amenagement hydroelec menagement hydroelectrique de lom pangar

RÉPUBLIQUE DU CAMEROUN
ELECTRICITY DEVELOPMENT CORPORATION
AMENAGEMENT HYDROELECTRIQUE
HYDROELECTRIQUE
DE LOM PANGAR
AVANT-PROJET DETAILLE
DE L’USINE DE PIED
VOLUME 1 : MEMOIRE
10108-RP-400-B
Décembre 2010
RÉPUBLIQUE DU CAMEROUN
ELECTRICITY DEVELOPMENT CORPORATION
AMENAGEMENT HYDROELECTRIQUE
HYDROELECTRIQUE
DE LOM PANGAR
AVANT-PROJET DETAILLE
DE L’USINE DE PIED
VOLUME 1 : MEMOIRE
PROVISOIRE
1010810108-RPRP-400
B
Décembre 2010
Mise à jour
A
Septembre 2008
Première émission
Rév.
Date
Sujet de la révision
M. Berthe / C. Daux
C. Daux
C. Daux
T. Durand / MDC
J.-L. Cervetti
J.-L. Cervetti
Rédaction
Contrôle
Approbation
M. Maeder
M. Berthe / S. Martin
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VOLUME 1 : MEMOIRE
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Sommaire général
Page 5
SOMMAIRE GENERAL
CHAPITRE 1
AVANT-PROPOS......................................................................................... 7
1.
PRESENTATION DE L’APD DE L’USINE DE PIED ................................................................. 11
2.
CONTEXTE DE L’ETUDE ................................................................................................... 11
3.
PRESENTATION DE L’AMENAGEMENT DE LOM PANGAR ..................................................... 13
CHAPITRE 2
DONNEES TOPOGRAPHIQUES ............................................................... 15
1.
LOCALISATION ET ACCES AU SITE .................................................................................... 19
2.
DESCRIPTION DU SITE ..................................................................................................... 20
3.
CARTES GEOGRAPHIQUES GENERALES ............................................................................ 20
4.
TOPOGRAPHIE DE LA RETENUE ........................................................................................ 21
5.
DONNEES TOPOGRAPHIQUES POUR L’ACCES AU SITE ....................................................... 25
6.
DONNEES TOPOGRAPHIQUES POUR LES CITES ET INSTALLATIONS DE CHANTIER................. 25
7.
DONNEES TOPOGRAPHIQUES POUR LA CARRIERE ............................................................. 25
8.
DOCUMENTS DE REFERENCE ........................................................................................... 25
CHAPITRE 3
DONNEES HYDROLOGIQUES.................................................................. 27
1.
PLUVIOMETRIE ............................................................................................................... 32
2.
APPORTS ANNUELS ET MENSUELS ................................................................................... 36
3.
CRUES DE PROJET ET DE CHANTIER ................................................................................. 42
4.
DEBIT RESERVE .............................................................................................................. 47
5.
COURBE DE TARAGE AVAL .............................................................................................. 47
CHAPITRE 4
GEOLOGIE ET GEOTECHNIQUE ............................................................. 49
1.
CADRE GEOLOGIQUE REGIONAL ...................................................................................... 53
2.
GEOLOGIE DE L’AMENAGEMENT ...................................................................................... 60
3.
CONCLUSIONS ................................................................................................................ 76
CHAPITRE 5
DESCRIPTION DETAILLEE DES OUVRAGES ......................................... 79
1.
GENERAL ....................................................................................................................... 83
2.
DESCRIPTION SUCCINCTE ................................................................................................ 83
3.
CALCUL DU PRODUCTIBLE .............................................................................................. 84
4.
PROTECTION CONTRE LES CRUES DE CHANTIER ............................................................... 97
5.
PHASES DE REALISATION ET D’EQUIPEMENT DE L’USINE ................................................... 97
6.
DESCRIPTION DETAILLEE ................................................................................................ 98
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CHAPITRE 6
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Sommaire général
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DESCRIPTION DETAILLEE DES EQUIPEMENTS.................................. 105
1.
PREAMBULE ................................................................................................................. 111
2.
EQUIPEMENTS HYDROMECANIQUES ............................................................................... 111
3.
EQUIPEMENTS ELECTROMECANIQUES ET ELECTRIQUES .................................................. 124
4.
EQUIPEMENTS AUXILIAIRES ........................................................................................... 152
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AVANT-PROPOS
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Chapitre 1
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CHAPITRE 1
AVANT-PROPOS
SOMMAIRE
1.
PRESENTATION DE L’APD DE L’USINE DE PIED ................................................................. 11
2.
CONTEXTE DE L’ETUDE ................................................................................................... 11
3.
PRESENTATION DE L’AMENAGEMENT DE LOM PANGAR ..................................................... 13
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Chapitre 1
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CHAPITRE 1
AVANT-PROPOS
1.
PRESENTATION DE L’APD DE L’USINE DE PIED
Ce volet présente l’Avant Projet Détaillé de l’usine de pied du projet d’aménagement
hydroélectrique de Lom Pangar, dans la région Est du Cameroun.
L’Avant Projet Détaillé est composé de 2 volumes :
-
Volume 1 :
Mémoire
-
Volume 2 :
Cahier de plans
Le présent volume est le mémoire et est organisé comme suit :
-
Chapitre 1 : Avant-Propos
-
Chapitre 2 : Données topographiques et hydrologiques
-
Chapitre 3 : Données géologiques
-
Chapitre 4 : Description détaillée de l’ouvrage
-
Chapitre 5 : Description détaillée des équipements
-
Chapitre 6 : Calendrier prévisionnel des travaux
-
Chapitre 7 : Estimation du coût
2.
CONTEXTE DE L’ETUDE
L’offre d’énergie de la région Est est actuellement assurée par 6 centrales Diesel isolées,
exploitées par AES-SONEL et totalisant environ 8 MW pour une production annuelle
d’environ 30 GWh par an.
La centrale de Bertoua représente 80 % de cette offre (cf. tableau ci-dessous) et alimente un
petit réseau 30 kV interurbain.
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Table 1-1 : Offre d’énergie électrique sur le Réseau Interconnecté Est du Cameroun
Capacité
Pinst
Centrale
Bertoua
Bétaré-Oya
Garoua-Boulaï
Lomié
Yokadouma
Mouloundou
TOTAL
[kW]
6 400
158
366
440
1 040
200
7 934
Production
annuelle
Ea
[kWh]
24 872 164
238 858
681 333
320 272
1 759 618
220 797
28 093 042
Charge
maximale
Pmax
[kW]
5 500
76
326
106
490
83
/
Sur une population estimée actuellement à 848 820 habitants environs, près de 320 000
habitants seulement vivent dans les zones couvertes par le réseau de AES-SONEL, soit un
taux de couverture de 37,7 %. La ville de Bertoua compte à elle seule près de 200 000
habitants.
AES-SONEL ne compte que 14 572 abonnés BT dans les localités alimentées et 18
abonnés MT dans l’ensemble de la province de l’Est.
Le rendement de distribution est de 65 % au cours des années 2002 et 2003.
Table 1-2 : Energie totale distribuée sur le Réseau Interconnecté Est du Cameroun
Réseau
Moyenne tension
Basse tension
TOTAL
1999-2000
[MWh]
4 613
12 921
17 534
2000-2001
[MWh]
2 318
12 253
14 571
2002
[MWh]
2 185
14 545
16 730
2003
[MWh]
2 233
14 835
17 068
La province de l’Est compte environ 15 000 abonnés, pour 850 000 habitants. Le taux
d’accès à l’électricité est estimé à environ 10 %. En outre, 175 auto-producteurs,
essentiellement des entreprises forestières, sont installés dans cette région. Ils ont une
puissance installée (Diesel) d’environ 40 MW.
Ces éléments indiquent l’existence d’une demande significative intimement liée à l’offre du
réseau.
Après l’examen des différents scénarios, l’option retenue est la construction d’une centrale
hydroélectrique en pied de barrage de LOM PANGAR et l’équipement d’un poste source
90/30 kV à Bertoua desservant le réseau Est.
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La centrale en pied de barrage de LOM PANGAR, prévue pour être réalisée en deux phases
successives à la suite de la construction du barrage, sera équipée à terme de 4 groupes de
7,5 MW.
A la suite de cet aménagement, les réseaux de distribution existants devront être étendus et
renforcés pour reprendre de nouveaux abonnés. Un certain nombre d’auto-producteurs
pourront être alimentés.
3.
PRESENTATION DE L’AMENAGEMENT DE LOM PANGAR
L’aménagement de LOM PANGAR assure un rôle de régulation des apports du Lom et du
Pangar avec pour objectif principal d’augmenter le débit garanti disponible aux usines
hydroélectriques de Songloulou, d’Edea et de Nachtigal située à l’aval du site.
En dehors des périodes de régulation, le bief aval sera alimenté par le débit réservé.
Lors des précédentes phases d’étude, la possibilité d’adjoindre à l’ouvrage de régulation une
usine de pied de capacité compatible avec la demande en Electricité du Réseau
interconnecté Est a été étudiée.
Le Maitre d’Ouvrage a donné son accord pour que ce barrage soit équipé d’une usine de
pied d’une puissance de l’ordre de 30 MW produite par 4 groupes Francis. Deux groupes
seront installés immédiatement et les deux autres dans une phase ultérieure.
L’électricité produite sera évacuée vers le poste de Bertoua par une ligne électrique de
90 kV.
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DONNEES TOPOGRAPHIQUES
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CHAPITRE 2
DONNEES TOPOGRAPHIQUES
SOMMAIRE
1.
LOCALISATION ET ACCES AU SITE .................................................................................... 19
1.1. Localisation du site .............................................................................................. 19
1.2. Accès au site ....................................................................................................... 19
2.
DESCRIPTION DU SITE ..................................................................................................... 20
3.
CARTES GEOGRAPHIQUES GENERALES ............................................................................ 20
4.
TOPOGRAPHIE DE LA RETENUE ........................................................................................ 21
5.
DONNEES TOPOGRAPHIQUES POUR L’ACCES AU SITE ....................................................... 25
6.
DONNEES TOPOGRAPHIQUES POUR LES CITES ET INSTALLATIONS DE CHANTIER................. 25
7.
DONNEES TOPOGRAPHIQUES POUR LA CARRIERE ............................................................. 25
8.
DOCUMENTS DE REFERENCE ........................................................................................... 25
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CHAPITRE 2
DONNEES TOPOGRAPHIQUES
1.
LOCALISATION ET ACCES AU SITE
Voir le plan BA 20-001
1.1.
Localisation du site
Le site de Lom Pangar est situé à près de 350 kilomètres au Nord Est de Yaoundé dans la
province de l’Est et à environ 120 km au nord de la ville de Bertoua. La localisation du Projet
est indiquée sur le plan BA 20-001.
Le site du barrage se trouve sur la rivière Lom, à près de 4 km à l’aval de sa confluence avec
la rivière Pangar et à près de 13 km à l’est de la confluence du Lom et du Djerem. La
localisation du site est présentée sur le plan BA 20-002.
Les coordonnées géographiques du site sont :
1.2.
-
Latitude :
N 05°24’
-
Longitude :
E 13°30’
Accès au site
L’accès au site se fait par la rive gauche depuis la localité de Deng Deng en empruntant une
route en terre de 30 km qui traverse la Parc National de Deng Deng.
L’accès à Deng Deng pour les véhicules légers peut se faire depuis Bertoua par une piste
carrossable en terre de 90 km environ. Le tronçon de route Bertoua – Carrefour Mansa,
partie sud de la route reliant Bertoua à Deng Deng, est interdit au transport lourd pour des
raisons socio-environnementales et de capacité des infrastructures.
Les véhicules lourds pourront accéder à Deng Deng depuis Bélabo en empruntant la route
en terre Bélabo – Satando – Carrefour Mansa – Deng Deng, d’environ 50 kilomètres, dont le
réaménagement est prévu début 2011.
L’accès à Bélabo peut se faire soit par voie routière soit par train : en effet, la gare de Bélabo
est desservie depuis Douala ou Yaoundé par le transcamerounais à destination de
Ngaoundéré.
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2.
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DESCRIPTION DU SITE
La zone du site du barrage est caractérisée par un rétrécissement de la vallée du Lom,
circonscrite entre deux collines toutes deux limitées par des thalwegs amont et aval. La
végétation locale est constituée de savanes dans la plaine alluviale, d’une mince forêt galerie
en bordure du Lom et d’une savane arbustive sur les collines.
