjoncteur est connecte chaque jeu de barre KV, les deux jeux de barres, via des disjoncteurs sont connect aux deux transformateurs de puissance. Le secondaire de chacun des deux transformateurs est connect via un disjoncteur un jeu de barre KV. Les deux jeux de barre peuvent tre coupls laide dun disjoncteur. A partir de ces jeux de barre on constitue les dparts devant alimenter les diffrentes zones. Chaque dpart est constitu dun transformateur de courant pour la mesure et la protection, dun disjoncteur dbrochable et dun sectionneur de terre pour la consignation du dpart. Sur ces jeux de barres sont galement connects les bancs condensateurs .MVAR et . MVAR et les transformateurs de services auxiliaires TSA. La transformation Elle est ralise par les deux transformateurs qui sont dots de rgleur de prises ct HTA dont le passage dune prise lautre se fait par rapport une consigne KV afin de compenser les chutes de tension en ligne ct HTA. Les protections et mesure Protection du transformateur Elles sont intgrs lors de la construction. Contre un excs de gaz dans le transformateur Le relais buchholz assure cette protection. Contre un excs de temprature Le thermostat assure cette fonction Contre les dfauts de masse cuve En cas de rupture de lisolement de la partie lectrique, il y a contact avec la masse du transformateur, cette protection assure la mise la terre de la masse et le courant de dcharge est mesur via un transformateur de courant. Contre les surintensits Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires Elle est assure par le combin de mesure en amont et par un transformateur de courant en aval du transformateur qui envoient les images du courant et ou de la tension aux armoires de protection du transformateur. protection de linstallation Protection des jeux de barre JDB Le JDB Kv est protg des courants de dfauts travers la mise la terre du neutre sectionneur de barre au primaire du transformateur coupl en toile. Un TC sert capter le courant de dfaut qui est analys dans la chambre de contrle commande. Le JDB KV quant lui est protg par la mise la terre du secondaire du transformateur par le neutre primaire du TSA. Bref, le primaire du TSA tant connect en toile, les courants de dfaut homopolaire sont conduits vers le sol travers le neutre de celui ci reli la terre via un sectionneur et un TC donc le TSA joue aussi le rle de bobine de point neutre. I Protection des dparts A chaque dpart est mont en srie un TC et un transformateur de potentiel TP barre est mont sur le JDB KV. Ces diffrents transformateurs envoient en permanence les images de la tension du JDB et le courant de chaque dpart vers les cellules de contrle commande o elles sont analyses et compares des valeurs de rfrence do la possibilit douverture de dpart en cas de dfauts ou de la mise en marche des bancs condensateur pour filtrer la tension du JDB ou amliorer le facteur de puissance. Protection des personnes. Ceci est assur par la mise la terre de toutes les masses mtalliques de la structure et la liaison quipotentielle ralise sur le site. Exploitation du poste Elle consiste en un suivi permanent des grandeurs lectriques sur le rseau, daquitations des dfauts, de mise en ou hors tension des dparts ainsi que la mise en ou hors service des bancs condensateur et dappel dquipe de maintenance en cas de disfonctionnement. Il faut noter que tout se passe sous les accords du grid dispatch. Aprs cette brve prsentation de la structure, nous prsenterons dans la suite les transformateurs de puissance ainsi que les protections dune structure lectrique Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires III TRANSFORMATEURS ET FONCTION Selon le domaine dutilisation les transformateurs peuvent tre les transformateurs de puissance utiliss dans les systmes de production et de distribution de lnergie lectrique fig. les autotransformateurs, dans lesquels lenroulement secondaire nexiste pas il est remplac par une portion denroulement primaire les transformateurs de mesure ils sont destins rduire la tension ou le courant pour effectuer des mesures en scurit les transformateurs spciaux de soudure, pour tubes luminescents, pour fours induction haute et basse frquences, inverseur des phases, etc. Fig Transformateur de puissance dans un systme de production et de distribution de lnergie lectrique Etant donn que le ou les transformateur principalaux est le cur du poste, il est ncessaire den effectuer une maintenance permanente Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires Protocole de maintenance dun transformateur de puissance Les recommandations de maintenance dun transformateur de puissance A cet effet, il liste les oprations de maintenance raliser et prcise pour