2005-projet installation centrales hydro électriques en Haïti

Projetd’installationdecentraleshydro‐électriquesenHaïti
Juin2005
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CODEARTdéveloppedesprojetsvisantàrésoudredes
problèmestechniquesrécurrentsdanslespaysduSudet
enliendirectaveclaproductionetlatransformationdes
productionsvivrièresparlesproducteurslocauxeux‐
mêmesetlesartisanslocauxquioffrentleurserviceaux
paysans.
CODEARTcomplètesonappuitechniqueparl'offrede
touteinformationsusceptibled'aiderlespartenaires
danslamaîtrisedetechnologiesnécessairesau
développementdupays.
Lesproductions,plansetsavoir‐fairedéveloppéssont
misàladispositiondel'ensembledesacteursdusecteur
dudéveloppementtantauNordqu'auSud.
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PROJETD’INSTALLATION
DECENTRALESHYDRO‐ELECTRIQUESENHAITI
Classification:documentderéflexion
Nomdel’auteurdudocument:LOOZENRogerencollaborationavec
Mr.Yves‐AndréCOMPAS,Ing.Prof.àlaFacultédes
SciencesàPort‐au‐Princeetresponsabledeprojetsàl'EDH
Datedeconception:2005
Datedemiseenligne:2006
Référenceinterne:B1603/2

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Projetd’installationdecentraleshydro‐électriquesenHaïti
Juin2005
Objectifs:
Réflexionsurl’installationdecentraleshydro‐électriquesàHaïti
etexemplesdepetitescentralesbelges.
LOOZENRoger
Juin2005
Avecl’appuide
Mr.Yves‐AndréCOMPAS,
ing.prof.àlaFacultédesSciencesàPort‐au‐Prince
etresponsabledeprojetsàl'EDH(Electricitéd'Haïti).
Etudecofinancéegrâceà
PROJETD’INSTALLATION
DECENTRALESHYDRO‐ELECTRIQUES
ENHAITI

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Projetd’installationdecentraleshydro‐électriquesenHaïti
Juin2005
TABLEDESMATIERES
PROJET D'INSTALLATION DE CENTRALES HYDRO-ELECTRIQUES EN HAITI ....... 4
1.Le générateur de courant. ................................................................................................... 4
1.1.Les alternateurs couples sur un réseau (puissant) existent. ......................................... 4
1.2.Installation isolée donc non connectée sur un réseau existant. .................................... 4
a)L'emploi d'alternateurs synchrones. ......................................................................... 4
b)L'excitation de l'alternateur synchrone. ................................................................... 5
c)L'emploi de moteurs asynchrones. ........................................................................... 7
d)L'excitation de l'alternateur asynchrone. .................................................................. 7
e)La vitesse de l'alternateur asynchrone. .................................................................... 7
f)Le contrôle de la fréquence. ........................................................................................ 8
g)Conclusions. ............................................................................................................. 8
2.Le circuit électrique. ........................................................................................................... 9
2.1.Les alternateurs couplés sur un réseau. ....................................................................... 9
a)L'emploi d'alternateurs synchrones. ......................................................................... 9
b)L'emploi d'alternateurs asynchrones. ..................................................................... 11
3.La régulation des turbines. ............................................................................................... 11
3.1.Les centrales couplées sur un réseau. ........................................................................ 11
3.2.Les centrales qui alimentent un réseau isolé. ............................................................ 12
a)Explication du problème. ....................................................................................... 12
b)Quelle variation de fréquence est acceptable ? ...................................................... 12
c)Les régulateurs. ...................................................................................................... 14
4.La transmission ................................................................................................................ 21
4.1.Les courroies. ............................................................................................................. 21
4.2.La chaîne cinématique. .............................................................................................. 22
5.La turbine. ........................................................................................................................ 22
6.Les grilles et le degrilleur. ................................................................................................ 22
7.Le canal d'alimentation..................................................................................................... 22
8.Le frein. ............................................................................................................................ 23
9.Le réseau et sa gestion. ..................................................................................................... 23
10.Compte rendu de la visite de la centrale de Mr. Maraite et Piront. ............................... 23
10.1.CENTRALE DE MONSIEUR MARAITE. .......................................................... 23
10.2.CENTRALE DE MONSIEUR PIRONT. .............................................................. 25
11.Photos commentées des 2 centrales .............................................................................. 28
11.1.Centrale MARAITE à Ligneuville ......................................................................... 28
11.2.Centrale PIRONT ................................................................................................... 29
11.3.Centrale MARAITE ............................................................................................... 31
11.4.CENTRALE MARAITE A LIGNEUVILLE TURBINE FRANCIS 150 KW. .... 32
11.5.Centrale de Mr.Piront. GROUPE, turbine Banki OSSBERGER, chute de 4,5
m, débit 2 m3/s. .................................................................................................................... 35
Bibliographie ............................................................................................................................ 41

