Postes à haute et très haute tensions Installations de conduite et de
publicité
Dossier délivré pour Madame, Monsieur 17/09/2008 Postes à haute et très haute tensions Installations de conduite et de contrôle par Patrick ASSAILLY Ingénieur de l’École Supérieure d’Électricité Chef de la Division Étude Éléments Normalisés Postes au Centre d’Équipement du Réseau de Transport d’Électricité de France 1. 1.1 1.2 1.3 Principes généraux .................................................................................. Notion de tranche électrique ...................................................................... Séparation des tranches électriques.......................................................... Notion de services auxiliaires..................................................................... 2. 2.1 2.2 Répartition des éléments de la tranche BT ...................................... Présentation des équipements ................................................................... Installation de la tranche BT dans le poste................................................ 2.2.1 Bâtiments de relayage extérieurs...................................................... 2.2.2 Bâtiment de relayage centralisé ........................................................ 2.2.3 Utilisation des diverses dispositions en France............................... — — — — — — 3 3 3 4 4 5 3. 3.1 Mise en œuvre des éléments de la tranche BT ................................ Historique et caractéristiques des différentes fileries .............................. 3.1.1 Filerie pour matériel électromécanique............................................ 3.1.2 Filerie pour matériel statique............................................................. 3.1.3 Filerie numérique................................................................................ Technologies actuelles de réalisation et d’installation des équipements 3.2.1 Partie contrôle..................................................................................... 3.2.2 Partie conduite .................................................................................... — — — — — — — — 5 6 6 6 7 7 7 8 Services auxiliaires.................................................................................. Rôle ............................................................................................................... Degré de sécurité à obtenir......................................................................... Unités d’auxiliaires UA................................................................................ 4.3.1 Généralités .......................................................................................... 4.3.2 Distribution des services auxiliaires ................................................. 4.3.3 Dimensionnement .............................................................................. Organisation des alimentations des UA .................................................... 4.4.1 Alimentations normales à courant alternatif.................................... 4.4.2 Alimentation de secours à courant alternatif ................................... 4.4.3 Alimentations à courant continu ....................................................... — — — — — — — — — — — 10 10 10 10 10 11 11 11 11 12 12 Perspectives d’avenir.............................................................................. — 12 3.2 4. 4.1 4.2 4.3 4.4 D 4 576 6 - 1994 5. ’article Postes à haute et très haute tensions fait l’objet de plusieurs articles : — Rôle et structure [D 4 570] ; — Dispositions constructives [D 4 572] ; — Construction et équipements [D 4 574] ; — Postes sous enveloppe métallique (PSEM) [D 4 590] ; — Installations de conduite et de contrôle [D 4 576]. Dans cet article, pour plus de précisions, nous conserverons les notations THT (400, 225 et 150 kV), HT (90, 63 et 42 kV), MT (20 et 15 kV) et BT (380 et 220 V), bien que les dénominations actuelles (UTE C 18-510) soient HTB (pour les tensions supérieures à 50 kV), HTA (pour les tensions comprises entre 1 et 50 kV), BTB (pour les tensions comprises entre 500 et 1 000 V) et BTA (pour les tensions comprises entre 50 et 500 V). L Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie électrique Dossier délivré pour Madame, Monsieur 17/09/2008 D 4 576 - 2 — 2 — 3 — 3 D 4 576 − 1 Dossier délivré pour Madame, Monsieur 17/09/2008 POSTES À HAUTE ET TRÈS HAUTE TENSIONS ________________________________________________________________________________________________ Dans les postes, ce sont les installations de conduite et de contrôle qui ont le plus changé au cours des années 80 et qui sont encore appelées à évoluer dans un proche avenir. Le présent article décrit principalement les installations actuelles ; toutefois un historique des technologies est présenté au cours de l’exposé (§ 3.1) 1. Principes généraux Les installations de conduite et de contrôle d’un poste ont pour but d’assurer la conduite, la protection et la reprise de service des différents constituants du poste, à savoir les lignes de transport et de distribution y aboutissant et ses éléments internes comme les jeux de barres ou les transformateurs. Pour ce faire, un poste est structuré en différentes fractions constituées d’un ensemble de matériels et de circuits à haute et basse tensions, lié géographiquement et fonctionnellement à une partie déterminée du poste. 