chacune leur contenu, conditions de ralisation et priodicit. Visites dinspections Visites dinspection Mensuelle Inspection visuelle et auditive des appareils en service pour mettre en vidence dventuelles anomalies telles que fuite, bruit, chauffement, encrassement. Observations particulires des niveaux dhuile conservateurs et asscheurs des bornes au niveau des joints, des brides de raccordement entre circuits des brides de raccordement des appareils pompe de circulation, vannes, etc. des changeurs, des thermomtres. Ecoutes particulires des moto ventilateurs, pompes de circulation, bruits inhabituels issus du transformateur cliquetis, grsillements, etc. Compteur de dcharge des parafoudres Relever le nombre de dcharge, Visites dinspection Annuelle. Inspection approfondie ncessitant la mise hors tension de lappareil. Etat gnral du transformateur traces de rouille, manque de peinture, tat de la visserie, tat des chemins de cbles, tat des tuyauteries, tat du couvercle suprieur du transformateur. Etat des accessoires Analyses dhuile Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires MAINTENANCE DES ACCESSOIRES ENTRETIEN DES RADIATEURS / AEROREFRIGERANTS / HYDROREFRIGERANTS Priodicit annuelle . NETTOYAGE Nettoyage par air ou eau sous pression selon recommandations du constructeur. La date de ralisation sera choisie en fonction du phnomne prpondrant de pollution pollen, sable, etc. et de prfrence avant les priodes de forte chaleur. . GROUPE MOTO VENTILATEUR / MOTO POMPE Suivant recommandations du constructeur TRAVERSEES HT MT BT OU BOITE A CABLES Priodicit annuelle Vrification du niveau dhuile sur les traverses HT. Vrification de la propret. Vrification de la non prsence de cassures ou dimpact sur les ailettes. Vrification de ltanchit huile. Vrification de ltanchit des botes cbles. PARAFOUDRE Priodicit Mensuelle Relev de lenregistrement des compteurs de dcharge Priodicit annuelle Vrification de la propret de la traverse Vrification de la connexion HT Vrification de la liaison mise la terre ASSECHEUR DAIR Priodicit annuelle ou plus selon coloration. Remplacement des charges de silicagel. Vrification niveau dhuile dans lasscheur. COMMUTATEUR HORS TENSION Priodicit annuelle Manuvre du commutateur hors tension sur toutes ses positions. Nota Cependant si le commutateur na pas t manuvr depuis plusieurs annes, il est prfrable de ne pas le faire titre prventif, les risques de dysfonctionnement tant alors plus importants que le bnfice. CHANGEUR DE PRISES EN CHARGE Priodicit annuelle Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires Manuvre du rgleur sur lensemble de la plage pour vrifier le passage correct des gradins. Mesure du temps de passage. Contrle des scurits et de lappareillage suivant recommandation constructeur. Analyses dhuile physicochimique et chromatographique. Toutes les manuvres ou ans, rvision complte du rgleur avec change des pices suivant besoin contact, rsistance de passage. Cette rvision est ralise sur site par un reprsentant du constructeur. La priodicit peut tre porte manuvres si le circuit est filtr en permanence. CONNEXIONS DE PUISSANCE Priodicit annuelle. Inspection par thermographie des connexions haute et basse tensions de puissance pour mettre en vidence un chauffement anormal. APPAREILLAGE DE SURVEILLANCE ET DE PROTECTION Tout transformateur est quip de capteur et appareillage permettant de dtecter tout dfaut grave et/ou de protger contre les consquences ventuelles dun dfaut. Ces capteurs provoquent une signalisation et/ou commandent le disjoncteur amont. Ces organes de protection sont principalement Ce contrle doit tre ralis en utilisant la fonction quot test ou local quot quand elle existe, par simulation coupure alimentation auxiliaire lectrique pour les dfauts tels que dfaut circulation dhuile, dfaut Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires ventilation, dfaut moteur de commande pour rgleur en charge ou par vrification en vraie grandeur des sondes de temprature thermostat. Ces vrifications doivent tre compltes par des essais de vrification des ordres de dclenchement du disjoncteur contrlant lalimentation du transformateur. ARMOIRES AUXILIAIRES Priodicit annuelle. Les armoires auxiliaires ou de regroupement contiennent du matriel lectrique. Ce matriel lectrique doit faire lobjet dune inspection visuelle en observant les points suivants Echauffements anormaux des relais, des borniers, des cbles. Etat des mises la terre des cbles. Contrler le maintien des cbles dans les presses toupes. Fonctionnement du chauffage et de son thermostat, de la ventilation ou de la climatisation. De plus, ltat gnral de larmoire est vrifier. Contrler la non prsence de nids dinsectes au lieu des ouies daration. Contrler