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Projetd’installationdecentraleshydro‐électriquesenHaïti
Juin2005
PROJETD'INSTALLATION
DECENTRALESHYDROELECTRIQUES
ENHAITI
DocumentpréparéparRogerLOOZEN,ing.,CodeartasblencollaborationavecMr.Yves‐
AndréCOMPAS,Ing.Prof.àlaFacultédesSciencesàPort‐au‐Princeetresponsablede
projetsàl'EDH(Electricitéd'Haïti).
1. LEGENERATEURDECOURANT.
1.1. Lesalternateurscouplessurunréseau(puissant)existent.
Parmanquedetempsnousnedévelopperonspascechapitre.Ilnousconcernemoins
directementvuquenouscomptonsinstallerdesturbinesprincipalementdansdessites
isolés.Enannexenousprésentonslescentraleshydro‐électriquesMARAITEetPIRONTde
Ligneuvillequisontdepetitescentralescoupléessurleréseaubelge.Ilstravaillentavecdes
alternateurssynchronesetasynchrones.
1.2. Installationisoléedoncnonconnectéesurunréseauexistant.
a) L'emploid'alternateurssynchrones.
Descriptiondelamachine:
Lestator(partiefixe)contientlesenroulementsdanslesquelslecourantélectriqueserainduit.
Cecourantseraenvoyésurleréseauverslesutilisateurs.Lerotorcomprendlesenroulements
inducteurs.Cesenroulementssonttraversésparuncourantcontinu.Ilyauradonclacréationde
pôlesNetSsurlerotor.Lerotorestmisenrotationparlaturbine.Lechamptournantainsicréé
induituncourantdanslesenroulementsstatoriques.
Lesproblèmesposésparl'emploid'alternateursstandards:
Ilsnesontpasprévuspourdessurvitessesimportantes.Ilfautassurerunesurvitessepossible
de2xlavitessenormale.Lasolutionseraunsertissagerenforcédurotor(LesateliersCH.
FOCQUETsontenmesured'effectuercetteopérationsurdesalternateursd'occasionouneufs).
• Unéquilibrageplusprécisestconseilléafind'éviterdesvibrationstropimportanteslors
desurvitesses
• Lesroulementssontàrenforcercarnonprévuspourcesconditionsdetravail.
• Lesroulementsdevrontpouvoirêtregraissés.
• Lesrégulateursdevitessenesontpasprévuspourunelargeplagedefonctionnement.

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Projetd’installationdecentraleshydro‐électriquesenHaïti
Juin2005
• L'isolementdesbobinagesdevraêtreadaptéauclimattropical.
Lesprixdesalternateursstandards:
Atitred'exempleunalternateurde25KVAcoûte41.000FB(neuf)et46.000FBen32kVA.Le
régulateurélectroniquecoûteenviron4.500FB.
Lesproducteursd'alternateursdequalitésontSTAMFORD(UK),LEROYpourlespuissancessup.
à15kVAetANSALDOMARELLI(I).Cedernierestdel'ordrede10%moinscherqueles2
premiers.
b) L'excitationdel'alternateursynchrone.
Lebutrecherchéestd'obteniràunevitesseconstante(fréquenceconstante)unetensionégale
pourtouteslesvaleursdelacharge.
Lacaractéristiquetension‐charged'unalternateursynchronepourunevitesseconstanteetun
courantd'excitationconstantedonneunecourbetombantedelatensiondeparex.240Vàvide
jusque180Vàpleinecharge.Cettechuterapideestdueàl'effetdémagnétisantducourant
principal.
Ilestdoncessentield'ajusterlecourantmagnétisantoucourantd'excitationàlachargede
l'alternateurdefaçonàmaintenirconstantelatensionauxbornesdel'alternateur.Cet
ajustementducourantd'excitationn'estpasproportionnelaucourantdechargeetnepeut
doncpasêtreréalisédefaçonsimple.
Unrégulateurdetension(AVRouAutomaticVoltageRegulator)permetdecontrôlerlecourant
continud'excitation.
Pourlespetitsalternateursils'agitdecomposantsélectroniquesquisontintégrésà
l'alternateur.
Unbonrégulateurvaaussimaintenirlatensionconstanteauxbornesdel'alternateursila
vitessechange.
Diverssystèmesexistent:
Nouspensonsquelesystèmeleplusappropriéestl'alternateurcompound.Meccalte(Italie)
proposedesalternateursdecetypesansbalaietavecenoptionunerégulationélectroniquequi
permetd'obtenirunerégulationplusprécise.
Leprincipe:
ExtraitdeladocumentationdeMECCALTEconcernantlaséried'alternateursECS(10à100kW):
Aprèstrenteannéesd'expériencedansl'activitédefabriquantdegénérateurssynchrones,Mecc
Alteoffreaujourd'hui,unemachinedetechnologienouvelle(ECS)enmesurederépondre
simultanémentauxdiversesexigencestechniques,trèsgrandecapacitédedémarragedes
MOTEURSELECTRIQUESgrâceausystèmederégulationcompound,etrégulationdelatension
grâceaurégulateurélectroniqueAVIR.(CetAVIRpouvantêtremontéàposteriorisansaucune
connaissancetechniqueparticulièreniaucunréglage).L'ensembledusystèmederégulationet
durégulateurélectroniqueAVIRafaitl'objetd'unbrevetinternationalréférences85669Aet
85526A.