Le lit mineur mesure environ 120 m de largeur sur l’axe projeté du barrage. En basses eaux
le niveau du Lom se situe aux alentours de la cote 636. Le lit révèle des affleurements
rocheux sur près des deux tiers de sa largeur comptée à partir de la rive gauche. Un chenal
plus profond en RD draine le gros du débit d’étiage au niveau de l’axe du barrage. La plaine
inondable rive gauche s’étend sur 160 m environ du bord du Lom. Au-delà, la colline de
l’appui rive gauche monte avec une pente de 11% entre les cotes 640 et 670. Une pente
plus douce d’environ 4% est observée jusqu’à la cote 680 avec un léger déport de l’appui
vers l’amont.
La plaine inondable en rive droite mesure 60 m environ. La colline rive droite monte avec
une pente de 7% jusqu’à la cote 660, puis continue en s’accentuant avec une pente de 16%
jusqu’à la cote 680 et monte moins fortement jusqu’à la crête de la colline à la cote 700 m.
Au-delà, cette colline comporte une légère dépression qui dessine un col parallèle à la
direction du Lom, à une distance de 1 200 m environ du bord rive droite. Les deux appuis du
col sont de forte pente et présentent une symétrie par rapport au point bas. La couverture
végétale est ici plutôt forestière.
3.
CARTES GEOGRAPHIQUES GENERALES
Il existe 2 types de cartes géographiques émanant d’Instituts :
-
Carte routière IGN du Cameroun au 1/1 500 000,
-
Cartes au 1/200 000 établies par IGN en 1957 (révision 1960) : Deng Deng (site et
retenue) et Bétaré Oya (retenue).
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4.
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TOPOGRAPHIE DE LA RETENUE
L’emprise de la retenue, illustrée sur la Figure 2-1, est constituée de deux sous-bassins,
formés par le LOM et son affluent principal le PANGAR.
Figure 2-1 : Retenue de Lom Pangar
Les caractéristiques de la retenue ont été établies sur la base des levés topographiques
dans la cuvette réalisés en 1994 par les sociétés SATET et MONTILLIER, pour le compte de
SONEL. Au total 16 planches topographiques, à l’échelle 1 /20 000, avaient été établies,
avec une équidistance des courbes de 5 m entre les cotes 635 NGC et 680 NGC.
Les caractéristiques hauteur / surface du réservoir avaient été déterminées lors des études
de l’APS 1999 [1] par planimétrage des courbes de niveau de la cuvette. Le volume de la
retenue aux différentes cotes avait été déduit de la superficie par intégration. Ces
caractéristiques ont été de nouveau établies lors des études environnementales [2] réalisées
par le groupement ISl/Oréode-Brèche/Sogreah, par vectorisation des courbes de niveau.
La comparaison des résultats obtenus par ces deux approches est présentée dans la Table
2-2-1 pour les surfaces et dans la Table 2-2-2 pour les volumes. Les écarts sur les
superficies et les volumes restent limités respectivement à moins de 3 % et de 1 %. Les
deux approches donnent donc des résultats équivalents.
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Table 2-2-1 : Surface de la retenue de Lom Pangar – Comparaison APS 1999 / EIE 2005
2
Cote
[m NGC]
Surface au sol [km ]
APS
EIE
1999
2005
Ecart surface
2
[km ]
[%]
635
0
0
--
--
640
2
3
-1
--
645
27
23
4
14.8%
650
71
71
0
0.0%
655
137
136
1
0.7%
660
232
226
6
2.6%
665
341
336
5
1.5%
670
462
457
5
1.1%
675
611
602
9
1.5%
680
773
751
22
2.8%
Table 2-2-2 : Volume de la retenue de Lom Pangar – Comparaison APS 1999 / EIE 2005
3
Cote
[m NGC]
Volume [km ]
APS
EIE
1999
2005
Ecart Volume
3
[km ]
[%]
635
0
0
--
--
640
0.01
0.01
0.00
--
645
0.07
0.07
0.00
--
650
0.30
0.31
-0.01
-3.3%
655
0.82
0.83
-0.01
-1.2%
660
1.74
1.73
0.01
0.6%
665
3.15
3.14
0.01
0.3%
670
5.15
5.12
0.03
0.6%
675
7.83
7.77
0.06
0.8%
680
11.26
11.15
0.11
1.0%
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Une correction des valeurs brutes de la capacité du réservoir a été introduite pour tenir
compte de l’importante couverture végétale présente dans l’emprise de la retenue, cette
correction a été évaluée à 0.35 milliard de mètres cubes pour la cote 675 NGC.
La loi Hauteur/Surface/Volume (loi HSV) retenue est présentée dans la Table 2-2-3 et
illustrée sur la Figure 2-2.
La capacité utile de 6 milliards de m3 adoptée pour le réservoir de Lom Pangar correspond
ainsi à une cote de Retenue Normale de 672.70 NGC.
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Figure 2-2 : Retenue de Lom Pangar – Loi Hauteur/Surface/Volume
Table 2-2-3 : Retenue de Lom Pangar – Loi Hauteur/Surface/Volume
Volume
Valeurs
brutes
Volume
Valeurs
corrigées
Volume
utile
Cote
Surface
[m NGC]
[km ]
[km ]
[km ]
[km ]
635
0
0.00
0.00
--
640
2
0.01
0.01
--
645
27
0.07
0.05
--
649 (NME)
61
0.23
0.20
0.00
650
71
0.30
0.26
0.06
655
137
0.82
0.74
0.55
660
232
1.74
1.61
1.41
665
341
3.15
2.95
2.76
670
462
5.15
4.89
4.69
672.7 (RN)
540
6.51
6.20
6.00
675
611
7.83
7.48
7.28
680
773
11.26
10.82
10.62
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DONNEES TOPOGRAPHIQUES POUR L’ACCES AU SITE
L’étude des variantes d’accès au chantier analysées lors de l’EIE [3] à conduit à identifier
l’itinéraire passant par le village de Deng-Deng et longeant la future retenue sur le versant
gauche du LOM, comme la meilleure solution pour accéder au site. La route d’accès au
Chantier est présentée sur le plan BA 20-002.
6.
DONNEES TOPOGRAPHIQUES POUR LES CITES ET INSTALLATIONS DE
CHANTIER
Les cités et les installations de chantier ont fait l’objet d’études spécifiques dans le cadre de
l’EIE [3], qui ont débouché sur des mesures d’atténuation ou de compensation, avec des
propositions d’implantation. Ces mesures ont fait l’objet de commentaires de la part de la
Banque Mondiale [4].
L’implantation des installations de chantier ainsi que des cités est traitée plus bas. Il apparaît
que le transfert de l’ensemble de ces ouvrages en rive droite aval de l’aménagement
constitue une mesure particulièrement favorable, sans surcoût significatif pour le projet. Les
plans BA 20-002 et BA 20-201 présentent l’implantation des différentes installations de
chantier.
7.
DONNEES TOPOGRAPHIQUES POUR LA CARRIERE
Lors des différentes missions de terrain, différents sites possibles pour carrière à agrégats
ont été identifiés. Les carrières potentielles identifiées sont les suivantes :
-
le dôme de Kouma, reconnu lors des études APS 1999 [1],
-
le dôme de Kaya Ngoum identifié lors de l’EIE 2005 [3],
-
le dôme de Mbi Bawara et l’affleurement rocheux au sud de la piste Deng Deng –
Ouami, identifiés dans le cadre de la mission de démarrage des études d’APD.
Leurs implantations respectives ont été reportées sur le plan BA 20-002.
Le dôme de Mbi Bawara est retenue comme carrière principale au stade d’APD.
8.
DOCUMENTS DE REFERENCE
[1] AMENAGEMENT DE LOM PANGAR - ETUDE D’ACTUALISATION D’APS, par
Coyne et Bellier, SONEL, Août 1999
[2] ETUDES ENVIRONNEMENTALES du Barrage de LOM PANGAR - Rapport de
Synthèse - par ISL-Oréade Brèch-Sogréah, Octobre 2005
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Chapitre 2
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[3] ETUDES ENVIRONNEMENTALES du Barrage de LOM PANGAR – Thème 12 : Zones
d’emprunt, accès, cités et zone de chantier - par ISL-Oréade Brèch-Sogréah, Juin 2005
[4] Commentaires de la Banque Mondiale sur l’EIE du projet de barrage de Lom Pangar,
Lettre n° 915/12 – 05/RR/LL/gm du 16 décembre 2005
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Chapitre 3
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Chapitre 3
DONNEES HYDROLOGIQUES
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Chapitre 3
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CHAPITRE 3
DONNEES HYDROLOGIQUES
SOMMAIRE
1.
PLUVIOMETRIE ............................................................................................................... 32
1.1. Données .............................................................................................................. 32
1.2. Régime pluviométrique ........................................................................................ 33
1.3. Pluies maximales mensuelles .............................................................................. 35
2.
APPORTS ANNUELS ET MENSUELS ................................................................................... 36
2.1. Données .............................................................................................................. 36
2.1.1.
Séries reconstituées par Coyne et Bellier............................................... 36
2.1.2.
Séries utilisées dans l’Etude Environnementale (Juillet 2005) ................ 36
2.1.3.
Séries transmises par AES SONEL en Avril 2006 .................................. 37
2.1.4.
Consistance des données ...................................................................... 37
2.2. Apports annuels................................................................................................... 38
2.3. Apports mensuels ................................................................................................ 38
2.4. Etude d’optimisation de la capacité de la retenue ................................................ 40
3.
CRUES DE PROJET ET DE CHANTIER ................................................................................. 42
3.1. Données .............................................................................................................. 42
3.2. Crue annuelle ...................................................................................................... 43
3.3. Hydrogrammes de projet...................................................................................... 44
3.4. Crues mensuelles ................................................................................................ 45
4.
DEBIT RESERVE .............................................................................................................. 47
5.
COURBE DE TARAGE AVAL .............................................................................................. 47
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Chapitre 3
Page 31
CHAPITRE 3
DONNEES HYDROLOGIQUES
L’hydrologie des apports au site du barrage de Lom Pangar a été étudiée à plusieurs
reprises lors des étapes précédentes d’étude notamment :
-
Avant Projet Sommaire (Coyne-et-Bellier, 1995),
-
Reprise d’Avant Projet Sommaire (Coyne-et-Bellier, 1999),
-
Actualisation de l’Avant Projet Sommaire (Coyne-et-Bellier, 2006),
-
Optimisation de la capacité de la retenue (ISL/oreade-Breche/Sogreah),
-
Actualisation de la crue de projet au site de Lom Pangar (Coyne-et-Bellier).
Dans le cadre des études d’APD, une note spécifique (Doc. n° 10108-NDC-0100) reprend
l’actualisation des crues extrêmes.
L’objet de cette partie est de présenter une synthèse des principales données
hydrologiques :
-
régime pluviométrique et pluies maximales mensuelles
-
régime des apports annuels et mensuels
-
crues de chantier et de projet
-
débit réservé
-
courbe de tarage aval au site du barrage
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1.
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Chapitre 3
Page 32
PLUVIOMETRIE
Une analyse de la pluviométrie du site a été effectuée lors des études d’actualisation des
études d’Avant Projet Sommaire.
1.1.
Données
Les données pluviométriques utilisées sont résumées dans la Table 2-3-1.
Table 2-3-1 : Caractéristiques des stations pluviométriques régionales
Station
Code Station Altitude
Latitude
Longitude
Type de données
Tibati
1050053200
874 m
6°28’00’’ N 12°37’00’’ E
Pluies mensuelles (1933 – 1992)
Betare Oya
1050010800
805 m
5°36’00’’ N 14°05’00’’ E
Pluies mensuelles (1933 – 1992)
Pluies journalières (1969 – 1980)
Meiganga
1050035600 1 027 m
6°32’00’’ N 14°17’00’’ E
Pluies mensuelles (1933 – 1992)
Pluies journalières (1969 – 1980)
Bertoua
1050010400
668 m
4°35’00’’ N 13°49’00’’ E
Pluies mensuelles (1933 – 1992)
Pluies journalières (1969 – 1980)
Ngaoundere
1050042400 1 113 m
7°21’00’’ N 13°34’00’’ E
Pluies mensuelles (1933 – 1992)
Pluies journalières (1969 – 1980)
Pluies mensuelles (1933 – 1992)
Pluies journalières (1969 – 1980)
Lom Pangar
Si les données mensuelles sont assez complètes sur la période 1933 à 1992 (sur la période
1933-1954, on ne dispose que des pluies mensuelles de la saison humide), les données de
pluies journalières sont très parcellaires.
De façon à appréhender les conditions de chantier, les quatre postes suivants ont été
utilisés :
-
Meiganga à 159 km du site,
-
Bertoua à 90 km du site,
-
Bétaré-Oya à 75 km du site,
-
Tibati à 140 km du site.