ltat du joint dtanchit de la porte de larmoire. Etat de lavancement de la corrosion. Etat de la mise la terre de larmoire ellemme sur le rseau gnral de terre. PIECES DE RECHANGE Priodicit annuelle. Vrification des pices de rechange et maintien des listes jour type de pices, numro de srie, date de stockage et premption, Etat de la pice et du conditionnement. ANALYSES DHUILE Priodicit annuelle. Les analyses dhuile constituent loutil principal de diagnostic de ltat dun transformateur. Les rsultats doivent tre interprts en valeur absolue, en tendance, en fonction du type de transformateur, en fonction de son rgime de service, en fonction de son type de construction et des matriaux employs. Linterprtation des rsultats peut donc savrer dlicate, en particulier ds lors que des seuils limites sont atteints et elle doit tre considre comme du travail de spcialiste. De ce fait, la ralisation des analyses et leur interprtation seront confies si possible au constructeur de lappareil, qui parmi les spcialistes, est celui qui dispose du plus grand nombre dinformation sur lquipement. Nous proposons la fourniture des quipements et modes opratoires pour raliser les prlvements dans les meilleures conditions. Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires . ANALYSE PHYSICO CHIMIQUE Prlvement dchantillons dhuile et ralisation des mesures et analyses suivantes . rigidit dilectrique teneur en eau . colorimtrie . indice dacidit Le prlvement peut tre ralis par du personnel du site ou par un reprsentant du laboratoire danalyse suivant la procdure du laboratoire et avec le matriel appropri. Il est ralis, le matriel tant de prfrence en service, le plus rapidement possible aprs la mise hors tension. La temprature dhuile au moment du prlvement doit tre note. Il est recommand de confier les analyses dhuile au laboratoire du constructeur du transformateur qui doit formuler ses recommandations. Nota La priodicit peut tre rduite si une des grandeurs sapproche des seuils limites admissibles. Interprtation et action se conformer la norme CEI et si possible aux commentaires du laboratoire du constructeur. . ANALYSE CHROMATOGRAPHIQUE DES GAZ DISSOUS Priodicit annuelle, Prlvement dchantillons dhuile et ralisation de lanalyse par chromatographie en phase gazeuse de la teneur en gaz dissous. Cette priodicit peut tre rduite suivant les rsultats obtenus. Nota sauf exceptions telles que boite cbles ou compartiment rgleur avec filtration en continu o la priodicit pourra tre bi ou tri annuelle. Interprtation et action se conformer la norme CEI et si possible aux recommandations du laboratoire du constructeur. . Analyse des Furfurals Priodicit Tous les ans pour les appareils anciens et/ou trs sollicits, A raliser sur les appareils anciens gt ans, sur les appareils trs sollicits rgime de surcharge frquent, fonctionnement temprature dhuile leve, sur les appareils prsentant des teneurs en eau leves et/ou des points de haute temprature. Interprtation et action selon norme CEI et si possible aux recommandations du laboratoire du constructeur. . Analyses complmentaires Des analyses complmentaires peuvent tre juges ncessaires au vu des rsultats des analyses physicochimiques et chromatographiques pour affiner un diagnostic. Il est recommand de les faire raliser par le laboratoire du constructeur. Il peut sagir danalyse de sdiment en cas de boue danalyse des mtaux point chaud haute temprature comptage de particule pour transformateur gt KV etc Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires . Suivi Traabilit Les rapports danalyse des laboratoires seront archivs. Il est recommand de les communiquer pour information au constructeur. STOCKAGE LONGUE DUREE Stockage des transformateurs entirement quips Surveillance Armoire des auxiliaires Alimentation lectrique des armoires Alimentation lectrique des rsistances de chauffe des armoires Circuit rfrigration Priodicit mensuelle Faire tourner les groupes moto pompes mn Faire tourner les moto ventilateurs mn Vrifier les niveaux dhuile des conservateurs transfo, rgleur et traverses Vrifier la couleur du dessiccateur des asscheurs transfo et rgleur Vrification des armoires tat des composants, fonctionnement des rsistances Vrification tat gnral peinture Vrification absence fuite dhuile Vrification du dilectrique Priodicit annuelle Teneur en eau ppm Rigidit dilectrique kV CEI STOCKAGE des BALLONS SURMOULES Isolation cellulosique Les ballons doivent rester stocker dans lhuile Teneur en eau de lhuile ppm maximum Remarque Lors du montage du ballon dflecteur, vrifier que la teneur en eau de lhuile de stockage est ppm et que le ballon dflecteur ne devra pas excder une exposition de plus de h lair ambiant dhumidit relative. Si