1.1 Notion de tranche électrique Une tranche électrique comprend (figure 2) : — une tranche haute tension, appelée également cellule, constituée par l’ensemble du matériel THT, HT et MT (disjoncteurs, sectionneurs, transformateurs et réducteurs de mesure), par les liaisons THT, HT ou MT (jeux de barres ou câbles de puissance), mais aussi par les équipements du réseau (matériel et liaisons BT) qui permettent la commande et le fonctionnement du matériel THT, HT ou MT ; — une tranche basse tension, constituée par le matériel et les circuits BT pour la conduite et le contrôle de la fraction du poste considéré. Du point de vue de l’installation du matériel, une tranche basse tension se décompose en deux parties. ■ La partie contrôle est constituée par des équipements assurant la surveillance, la protection et la reprise automatique de service du réseau. Chacune de ces fractions appelée tranche électrique (figure 1) est organisée de telle manière qu’elle puisse être totalement isolée du reste de l’installation. Les limites d’une tranche sont donc définies par le fait que cet isolement ne doit pas compromettre le fonctionnement et le contrôle des installations qui restent en service. Figure 1 – Différents types de tranches électriques D 4 576 − 2 Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie électrique Dossier délivré pour Madame, Monsieur 17/09/2008 Dossier délivré pour Madame, Monsieur 17/09/2008 _______________________________________________________________________________________________ POSTES À HAUTE ET TRÈS HAUTE TENSIONS 1.3 Notion de services auxiliaires L’exploitation d’un poste et la gestion des différentes tranches qui le constituent nécessitent la disposition de différentes formes d’énergie. Les installations élaborant et distribuant cette énergie sont appelées services auxiliaires (§ 4). L’importance de ces services auxiliaires est vitale, puisque leur perte peut entraîner la perte totale du poste. La suite de l’exposé décrit la répartition et la mise en œuvre des différents éléments constituant les tranches basse tension, ainsi que le rôle et l’organisation des services auxiliaires. Figure 2 – Structure d’une tranche électrique ■ La partie conduite est constituée par des équipements situés dans le bâtiment de commande du poste, qui permettent la conduite de la tranche électrique. Ce sont : — un éventuel panier d’interface dont le rôle est de découpler les ordres et les informations échangées entre les équipements situés dans les bâtiments de relayage extérieurs et ceux placés dans le bâtiment de commande, comme l’équipement de téléconduite, le tableau synoptique ou le consignateur d’états assurant l’acquisition et l’impression chronologique des signalisations des équipements de contrôle du poste ; — un tableau synoptique, ou synoptique, qui permet la conduite locale de la tranche électrique et comprend la commande et la signalisation des positions des appareils de la tranche haute tension, la commande et la signalisation des positions des automatismes et de certaines protections et les signalisations essentielles permettant l’exploitation de la tranche électrique. Chaque tranche a donc un fonctionnement indépendant et est reliée dans le bâtiment de commande aux équipements de téléconduite et aux automatismes centralisés du poste (figure 2). ■ Les équipements de téléconduite permettent l’échange d’informations entre un poste siège de pupitre de commandes groupées PCG (poste télécommandant d’autres postes) et un poste asservi PA, télécommandé depuis le PCG. ■ Les automatismes centralisés coordonnent les automatismes des différentes tranches. 1.2 Séparation des tranches électriques Les définitions énoncées (§ 1.1) impliquent que chaque tranche électrique puisse être isolée de toutes les sources d’alimentation, haute tension et basse tension, directes ou indirectes, qui lui sont raccordées. Ces opérations de séparation des tranches sont notamment nécessaires lorsqu’une tranche est en phase de consignation. La consignation est un ensemble d’opérations destinées à assurer la protection des personnes et des ouvrages contre les conséquences de tout maintien accidentel ou de tout retour intempestif de la tension sur cet ouvrage. La consignation d’une tranche haute tension s’effectue par ouverture des sectionneurs encadrant la tranche et par mise à la terre des appareils et des circuits sur lesquels on désire intervenir. La consignation d’une tranche basse tension est assurée par la fermeture de courts-circuiteurs de courant situés au secondaire des réducteurs de courant, par l’ouverture de fusibles des circuits de tension situés au secondaire des réducteurs de tension et par l’ouverture d’un interrupteur de consignation de tranche (ICT) permettant de s’affranchir de toute source d’alimentation interne à la tranche. 2. Répartition des éléments de la tranche BT L’ensemble du matériel et des liaisons de la tranche HT se situe dans la partie extérieure du poste. En ce qui concerne la tranche BT, les dispositions pratiques d’installation dans le poste sont marquées par des particularités propres à chaque entreprise de transport d’électricité. Néanmoins, certaines dispositions générales de présentation des équipements sont respectées par tout le monde. 