A partir de ces données, une pluie moyenne mensuelle sur le bassin versant a été définie en
pondérant les valeurs de chacun des postes (proportionnellement à la distance « poste Lom Pangar »).
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1.2.
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Régime pluviométrique
Le bassin du Lom est principalement intéressé par les régions climatiques suivantes :
-
la région des plateaux de l’Adamaoua, au climat tropical ;
-
la région des savanes du Centre au climat tropical de transition à grande saison sèche.
Au nord du parallèle Yoko - Betare Oya, le climat est caractérisé par une saison des pluies et
une saison sèche : c’est le régime tropical. Au voisinage de ce parallèle, il peut y avoir des
fluctuations du Front Inter Tropical autour de sa position moyenne, c'est-à-dire un palier dans
la courbe des précipitations vers les mois de juin ou juillet : c’est la transition entre le régime
tropical et le régime équatorial.
Les variations saisonnières des précipitations du Cameroun constituent un des facteurs les
plus déterminants des régimes hydrologiques.
La Table 2-3-2 regroupe les pluies cumulées mensuelles moyennes, maximales et
minimales enregistrées sur une période de 40 années d’observation.
Trois mois ont une moyenne supérieure à 200 mm/mois. Il s’agit de la période d’août à
octobre. Mai, juin et juillet ont une moyenne d’environ 180 mm/mois. Avril n’atteint pas
130 mm en moyenne. Les moyennes de novembre et mars sont comparables (66 et
83 mm/mois). Enfin, trois mois sont très secs (décembre à février).
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Chapitre 3
Page 34
Figure 2-3 : Régime des pluies mensuelles au site
450
400
350
Pluie mensuelle [mm]
300
250
200
150
100
50
0
Janvier
Février
Mars
Avril
Mai
Juin
Maximum
Juillet
Moyenne
Août
Septembre
Octobre
Novembre Décembre
Minimum
Table 2-3-2 : Régime des pluies mensuelles au site
Mois
Janvier
Février
Mars
Avril
Mai
Juin
Juillet
Août
Septembre
Octobre
Novembre
Décembre
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Minimum
[mm]
0
0
23
68
117
120
103
117
173
155
1
0
Moyenne
[mm]
10
19
83
131
176
185
189
215
260
244
61
13
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Maximum
[mm]
52
94
178
206
269
274
316
412
416
389
166
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1.3.
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Chapitre 3
Page 35
Pluies maximales mensuelles
Les pluies maximales mensuelles ont été étudiées dans le cadre de l’actualisation des crues
extrêmes (Doc. n°10108-NDC-0100). Les résultats obt enus sont présentés dans la Table 23-3.
Table 2-3-3 : Pluies maximales mensuelles
T
[ans]
2
5
10
20
50
100
200
1 000
2 000
10 000
PMP
F
[-]
0,5
0,8
0,9
0,95
0,98
0,99
0,995
0,999
0,9995
0,9999
PM(T)
[mm]
273
312
339
365
399
426
453
520
550
626
753
La pluie mensuelle centennale est de 426 mm tandis que la Pluie Maximale Probable (PMP)
est estimée à 753 mm.
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VOLUME 1 : MEMOIRE
2.
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Chapitre 3
Page 36
APPORTS ANNUELS ET MENSUELS
2.1.
Données
Les sources des données hydrologiques sont les suivantes :
-
AES-SONEL,
-
ALUCAM-ALCAN,
-
IRD,
-
Centre de recherche hydrologique.
L’analyse de ces différentes données ont conduit à la reconstitution de plusieurs séries
d’apports moyens mensuels au droit du site :
2.1.1.
Séries reconstituées par Coyne et Bellier
Les débits mesurés au pas de temps mensuel aux sites des ouvrages existants (M’bakaou,
Mape, Bamendjin, Edea) et au site de Lom Pangar ont été transmis par SONEL en 1995 et
1999. Des données complémentaires ont été transmises par AES-SONEL en 2002-2003
puis en 2008.
Les données de débits mensuels s’étendent de 1952 à 1995 pour l’ensemble des sites à
l’exception d’Edea où la série s’étend de 1944 à 2003.
Sur la base des données transmises, Coyne-et-Bellier a effectué lors des études
précédentes, les corrections, ajustements et corrélations nécessaires pour obtenir un jeu de
séries cohérent dans le cadre des projets Lom Pangar et Nachtigal. Ce jeu de séries est noté
COB dans le présent paragraphe.
2.1.2.
Séries utilisées dans l’Etude Environnementale (Juillet 2005)
Il s’agit des données présentées dans le Thème 14 ‘’ Impact Hydraulique à l’aval ’’de
l’EIE [2]. Elles concernent :
-
les apports mensuels aux sites de M’bakaou, Mape, Bamendjin et Edea de 1972 à 2003,
-
les apports mensuels au site de Lom Pangar entre 1951 et 2003.
D’après l’Etude Environnementale (Thème 14 page 37), les données concernant le site de
Lom Pangar de 1998 à 2003 étaient des données partielles, mesurées et corrigées par le
CRH.
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2.1.3.
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Séries transmises par AES SONEL en Avril 2006
Il s’agit des données suivantes :
-
apports mensuels aux sites de Lom Pangar, M’bakaou, Mape, Bamendjin et Edea de
1966 à 2003,
-
apports journaliers au site de Lom Pangar de 1972 à 2003.
Dans un premier temps, les données postérieures à 1996 reprenaient les valeurs de l’EIE [2]
et n’avaient pas été formellement validées par AES-SONEL.
2.1.4.
Consistance des données
Dans le cadre de l’actualisation des Etudes d’APS de 1999, une analyse de la consistance
des séries de débit mensuel AES SONEL et EIE a été réalisée à l’aide de la série COB.
L’analyse des apports annuels en différents points du cours d’eau de la Sanaga montre une
bonne homogénéité des données quelle que soit leur source.
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2.2.
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Page 38
Apports annuels
La série des apports annuels du Lom à Lom Pangar est illustrée en Figure 2-4.
Figure 2-4 : Apports annuels du Lom à Lom Pangar
13 000
12 000
11 000
10 000
Apport moyen annuel :
3
8 150 hm
3
Apport annuel [hm ]
9 000
8 000
7 000
6 000
5 000
4 000
3 000
2 000
1 000
2002
2000
1998
1996
1994
1992
1990
1988
1986
1984
1982
1980
1978
1976
1974
1972
1970
1968
1966
1964
1962
1960
1958
1956
1954
1952
0
Année
On constate une période déficitaire à compter du début des années 70. Cette période
déficitaire est généralisée sur l’ensemble de l’Afrique de l’Ouest.
2.3.
Apports mensuels
La Figure 2-5 et la Table 2-3-4 synthétisent le régime des apports mensuels.
Le débit moyen mensuel pour les mois d’août, septembre et octobre est supérieur à
500 m3/s, tandis que les débits moyens de juin, juillet, novembre et décembre sont compris
entre 100 et 350 m3/s. Les mois de janvier à mai présentent un faible débit moyen mensuel.
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Page 39
3 120
1 100
2 860
1 000
2 600
900
2 340
800
2 080
700
1 820
600
1 560
500
1 300
400
1 040
300
780
200
520
100
260
3
Apport mensuel [hm ]
1 200
3
Débit moyen mensuel [m /s]
Figure 2-5 : Régime des débits moyens mensuels du Lom à Lom Pangar
0
0
Janvier
Février
Mars
Avril
Mai
Juin
Maximum
Juillet
Moyenne
Août
Septembre Octobre Novembre Décembre
Minimum
Table 2-3-4 : Régime des débits moyens mensuels du Lom à Lom Pangar
Mois
Janvier
Février
Mars
Avril
Mai
Juin
Juillet
Août
Septembre
Octobre
Novembre
Décembre
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Minimum
3
[m /s]
19
9
1
2
15
82
206
210
462
355
120
46
Moyenne
3
[m /s]
68
39
21
32
88
171
339
541
684
610
274
117
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Maximum
3
[m /s]
143
112
89
111
200
334
565
807
1080
929
441
221
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2.4.
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Chapitre 3
Page 40
Etude d’optimisation de la capacité de la retenue
Suite aux recommandations de l’EIE, une étude d’optimisation de la capacité de la retenue a
été confiée au Groupement ISL/Oréade-Brèche/Sogreah dans le but de compléter l’étude de
régularisation de la Sanaga. Cette étude a pour objectif de tenir compte de la baisse des
apports observés lors des dernières décennies, sur la base des données hydrologiques
validées et actualisées à Décembre 2005.
Dans le cadre de cette analyse, une nouvelle étude concernant les apports du Lom a été
réalisée. Les données d’entrée de cette étude sont les suivantes :
-
les débits aux stations hydrométriques,
-
les débits, volumes retenus et lâchés aux barrages de régularisation existants Les
paramètres climatologiques permettant d’estimer l’évapotranspiration potentielle et la
lame d’eau tombée.
En concertation avec le Maître d’Ouvrage, la période de référence de cette étude correspond
à la période postérieure à la rupture hydrologique soit 1970-2003.
Sur les trois dernières décennies, l’apport annuel moyen au site de Lom Pangar est passé
de 8 200 hm3 à 7 600 hm3.
L’optimisation de la capacité de la retenue de Lom Pangar a été réalisée à partir d’une
modélisation hydrologique du bassin de la Sanaga, comprenant les éléments suivants :
-
les trois retenues existantes de M’Bakaou, Bamendjin et Mapé, définies par leur
capacité utile,
-
la retenue de Lom Pangar pour plusieurs cotes de retenues normales correspondant à
plusieurs capacités,
-
les éléments principaux du réseau hydrographique de la Sanaga : Lom, Djerem,
Sanaga, Mbam,
-
les centrales hydroélectriques existantes de production de Song Loulou et Edéa,
-
les centrales hydroélectriques prévues sur la Sanaga.
La modélisation du fonctionnement du bassin de la Sanaga a été effectuée au pas de temps
journalier et basée sur des débits journaliers ou mensuels suivant les données disponibles.
Les simulations montrent que le passage de 5.5 km3 de capacité à 7 km3 conduit à
augmenter le débit garanti 90 % du temps en période d’étiage de 5 à 10 %. Le passage de 6
à 7 km3 n’augmente ce débit que de 1 à 2 %. Le gain économique associé à la tranche 5 à
7 km3 se situe principalement au niveau des périodes charnières entre une année humide et
une année sèche. Cette tranche permet de gérer de façon satisfaisante une année sèche
faisant suite à une année normale ou humide. A titre indicatif, il est rappelé que la chronique
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de référence 1970-2003 comporte trois cycles secs (1970-1973, 1982-1988 et 1995-2002) et
deux cycles humides (1974-1981 et 1989-1994).
Suite aux recommandations de la Maîtrise d’Ouvrage, il a été convenu de fixer la cote de la
retenue normale à 672.70 NGC pour un volume utile de 6 milliards de mètre cubes.
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3.
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CRUES DE PROJET ET DE CHANTIER
3.1.
Données
En l’absence de données d’observations directes au site de Lom Pangar sur une longue
période, une approche régionale a été privilégiée.
Les données hydrométriques suivantes ont été utilisées :
-
débits journaliers du Lom à Lom Pangar sur la période 1960-2003. Ces données ont été
fournies par AES SONEL lors de l’APS de 1995 et ont fait l’objet d’une actualisation par
Sogreah lors de l’EIE de 2005,
-
séries de maximums annuels des débits journaliers de 4 stations jugées représentatives
du régime du Lom à Lom Pangar, à savoir :
-
le Bini à Berem,
-
la Vina Sud à Lahore,
-
la Noun à Bafoussam
-
le Lom à Betare Oya
L’application de la méthode des années-stations a permis la constitution d’un échantillon
régional de crues qui ont été transposées au site de Lom Pangar à l’aide du coefficient de
Francou-Rodier. Cet échantillon régional a été ajusté à l’aide de différentes lois statistiques.
Cette approche statistique a été complétée par l’étude du processus d’écoulement des crues
afin d’intégrer l’information pluviométrique dans l’estimation des débits maximaux journaliers
de fréquence rare.
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3.2.
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Chapitre 3
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Crue annuelle
Les débits maximaux journaliers annuels pour différentes périodes de retour ainsi que celui
associé à la Crue Maximale Probable sont donnés dans la Table 2-3-5 et illustrés par la
Figure 2-6.