ces conditions ne sont pas respecter, il faudra en tenir compte lors du traitement final dhuile du transformateur. Prolonger le cycle de traitement de heures. ACCESSOIRES A stocker dans un lieu propre et sec suivant recommandations du fournisseur CONTROLES AVANT MISE EN SERVICE Oprations minimums raliser avant mise en exploitation dun transformateur de puissance Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires Vrification de lhuile dilectrique raliser analyses dhuile Vrification du fonctionnement des auxiliaires contrle avec schma auxiliaire Systme de rfrigration attention au colmatage des arorefroidisseurs Echelonnement des dmarrages. Protections transformateur et rgleur vrifier les seuils alarmes et dclenchement Transformateurs de courant. vrification des connexions Nettoyage des porcelaines de traverse et rglage des clateurs Purge des traverses et vrification des niveaux de traverses Purge des tuyauteries et des systmes de rfrigration Passages des positions du changeur de prises et vrification de la cohrence entre armoire commande et rgleur . Sassurer de la liaison de la cuve la terre ou au dispositif de protection de masse. Vrifier les niveaux dhuile conservateur. Vrifier ltat du matriau dshydratant et le niveau dhuile dans lasscheur dair. Vrifier la position des vannes Vrifier ltanchit de lappareil Vrification des contacts si installation gaz SF sur traverse Recommandations Il est conseill de renouveler les oprations de purge fois aprs avoir fait fonctionner les pompes minutes et aprs minutes dattente. ANALYSES DE QUELQUES PROBLEMES Quelques problmes les plus frquents ainsi que les solutions mettre en uvre pour rsoudre les problmes. Etat du transformateur hors tension Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires Quand bien mme un transformateur fonctionne bien il faut encore que toutes les protection soient en bon tat. LES PROTECTIONS En dehors des protections thermiques, il existe deux grandes catgories de protection savoir les protections contre les surtensions et celles contre les surcharges. Les dispositifs de protection contre les surtensions Principe de la protection La protection des installations et des personnes contre les surtensions est dautant meilleure quun coulement des perturbations vers la terre est assur, et ceci le plus prs possible des sources de perturbation. Cela impose la mise en uvre de prises de terre de faible impdance. Ainsi, on distingue niveaux de protection contre les surtensions Premier niveau de protection Lobjectif est dviter limpact direct sur les ouvrages en captant la foudre et en lorientant vers des lieux dcoulement privilgis, au moyen de paratonnerres, dont le principe est bas sur la distance damorage une tige place en haut de la structure protger capte la foudre et lcoule travers le rseau de terre cages mailles ou de Faraday cbles de garde Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires Deuxime niveau de protection Son but est dassurer que le niveau disolement au choc des lments du poste nest pas dpass. Il est ralis en HT au moyen dlments assurant lcoulement de londe de foudre la terre tels que clateurs parafoudres HT. Troisime niveau de protection Utilis en BT comme protection complmentaire des quipements sensibles informatique, appareils de tlcommunication, .... Il est ralis au moyen de filtres srie limiteurs de surtensions parafoudres BT. Les clateurs Lclateur est un dispositif simple constitu de deux lectrodes, la premire relie au conducteur protger, la deuxime relie la terre. A lendroit o il est install dans le rseau, lclateur reprsente un point faible pour lcoulement des surtensions la terre et protge ainsi le matriel. La tension damorage de lclateur est rgle en agissant sur la distance dans lair entre les lectrodes, de faon obtenir une marge entre la tenue au choc du matriel protger et la tension damorage au choc de lclateur . Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires Fig Eclateur MT avec tige antioiseaux Les parafoudres Pour palier les inconvnients des clateurs, diffrents modles de parafoudres ont t conus dans le but dassurer une meilleure protection des installations et une bonne continuit de service. Les parafoudres rsistance variable avec clateur sont les plus rpandus dans les installations HT et MT en exploitation depuis quelques annes. La tendance actuelle est vers les parafoudres oxyde de zinc qui possdent des performances meilleures. Classe de dcharge et capacit nergtique Elles sont dtermines par lexprience ou par comparaison avec des affaires identiques. Caractristiques mcaniques Les normes CEI et fixent la limite de pression admissible exprime en quotkAquot qui doit tre vrifie pour le courtcircuit triphas aux bornes du