2.1 Présentation des équipements ■ Le matériel constituant la partie contrôle est installé selon deux modes : — une présentation sur des châssis métalliques pour recevoir les matériels présentés en coffret ; — une présentation en armoires dites de protection sur lesquelles sont fixés les équipements de protections et d’automatismes présentés en tiroir (racks 19 pouces). La présentation en armoires est de plus en plus fréquente car elle est adaptée aux équipements électroniques, dits de technologie statique, qui sont utilisés de nos jours. ■ La partie conduite comprend le panier d’interface et le tableau synoptique associé à la tranche. Les paniers d’interfaces des différentes tranches sont installés dans des armoires à accès avant et arrière. Le tableau synoptique est fixé sur la porte de ces armoires. L’affectation des tranches dans les armoires est telle que le tableau synoptique soit le reflet du schéma électrique du poste. L’ensemble des parties conduite des tranches du poste constitue l’interface centralisée. Dans les postes sièges de pupitre de commandes groupées PCG, le tableau synoptique centralisé regroupe le tableau synoptique du poste siège et ceux des postes asservis PA. 2.2 Installation de la tranche BT dans le poste L’emplacement, dans un poste, des divers éléments constituant les installations BT est fonction de la solution adoptée dans la conception de l’ouvrage. Pour les équipements de contrôle, il existe deux dispositions, la première étant l’installation en bâtiments de relayage extérieurs ; la seconde, l’installation dite en bâtiment de relayage centralisé, c’est-à-dire dans une partie du bâtiment de commande. Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie électrique Dossier délivré pour Madame, Monsieur 17/09/2008 D 4 576 − 3 Dossier délivré pour Madame, Monsieur 17/09/2008 POSTES À HAUTE ET TRÈS HAUTE TENSIONS ________________________________________________________________________________________________ Les équipements de conduite (interface centralisée), de surveillance (consignateur d’états CDE) et de téléconduite (TCD) sont toujours situées dans le bâtiment de commande. 2.2.1 Bâtiments de relayage extérieurs Les parties contrôles des tranches sont situées, à proximité de l’appareillage à haute tension contrôlé, dans des bâtiments de relayage (figure 3). Chaque bâtiment de relayage contient plusieurs tranches contrôles et des équipements communs à ces tranches qui sont (figure 4) : — la batterie d’alimentation 48 V, située dans le local batterie accessible en face arrière du bâtiment ; — les matériels du châssis commun situé en fond du bâtiment (enregistreur de perturbations, chargeur 48 V, coffret de distribution du 48 V) ; — le poste téléphonique, appelé TPG, situé à l’entrée immédiate du bâtiment de relayage. Les circuits BT, émanant des coffrets de raccordement des appareils THT, HT et MT de chaque tranche HT, sont dirigés par tranchées et par caniveaux vers le bâtiment de relayage où ils aboutissent dans l’armoire-répartiteur de filerie (§ 3). De cette armoire part, dans un caniveau collecteur, un câble à quartes servant de liaison entre la partie contrôle et la partie conduite située dans le bâtiment de commande. Nota : un câble à quartes est un câble BT de technologie téléphonique de capacité 112 quartes (112 × 4 câbles). 2.2.2 Bâtiment de relayage centralisé Les parties contrôles des tranches sont installées dans une salle générale de relayage, placée à proximité de la salle de conduite (figure 5). Les circuits BT, émanant des coffrets de raccordement des appareils THT, HT et MT de chaque tranche HT sont éventuellement regroupés (coffret de regroupement courant et tension ) puis dirigés par caniveau collecteur vers la salle de relayage centralisé où ils aboutissent dans l’armoire-répartiteur de filerie (ou sur un châssis- répartiteur pour les postes anciens, cas de la figure 6). Les liaisons nécessaires entre la partie contrôle et la partie conduite d’une tranche sont réalisées en câbles à quartes. Figure 4 – Bâtiment de relayage pour deux tranches Figure 5 – Principe d’installation en bâtiment de commande avec relayage centralisé Figure 3 – Principe d’installation en bâtiment de relayage extérieur D 4 576 − 4 Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie électrique Dossier délivré pour Madame, Monsieur 17/09/2008 Dossier délivré pour Madame, Monsieur 17/09/2008 _______________________________________________________________________________________________ POSTES À HAUTE ET TRÈS HAUTE TENSIONS Figure 6 – Bâtiment de commande avec relayage centralisé Les batteries d’alimentation des équipements de la tranche BT et de télécommunication sont dans les locaux sociaux et techniques ; les équipements de télécommunication (armoire voies de transmissions, autocommutateur répartiteur Telecom) sont dans le local conduite. 2.2.3 Utilisation des diverses dispositions en France Suivant les cas, on trouve les deux dispositions décrites dans les paragraphes 2.2.1 et 2.2.2. À titre d’exemple, en France, les échelons 400 kV et 225 kV des postes aériens sont en général équipés de bâtiments de relayage extérieurs contenant deux tranches BT. Cette disposition est adoptée pour des raisons de sécurité afin de limiter les défauts de mode commun (cas d’un incendie d’un bâtiment de relayage) et pour des raisons techniques afin de rapprocher les équipements de contrôle des réducteurs de mesure (limitation des chutes de tension et des courants de charge pour la filerie). En ce qui concerne les échelons 90 kV et 63 kV des postes aériens, il y a en France les deux dispositions : — en bâtiment de relayage centralisé (pour les postes anciens) lorsque l’échelon HT est proche du bâtiment de commande ; — en bâtiments de relayage extérieurs pouvant contenir de 4 à 8 tranches pour les postes neufs ; cette disposition a été retenue pour des raisons économiques (investissement de bâtiments en fonction de l’évolution du poste, diminution du coût des câbles de liaison) et pour des raisons techniques (compatibilité entre la charge de filerie et la puissance de précision des transformateurs de courant). Les postes blindés sont, en raison de la taille limitée du poste, installés en relayage centralisé. Nota : dans un poste à plusieurs échelons de tension, on peut donc trouver une disposition mixte avec des tranches en bâtiments de relayage extérieurs et des tranches en bâtiment de relayage centralisé. 