Figure 2-6 : Débits maximaux journaliers en fonction de la période de retour
Table 2-3-5 : Débits maximaux journaliers en fonction de la période de retour
T
[ans]
2
5
10
20
50
100
200
500
1 000
2 000
5 000
10 000
CMP
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F
[-]
0,5
0,8
0,9
0,95
0,98
0,99
0,995
0,998
0,999
0,9995
0,9998
0,9999
-
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QMJ(T)
3
[m /s]
882
1 070
1 190
1 310
1 460
1 580
1 690
2 109
2 425
2 741
3 159
3 475
4 140
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3.3.
Doc. n°10108-RP-400-B
Chapitre 3
Page 44
Hydrogrammes de projet
Les crues du Lom peuvent être générées par la conjonction de fortes pluies pendant toute la
saison humide et d’un événement pluviométrique intense sur quelques jours. Ces
événements jouent respectivement sur le volume de la crue et le débit journalier maximal.
Les hydrogrammes de projet sont donc définis comme la superposition de deux
hydrogrammes : l’un saisonnier lié aux précipitations pendant la saison humide (juilletnovembre), le second lié à un événement pluviométrique intense de quelques jours.
La détermination de ces hydrogrammes de projet fait l’objet d’un chapitre spécifique dans la
note de calcul n°10108-NDC-0100.
Les hydrogrammes de projet de période de retour 100, 1 000 et 10 000 ans, ainsi que celui
correspondant à la CMP, sont représentés sur la Figure 2-7.
Figure 2-7 : Hydrogrammes de projet de période de retour 100 ans, 1 000 ans,
10 000 ans et CMP
4 500
4 000
3 500
Débit [m3/s]
3 000
2 500
2 000
1 500
1 000
500
0
01/06/2004
01/07/2004
01/08/2004
01/09/2004
01/10/2004
01/11/2004
01/12/2004
Date [-]
T = 100 ans
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T = 1 000 ans
T = 10 000 ans
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CMP
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VOLUME 1 : MEMOIRE
3.4.
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Chapitre 3
Page 45
Crues mensuelles
L’analyse des crues mensuelles a été réalisée lors des études d’actualisation des études
d’Avant Projet Sommaire. Ces dernières n’ont pas été révisées lors de la mise à jour de la
crue de projet.
Les résultats à Lom Pangar ont été déduits de l’étude des données hydrologiques
disponibles aux 4 stations de jaugeage jugées représentatives du cas du Lom Pangar. En ce
qui concerne l’analyse fréquentielle des crues mensuelles, une loi de Gumbel a été
classiquement retenue pour ajuster une distribution de valeurs extrêmes aux échantillons
observés. La période des crues s’étend de juin à novembre. Les résultats sont présentés sur
le tableau et la figure suivants.
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Figure 2-10 : Débit de pointe des crues mensuelles à Lom Pangar
1 600
1 500
1 400
1 300
1 100
3
Débit maximal journalier [m /s]
1 200
1 000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
Janvier
Février
Mars
Avril
Mai
Juin
100 ans
Juillet
50 ans
Août
Septembre
Octobre
Novembre Décembre
20 ans
Tableau 2-10: Débit de pointe des crues mensuelles à Lom Pangar
Mois
Janvier
Février
Mars
Avril
Mai
Juin
Juillet
Août
Septembre
Octobre
Novembre
Décembre
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2 ans
180
130
130
150
230
330
510
680
800
840
600
280
5 ans
230
180
180
220
300
430
640
840
920
1 020
740
330
Période de retour T
10 ans
20 ans
250
280
200
230
230
270
270
300
350
390
490
550
740
810
950
1 050
990
1 070
1 140
1 240
830
920
360
410
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50 ans
300
270
310
350
440
630
920
1 190
1 170
1 390
1 040
440
100 ans
330
280
350
380
490
690
1 010
1 290
1 240
1 490
1 130
470
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4.
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DEBIT RESERVE
Après concertation avec le Maitre d’Ouvrage, le débit réservé nécessaire pour assurer un
écoulement à l’aval de l’ouvrage répondant aux contraintes environnementales a été fixé
constant et égal à 25 m3/s.
5.
COURBE DE TARAGE AVAL
La courbe de tarage aval au droit du site du barrage est issue des études d’actualisation
d’APS d’Août 1999. Elle correspond à un ajustement polynômial des mesures de la station
de jaugeage au droit du site de 1992-1998 pour des débits de 25 à 850 m3/s. Au-delà de
cette gamme de débits mesurés, la loi a été extrapolée.
En phase chantier, un pont provisoire sera réalisé environ 700 m à l’aval du barrage. Les
calculs hydrauliques ont montré que ce pont aura une influence minime sur l’écoulement
hydraulique du Lom.
La surélévation du plan d’eau due au pont est estimée à moins d’un centimètre pour les
débits inférieurs à 1 500 m3/s.
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Débit [m /s]
634
635
636
637
638
639
640
641
642
643
644
645
0
200
400
600
800
1 000
1 200
1 400
1 600
1 800
3
2 000
2 200
Figure 2-10 : Courbe de tarage aval
2 400
2 600
2 800
3 000
3 200
3 400
3 600
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Niveau d'eau au droit du barrage [m NGC]
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GEOLOGIE ET GEOTECHNIQUE
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CHAPITRE 4
GEOLOGIE ET GEOTECHNIQUE
SOMMAIRE
1.
CADRE GEOLOGIQUE REGIONAL ...................................................................................... 53
1.1. Contexte lithologique ........................................................................................... 53
1.2. Tectonique........................................................................................................... 55
1.3. Morphogenèse..................................................................................................... 55
1.4. Pétrographie du socle archéen ............................................................................ 56
1.5. Terrains de couverture......................................................................................... 56
1.6. Données structurales ........................................................................................... 57
1.7. Hydrogéologie régionale ...................................................................................... 59
2.
GEOLOGIE DE L’AMENAGEMENT ...................................................................................... 60
2.1. Contexte géomorphologique ................................................................................ 60
2.2. Caractéristiques géologiques de la fondation rocheuse ....................................... 61
2.2.1.
Etude pétrographique............................................................................. 61
2.2.2.
Définition du toit du rocher...................................................................... 62
2.2.3.
Etat de fracturation du rocher de fondation............................................. 65
2.3. Perméabilité de la fondation rocheuse ................................................................. 66
2.3.1.
Mesures ................................................................................................. 66
2.3.2.
Résultats ................................................................................................ 66
2.4. Caractéristiques géotechniques de la fondation rocheuse ................................... 67
2.5. Matériaux rocheux ............................................................................................... 68
3.
2.5.1.
Essais réalisés ....................................................................................... 68
2.5.2.
Carrière de Deng-Deng .......................................................................... 69
2.5.3.
Carrière de Mbi Bawara – Echantillon 1 ................................................. 71
2.5.4.
Carrière de Mbi Bawara – Echantillon 2 ................................................. 73
2.5.5.
Conclusion sur l’alcali réaction ............................................................... 75
CONCLUSIONS ................................................................................................................ 76
3.1. Points saillants des reconnaissances................................................................... 76
3.2. Hypothèses des calculs de stabilité ..................................................................... 76
3.3. Dispositions générales pour les ouvrages............................................................ 76
3.3.1.
Définition du fond de fouille .................................................................... 76
3.3.2.
Injection et Drainage .............................................................................. 77
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3.3.3.
Centrale hydroélectrique ........................................................................ 78
3.3.4.
Vidange de fond ..................................................................................... 78
3.3.5.
Evacuateur de crues .............................................................................. 78
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CHAPITRE 4
GEOLOGIE ET GEOTECHNIQUE
La géologie et la géotechnique de l’aménagement de Lom Pangar sont traitées en détail
dans l’APD du barrage. Ce chapitre reprend les principales sections concernant l’usine de
pied.
1.
CADRE GEOLOGIQUE REGIONAL
1.1. Contexte lithologique
Dans le contexte géologique régional du bassin de Lom, le site de l'aménagement de Lom
Pangar ne présente pas de singularité particulière. Sa géomorphologie ne diffère pas de
celle de l'ensemble de la région. Elle résulte de la très lente altération uniforme d'un socle
rocheux, très ancien qui n'affleure que dans le lit des cours d'eau principaux et dans
quelques dômes émergeant à travers les rives recouvertes d'une épaisse séquence de sols
latéritiques sous un fort couvert forestier. C'est en raison de sa situation privilégiée, juste en
aval de la confluence des cours du Lom et du Pangar, que le site a été choisi pour implanter
un ouvrage à très grande capacité de retenue.
L'ensemble de la zone du projet, depuis le site du barrage à quelques kilomètres en aval de
la confluence du Lom et du Pangar jusqu'à l'extrémité de la retenue à plus de 80 kilomètres
en amont, appartient aux formations géologiques du vieux craton africain. Les affleurements
rocheux ne sont pas nombreux à travers l'épais recouvrement de sols résiduels et souvent
difficiles à observer en raison de l'important couvert végétal de sorte que la cartographie
géologique régionale demeure encore simplifiée et schématique, comme le présente la
Figure 3-8.
Les levés géologiques exécutés durant les précédentes phases des études du Projet ont
permis de confirmer la présence de formations très anciennes, d'âge Précambrien
(Archéen), à dominante migmatitique (granitogneissique) qui caractérise la structure initiale
dite du « Complexe de Base » du Bouclier Africain. Seule la partie amont du futur réservoir,
dans le cours du Lom en amont de la confluence, a été pétrographiquement différencié des
formations migmatiques par sa séquence plus métamorphique comprenant des
séricitoschistes jusqu'à des gneiss à cordiérite. Ces formations, dites "du Lom",
constitueraient une série métamorphique d'intensité croissante d'épizonale à catazonale,
discordante sur le Complexe de Base.
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Figure 3-8 : Carte géologique régionale de la zone du projet au 1/1 000 000ème
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1.2. Tectonique
Le socle archéen n'a subi, au cours des ères géologiques, que le seul épisode
thermotectonique panafricain (500 à 600 Ma) qui l'a "rajeuni" par la mise en place
d'intrusions granitiques (batholites) et le réajustement des quelques discontinuités
structurales majeures. Il a été épargné de tous les phénomènes tectoniques récents liés au
volcanisme néogène et aux réajustements isostatiques de sorte qu'il se caractérise par une
très grande stabilité.
Par rapport aux provinces voisines de l'Adamaoua et de l'Ouest Cameroun, la région
concernée par le Projet paraît exempte de toute activité sismique. Les renseignements
sismologiques y sont pratiquement inexistants et l'on doit considérer que le niveau sismique
de tout le secteur est très faible et d'aucune importance pratique pour le Projet
d'aménagement.
L'évaluation du risque sismique local a été évaluée à 0,1g. Cette valeur correspond à une
valeur usuelle prise en compte dans les contextes présentant aucune activité sismique.
1.3. Morphogenèse
Après sa mise en place, au Précambrien, le socle de la région n'a été recouvert, même
partiellement, d'aucune série sédimentaire. Son évolution morphogénétique n'a plus été
induite que par le régime de l'altération allitique qui a été intense et uniforme.
Le socle rocheux a été progressivement décomposé, sur place, suivant les processus
mécaniques et chimiques des multiples cycles d'érosion classique et de ceux de la
latéritisation qui s'est surtout développée sous ces latitudes à partir du Tertiaire. Le
Complexe de Base a été progressivement arasé et masqué par de fortes épaisseurs de sols
résiduels dans lesquels le réseau hydrographique s'est imprimé.
La séquence de la couverture de sols (éluvions) s'est uniformément développée sur tout
l'ensemble de la région. Elle est coiffée par un faciès typiquement argileux ferrallitique
(latérites). Elle est surtout composée de silts sablo-argileux directement liés à la composition
pétrographique migmatique du socle archéen sous jacent qui constitue l'unique fondation
rocheuse régionale.
Le toit de ce substratum rocheux correspond à la surface d'érosion initiale qui à l'échelle
régionale peut être considérée comme quasiment subhorizontale avec des ondulations de
grande amplitude, des décrochements linéaires correspondant à d'anciens accidents
tectoniques et des bombements localisés (dômes) de type inselbergs correspondant à des
structures batholitiques. Ce sont ces rares bombements rocheux qui viennent affleurer dans
les rives à travers l'épais manteau de sols latéritiques recouvert d'une végétation forestière
dense. Les plus proches du site ont été recherchés pour évaluer leur potentialité en tant que
site de carrière. Il s’agit, dans l’ordre chronologique des études du Projet, du dôme de
Kouma, puis Kaya Gnoum et Mbi Bawara.