parafoudre. On vrifiera galement les caractristiques du parafoudre par rapport Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires la temprature ambiante laltitude le niveau de pollution la rsistance mcanique au vent, les contraintes sismiques, le givre. Niveau de protection du parafoudre Le niveau de protection du parafoudre au point dinstallation correspond la tension rsiduelle Ursd ses bornes lorsquil est parcouru par son courant nominal de dcharge. Installation des parafoudres HT et MT Dans les rseaux lectriques HT et MT, les parafoudres sont installs lentre du poste pour assurer la protection du transformateur et des quipements du poste. Cette protection nest efficace que si la distance de protection et les rgles dinstallation sont respectes. distance de protection Le phnomne de propagation des ondes montre quau point de rflexion transformateur MT/BT par exemple, la surtension atteint le double de londe incidente. Le parafoudre crte une tension damorage Ursd gale la tension rsiduelle pour les parafoudres ZnO . Sil est situ une distance leve, la tension maximale au niveau du matriel protger sera donc Ursd . Or, la tenue au choc du matriel est gnralement infrieure Ursd . Pour palier cet inconvnient, on installe le parafoudre une distance infrieure la distance de quotprotectionquot D . Le parafoudre subit alors la somme de londe incidente et de londe rflchie. Il amorce donc pour une onde incidente infrieure Ursd . Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires Protection contre les surcharges La protection par disjoncteur des installations lectriques a tendance remplacer de plus en plus les fusibles. En effet, le disjoncteur peut galement raliser les fonctions de sectionnement, de baisse de tension, de tlcommande et de signalisation. On le prfre aussi pour des raisons de maintenance et dautomatisation des installations. Rgles pour la protection par disjoncteur Les surcharges La protection contre les surcharges est assure par la coupure du circuit qui doit intervenir avant lchauffement anormal de la canalisation. Rgles pour les disjoncteurs, la NF C donnes les relations suivantes entre les diffrents courants IB IN et IN IZ Avec IB Courant demploi du circuit IZ Courant admissible pas la canalisation IN Courant assign du dispositif de Protection Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires Les courtcircuits Idc gt ICC Pour pouvoir rsister au plus grand des courtscircuits de linstallation, le pouvoir de coupure valeur maximale du courant que le disjoncteur peut couper doit tre suprieur au courant de courtcircuit. Constitution des disjoncteurs Dfinition Un disjoncteur est appareil mcanique de connexion capable dtablir, de supporter et dinterrompre des courants dans les conditions normales du circuit. Il peut aussi supporter pendant une dure spcifie et dinterrompre des courants dans les conditions de courtcircuit. Constitution gnrale Cest lassociation dun ensemble de contact avec un grand pouvoir de coupure et dun systme de protection contre les surcharges et les courtcircuits. Protection contre les surcharges Les dclencheurs thermiques dtectent de faibles surcharges, laide dun lment bimtallique le bilame. Protection contre les courtscircuits Les dclencheurs lectromagntiques protgent contre les courtscircuits. Ils interviennent audel des courants de surcharge et jusqu lintensit maximale du courant de courtcircuit. Protection contre les contacts indirects Le disjoncteur peuttre muni de dclencheurs courant diffrentiel rsiduel de dfaut ou de baisse de tension, ces systmes pouvant tre temporiss ou non. Caractristiques dun disjoncteur Grandeurs physiques Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires Courant assign ou nominal IN Le courant nominal est la valeur du courant que peut supporter indfiniment un disjoncteur sans chauffement anormal. On appelle aussi calibre du disjoncteur. Courant de rglage IR Le courant de rglage IR est le courant maximal que peut supporter le disjoncteur sans dclenchement. Ce courant est li au rglage du dclencheur thermique. En gnral de , IN. Courant de fonctionnement IM Le courant de fonctionnement IM est le courant de fonctionnement des dclencheurs magntiques, en cas de courtcircuit. Les dclencheurs magntiques ont pour rle de provoquer louverture du disjoncteur en cas de surintensit brutale ou de courtcircuit. La valeur de IM peut varier entre , et IN. Courbe de fonctionnement Courbe de dclenchement Cest lassociation de la courbe de dclenchement du relais thermique et la courbe de dclenchement du relais magntique. Courbes de dclenchement normalis Pour les disjoncteurs modulaires ou les relais magntiques ne sont pas rglables, on a codifi plusieurs courbes qui assure la protection des personnes, des gnrateurs, des lignes de grandes longueurs, o il ny a pas de pointes de courant. Le rglage de IM est de IN. Fig Courbe de dclenchement dun disjoncteur assure la protection gnrale des circuits. Le rglage de IM est de IN. Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires Elle assure la protection des circuits fort courant dappel Transformateurs, moteurs. Le rglage de IM est de IN. Choix dun disjoncteur Le choix dun disjoncteur en basse tension seffectue en fonction du circuit protger et principalement selon Le courant assign ou calibre, en relation avec lintensit admissible selon les rgles de la NF C Du pouvoir de coupure qui dpend de la valeur du courant de courtcircuit au point considr Le nombre de ples uni neutre, bi, tri, ttra polaire La courbe de protection ou les rglages possibles Les dispositifs de protection connexe Notons tout de mme que cette protection est gnralement programme via des relais. IV Protection, contrle, commande et tlconduite Relais de protection et de contrle Dans tout poste de transformation se trouve des cellules de contrle commande. Une cellule de contrle commande est gnralement associe un transformateur dinstrumentation, un disjoncteur diffrentiel ou seuils de courant, de son relais programmable pouvant tre lectromcanique ou lectronique et de la signalisation en cas de fonctionnement. Fonction dun relais programmable pour poste Gnralement, un relais programmable pour poste joue le rle de Mesure de toutes les valeurs instantanes et intgres Commande du disjoncteur et surveillance de sa position et de de son tat dusure Surveillance du circuit et de la bobine de dclenchement Focaliseur de dfauts Consignateur dvnement Pertubographie complte enregistrement des signaux Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires Recapulatif des fonctions de protection dun relais programmable Gamme MICOM PX Maximum courant de phase directionnelle/non directionnel, instantan/temporis seuils Courant mesur de terre directionnel/non directionnel, instantan/temporis seuils Courant calcul de terre directionnel/non directionnel, instantan/temporis seuils Dfaut terre rsistance DTS/Icos Isin seuils Protection wattmtrique homopolaire Admittance de neutre Terre restreinte Logique de protection amperemetrique verrouillage Slectivit logique amperemetrique Enclenchement en charge Maximum de courant retenue de tension Maximum de courant inverse directionnel/non directionnel Surcharge thermique Minimum de courant de phase ou de neutre Minimum de tension seuils Maximum de tension seuils Maximum de tension rsiduelle dplacement du point neutre seuils Maximum de tension inverse Minimum de frquence seuils Maximum de frquenceseuils Protection de variation de frquence Rupture du conducteur de phase Dfaillance disjoncteur Surveillance des transformateurs de tension Dtection de fusion fusible Surveillance des transformateurs de courant Protection contre les surcharges des redresseurs au Si Dclencheurs triphass cycles Contrle du synchronisme Gamme Sepam Pour les applications plus exigeantes, Sepam srie propose des solutions performantes grce ses capacits de mesure des courants et des tensions. Les Sepam srie ralisent ainsi les fonctions suivantes en plus de celles ralises par Sepam srie protection des rseaux en boucle ferme ou avec arrives en parallle par protection directionnelle protection contre les dfauts terre par protection directionnelle adapte tous les systmes de mise la terre du neutre impdant, isol ou compens par protection directionnelle terre protection des rseaux de conguration variable, ncessitant basculement des jeux de rglage et slectivit logique mesures de toutes les grandeurs lectriques courants phase et rsiduel, tensions simples, composes et rsiduelle, frquence, puissances et nergies, Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires aide au diagnostic rseau trs complet secondes denregistrement doscilloperturbographie, historique dtaill des dernires alarmes, mmorisation des informations du contexte des derniers dclenchements adaptation des fonctions de commande grce un diteur dquations logiques personnalisation des messages dalarmes lapplication, et/ou dans la langue de lutilisateur. Sepam srie applications personnalises Spcialement tudi pour rpondre aux clients exigeants des grands sites industriels, Sepam srie apporte des solutions prouves pour la distribution lectrique et pour la protection des machines. protection complte des transformateurs et groupesblocs protection complte des moteurs et des gnrateurs contrle du synchronisme entre rseaux coupler mesure du taux de distorsion harmonique sur le courant et la tension, pour valuer la qualit de lnergie du rseau entres / sorties