3. Mise en œuvre des éléments de la tranche BT L’installation des éléments des tranches BT consiste à assurer les liaisons nécessaires entre divers appareils (protections, automatismes, équipements de surveillance, commande des sectionneurs et des disjoncteurs, etc.) qui peuvent être situés soit dans un même ensemble (coffrets, tableaux, bâtiments), soit en deux lieux différents (partie extérieure du poste et bâtiment de relayage, ou bâtiment de relayage et bâtiment de commande). L’ensemble de ces liaisons, appelé filerie, permet la réalisation des circuits de conduite et de contrôle suivant un schéma préétabli. Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie électrique Dossier délivré pour Madame, Monsieur 17/09/2008 D 4 576 − 5 Dossier délivré pour Madame, Monsieur 17/09/2008 POSTES À HAUTE ET TRÈS HAUTE TENSIONS ________________________________________________________________________________________________ Les façons de procéder sont très liées aux habitudes des exploitants. Une description de ce qui se fait en France est présentée ci-après. 3.1 Historique et caractéristiques des différentes fileries 3.1.1 Filerie pour matériel électromécanique Avant 1975, les contraintes de temps d’élimination des défauts étaient suffisamment légères pour que l’on puisse se satisfaire, pour l’ensemble du réseau, d’un système de protections électromécaniques. La filerie associée à ce plan de protection du réseau était (et est toujours sur un bon nombre d’ouvrages) la filerie ARIANE (A pour première). Sa caractéristique principale est d’avoir des équipements électromécaniques présentés en coffrets. Ces coffrets sont installés sur châssis et la filerie est réalisée en goulotte. Les informations à destination du tableau synoptique, du consignateur d’états et des équipements de téléconduite transitent par trois câbles BT issus directement de la tranche contrôle. 3.1.2 Filerie pour matériel statique 3.1.2.1 Première filerie plan statique 400 kV À partir des années 70, l’apparition des centrales nucléaires ainsi que le développement du réseau de tension 400 kV ont nécessité une évolution importante des caractéristiques de ce réseau (augmentation des tailles des groupes, accroissement de la distance entre sources et points de consommation, évolution des caractéristiques des alimentations auxiliaires des centrales nucléaires). Le plan de protection 400 kV « 75 » (en 1975) a été créé pour prendre en compte ces éléments nouveaux. Partant des objectifs visés quant aux temps d’élimination des défauts, il définissait les moyens à mettre en œuvre au niveau de chaque élément du réseau pour y satisfaire. Une filerie adaptée à ce plan de protection 400 kV « 75 » a été développée : la filerie BRISEIS (B pour deuxième), dite statique en raison de la technologie électronique employée pour les équipements de protection. En filerie BRISEIS, les équipements sont présentés en rack 19 pouces. Le fait que ces équipements soient de technologie électronique a nécessité d’étudier avec soin la filerie pour limiter l’influence des surtensions et des parasites vis-à-vis desquels l’électronique est sensible. C’est ainsi que, dans cette filerie, les informations nécessaires à la conduite sont acheminées de la tranche située dans un bâtiment de relayage (BR), vers le panier d’interface dans le bâtiment de commande (BC) par un câble à quartes unique et non plus directement vers les équipements de conduite comme en filerie ARIANE (§ 3.1.1). Le panier d’interface, installé en armoire, permet le découplage et l’aiguillage des informations vers le tableau synoptique, le consignateur d’état et les équipements de téléconduite. Le tableau synoptique est installé sur la face avant des armoires d’interface. Cela constitue une structure à interface. Au niveau des bâtiments de relayage, les équipements sont installés dans des armoires et leurs entrées-sorties sont réalisées par des connecteurs 10 points. Une armoire dite répartiteur permet le raccordement de tous les câbles extérieurs. La filerie est réalisée en usine grâce à une table de câblage unique, regroupant toutes les entrées-sorties et permettant le câblage automatique. 3.1.2.2 Filerie statique 225 kV et HT proche La filerie développée dans le cadre de ce plan de protection pour le réseau 225 kV et pour le réseau HT proche électriquement du 400 kV (postes 225 kV et échelon HT des postes 400 kV/HT) est la filerie CYNTHIA (C pour troisième). La différence essentielle entre cette filerie et la filerie BRISEIS réside dans le fait qu’en filerie CYNTHIA les protections et les automatismes sont des produits standards pouvant être fournis par différents constructeurs. À cet effet, les équipements de contrôle ont des entrées-sorties réalisées par bornes et il convient de faire sur site un câblage spécifique pour adapter la filerie aux différents types d’équipements possibles. La structure à interfaces a été, quant à elle, reconduite. 