2 Les postes HTA/BT

2 Les postes HTA/BT
Dès que la puissance demandée atteint 50 kVA, les entreprises industrielles ou tertiaires sont alimentées en haute tension 20 kV (HTA). L’étendue de leur site fait qu’elles
sont généralement amenées à réaliser un réseau interne HTA. L’alimentation d’une
installation électrique est effectuée avec un poste de transformation HTA/BT qui est
disposé au plus près des éléments consommateurs d’énergie. L’abonné livré en énergie
électrique HTA (de 5 à 30 kV) peut choisir son schéma de liaison du neutre. Il n’est pas
limité en puissance et il bénéficie d’une tarification plus économique.
Le poste de transformation HTA/BT s’appelle aussi poste de livraison.
1. Les différents types de postes de livraison
On peut classer les postes HTA/BT en deux catégories.
1.1. Les postes d’extérieur
sur poteau : puissances 25 – 50 – 100 kVA.
• Poste
Postes
:
• - enpréfabriqués
bas de poteau : de 100 à 250 kVA ;
- poste compact : de 160 à 1 250 kVA.
• Poste maçonné traditionnel : de 160 à 1 250 kVA.
1.2. Les postes d’intérieur
ouverts maçonnés ou préfabriqués.
• Postes
Postes
en
cellules préfabriquées métalliques.
•
Les puissances sont comprises entre 100 et 1 250 kVA. Le comptage BT doit être
remplacé par un comptage HT dès que l’installation dépasse 2 000 A, ou s’il existe
plusieurs transformateurs.
Remarques
Le poste de livraison est alimenté par EDF dont le réseau a une tension normalisée de 20 kV. Dans certaines régions, cette tension peut être de 5, 10, 15 ou 30 kV.
L’alimentation peut être aérienne ou souterraine. Selon les cas, elle s’effectue en
simple dérivation, en boucle, en coupure d’artère ou en double dérivation.
Pour les puissances inférieures à 1 250 kVA, on aura souvent intérêt à choisir un
poste avec comptage en basse tension, moins onéreux.
•
•
•
14 • D I S T R I B U T I O N D E L ’ É N E R G I E
Les postes HTA/BT
2
2. Structure d’un poste HTA/BT
Le poste de livraison comporte
essentiellement de l’appareillage et
un ou plusieurs transformateurs afin
d’assurer les fonctions suivantes
(fig. 1) :
- dérivation du courant sur le
réseau ;
- protection du transformateur côté
HT ;
- transformation HTA/BT ;
- protection du transformateur côté
BT ;
- comptage d’énergie.
Toutes les masses métalliques du
poste sont reliées à la terre. Pour
l’intervention dans le poste, les arrivées doivent être sectionnées et les
câbles reliés entre eux mis à la terre.
Poste haut
de poteau
Éclateur
Alimentation
réseau HT
Poste d’intérieur
Interrupteurs
sectionneurs
Interrupteur
sectionneur
Protection
transformateur + fusible ou
disjoncteur
Transformateur
HT/BT
Disjoncteur BT
protection transfo.
Prise de terre
du neutre
Batterie de
condensateurs
éventuelle
Comptage
Disjoncteur général BT
Disjoncteur
Disjoncteur BT réglé
général BT
au courant souscrit
Distribution BT abonné
Fig. 1 : Structure générale d’un poste HTA/BT.
3. Postes HTA/BT en haut de poteau
Le transformateur et l’appareillage sont fixés sur le poteau, l’alimentation est aérienne,
le départ s’effectue en aérien ou en souterrain (fig. 2).
Éclateur
Transformateur
Disjonteur
Commande
manuelle
Prise
de terre
du poste
Comptage
Prise
de terre
du neutre
Protection
Prise
de terre
utilisateur
Fig. 2 : Structure d’installation d’un poste sur poteau.
3.1. Protection
haute tension : protection contre la foudre par éclateur.
• Côté
Côté
basse
tension : un disjoncteur protège le transformateur contre les surinten•sités.
D I S T R I B U T I O N D E L ’ É N E R G I E • 150
2
Les postes HTA/BT
3.2. Raccordement
Le transformateur est alimenté en aérien, le départ BT s’effectue soit en aérien, soit en
souterrain (fig. 3).
Arrivée
et départ
aériens
Arrivée aérienne et
départ souterrain
Transformateur aérien
(Schneider Electric).
Fig. 3 : Exemples de raccordement d’un poste sur poteau.
4. Postes préfabriqués monobloc
Les postes préfabriqués monobloc peuvent être soit en bas de poteau, soit sur une
plate-forme extérieure. Le raccordement s’effectue par câble, soit au réseau aérien,
soit au réseau souterrain.
4.1. Constitution
Le tableau BT comporte un interrupteur avec fusibles ou un disjoncteur avec coupure visible.
La puissance du transformateur
est comprise entre 100 kVA et
1 000 kVA (fig. 4).
Ce type de poste est transporté par
camion. Il est déposé sur une dalle
en ciment. Le montage consiste à
raccorder les câbles d’arrivée et de
départ.