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Avec l'enfoncement progressif du réseau hydrographique dans la couverture meuble
éluviale, le socle rocheux affleure dans le lit des cours d'eau principaux et de leurs affluents
majeurs qui sont, pour la plupart, des marigots remontant perpendiculairement dans les
versants par érosion régressive. Certains d'entre eux ainsi que certains tronçons du fleuve
principal s'alignent sur des directions structurales anciennes. Tous les marigots concentrent
les ruissellements et drainent les versants pour converger finalement vers le drain principal
que constitue le Lom. Sur l'ensemble du réseau hydrographique régional dont la maille
apparaît plutôt géométrique on retrouve, quasi systématiquement, le toit du socle rocheux
entre les cotes 630 et 640 m (630-635, dans le lit du fleuve, au droit du site).
De part et d'autre du lit du fleuve qui est bordé d'un alignement d'arbres, (galerie), la basse
plaine alluviale s'étale sur 80 m à 150 m sous une végétation de savane. Au-delà de cette
bande, plane, de terres inondables, les rives remontent symétriquement et régulièrement
suivant un gradient faible, de moins de 20 %.
1.4. Pétrographie du socle archéen
A l'échelle régionale (voir la Figure 3-8), le socle est composé d'un mélange de roches
généralement acides de type granitique et de type gneissique (orthogneiss). La multiplicité
des variétés est regroupée sous le terme général d'anatexites qui traduit la fusion
magmatique partielle des divers constituants pétrographiques. La variété la plus gneissique
se caractérise par une roche à grain grossier jusqu'à des porphyroblastes (gneiss oeillés)
avec une foliation confuse ou parfois bien marquée par des lits micacés (biotite) et/ou
d'amphiboles (type embréchites rubanées). Les anatexites se présentent à l'affleurement en
faciès tout aussi bien homogènes qu'hétérogènes et le plus souvent sont recoupées en tous
sens, par des filons de quartz et des filonnets d'aplite. Les migmatites passent localement
aux granites équants à biotite, parfois monzonitiques leucocrates. Le socle se caractérise
par la massivité générale de ses affleurements.
1.5. Terrains de couverture
La séquence des sols résiduels provenant de la décomposition du socle a été étudiée en
détail au droit du site par de multiples travaux de reconnaissance géologique entrepris par
l'étude de Faisabilité du Projet. Cette séquence correspond à la superposition d'horizons de
sols à matrice silto-sableuse progressivement plus argileuse en remontant vers la surface.
Les horizons supérieurs ferrallitiques (sesquioxydes de fer et d'aluminium), typiquement
noduleux, rougeâtres (argile kaolinique), ont été générés par le phénomène de latéritisation
qui représente le terme ultime d'altération chimique, intense, du socle (roche-mère) sous des
conditions hydrolysantes climatiques (Allitération) de type tropical humide et sous un fort
couvert végétal.
La coupe géologique de cette couverture de terrains meubles est détaillée dans la section 4
relative à l'analyse des conditions naturelles de fondation de l'ouvrage de retenue. Sa large
extension régionale a des conséquences très importantes sur la conception du Projet
d'Aménagement dans la mesure où elle peut influencer directement non seulement les
paramètres géotechniques des terrains de fondation tels que leur perméabilité et leur
stabilité mais aussi la disponibilité et la qualité des matériaux de construction à proximité du
site. Bien que classiques, les caractéristiques géotechniques de ces horizons de sols
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résiduels ont fait l'objet d'une étude locale spécifique. Les résultats des diverses analyses et
identifications en laboratoire sont détaillés dans la section 6 sur la géotechnique.
1.6. Données structurales
Sous l'épais manteau éluvial meuble, le socle rocheux archéen ne présente que quelques
directions structurales majeures qui ont surtout été repérées sur les affleurements à faciès
gneissique et de sericitoschistes de la Série de Lom. Ces quelques directions principales de
linéation ont été identifiées par la photo interprétation dans la zone élargie du site présentée
sur la Figure 3-9. Cette même figure indique quelques traits morphologiques qui mettent en
évidence l'uniformité régionale de la foliation dont la direction est NE-SW avec un pendage
vers le Nord-Ouest.
Les linéaments régionaux soulignent deux directions structurales majeures qui résultent de
la phase tectonique de réajustement du socle, au Panafricain. Sur ces directions, qui sont
NO-SE (N.130° à N.170°E) et NE-SO, se sont alignés certains tronçons des cours d'eau
principaux (Lom, Djerem, Pangar) et de leurs principaux affluents. Dans certains secteurs,
ces alignements structuraux anciens ont induit un réseau d'effondrements en panneaux.
Ceux-ci sont identifiables à l'analyse photogéologique dans la série métamorphique en
amont du Lom. Dans la zone du site, certains de ces alignements, en particulier des
accidents décrochants, ont été partiellement reconnus lors de la campagne d'investigation
géologique.
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Figure 3-9 : Photo-interprétation du site de Lom Pangar
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1.7. Hydrogéologie régionale
Le cours du Lom Pangar draine tous les ruissellements qui convergent vers lui par un réseau
des thalwegs adjacents et perpendiculaires dont la fréquence est semi-kilométrique. Il draine
aussi la nappe des versants qui sature une partie des sols de décomposition qui recouvrent
uniformément le socle rocheux. Cette nappe fluctue en fonction des saisons mais alimente
toujours le fleuve avec un gradient de plusieurs degrés vers le bas des rives et qui s'atténue
en se raccordant à la zone horizontale des terres inondables.
L'exhaure de cette nappe peut apparaître localement sous forme de sources, en saison
humide, dans les thalwegs adjacents. Leur cote topographique correspond le plus
généralement à celle du toit du socle rocheux masqué par l'épaisseur de la couverture de
terrains meubles.
Les perméabilités des terrains meubles sont le plus généralement faibles en raison de leur
forte teneur en argile et de leur état de compaction naturelle. Elles ont été spécifiquement
analysées, au droit du site, par des essais d'eau "in situ" (en puits et en sondages) afin
d'apprécier les conditions d'étanchéité de la fondation. Tous les horizons constituant la
séquence des sols résiduels ont été testés ainsi que la fondation rocheuse sous jacente.
Cette analyse est développée dans la section 4, relative aux conditions géologiques
naturelles du site de barrage.
Les zones de terres inondables qui jalonnent latéralement le cours du Lom Pangar et qui
sont basses et couvertes d'une savane dense retiennent l'eau jusqu'après la décrue. Ceci
confirme que, dans ces basses terrasses alluviales, la faible épaisseur des sols fins
limoneux qui ont été identifiés par le faciès silto-argileux bariolé, est très peu perméable. De
même, la fondation rocheuse sous jacente doit être considérée comme étanche en grand.
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2.
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Chapitre 4
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GEOLOGIE DE L’AMENAGEMENT
2.1. Contexte géomorphologique
La section de la vallée du Lom Pangar, correspondant à la zone du site est tout a fait
conforme à la description générale du contexte géomorphologique régional. Situé entre deux
reliefs symétriques de part et d'autre du cours d'eau, le site présente un bon rendement
topographique avec ses deux rives remontant à plus de 60 mètres au dessus du lit rocheux
du Lom, suivant un gradient modéré et régulier, 5 % pour la rive gauche, 20 % pour la rive
droite.
La position de l'axe définitif dans la zone du site est bien circonscrite entre deux collines
symétriques, toutes deux limitées par des thalwegs amont et aval. Ces thalwegs, affluents du
cours d'eau principal présentent les caractéristiques d'érosion définies précédemment dans
la description du contexte morphogénétique régional.
Le versant nord-est qui formera l'appui rive droite de l'ouvrage de retenue se prolonge au
large du site par une légère dépression topographique. Celle-ci constitue un col dont l'axe
est parallèle à celui du cours du Lom. Elle est limitée par deux thalwegs profonds, à l'amont
et à l'aval. Sa distance par rapport au fleuve est de 1 100 m tandis que sa cote
topographique la plus basse est à 661,78 (soit une trentaine de mètres au-dessus de la cote
du lit rocheux du Lom). Ce col est intégré dans l'aménagement du site avec une structure
d'ouvrage de fermeture.
C'est la coupe géologique longitudinale, suivant l'axe du barrage (Plan BA 20-103) qui fournit
la meilleure illustration de l'histoire morphogénétique du secteur et de la région. Elle met en
évidence les effets divers et les conséquences des processus d'érosion du socle. Les limites
d'érosion y sont esquissées à partir des résultats des divers travaux de reconnaissance
entrepris spécifiquement pour l'étude de faisabilité de cet aménagement. La géométrie des
terrains de fondation du site se révèle assez simple avec la superposition de deux formations
seulement : le socle rocheux et les sols d'altération. La structure géologique locale est
conforme à la description générale donnée précédemment dans la section 1, relative à la
géologie régionale, dans la mesure où la limite entre les deux formations apparaît comme
globalement subhorizontale sur l'ensemble de la zone du site. Quelques dépressions et
décrochements d'ordre métrique seulement, ont été détectés par les investigations.
Le socle rocheux n'affleure que dans le lit du fleuve aux environs des cotes 630/635 tandis
que les rives sont symétriquement couvertes d'une épaisseur importante de sols résiduels.
La séquence sédimentaire de ces terrains meubles de fondation qui cumulent plus de
quarante mètres d'épaisseur dans les versants est caractéristique et conforme aux
processus de l'altération en place du vieux socle archéen. La latéritisation de ces sols,
provenant de la décomposition d'un ″substratum″ dont la minéralogie est plus fortement
acide, a développé un horizon ferrallitique superficiel dont la présence dans la fondation du
site est importante pour la réalisation du projet de barrage. Les caractéristiques de ce
matériau, tant géologiques que géotechniques, bien que classiquement connues, ont été
spécifiquement analysées en même temps que celles de toutes les autres formations du site
afin de définir précisément les conditions naturelles, locales, de fondation.
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2.2. Caractéristiques géologiques de la fondation rocheuse
La caractérisation du rocher de fondation, dans la zone d'emprise du site, a été réalisée de
façon extensive surtout grâce aux huit sondages mécaniques répartis tout le long de l'axe de
référence du Projet de barrage. La profondeur de ces investigations a permis d'atteindre le
socle rocheux aussi bien dans l'épaisseur des versants que sous le lit du fleuve où le
sondage vertical SR.1 l'a reconnu sur plus de quarante mètres d'épaisseur.
2.2.1.
Etude pétrographique
Le substratum du site présente globalement un faciès de roche magmatique, de type
endogène, riche en feldspaths, quartz et micas. Sa texture générale est plutôt homogène
bien qu'affectée de variations locales à tendance gneissique. Dans ce cas, la foliation de la
roche est soulignée par un litage millimétrique de micas-biotite dont l'extension, limitée à
quelques centimètres voire quelques mètres d'épaisseur, n'est cependant pas
caractéristique d'un faciès métamorphique classique. La foliation s'estompe
progressivement, en quelques centimètres, au profit d'une texture magmatique floue. C'est
donc le terme d'anatexite qui définit le plus précisément la pétrographie de la fondation
rocheuse du site.
La composition minérale est de tendance silicatée acide, et les minéraux sont le plus
généralement équants. Cependant, les feldspaths peuvent se présenter sous forme de
phénocristaux jusqu'à plus de 1 cm de long, comme observés dans plusieurs passes de
sondages et sur certains affleurements situés à proximité du site (Affluent Patricia, Dôme de
Kouma,..). Les minéraux accessoires caractéristiques des séries précambriennes du
″Complexe de base″ et du Lom tels que l'amphibole, le grenat, la sillimanite et la cordiérite
ont été abondamment observés dans les éprouvettes rocheuses des sondages.
L'hydrobiotite, en feuillets dorés, est le principal minéral d'altération tandis que les minéraux
secondaires d'altération tels que la séricite ou l'épidote n'ont guère été identifiés.
C'est en relation avec les intrusions magmatiques panafricaines que le socle de fondation a
été injecté d'un réseau dense de filonnets et lentilles de quartz. Ces minéralisations
caractéristiques blanchâtres ont plus longtemps résisté à l'altération généralisée du
substratum de sorte qu'elles sont plus facilement repérables dans la fondation rocheuse.
Une seule intrusion granitique importante a été rencontrée dans la fondation du barrage
principal. Apparemment subverticale, elle a été recoupée par le sondage incliné SG.1 entre
14,35 m et 33,10 m de profondeur. Une autre manifestation de facies granitique a été
reconnue dans la zone du col rive droite, par le sondage vertical SC.1 dans lequel le facies
de décomposition de la fondation rocheuse est typiquement du gore, de couleur rosegrisâtre, emballant quelques ″boules″ de migmatite granitique.
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2.2.2.
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Définition du toit du rocher
Parmi toutes les investigations entreprises, certaines ont spécifiquement atteint le socle et
permis de définitivement caler le toit de la fondation rocheuse sur la plus grande partie de la
zone du site. Ces investigations essentielles concernent
-
les 25 dispositifs sismiques répartis suivant les profils A1 à A15,
-
les sondages mécaniques (hormis le SG.3 dans lequel le carottage a été interrompu),
-
tous les puits qui ont été excavés dans la basse plaine alluviale.