3.1.2.3 Nouvelle filerie statique 400 kV En 1986, un nouveau plan de protection a été défini afin de prendre en compte les évolutions récentes du réseau de grand transport : — augmentation du courant de transit dans les lignes ; — augmentation du nombre de lignes à double circuit ; — apparition des postes en piquage. La filerie associée à ce plan de protection 400 kV « 86 » (en 1986) est la filerie DAPHNÉ 400 kV (D pour quatrième). La filerie DAPHNÉ 400 kV comporte des équipements qui, tout comme en filerie CYNTHIA, sont statiques et de fournisseurs divers. Comme toute filerie statique, elle a une structure à interface. La caractéristique essentielle de cette filerie réside dans le fait qu’elle a été conçue comme un produit industriel entièrement réalisé et testé en usine. À cet effet, les protections et les automatismes sont fournis directement aux constructeurs de fileries avec des laisses terminées par un connecteur 32 points. Ces derniers testent ainsi complètement leurs armoires de filerie dans leur configuration finale avant envoi sur site. L’objectif essentiel de la filerie DAPHNÉ 400 kV est donc de livrer un produit de qualité et de limiter les temps de mise en service et les coûts qui en résultent. 3.1.2.4 Filerie plan statique HT éloigné En 1988, la technologie de la filerie DAPHNÉ a été reconduite pour développer la filerie associée au plan de protection 225 kV et HT proche pour les postes HT éloigné électriquement de 400 kV (échelon HT des postes 225 kV/HT). Cette filerie a été appelée DAPHNÉ HT. La filerie DAPHNÉ HT met en œuvre une technologie identique à celle décrite pour 400 kV (§ 3.1.2.3). 3.1.2.5 Filerie statique HT/MT En 1989 ont été spécifiées les caractéristiques des postes HT/MT. La filerie associée à ces postes entre dans la famille DAPHNÉ. Elle est du type centralisé. 3.1.2.6 Évolution en cours Après le développement de deux fileries de même technologie pour les postes 400 kV et HT éloigné, s’est posée naturellement la question du passage de la filerie CYNTHIA à la filerie DAPHNÉ pour les postes 225 kV et les postes HT proche. Après analyse, ce passage a été décidé pour normaliser un palier unique de HT et de THT facilitant l’exploitation et pour répondre à des exigences de qualité. Les premières tranches DAPHNÉ 225 kV ont été livrées en 1992. En 1982, un nouveau plan applicable aux réseaux 225 kV et HT a été défini afin de prendre en compte certaines contraintes de rapidité et de sécurité en corrélation avec les exigences imposées sur le réseau 400 kV. D 4 576 − 6 Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie électrique Dossier délivré pour Madame, Monsieur 17/09/2008 Dossier délivré pour Madame, Monsieur 17/09/2008 _______________________________________________________________________________________________ POSTES À HAUTE ET TRÈS HAUTE TENSIONS Figure 7 – Partie contrôle d’une tranche ligne 400 k 3.1.3 Filerie numérique Les prochaines évolutions importantes de filerie auront lieu lorsque sera mis en place un palier numérique où les fileries seront remplacées par des réseaux locaux avec des matériels de technologie microinformatique. Ce palier devrait apparaître vers la fin des années 90. 3.2 Technologies actuelles de réalisation et d’installation des équipements 3.2.1 Partie contrôle ■ La pièce maîtresse de la disposition est constituée par le répartiteur de filerie, dans lequel s’effectuent les liaisons fonctionnelles entre tous les équipements de la tranche. L’armoire-répartiteur de filerie permet de recevoir des équipements en tiroirs. Dans une tranche ligne 400 kV (figure 7 ), l’armoire-répartiteur de filerie contient : — les borniers de la commande des appareils de la tranche HT et du secondaire des réducteurs de mesure, la platine de raccordement du câble à quartes reliant le bâtiment de relayage à l’interface du bâtiment de commande, etc ; tous ces équipements sont situés en fond d’armoire (donc pas visibles sur la figure 7) ; — une platine synoptique TSY réduite, de commande du disjoncteur et du sectionneur de mise à la terre de la ligne ; — une platine de consignation comportant les organes de consignation de la tranche (interrupteur ICT, fusibles des circuits de tension) et les court-circuiteurs de courant ; — une platine différentielle de barre PDB comportant des courts-circuiteurs de courant, des transformateurs de courant et un interrupteur de consignation ; — une table de câblage TO associée à la logique de contrôle (ou relayage principal) ; — un tiroir capteur PQ de puissances active et réactive ; — une platine d’essais PE comportant les prises d’essai (courant, tension) servant au test de la branche BT (mise en service, maintenance) ; — éventuellement un rack de surveillance des coffrets blindés (surveillance de la pression du gaz). ■ Dans une tranche ligne 400 kV (figure 7), deux ou trois armoires de protection abritent les équipements en tiroirs. Chaque armoire est équipée au niveau du bandeau latéral droit d’un précâble vertical d’alimentation et de déclenchement, qui distribue aux équipements les grandeurs de mesure (courants et tensions) et les alimentations auxiliaires à courant continu ainsi que les ordres de déclenchement aux disjoncteurs HT. Une table de câblage (T1, T2 ou T3) permet de raccorder les équipements issus de fournisseurs différents et n’ayant pas les mêmes câblages. Les protections et automates sont présentés en tiroirs normalisés (19 pouces) ; la hauteur de chaque tiroir est un multiple d’une unité normalisée U correspondant à 4,44 cm : c’est ainsi que les tiroirs ont une hauteur de 3, 4, 5 ou 6 U. Les armoires destinées à recevoir les équipements doivent permettre un accès à l’arrière des Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie électrique Dossier délivré pour Madame, Monsieur 17/09/2008 D 4 576 − 7 Dossier délivré pour Madame, Monsieur 17/09/2008 POSTES À HAUTE ET TRÈS HAUTE TENSIONS ________________________________________________________________________________________________ Figure 8 – Synoptique de poste télécommandé sur châssis tiroirs. Pour répondre à ces conditions, on utilise des armoires à châssis pivotants. Le châssis est divisé en deux parties. La partie gauche, la plus large, permet de recevoir des tiroirs posés sur des consoles en cornières amovibles. La partie droite comporte le précâble d’alimentation et de déclenchement. 