Enveloppe
métallique
Transformateur
MT/HT
Arrivée MT
souterraine
Liaisons
BT
Tableau
BT
Câble de
départ BT
Fig. 4 : Stucture d’un poste préfabriqué compact.
16 • D I S T R I B U T I O N D E L ’ É N E R G I E
Les postes HTA/BT
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4.2. Schéma interne
Ces postes sont très compacts et leur mise en place est très rapide. Il en existe une
grande variété selon le milieu (urbain ou rural), selon les puissances installées et le
type d’alimentation (en aérien ou en souterrain) (fig. 5).
Liaison BT
Dispositif
de mise
en court-circuit
Câbles
d’arrivée HT
Coupe-circuit
HPC 10A
TC de comptage
200/5 ou 500/5
Disjoncteur
cadenassable ouvert
Mise à la terre
du neutre
Borne de raccordement du
câble de mise à la terre des masses
Traversées
embrochables
200 A
Plot de
mise à la terre
des câbles HT
Fig. 5 : Schéma interne d’un
poste préfabriqué compact.
5. Postes d’intérieur
L’installation d’un poste de livraison
en intérieur se justifie lorsqu’on doit
protéger l’appareillage HT et BT du
poste contre les fortes variations de
température, ou dans le cas de puissances importantes (fig. 6).
On distingue les postes dont l’appareillage HT est sous enveloppe métallique et les postes équipés d’appareillage HT sans enveloppe. Le maté- Fig. 6 : Schéma général d’un poste ouvert.
riel, dans ce dernier cas, est dit
« ouvert ». Ces postes maçonnés sont de plus en plus remplacés par des cellules préfabriquées.
Les postes avec cellules préfabriquées métalliques ont pratiquement remplacé tous les
postes maçonnés avec appareillage ouvert. Ils présentent l’avantage d’offrir une
meilleure sécurité et une mise en place plus rapide.
D I S T R I B U T I O N D E L ’ É N E R G I E • 170
2
Les postes HTA/BT
6. Postes avec cellules fonctionnelles
Les postes avec cellules préfabriquées
métalliques sont réalisés avec des cellules
remplissant chacune une fonction (fig. 7).
6.1. Différents types de cellules
Il existe une multitude de cellules différentes :
- cellule d’arrivée ;
- cellule de protection HT;
- cellule de protection BT (fusible + interrupteur ou disjoncteur) (fig. 8).
Fig. 7 : Poste d’intérieur HT/BT à comptage
BT pour réseau 20 kV (Schneider Electric).
Fig. 8 : Exemples de cellules HTA (Schneider Electric).
6.2. Association des cellules HTA
Les appareils haute tension sont
répartis en cellules individuelles qui
permettent par association de réaliser
de multiples schémas. Ce système
modulaire permet la construction de
postes de répartition HT et de livraison
avec une très grande souplesse (fig. 9).
Postes de livraison HTA
(abonnés à comptage HTA)
IM
IM
DM1-D GBC-A
Départ vers autres
postes de boucle
Arrivée du poste de
répartition principale
Fig. 9 : Exemple d’association de cellules.
18 • D I S T R I B U T I O N D E L ’ É N E R G I E
QM
DM1-A
Les postes HTA/BT
2
EXERCICES
ÉTUDE DE LA DISTRIBUTION HTA
Exercice 1 (d’après Session 2002)
Se reporter à la présentation de l’usine Michelin (chapitre 2, pages 21 à 23), et en particulier à l’atelier de
confection de la gomme. Cet atelier est alimenté par le réseau HTA, il comprend (fig. 3) :
- la sous-station Z1 ;
- la sous-station Z2 ;
- la sous-station du groupe 3 (motorisation du mélangeur interne).
1 Identifier les différents types d’alimentation (remplir le tableau en cochant la case correspondante).
Type
Poste d’arrivée 20 kV
Sous-station Z1
Sous-station Groupe 3
Antenne
Boucle
Double dérivation
2 Choisir les cellules normalisées en précisant la fonction, la désignation et l’intensité nominale.
Cellule
Cellule 1
Cellule 2
Cellule 3
Fonction
Désignation
Intensité nominale (A)
Exercice 2 (d’après Session 2003)
Se reporter à la présentation de l’usine SLN (chapitre 3, pages 31 à 33), et en particulier au poste HTA/BTA
(fig. 2) relatif aux cellules préfabriquées 24 kV.
1 Identifier le type d’alimentation du poste de distribution à partir du schéma (fig. 2) (mettre une
croix dans la case correspondante).
Type
d’alimentation
Poste de
distribution
Antenne ou
Simple dérivation
Boucle ou
Coupure d’artère
Double dérivation
2 Justifier l’utilisation de deux alimentations.
3 Identifier le rôle des cellules du poste « Lait de consommation » (mettre une croix dans la case
correspondante).