En raison du nombre important et de l'implantation judicieuse de ces reconnaissances, la
géométrie du toit de la fondation rocheuse a été reconnue avec une certaine précision. Cette
précision est de l'ordre des quelques mètres qui correspondent à la validité de l'étalonnage
de chacun des dispositifs sismiques par les résultats des sondages mécaniques. Les détails
topographiques, ainsi obtenus, du toit de la fondation rocheuse sont représentés en coupe :
Plan BA 20-104.
Les dispositifs géophysiques ont constitué un moyen rapide et simple de calage du toit du
rocher en raison du fort contraste de vitesse sismique mesuré entre le rocher directement
massif et sa couverture de matériaux d'altération (à moins de 2 000 m/s). L'absence locale,
et régionale, d'un niveau intermédiaire de roche très altérée à vitesse sismique peu
différenciée a facilité la reconnaissance géologique du site. Cette absence d'horizon de
roche très fracturée et altérée constitue une caractéristique physique des conditions locales
de fondation.
Le substratum a été systématiquement identifié par une vitesse sismique moyenne de
5 000 m/s (4 800 à 5 000 m/s) qui représente un niveau de fondation rocheuse massive où le
réseau de fracturation est le plus généralement fermé.
Une simple frange de rocher fracturé surmontant le socle massif a été rencontrée
localement, dans la partie centrale de la zone d'emprise du barrage. Cette épaisseur de
quelques mètres de rocher fissuré et altéré dessine un léger bombement du toit du socle, par
ailleurs subhorizontal. Elle a été identifiée par une vitesse sismique, encore relativement
élevée, de l'ordre de 3 200 m/s (3 000 à 3 600 m/s) qui l'intègre indubitablement dans le
niveau de fondation rocheuse.
Pour définir les contours géométriques de cette zone de rocher fracturé, moins massif, qui
sont figurés sur les différents plans et coupes interprétatives de la géologie du site, il a été
aussi nécessaire d'utiliser les résultats des sondages SG.2, SG.1, SD.1 et SD.2. En effet,
pour caractériser et représenter l'état réel de fracturation du substratum, il s'est avéré
indispensable de compléter les résultats des mesures de vitesse sismique par ceux du levé
des discontinuités et de la mesure du RQD effectués systématiquement sur les carottes de
sondages. C'est ainsi que les limites établies à partir du simple contraste de vitesse sismique
ont pu être modifiées par comparaison avec le RQD pour lequel la valeur de 90 a été définie
comme référence de la fondation rocheuse massive. Au dessus de cette valeur, il a été
vérifié que le rocher est très sain, massif avec un réseau peu dense et fermé de joints et de
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fractures. On a ainsi noté que dans le sondage SG.2, la correspondance entre vitesse
sismique et RQD était bonne puisque, à partir de 28,90 m de profondeur, le RDQ est
systématiquement de 100 et la vitesse supérieure à 5 000 m/s. Par contre, dans SG1, les
deux critères n'ont pas pu être corrélés sauf pour les deux premiers mètres de la fondation
rocheuse. Toutefois, il semble que le contraste de vitesses sismiques mesuré dans le rocher
au droit de ce sondage puisse être mis en correspondance avec le changement
pétrographique entre les migmatites encaissantes et l'intrusion granitique à environ 14 m de
profondeur.
2.2.2.1.
En fond de vallée
C'est seulement dans le cours du Lom qu'affleure la fondation rocheuse du site. Sa surface,
entre les cotes 630 et 635, est affectée de plusieurs petites dépressions creusées et polies
par l'érosion fluviatile.
Le long du rebord de rive droite, un accident tectonique longitudinal rectiligne et vertical, de
largeur métrique, a été repéré dans le lit du fleuve sur chacun des quatre profils sismiques
qui ont été réalisés, successivement d'amont en aval, en travers du cours du Lom. Cette
fracture qui suit la direction N.030°W (NO-SE), en conformité avec la linéation tectonique
majeure panafricaine, est très légèrement décrochante avec un rejet vers l'Ouest. Le long de
son contact, le réseau de fracturation conjuguée s'est développé en joints ouverts et fissures.
Les plus importantes de ces fissures ouvertes, parfois altérées et/ou recristallisées ont été
recoupées par les sondages exécutés en fond de vallée :
-
dans SG.1 : entre 18,35 m et 18,80 m ; 22,08 à 22,32 m ; 24,62 à 24,75 m ;
-
dans SR.1 : 21,70 à 22,12 m ; 32,92 à 33,40 m ;
-
dans SD.1 : 19,90 à 20,30 m ; 27,37 à 27,50 m ; 28,13 à 28,30 m ; 33,83 à 34,05 m ;
On peut noter que le développement de ces fissures est seulement d'ordre millimétrique et
n'a pas affecté en grand la forte résistance mécanique du rocher de fondation. En effet, elle
est représentée localement par une vitesse sismique moyenne encore élevée avec une
valeur tout juste inférieure à 5 000 m/s (4 500 à 4 800 m/s). Par contre sa perméabilité a
localement augmenté en raison de l'ouverture du réseau de fissures et de joints. Pour
assurer le confortement local de cette fondation rocheuse, il faut envisager un traitement par
injection de coulis de ciment à travers le réseau de fracturation dont les caractéristiques
physiques devraient aisément se prêter à ce type de traitement.
2.2.2.2.
Dans les rives
En rive droite, aucun décrochement important ni fracture n'a été identifié par les travaux
d'investigation. La surface du toit du rocher est régulière, quasi plane, avec une très faible
pente générale vers l'intérieur de l'appui et une succession de petites ondulations dans les
200 premiers mètres situés en bordure du lit du fleuve.
En rive gauche, la topographie du toit de la fondation rocheuse sous l'épaisseur des terrains
meubles est irrégulière. Ceci est dû à la présence de plusieurs accidents tectoniques
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anciens dont la trace a été repérée essentiellement par les mesures de sismique réfraction. Il
s'agit de grandes fractures et de failles que l'érosion et l'altération ont progressivement
modelées et estompées sous la couverture meuble. Il n'en reste que des amorces de
décrochements et des irrégularités de relief, d'échelle métrique, tels que des dépressions,
des bombements et de petits escarpements.
Une partie de ces détails topographiques a été reportée schématiquement sur les Plans BA
20-103 et BA 20-104. Un décrochement, de direction N.050°E, est bien individualisé dans la
partie aval de la zone d'emprise du barrage et parait se poursuivre vers la rive droite en
traversant le cours du fleuve à moins de 100 m en aval de l'axe de référence A1. Le
plongement de ce plan de faille est oblique et orienté très vraisemblablement vers le NordOuest, c'est à dire vers l'aval du site. La trace de cet accident transversal remonte dans le
versant en induisant une dépression topographique, de forme oblongue, dans le toit de le
fondation rocheuse. Cette dépression d'origine tectonique a été repérée sous le profil
sismique A6, centrée sur le sondage SG.3 qui n'a pas pu atteindre l'horizon de rocher dur et
très résistant.
L'individualisation de l'horizon de rocher fissuré et fracturé au dessus du toit de socle massif,
seulement dans la partie centrale de la vallée et plus particulièrement dans le bas de la rive
gauche, est très vraisemblablement liée à la proximité des deux accidents majeurs qui ont
été repérés dans le site et qui ont été décrits précédemment. Elle pourrait correspondre au
découpage du substratum en compartiments décalés suivant les plans des deux
discontinuités majeures, vraisemblablement conjuguées à d'autres. Cette disposition
structurale particulière pourrait expliquer les différences locales observées dans le
développement de l'état de fracturation de la fondation rocheuse du site ainsi que de son
altération en place.
2.2.2.3.
Au col
Les détails de la géométrie des terrains de fondation dans la zone du col sont représentés
en plan sur le plan BA 20-101. Ils indiquent une fondation rocheuse le plus généralement
massive avec une vitesse sismique moyenne de 5 000 m/s. Cependant les traces de
quelques discontinuités ont été détectées par la prospection géophysique qui a mis en
évidence sur chacun des quatre profils réalisés des zones où la vitesse est sensiblement
inférieure à la moyenne. Cette vitesse qui est de l'ordre de 4 500 m/s et qui peut descendre
jusqu'à 3 800 m/s (Profil C.2) est encore suffisamment élevée pour classer ces discontinuités
localisées dans un milieu rocheux dur. Comme pour le site du barrage, la trace rectiligne de
certaines d'entre elles reste hypothétique car seulement établie à partir d'une simple
corrélation entre profils sismiques.
Au droit du col, le toit de la fondation rocheuse est irrégulier avec des sillons et des petits
escarpements de quelques mètres qui résultent des effets de l'érosion sur un massif rocheux
affecté par plusieurs discontinuités orthogonales entre elles. Les effets de cette érosion ont
comme pour le site du barrage et toute la région, enfoui le toit du rocher sous une épaisseur
importante de sols résiduels qui dépasse 25 m au droit de la dépression (27,20 m dans le
sondage SC.1). Dans le sens du prolongement nord-est de l'axe du barrage, la couverture
de terrains meubles retrouve l'épaisseur de la fondation meuble du site avec une
quarantaine de mètres de part et d'autre de la dépression du col. En poursuivant au-delà du
col, jusqu'au plateau qui a été prospecté pour les matériaux d'emprunts (zone PED),
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l'épaisseur des sols continue à croître tandis que le toit du rocher dessine une surface quasi
subhorizontale (cf. profils géophysique PED), à l'échelle régionale. Par contre, dans le sens
amont-aval, le toit du rocher vient ponctuellement affleurer dans les thalwegs d'érosion
régressive qui remontent vers le col en suivant vraisemblablement la trace d'anciens
accidents tectoniques.
Le rocher de fondation est une migmatite saine à tendance plus granitique que gneissique
dont l'altération superficielle a généré ponctuellement un horizon de sols silto-sableux
emballant des blocs de roche. Ce faciès de décomposition, de type gore, a seulement été
identifié dans le sondage SC.1, entre 19,50 m et 27,20 m de profondeur. Il est trop profond
pour avoir été rencontré dans les puits manuels et trop peu différencié et épais pour être
caractérisé par une vitesse sismique différente de celle des silts de décomposition du
substratum régional (1 800 - 2 200 m/s).
La fracturation qui affecte le rocher de fondation de la zone du col présente les mêmes
caractéristiques que celle du site du barrage, avec un réseau identique de joints, de fractures
et d'accidents. Ce réseau de discontinuités est altéré dans les premiers mètres de fondation
et, le plus généralement, fermé en profondeur comme le reflètent la progression des valeurs
du RQD dans le sondage SC.1. Ainsi que la forte valeur moyenne de toutes les vitesses
sismiques qui ont été mesurées dans la fondation rocheuse.
2.2.3.
Etat de fracturation du rocher de fondation
La fondation rocheuse est bien évidemment affectée par un réseau de discontinuités
résultant de mouvements tectoniques très anciens qui n'ont pas été réactivés depuis le
Primaire. Ce réseau a été pénétré inégalement par l'érosion et l'altération suivant
l'importance et l'extension des discontinuités. L'ouverture des joints, des fractures et des
accidents, depuis la surface du socle vers la profondeur, a entretenu le processus de
décomposition en sols résiduels. Le canevas de la structure géologique du socle a ainsi
contribué à l'élaboration morphogénétique du site et de toute la région.
Les familles de fractures et de joints, ouverts ou fermés, qui ont été les plus fréquemment
mesurées sur les affleurements et sur les carottes de sondages sont alignées sur les deux
directions suivantes :
-
N.130°E - N.170°E, suivant des plans, lisses, par fois ondulés, superficiellement ouverts
de quelques millimètres , plongeant de 10° à 30° ve rs le NE. Ce pendage est en
conformité avec celui de la foliation uniforme des anatexites qui est très apparente dans
les passées à faciès gneissique. C'est pour cette raison qu'un très grand nombre de
plans de cette première famille de discontinuités a été défini par le terme de joints de
fragilité.
-
N.030°E - N.050°E, avec des plans rectilignes, su bverticaux ou plongeants vers l'Ouest
de 10° à 20° sur la verticale. Ils forment des join ts fermés dans la fondation massive, à
plus de 5 000 m/s de vitesse sismique, mais sont systématiquement altérés-ouverts
dans la frange supérieure de rocher fracturé.