3.2.2 Partie conduite ■ Tableau de conduite On distingue : — les tableaux synoptiques locaux qui permettent la conduite locale des installations d’un poste asservi (PA) ou du poste siège d’un pupitre de commandes groupées (PCG) ; — les tableaux synoptiques des postes asservis qui permettent la conduite à distance des installations des différents PA rattachés à un PCG. Les tableaux synoptiques locaux (figure 9) sont constitués par un ensemble de carreaux en matière isolante de 5 cm de côté, monté sur la porte des armoires d’interface et permettant la représentation synoptique des tranches affectées dans une armoire. La représentation d’un poste nécessitant plusieurs armoires, la continuité du schéma unifilaire (représenté avec une seule phase) se fait entre portes adjacentes. Les tableaux synoptiques des postes asservis (figure 8) depuis le PCG sont constitués, pour conserver un encombrement réduit, par des carreaux en matière isolante de 2,5 cm de côté, assemblés pour former une mosaïque. L’ensemble des carreaux est immobilisé sur D 4 576 − 8 une ossature d’aluminium puis fixé sur un châssis support formé de cadres élémentaires solidarisés entre eux et fixés au sol. Le tableau synoptique représente le schéma électrique du poste ; il est identique pour un PA et pour un PCG. Nota : numéros de la figure 9 : 1 TPL sectionneur d’aiguillage, couplage, etc. 2 3 TL sectionneur de ligne, de terre, etc. TPL disjoncteur 4 6 7 TL disjoncteur BP déclenchement d’urgence du disjoncteur voyant d’absence de tension 8, 9, 10, 21, 22, 24, 26, 56, 57 et 59 commutateurs de mise en service ou hors service d’automatismes 13 verrines de signalisation d’un défaut de tranche 14 BP effacement d’un défaut de tranche 15 23 commutateur local de téléconduite commutateur du voltmètre 27 54 56 BP déblocage protection à comparaison de phases TPL régleur 4 positions (en service, hors service, augmente et diminue) TPL automate régime spécial d’exploitation 59 TPL automate à manque tension ■ Panier d’interface Le panier d’interface a pour but de fournir, à partir d’une seule information issue des équipements de contrôle ou de réseau les signalisations nécessaires aux différents organes de conduite, téléconduite et de surveillance ou, en sens inverse, de transmettre les ordres issus de ces organes aux équipements concernés. Il est relié d’une part à la partie contrôle par un câble à quartes et d’autre part Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie électrique Dossier délivré pour Madame, Monsieur 17/09/2008 Dossier délivré pour Madame, Monsieur 17/09/2008 _______________________________________________________________________________________________ POSTES À HAUTE ET TRÈS HAUTE TENSIONS Figure 9 – Synoptique local sur armoire d’interface Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie électrique Dossier délivré pour Madame, Monsieur 17/09/2008 D 4 576 − 9 Dossier délivré pour Madame, Monsieur 17/09/2008 POSTES À HAUTE ET TRÈS HAUTE TENSIONS ________________________________________________________________________________________________ à l’équipement de téléconduite, au tableau synoptique et au consignateur d’états. Le panier d’interface est réalisé en technologie statique avec des cartes à relais spécialisées par destinataire. 4. Services auxiliaires L’exploitation d’un poste nécessite de disposer de différentes formes d’énergie en vue d’assurer des fonctions diverses (commandes, signalisations, transmissions, force motrice, éclairage, chauffage, etc.). Les services auxiliaires groupent les installations de production et de distribution de ces différentes formes d’énergie et permettent de fournir : — du courant alternatif à basse tension ; — du courant continu à basse tension ; — de l’huile sous pression pour assurer l’isolement des câbles HT. ■ les circuits qui peuvent admettre un temps de coupure réduit, mais dont la défaillance prolongée est susceptible de provoquer des perturbations dans l’exploitation du poste, et qui sont : — les circuits d’éclairage des installations extérieures et des bâtiments ; — les moteurs des disjoncteurs et des sectionneurs ; — les chargeurs des batteries d’accumulateurs (redresseurs) ; — les clôtures des zones protégées ; ces circuits ont des sources d’alimentation à courant alternatif à 220 ou 380 V, secourues par un groupe électrogène. ■ les circuits d’alimentation des aéroréfrigérants des transformateurs, qui doivent être impérativement alimentés si le transformateur correspondant est en service ; ces circuits sont prélevés directement sur le réseau alimentant les transformateurs. 