N° de cellule
1
2
3
4
Raccordement au réseau
Protection HT
D I S T R I B U T I O N D E L ’ É N E R G I E • 190
D O C U M E N TAT I O N
Cellules préfabriquées pour postes
de livraison HTA/BT
Ces cellules existent pour les calibres 400 A et 630 A, éventuellement en 1 250 A.
Les cellules préfabriquées modulaires
permettent de réaliser rapidement des
postes de transformation HTA/BT
jusqu’à 24 kV en associant la sécurité
des personnes, la facilité d’installation
et d’exploitation.
Cellule interrupteur sectionneur de 3,6 à 24 kV (M6 Merlin-Gérin)
20 • D I S T R I B U T I O N D E L ’ É N E R G I E
P R É S E N TAT I O N
D’OUVRAGE
D’après l’épreuve E2 de Bac Pro, session 2002
Usine Michelin de Blanzy
partie de ces produits est destinée à l’usine ellemême, le reste de la production est envoyé aux
autres usines du groupe.
L’usine Michelin de Blanzy (Saône-et-Loire),
implantée sur la zone industrielle de La Fiolle,
peut être considérée comme une usine moyenne
par rapport aux autres filières du groupe. Elle
occupe néanmoins une surface de 33 ha, dont
12,3 ha de bâtiments.
2. Génie civil : fabrication de pneus pour engins
de chantiers, celle-ci ne concerne que les petites et
moyennes tailles.
3. Tourisme/camionnette : confection de
pneumatiques pour l’automobile.
Cette usine comporte trois secteurs de fabrication :
1. Confection de la gomme : fabrication des
mélanges et réalisation des tissus métalliques. Une
Gomme naturelle
Gomme synthétique
L’étude portera particulièrement sur la motorisation du mélangeur interne.
Noir de carbonne
Plastification
Produits chimiques
Huile
Mélangeur interne
Pesée
Déchiquetage
Homogénéisateur interne
Pesée
Homogénéisateurs finisseurs
Agents vulcanisants
Gomme
Fig. 1 : Synoptique du secteur confection de la gomme.
D I S T R I B U T I O N D E L ’ É N E R G I E • 210
P R É S E N TAT I O N
D’OUVRAGE
Analyse du mélangeur interne
Le mélangeur interne malaxe les différents produits précédemment pesés (fig. 1) dans deux rouleaux tournant en sens inverse.
Compte tenu du couple nécessaire, 131 kNm en
sortie du réducteur, et de la vitesse maximale à
couple constant, soit 73,3 min– 1, la puissance utile
sur l’arbre du moteur doit être de 1 000 kW.
On optera pour le choix de deux moteurs à courant
continu à excitation indépendante montés en tandem, puissance répartie sur les deux moteurs
(500 kW chacun) ainsi que le couple (23 kNm
chacun).
L’étude comporte trois parties :
A. La distribution HTA.
B. L’alimentation des moteurs de mélangeurs.
C. Paramétrage, asservissement, branchement de
l’installation.
Mélangeur interne
Variateur V1
Variateur V2
Produits
Moteur à
courant
continu
Moteur à
courant
continu
ne = 220 min– 1
Te = 46 kNm
U induit 440 V – CC
Fig. 2 : Synoptique de l’ensemble mélangeur interne.
22 • D I S T R I B U T I O N D E L ’ É N E R G I E
Réducteur
Rapport de réduction
K=3
h = 0,95
ns = 73,3 min– 1
Ts = 131 kNm
Mélange
50 A
Tl
40/5
50 A
Tl
40/5
S13
400 A
D10
200 A
50 A
TI
40/5
20 kV
1250 kVA
380 V
D11
200 A
50 A
TI
40/5
20 kV
1250 kVA
380 V
Sous-station Z1
1250 kVA
380 V
S14
400 A
1250 kVA
380 V
20 kV
D5
200 A
D6
200 A
20 kV
S8
400 A
S9
400 A
Sous-station Z2
IS6
400 A
3 câbles unipolaires
1 × 150 mm2 Alu
L = 210 m
D9
200 A
S12
400 A
D1
400 A
D2
400 A
D3
400 A
TI
60/5
TI
60/5
Motorisation mélangeur
63 A
IS4
200 A
63 A
IS5
200 A
IS3
400 A
Cellule 3
S3
400 A
S4
400 A
S5
400 A
Sous-station groupe 3
3 câbles unipolaires
1 × 150 mm2 Alu L = 250 m
S6
400 A
Cellule 2
D4
200 A
S7
400 A
6,3 A
S2
TI
400 A 800/5
TAG
Arrivée 20 kV
IS1
1250 A
6,4 MW
11 kVA
8 MVA
21 kV
D8
400 A
S11
400 A
D7
630 A
S10
630 A
Câbles uni. 2 × 240 mm2 Alu
IS2
1250 A
Poste cogénération
Cellule 1
20 kV/100 V
Poste d'arrivée 20 kV
EDF 2
EDF 1
S1
630 A
P R É S E N TAT I O N
D’OUVRAGE
Fig. 3 : Schéma général de la distribution électrique HTA/BT.
D I S T R I B U T I O N D E L ’ É N E R G I E • 230