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L'influence du réseau de discontinuités (fracturation et foliation) sur les caractéristiques
géologiques du substratum n'a pas été uniforme seulement en raison des simples conditions
ponctuelles d'affleurements mais aussi et surtout de la proximité de discontinuités majeures
à l'échelle de l'ensemble du site. Ainsi, trois secteurs du site ont été schématiquement
circonscrits qui reflètent la diversité locale des conditions naturelles de fondation rocheuse.
2.3.
Perméabilité de la fondation rocheuse
2.3.1.
Mesures
Dans chacun des treize sondages carottés, exécutés dans la zone du site, des essais d'eau
de type Lugeon ont été systématiquement réalisés dans le rocher, à l'avancement du
carottage. La tranche testée, prévue de 3 mètres de longueur, a été agrandie à 5 mètres
dans le rocher de très bonne qualité (après examen des carottes de sondage). La pression
effective de 10 bars a été souvent atteinte, sauf dans les cas de fracturation ouverte
principalement développée dans les niveaux superficiels de la fondation rocheuse.
2.3.2.
Résultats
Les résultats ont été conformes à ceux du carottage : les migmatites massives sont étanches
tandis que les zones fracturées présentent une perméabilité de fissure caractéristique. Ces
fissures qui sont surtout ouvertes dans la frange supérieure de la fondation rocheuse ont
révélé une certaine fragilité, mise en évidence par le phénomène de claquage sous de trop
fortes pressions d'injection d'eau en cours d'essai.
Ainsi dans le sondage SG.2, où la frange de substratum fracturé avait été identifiée par
carottage et sismique réfraction, sous les terrains meubles, entre 18,58 m et 28,90 m de
profondeur, trois claquages ont été observés sous des pressions croissantes avec la
profondeur :
-
sous 5 bars à 20 m de profondeur,
-
sous 6,5 bars à 23 m de profondeur,
-
sous 8 bars à 28 m de profondeur.
Par contre à partir de 28,90 m et jusqu'au fond du sondage, tous les essais ont mis en
évidence un rocher massif et étanche avec des absorptions d'eau inférieures à 1 Unité
Lugeon.
L'ouverture élastique des fissures sous des pressions relativement élevées par rapport aux
pressions qui seront imposées par le Projet, est un phénomène qui a été observé, la plupart
du temps, dans les passes à plus ou moins forte concentration de joints et à différentes
profondeurs.
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La fondation rocheuse qui a été identifiée comme massive par les différents travaux de
reconnaissance géologique doit être considérée comme étanche en grand. Elle est
seulement affectée par quelques passées perméables très localisées correspondant au
passage de fractures ou à une plus grande concentration de joints qui peuvent la ″fragiliser″.
Dans le fond de la vallée, cette configuration géologique de la fondation a été bien mise en
évidence par la sismique et par les sondages tel le SD.1 dans lequel seule la tranche 26/29
m, sur les dix tranches testées, a fortement absorbé. Cette perméabilité localisée correspond
effectivement à la seule concentration de joints obliques, ouverts de quelques millimètres,
altérés oxydés, qui a été relevée entre 28 et 29 m de profondeur. Sur tout le reste de la
longueur du sondage, l'absorption n'a pas dépassé 3,5 UL soit une valeur de perméabilité
inférieure à 3 10-7 m/s.
Ainsi, les conditions naturelles de la fondation rocheuse du site se révèlent très
satisfaisantes pour l'implantation d'un ouvrage de retenue en raison non seulement de la
massivité générale des migmatites mais aussi de leur étanchéité. Leur coefficient moyen de
perméabilité permet de ne pas envisager de travaux d'étanchement de grande extension
mais des traitements spécifiques, localisés aux zones les plus fracturées telles que le
secteur défini en bas de rive gauche et la frange superficielle, plus diaclasée. Ces zones
nécessiteront une injection ″de peau″ si elles doivent être au contact direct avec le noyau de
la digue en remblais ou sous la structure en béton. De même, la présence de ces quelques
zones fissurées et fracturées nécessitera la mise en œuvre d'un dispositif adéquat de
drainage de la fondation rocheuse.
2.4. Caractéristiques géotechniques de la fondation rocheuse
Le socle qui n'affleure que dans le lit du fleuve (cote 630) est constitué d'une roche de type
migmatitique présentant localement quelques caractères métamorphiques (orthogneiss
rubané). Son toit constitue directement un niveau de fondation saine et massive affectée par
un réseau de discontinuités superficiellement, et localement, ouvert et altéré. Ce niveau de
fondation rocheuse est affleurant dans le lit du Lom, subaffleurant dans la basse plaine
alluviale, et profond sous la couverture de terrains meubles dans chacun des versants du
site et dans la zone du col, de rive droite.
L'épaisseur de la couverture meuble dépasse la quarantaine de mètres dans la partie haute
des appuis du futur barrage et représente, en moyenne, plus d'une trentaine de mètres de
sols, comme détaillé sur le Plan BA 20-103. Cette coupe géologique en long ainsi que la
carte du toit de la fondation rocheuse ont pu être dressées au moyen du grand nombre et de
la qualité des travaux de reconnaissance géologiques exécutés sur l'ensemble du site. La
structure subhorizontale du toit du rocher a été ainsi bien mise en évidence tout comme
l'uniformité caractéristique du contact direct entre le socle rocheux massif et sa couverture
de terrains meubles. Cette configuration géologique sans horizon intermédiaire de roche
complètement fracturée et altérée qui aurait été pénalisant en raison de ses caractéristiques
géotechniques médiocres est particulièrement favorable à un projet d'ouvrage.
Dans le détail, d'échelle métrique, la géométrie de la surface de contact entre le socle massif
et les terrains meubles est irrégulière à cause des effets de l'érosion sur une structure très
ancienne et tectonisée. Cependant, les dénivelés topographiques du toit du rocher ne sont
que des petites dépressions, des reliefs et des décrochements de quelques mètres et
d'extension décamétrique qui sont représentés sur le plan BA 20-104.
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Le rocher de fondation est massif en grand et a été caractérisé par une vitesse sismique de
l'ordre de 5 000 m/s qui correspond à une forte valeur de module mécanique et une très forte
résistance matricielle. Le réseau de fracturation très ancien qui l'affecte est constitué de deux
familles principales de plans de discontinuités qui sont pour la plupart des joints fermés.
Quelques uns de ces plans qui sont des fractures ouvertes, planes, lisses et obliques,
parfois altérées, surtout dans les premiers mètres supérieurs du substratum, induisent des
zones perméables très localisées (ouverture élastique et claquage des fissures) dans la
fondation rocheuse considérée comme plutôt étanche en grand (K moyenne < 1 UL). Ces
zones ou secteurs de rocher moins massif tels que la frange fracturée, identifiée en bas de
rive gauche, devront être traités par injection de consolidation et d'imperméabilisation et par
un dispositif de drainage adapté. A moins de 15 mètres de profondeur, en moyenne, sous le
toit du rocher, ce traitement par injection de la fondation sera difficile et inefficace parce que
le réseau de joints et des fractures sera déjà très fermé. Les quelques passages fissurés
profonds ne pourront être traités que ponctuellement par des forages qu'une légère
inclinaison vers l'amont devrait rendre efficace pour recouper tous les plans du réseau de
fractures.
Dans la partie d'ouvrage en béton, située au centre de la vallée, la fondation rocheuse sera
directement massive, sans dépôt meubles dans le lit du fleuve et sous une faible épaisseur
de limons argileux (argiles bariolées) dans les zones latérales de basses terres inondables.
La présence de quelques joints dans ce rocher risque surtout d'induire des sous-pressions
pouvant mettre en cause la stabilité des ouvrages fondés dans le lit du LOM. Le dispositif
d'injection devra être complété par un réseau de drainage et de décompression très efficace.
2.5. Matériaux rocheux
2.5.1.
Essais réalisés
Deux nouvelles carrières ont été identifiées et étudiées dans le cadre de ces Etudes d’Avant
Projet Détaillé. L’exploitation comme gite rocheux de la carrière de Mbi Bawara ou de Deng
Deng permet d’assurer le volume nécessaire en sable, gravier et agrégats pour la
construction du barrage et de l’usine. Des échantillons caractéristiques de ces deux carrières
ont été prélevés lors des visites de site.
Afin d’être en mesure de pouvoir qualifier les matériaux rocheux vis-à-vis du phénomène
d’alcali-réaction, un échantillon a été prélevé sur le site de la carrière de Deng Deng et deux
échantillons sur Mbi Bawara. Les essais suivants ont été réalisés au Laboratoire Central des
Ponts et Chaussées à Paris :
-
Deng Deng : diagnostic pétrographique selon la norme FD P 18-542
-
Mbi Bawara - échantillon 1 : diagnostic pétrographique selon la norme FD P 18-542
-
Mbi Bawara - échantillon 2 : diagnostic pétrographique selon la norme FD P 18-542,
associé à un essai accéléré à l’autoclave selon la norme XD P 18-594.
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2.5.2.
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Carrière de Deng-Deng
Les principaux résultats du diagnostic pétrographique mentionnés dans le rapport du LCPC
sont présentés ci-après.
Texture : grenue
Minéralogie : quartz, orthose perthitique, feldspaths plagioclases (les deux feldspaths étant
frais), biotite, sphène, apatite, zircon.
Ce granite leucocrate présente de nombreuses caractéristiques pétrographiques permettant
de le classer parmi les roches potentiellement réactives.
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Figure 3-10 : Carrière de Deng Deng - Fiche signalétique de l’échantillon (2006)
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VOLUME 1 : MEMOIRE
2.5.3.
Doc. n°10108-RP-400-B
Chapitre 4
Page 71
Carrière de Mbi Bawara – Echantillon 1
Les principaux résultats du diagnostic pétrographique mentionnés dans le rapport du LCPC
sont présentés ci-après.
Texture : grenue
Minéralogie : quartz, orthose perthitique fraîche prédominante, feldspaths plagioclases frais,
biotite et muscovite.
Ce granite à deux micas présente de nombreuses caractéristiques pétrographiques
permettant de le classer parmi les roches potentiellement réactives.
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VOLUME 1 : MEMOIRE
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Chapitre 4
Page 72
Figure 3-11 : Carrière de Mbi Bawara - Fiche signalétique de l’échantillon 1 (2006)
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VOLUME 1 : MEMOIRE
2.5.4.
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Chapitre 4
Page 73
Carrière de Mbi Bawara – Echantillon 2
Les principaux résultats du diagnostic pétrographique mentionnés dans le rapport du LCPC
sont présentés ci-après.
Texture : grenue orientée
Minéralogie : essentiellement composée de grains de quartz, microcline, feldspaths
plagioclases, biotite sphène, apatite et zircon
Le diagnostic pétrographique montre que les critères orientent vers une qualification de Non
Réactif pour ce granulat.
En complément, un essai accéléré à l’autoclave sur mortier, selon le mode opératoire décrit
à l’article 5.2 de la norme XP P 18-594 a été réalisé. L’expansion mesurée a été en moyenne
de 0,043 % sur les éprouvettes de mortier confectionnées pour cet essai rapide.
L’échantillon de roche analysé est qualifié de Non Réactif (NR) vis-à-vis de l’alcali-réaction
du béton. Les résultats sont francs.
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Figure 3-12 : Carrière de Mbi Bawara - Fiche signalétique de l’échantillon 2 (2008)
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VOLUME 1 : MEMOIRE
2.5.5.
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Chapitre 4
Page 75
Conclusion sur l’alcali réaction
Les résultats réalisé par le LCPC dans le cadre des études d’Avant Projet Détaillé du
barrage de Lom Pangar, mettent en évidence une hétérogénéité du dôme granitique de la
carrière de Mbi Bawara, et ne permettent pas de se prononcer vis-à-vis de l’alcali-réaction.
Des essais complémentaires de performance à long terme devront être réalisés dès le début
du chantier. L’utilisation systématique d’un ciment de type laitier, à faible teneur en alcalis, a
été retenue pour la confection des bétons. Les coûts des ouvrages ont été estimés en
conséquence.
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VOLUME 1 : MEMOIRE
3.
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Chapitre 4
Page 76
CONCLUSIONS
3.1. Points saillants des reconnaissances
Plusieurs éléments positifs pour le projet d’aménagement de Lom Pangar ont pu être mis en
avant au cours de l’analyse géologique du site et des reconnaissances, organisées en deux
phases successives.
Les caractéristiques de la fondation granitogneissique sont parfaitement adaptées au Projet
défini et assure la stabilité des parties nobles en béton des ouvrages.