4.1 Rôle Les services auxiliaires distribuent l’énergie nécessaire aux matériels et équipements installés dans le poste, avec la qualité de service et la sécurité demandées. Ces services peuvent être classés en quatre familles. ■ Les services relatifs à l’alimentation de l’appareillage auxiliaire du matériel à haute tension situé à l’extérieur : — les moteurs et commandes des disjoncteurs et des sectionneurs ; — les moteurs auxiliaires et les aéroréfrigérants des transformateurs ; — les moteurs des groupes moto-pompes des câbles à huile ; — les circuits de chauffage des coffrets et des armoires du matériel extérieur. ■ Les services relatifs à l’alimentation des équipements de conduite et de contrôle des cellules haute tension situés dans les bâtiments de relayage extérieur ou centralisé : — les équipements de contrôle (protections, automates et relayages). ■ Les services relatifs à l’alimentation des équipements généraux situés dans le bâtiment de commande : — les équipements de conduite et de surveillance ; — les équipements de téléconduite à 175 Hz, émettant des ordres tarifaires à la clientèle MT et BT (postes comprenant des départs à moyenne tension) ; — les équipements de téléconduite (télécommunications) ; — les redresseurs (chargeurs) ; — les clôtures des zones protégées. ■ Les services relatifs à l’alimentation des installations annexes : — le circuit de puissance et de traitement des huiles, les machinesoutils ; — le matériel de manutention : pont roulant, portique ; — les circuits d’éclairage des installations extérieures et des bâtiments ; — le chauffage des locaux. 4.2 Degré de sécurité à obtenir Les services à assurer ne le sont pas tous avec le même degré de sécurité ; on distingue pour l’alimentation en énergie électrique : D 4 576 − 10 ■ les circuits qui doivent demeurer alimentés en toutes circonstances de manière à assurer les fonctions essentielles pour la sécurité des ouvrages, et qui comprennent : — les équipements de conduite, de surveillance, de contrôle et de commande des disjoncteurs et sectionneurs ; — les moteurs des pompes de secours des câbles à huile ; — les équipements de téléconduite ; ces circuits ont des sources d’alimentation à courant continu à 127 ou 48 V. ■ les circuits dont la perte d’alimentation, bien que gênante, ne compromet pas dans l’immédiat l’exploitation de l’ouvrage, et qui concernent : — le chauffage des bâtiments ; — l’alimentation des appareils de manutention et des machinesoutils ; — le circuit de puissance et de traitement des huiles ; — les équipements de téléconduite à 175 Hz ; — le chauffage de l’appareillage extérieur de la tranche HT ; ces circuits sont alimentés en courant alternatif à 220 ou 380 V sans précaution particulière. 4.3 Unités d’auxiliaires UA 4.3.1 Généralités La défaillance des services auxiliaires d’un grand poste peut entraîner celle de tous les échelons de tension de l’ouvrage et provoquer ainsi des répercussions sur le réseau général d’interconnexion ; la sécurité d’exploitation ne peut donc pas être assurée à partir d’une installation unique de services auxiliaires. Pour augmenter la sécurité des grands postes, les services auxiliaires sont éclatés en plusieurs ensembles autonomes capables d’alimenter une partie des installations. Ces ensembles autonomes sont les unités d’auxiliaires UA (figure 10). Chaque unité d’auxiliaires est composée : — de sources à courant alternatif réseau, constituées, sauf exception, par deux transformateurs TSA 1 et TSA 2, auxquels sont associés les disjoncteurs généraux de protection des services auxiliaires ; — de la source à courant alternatif secouru, composée d’un groupe électrogène GE et de son armoire de contrôle et de transfert ; — de deux jeux de barres I et II de distribution des courants alternatifs ; — d’un dispositif de permutation automatique PA des sources à courants alternatifs du réseau et du groupe électrogène. Ces équipements d’auxiliaires sont regroupés dans les locaux d’un bâtiment autonome, appelé bâtiment d’unité auxiliaire, ou sont installés dans les locaux du bâtiment de commande dans le cas de postes de faible importance. Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie électrique Dossier délivré pour Madame, Monsieur 17/09/2008 Dossier délivré pour Madame, Monsieur 17/09/2008 _______________________________________________________________________________________________ POSTES À HAUTE ET TRÈS HAUTE TENSIONS Figure 10 – Unité d’auxiliaires avec alimentation en courant continu 48 V 4.3.2 Distribution des services auxiliaires Le rôle de la distribution est de relier de façon rationnelle et économique les sources d’énergie aux appareils d’utilisation. Chaque unité d’auxiliaires doit être implantée de façon à réaliser les liaisons les plus directes. 4.3.3 Dimensionnement Les unités autonomes sont dimensionnées pour desservir en basse tension : — soit un poste 225/63 kV ou 225/90 kV pouvant comporter, à terme, une trentaine de cellules ; — soit une partie de poste, pouvant comporter par exemple : • une dizaine de cellules 400 kV, • une quinzaine de cellules 225 kV, • de vingt à trente cellules 63 ou 90 kV. Les postes 90 ou 63/20 kV sont alimentés par une seule unité d’auxiliaires réduite (c’est-à-dire pas de groupe électrogène). 4.4 Organisation des alimentations des UA Les unités d’auxiliaires sont alimentées de différentes façons (exemple de la figure 10). 4.4.1 Alimentations normales à courant alternatif L’énergie appelée par les services auxiliaires est prélevée sur le réseau. Pour cela, les jeux de barres alternatifs sont alimentés par deux transformateurs 20 kV/220 ou 380 V de 250 kVA, qui peuvent être : — placés sur les tertiaires des autotransformateurs 400/225 kV ; — placés sur les tertiaires des transformateurs 225/90 ou 63 kV (ou sur un enroulement spécial prévu à cet effet sur la bobine de point neutre associée au transformateur) ; — placés sur les secondaires des transformateurs 225/20 kV. Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie électrique Dossier délivré pour Madame, Monsieur 17/09/2008 D 4 576 − 11 Dossier délivré pour Madame, Monsieur 17/09/2008 POSTES À HAUTE ET TRÈS HAUTE TENSIONS ________________________________________________________________________________________________ Exceptionnellement, si le poste ne comporte pas de telles sources ou si leur nombre est insuffisant, les jeux de barres peuvent être alimentés soit par des transformateurs 90 ou 63 kV/20 kV alimentant le poste de distribution situé dans l’ouvrage, soit par un raccordement avec une ligne émanant du réseau local de distribution. Le raccordement de l’unité à une deuxième source de courant alternatif n’est pas indispensable dans les postes de faible importance ne comportant qu’un seul transformateur de puissance. ■ Les circuits à courant continu destinés aux équipements de télécommunications (téléconduite) en bâtiment de commande sont alimentés par deux chargeurs, dont un seul est en service et recharge une batterie de secours de 48 V dite télécommunication. 4.4.2 Alimentation de secours à courant alternatif Les évolutions en cours visent à mettre en place la technologie DAPHNÉ pour tous les niveaux de tension de 400 kV à HT. Pour pallier les cas de défaillance des alimentations normales à courant alternatif, le deuxième jeu de barres (ou l’unique jeu de barre dans le cas d’une alimentation unique) est secouru par un groupe électrogène Diesel, d’une puissance de 63 kVA, à démarrage automatique, qui permet d’assurer sa réalimentation dans un temps approximatif de 10 s. L’étape suivante sera la numérisation du système de contrôleconduite des postes ; cette étape a été matérialisée par le projet PANDOR (Postes à Automates Numériques et Disjoncteurs à Ouverture Rapide). Ce projet a été lancé par Électricité de France pour suivre l’évolution des techniques numériques, afin d’étudier leur application au contrôle-conduite des postes à très haute tension et participer activement à l’évolution des réducteurs de mesure et des disjoncteurs. L’objectif ultime est la mise en œuvre du concept de poste numérique intégré, c’est-à-dire l’installation d’un ensemble de micro-calculateurs spécialisés, interconnectés par des systèmes de transmission de données et réalisant toutes les fonctions de contrôle-conduite et de diffusion de mesures. Le projet SINAPSE (Système Intégré Numérique pour l’Automatisation des Postes des Systèmes Électriques) est une première concrétisation des investigations du projet PANDOR. Dans un premier temps, son objectif est la réalisation de prototypes numériques industriels, destinés à assurer : — les fonctions centralisées du poste, appelées fonctions de niveau 2 (conduite locale sur écran, consignation d’état, automatismes centralisés) ; — la liaison vers le niveau supérieur (téléconduite vers le PCG) ; — les fonctions au niveau de la tranche, appelées de niveau 1, concernant l’acquisition et la restitution des informations, leur datation, certains traitements locaux, la conduite locale décentralisée et les automatismes de tranche ; — les échanges entre les équipements de niveau 1 et de niveau 2 effectués sur un réseau local interne au poste. Dans ce cadre, les protections contre les défauts d’isolement restent extérieures au système et classiques. Ces équipements sont, dans un premier temps, reliés à SINAPSE par une interface classique (borniers). De même, l’interface vers l’appareillage à haute tension reste classique. Dans le prolongement du projet SINAPSE, l’objectif technique du projet ICARE (Interface de Communication entre l’Appareillage, les Réducteurs de mesure et les Équipements numériques de tranche) est la mise en œuvre d’un système expérimental de communication numérique entre les équipements de la tranche HT du poste, dits de niveau 0, et les équipements de la tranche BT du niveau 1. 4.4.3 Alimentations à courant continu ■ Les circuits à courant continu destinés aux équipements de contrôle (protections, automates), de conduite (synoptique) et de surveillance (consignateur d’états) des tranches BT et aux équipements de commande des disjoncteurs et sectionneurs sont alimentés : — soit, pour les postes sans interface (filerie ARIANE), par deux chargeurs dont un seul est en service et recharge une batterie de secours de 127 V ; — soit, pour les postes 400 et 225 kV en fileries DAPHNÉ, BRISEIS et CYNTHIA : • en bâtiment de commande, par deux chargeurs, dont un seul en service alimente le synoptique, le consignateur d’états et recharge une batterie de secours de 48 V, dite batterie centrale, • en bâtiment de relayage, par un chargeur qui alimente les équipements de contrôle, la commande des disjoncteurs et sectionneurs des tranches (deux tranches dans le cas de la figure 10) et recharge une batterie de secours de 48 V ; — soit, pour les postes HT en filerie DAPHNÉ HT, en bâtiment d’alimentation continue, par quatre chargeurs (dont trois en service) qui rechargent une batterie de secours de 125 V et deux batteries de secours de 48 V ; — soit, pour les postes HT éloigné (échelon HT des postes 225 kV/HT) en filerie DAPHNÉ HT lorsqu’il n’y a pas de contrainte de distance entre les équipements de réseau et le bâtiment de relayage, comme dans le cas des postes 400 kV et 225 kV en filerie DAPHNÉ, BRISEIS et CYNTHIA, c’est-à-dire par deux chargeurs en bâtiment de commande (un seul en service) et par un chargeur par bâtiment de relayage, chacun de ces chargeurs alimentant, en secours des batteries 48 V. D 4 576 − 12 5. Perspectives d’avenir Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie électrique Dossier délivré pour Madame, Monsieur 17/09/2008