pour assurer la commande intgrale de lquipement interface hommemachine synoptique pour la commande locale de lappareillage logiciel SFT de programmation Logipam en option, pour programmer des fonctions de commande et de surveillance spciques ports de communication Modbus, pour intgration de Sepam dans rseaux distincts, ou dans des architectures redondantes cartouche mmoire amovible pour remise en service rapide aprs remplacement dune unit de base dfectueuse pile de sauvegarde pour conservation des donnes historiques et des enregistrements doscilloperturbographie. Intgration dans un systme de tlconduite Pour assurer le contrle dun poste HTA, les relais de protection Sepam peuvent tre raccords une interface de tlconduite RTU T et associs des centrales de mesure PowerLogic et des dtecteurs de dfaut Flair. Cette solution exible offre les fonctionnalits suivantes protection des arrives et des dparts dtection du passage des courants de dfaut gestion des interrupteurs base de donnes des vnements et des mesures alimentation secourue communication via le Scada accs local et distance par un serveur web. Chaque type de Sepam comprend lensemble des fonctions ncessaires lapplication laquelle il est destin Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires protection efcace des biens et des personnes mesures prcises et diagnostic dtaills commande intgrale de lquipement signalisation et exploitation locale ou distance Pour chaque application lectrotechnique, la gamme Sepam, propose le relais adapt la protection de votre rseau applications sousstations arrives et dparts applications jeu de barres applications transformateurs applications moteurs applications gnrateurs applications condensateurs. Tlconduite et permutation de sources PASA, ITI, T Coffret de tlconduite ITI Linterface de tlconduite ITI intgre toutes les fonctionnalits ncessaires pour surveiller et commander distance le SM acquisition des diffrents types dinformations position des interrupteurs, dtection de dfauts, valeur des courants, transmission des ordres douverture et de fermeture des interrupteurs change avec le centre de conduite. Il est simple mettre en uvre et exploiter, et offre une garantie de manuvre de lappareillage. Fonction ADA automatisme pour raliser la mise hors service dun tronon dfectueux, par ouverture de linterrupteur HTA, durant le creux de tension .Conscutivement, une alarme est transmise au centre de conduite. Fonction PS en option automatisme de permutation automatique entre deux sources dalimentation distinctes. Protocole de maintenance prventive dune armoire de protection Une armoire de protection est gnralement constitue de dun disjoncteur, de fusible, dun relai programmable, linterface de communication Hommemachine, de la caisse mtallique sans oublier le TC et ou le TP auquel elle est associe. Lors dune maintenance prventive, il est question de Dpoussirer toute les pices de larmoire Vrifier le bon fonctionnement des transformateurs associs. Il sagit de vrifier le bon fonctionnement du TC et ou du TP par la mesure du rapport de transformation en alimentant celuici avec un courant ou une tension de dfaut gnr laide dun gnrateur de dfaut. En cas de dfaillance, solutionner de faon optimale le problme. Vrifier le bon fonctionnement du disjoncteur Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires Mesurer laide dun mgohmmtre les valeur de toutes les rsistances lectriques du disjoncteur dbroch il sagit des rsistances entre contacts fixe contact mobiles contact fixe contacts mobiles la rsistance de contournement de la chambre de coupure, rsistance contact fixe masse rsistance des enroulement du moteur, verifier le bandage, vrifier le fonctionnement du disjoncteur par injection dun courant dfaut. Cellesci sont gnralement de lordre du mgohm Vrifier le bon fonctionnement du relai programmable disjoncteur dbroch Injecter un courant de dfaut au del des valeurs seuils de rfrence auxquelles le relai a t programm et compar le temps de raction du relai celui auquel il a t programm et den faire des corrections si ncessaire. Verifier le temps de rponse globale de lensemble une fois le disjoncteur embroch et le comparer aux valeurs de rfrence et entreprendre les actions ncessaire en cas de rsultat non concluant. V Proposition dinnovation des rseaux de AES SONEL Architecture de distribution lectrique scurise Au cours du stage nous avons constat que malgr le fait quun rseau Ethernet existe au sein de la structure, la teleconduite du rseau nest pas assez bonne et dans certains postes les exploitants non seulement se dplacent beaucoup pour les relevs mais aussi courent un grand risque en tant obligs de renclencher les disjoncteurs manuellement. Tout ceci entrainant de la fatigue mcanique a pour consquence le vieillissement prmatur de ceuxci et au pire des cas des accidents possible en cas dexplosion du disjoncteur. Nous proposons dinstaller des dispositifs de pilotage des cellules distance via les PC et bien sur veillez au remplacement partiel ou total du systme de teleconduite actuel qui est vieillissant. Un haut niveau de disponibilit Cette solution apporte une aide prcieuse pour lexploitation et la maintenance de linstallation lectrique. Elle garantit la traabilit de tout vnement affectant linstallation, permet de dtecter rapidement les dysfonctionnements et de rduire les temps de rparation. Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires Des centrales de mesure sont embarques dans lensemble des quipements protections, onduleurs, batteries de condensateurs permettant ainsi de contrler linstallation en chacun de ses points et de dtecter ou danticiper tous les problmes lectriques. Lefficacit de la maintenance prventive et curative est accrue en orientant les interventions sur dtection de dfaut ou de drive. Un investissement de dpart limit au plus juste pour voluer trs facilement au gr des besoins. Pour les congurations limites, les passerelles Ethernet/ModBus, grce leur fonction de web serveur, mettent automatiquement disposition les principales informations lectriques et de consommation. Ces informations sont accessibles par tout navigateur web. Au gr de lvolution du site ou de laccroissement des besoins, il est facile de rajouter des systmes spcialiss. Une rduction des cots dexploitation et de maintenance Les informations acquises permettent de diagnostiquer lorigine des pannes et orienter les interventions de maintenance prventive planier les interventions de maintenance prvenir les surcharges allonger la dure de vie de linstallation Les alarmes sont transmises aux utilisateurs concerns via les outils de communication les mieux adapts leurs usages poste de Gestion Technique dans les locaux de maintenance tlphone portable ou assistant personnel. Une simplicit et une rapidit dinstallation Les protections intgrant des centrales de mesure vitent linstallation de produits ddis. Lutilisation de passerelles Ethernet/ModBus permet de capitaliser sur linfrastructure de cblage Ethernet existant en limitant le cblage du rseau ModBus au strict minimum. Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires Conclusion Gnrale Suite cette brve prsentation de transformateurs dans un poste de transformation ainsi que les quipements de protection, compte tenu des niveaux de tension HT et MT du poste, il savre indispensable de garder les mesures de scurit en permanence. Il sagit de la scurit tant matrielle que du personnel car tout moment un dfaut est capable de tout mettre en fume comme ce fut le cas le mai au poste du BRGM o un dfaut sur le dpart de Mokolo a mis le poste en fume. Aprs de nombreux dclenchements disjoncteurs et disfonctionnement du circuit de charge du relai de protection, le dfaut remontait jusquau transformateur de puissance et sa surchauffe a mis les quipements en poussire. Si on sappui sur cet incident nous nous rendons compte que la maintenance et le suivi temps rel de la totalit des quipements poste est indispensable tant sur le plan scuritaire que de continuit de service. Tout de mme le poste se trouvant dj en peine ville les mesures de protection blindage devraient tre prises en compte lors de la restructuration du poste tout en remplaant le mieux possible tout le matriel vieillissant car il pourra son tour poser de nouveaux disfonctionnements. Nous ressortons de cet environnement professionnel suffisamment informs et avertis des ralits du terrain, ce qui nous conduira coup sr des raisonnements un peu plus scrupuleux dans nos prochaines interventions. Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires Annexe Glossaire TC transformateur de courant TP transformateur de potentiel TSA transformateur services auxiliaires BRGM brigade rgionale de gologie minire Annexe Photos Transformateurs poste du BRGM Salle de contrle commande de Ngousso Poste blind de Kodengui Rdig par KOUGANG Guy Rostand Protection des transformateurs et de leurs accessoires Bibliographie Cellules modulaires SM Merlin Gerin kV Schneider Electric Introduction lappareillage trs haute tension Schneider Electric tude dune installation dun Poste de livraison HTA/BT comptage BT Schneider Electric Catalogue distribution lectrique Livraison HTA, transformation HTA/HTA et HTA/BT, rpartition BT Chorus direct, Merlin Gerin ESCALA POWER Hardware Information Planification et prparation physique du site REFERENCE F EW ABB Guide technique FRENTFR Document dexploitation du poste Rdig par KOUGANG Guy Rostand