Concernant le phénomène d’alcali-réaction, les essais réalisés sur les échantillons prélevés
sur la carrière de Mbi Bawara n’ont pas permis de qualifier le matériau rocheux. Des essais
complémentaires de performance à long terme devront être réalisés dès le début du
chantier. L’utilisation systématique d’un ciment de type laitier, à faible teneur en alcalis, a été
retenue pour la confection des bétons des ouvrages. Les coûts des ouvrages ont été estimés
en conséquence.
3.2. Hypothèses des calculs de stabilité
A partir des résultats des reconnaissances, les hypothèses suivantes ont été retenues pour
les calculs de stabilité des ouvrages :
Table 4-1 : Hypothèses retenues pour les calculs de stabilité de l'ouvrage
Gamma
humide
Gamma
saturé
C'
(t/m3)
(t/m3)
(t/m3)
(°)
fondation silteuse
1,7
1,9
1,1
30
fondation rocheuse
1,8
1,9
100
45
recharge
1,8
1,9
1,5
32
noyau
1,8
1,9
1,5
32
0,15
filtre
1,9
2,2
0
40
enrochement
2,2
2,4
0
45
phi '
Cc
e0
Ru
(-)
(-)
(-)
0,28
0,9
0,5
0,5
0,5
0,3
3.3. Dispositions générales pour les ouvrages
3.3.1.
Définition du fond de fouille
L’ensemble des ouvrages nobles retenus sont composés de béton (barrage en BCR,
ouvrages annexes et usine en BCV) et nécessitent une bonne qualité de rocher en fond de
fouille. Afin d’obtenir un bon contact entre la fondation et les ouvrages. Il sera assuré par un
décapage de surface systématique des terrains de couverture et une excavation limitée de 1
à 2 mètres dans le rocher afin d’obtenir un profilage régulier du fond des excavations.
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La cote retenue pour l’établissement de l’APD est de 632 m. Cette valeur a été définie suite
à l’examen de l’ensemble des reconnaissances réalisées, et en particulier les sondages
carottés réalisés dans la rivière Lom.
Des travaux de surface localisés et spécifiques aux fracturations du rocher de fondation
devront également être entrepris. Un curage de ces discontinuités sera nécessaire en fond
de fouille et viendra renforcer l’efficacité du voile d’injection.
3.3.2.
3.3.2.1.
Injection et Drainage
Voile d’injection
Les résultats de la campagne de reconnaissances ont montré que la fondation du barrage de
Lom Pangar était globalement étanche (valeurs des essais Lugeon toutes inférieures à
5 UL), sauf dans certaines zones situées dans la partie droite de la rivière Lom.
L’incidence de cette observation sur l’ensemble des ouvrages en béton est la mise en place
d’un voile d’injection comportant des forages inclinés à 30° par rapport à la verticale dans la
direction de l’axe du barrage afin d’intercepter la fracturation sub-verticale. Le voile sera
profond d’environ 30 m et comportera des injections primaires et secondaires sur une même
ligne en présentant une maille finale de 6 m. Cette maille pourra cependant être diminuée en
fonction des observations de terrain faites lors de l’ouverture des fouilles ou des résultats
des sondages de contrôle. Il sera exécuté à partir de la galerie de pied amont. Le
recoupement des forages inclinés se fera sous la prise d’eau, afin d’augmenter la sécurité de
cet ouvrage.
3.3.2.2.
Voile de consolidation
Les caractéristiques mécaniques donnent des valeurs de projet suffisantes pour assurer un
comportement correct des ouvrages en toutes circonstances.
La partie superficielle de la fondation rocheuse, impactée par les tirs lors de la réalisation
des fouilles, sera traitée systématiquement par des injections de consolidation. Ces travaux
seront limitées à 6 m de profondeur, avec une inclinaison des forages de 30° afin de
recouper la fracturation.
3.3.2.3.
Voile de drainage
Le voile de drainage est un organe critique afin d’assurer la sécurité du barrage. Il sera donc
systématiquement réalisé sous tous les ouvrages du barrage. Il sera réalisé à l’aide de
forages inclinés d’environ 25 mètres, sur une même ligne et dont le pas sera de 6 m. Ils
seront inclinés à 30° par rapport à la verticale da ns la direction de l’axe du barrage et de 30°
par rapport à la verticale dans la direction de l’amont vers l’aval.
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3.3.3.
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Centrale hydroélectrique
Elle nécessite de faibles excavations rocheuses en masse. La perméabilité de la fondation
rocheuse évaluée grâce à aux essais Lugeon est faible. Cette observation indique que les
venues d’eau par l’amont dans les fouilles de l’usine seront très limitées.
3.3.4.
Vidange de fond
Il s’agit d’un ouvrage de dimension modeste, qui ne pose pas de problème majeur lié à la
géologie. La qualité de la fondation à l’aval assure que le rocher résistera aux écoulements
en vitesse sans protection de type béton ou enrochement.
3.3.5.
Evacuateur de crues
L’évacuateur de crue est un ouvrage en BCR de taille moyenne, déversant dans le cours de
la rivière Lom actuelle. Les mêmes dispositions établies pour les ouvrages en béton sont
également valables pour l’évacuateur, à savoir l’établissement d’injections de consolidation,
d’un voile étanche et d’un voile de drainage.
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Chapitre 5
DESCRIPTION DETAILLEE
DES OUVRAGES
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Chapitre 5
Page 81
CHAPITRE 5
DESCRIPTION DETAILLEE DES OUVRAGES
SOMMAIRE
1.
GENERAL ....................................................................................................................... 83
2.
DESCRIPTION SUCCINCTE ................................................................................................ 83
3.
CALCUL DU PRODUCTIBLE .............................................................................................. 84
3.1. Rappel des caractéristiques énergétiques ........................................................... 84
3.2. Données d’entrée ................................................................................................ 84
3.2.1.
Débits restitués dans le Lom et Hauteurs d’eau amont........................... 84
3.2.2.
Puissance brute disponible..................................................................... 87
3.2.3.
Courbe de tarage dans le chenal de fuite de l’usine ............................... 89
3.2.4.
Caractéristiques des turbines ................................................................. 90
3.3. Méthodologie ....................................................................................................... 92
3.3.1.
Général .................................................................................................. 92
3.3.2.
Calcul de la chute nette.......................................................................... 92
3.3.3.
Calcul de la puissance unitaire............................................................... 93
3.3.4.
Calcul du productible moyen annuel....................................................... 94
3.3.5.
Résultats ................................................................................................ 94
3.4. Conclusion ........................................................................................................... 97
4.
PROTECTION CONTRE LES CRUES DE CHANTIER ............................................................... 97
5.
PHASES DE REALISATION ET D’EQUIPEMENT DE L’USINE ................................................... 97
6.
DESCRIPTION DETAILLEE ................................................................................................ 98
6.1. Description générale ............................................................................................ 98
6.2. Fondations et excavations ................................................................................... 98
6.3. Description des différents bâtiments .................................................................... 99
6.3.1.
Bloc des machines ............................................................................... 100
6.3.2.
Bâtiment de commande et locaux administratifs................................... 103
6.3.3.
Ateliers et plateformes de travail .......................................................... 104
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Chapitre 5
Page 83
CHAPITRE 5
DESCRIPTION DETAILLEE DES OUVRAGES
1.
GENERAL
L’usine hydroélectrique de Lom Pangar sera équipée à terme de 4 groupes de type Francis
Vertical d’une puissance de 7.5 MW. Elle a pour objectif de renforcer la production d’énergie
disponible pour le Réseau Interconnecté Est (R.I.E.). Les débits turbinés seront alors
restitués dans le lit du Lom et participeront donc à la saturation des usines aval.
Il s’agit d’une usine de pied, de type extérieur. Elle est implantée en rive gauche du Lom, en
aval immédiat du bloc de prise d’eau faisant partie du barrage en BCR. Cet ouvrage est
fondé sur le substratum rocheux, après exécution de fouilles en grande masse réalisées en
rive gauche du Lom.
Le bloc usine ainsi que les prises d’eau dédiées sont implantés en fond de vallée, en rive
gauche entre les pertuis de dérivation du barrage et les ouvrages de régulation situés en
milieu de vallée.
L’accès à la plateforme ainsi qu’aux bâtiments de l’usine à la cote 646 se fait depuis la piste
privative aménagée en rive gauche sur le barrage en remblais (côté aval) assurant
également l’accès au poste H.T. Une plate-forme à la cote 646 au droit des pertuis de
dérivation provisoire assure l’accès matériel entre la piste le bloc usine.
L’ensemble des structures composant l’usine sera réalisé en même temps que le barrage
principal. Deux groupes seront installés dans la continuité de ces travaux. Par contre seul le
génie civil primaire des 2 autres groupes seront réalisés. Les 2 autres groupes seront
réalisés ultérieurement en fonction de l’évolution de la demande énergétique du secteur Est.
2.
DESCRIPTION SUCCINCTE
L’usine hydro-électrique est constituée de deux blocs principaux structurels :
Le bloc aval abritant le bâtiment principal long de 68 m (de rive à rive), large de 24m et d’une
hauteur maximale sur fondation de 31,6 m. Ce bloc est réalisé en BCV et est fondé à la cote
628 m. Il comprend les groupes, les organes de levage, la restitution aval ainsi que le
système de batardage aval. Ce bloc comprend les 4 puits des machines, la plage de
montage, les équipements hydromécaniques dont les vannes papillons, les principaux
équipements mécaniques dont le pont roulant, les principaux équipements électriques ainsi
qu’une partie des locaux électriques, mécaniques et administratifs.
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Le bloc amont qui est implanté entre le bloc aval et le bloc barrage de prise d’eau reçoit les 4
conduites forcées alimentant les turbines. Ce bloc, réalisé en BCV, est fondé à la cote
631.50 mNGC et a une longueur (de rive à rive) de 42 mNGC. Les conduites forcées seront
noyées dans le béton de masse de ce bloc. La partie supérieure de ce bloc reçoit une
plateforme à la cote 646 permettant la circulation le long des batiments ainsi que deux
étages de locaux techniques accolés au bloc aval. Un bâtiment secondaire long de 20 m,
large de 7 m et haut de 9,5 m intégré au bloc en BCV dans lequel sont noyées les conduites
forcées de l’ouvrage, abritant différents locaux techniques et ateliers.
Les principales ouvertures pour le passage des différents matériels, les escaliers donnant
accès aux différents niveaux ainsi que les portes permettant le passage à l’ensemble des
locaux ont été intégrés à l’ouvrage.
La distance entre les axes des deux groupes turbine alternateur est de 10 m. La hauteur de
l’usine permet le déchargement et la manutention de matériel en passant au dessus des
équipements qui seront en cours de préparation sur la plate-forme de montage. L’entraxe
des rails du pont roulant est de 15,5 m.
3.
CALCUL DU PRODUCTIBLE
Cette partie présente le calcul du productible pour des turbines Francis à axe vertical, ainsi
que, pour comparaison, pour des turbines Kaplan.
3.1.
Rappel des caractéristiques énergétiques
L’usine de pied du barrage de Lom Pangar doit être équipée à terme de 4 groupes d’une
puissance unitaire maximale de 7.5 MW. Dans un premier temps, seulement deux groupes
sur les quatre seront installés, les deux autres groupes étant installés ultérieurement.
3.2. Données d’entrée
3.2.1.
Débits restitués dans le Lom et Hauteurs d’eau amont
Une étude d’optimisation de la capacité de la retenue a été faite par ISL/OreadeBrèche/Sogreah. Les débits restitués à l’aval de Lom Pangar et les hauteurs d’eau dans le
réservoir amont sont issus d’un modèle de régulation du bassin de la Sanaga sur la
chronique 1970-2003 au pas de temps journalier pour une retenue normale de 674.5 mNGC.
Ce niveau correspond à une capacité totale de la retenue de 7 milliards de m3. A la demande
du Maître d’Ouvrage, la capacité utile de l’aménagement a par la suite été ramenée à
6 milliards de m3 correspondant à une cote de retenue normale de 672.7 mNGC.
Les données utilisées dans cette étude sont celles du modèle à 7 milliards de m3 bornées par
un niveau de retenue normale de 672.7 mNGC.
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Figure 5-1 : Chronique du débit restitué et du niveau d’eau
800
680
Cote du plan d'eau amont
700
670
500
650
400
640
300
630
200
620
100
610
0
600
dé
c02
dé
c00
dé
c98
dé
c96
dé
c94
dé
c92
dé
c90
dé
c88
dé
c86
dé
c84
dé
c82
dé
c80
dé
c78
dé
c76
dé
c74
dé
c72
dé
c70
Cote [mNGC]
660
Débit restitué
3
Débit [m /s]
600
Chronique [Années]
Les données présentées dans la Figure 5-1 ont été traitées pour obtenir la courbe des débits
classés (Figure 5-2) et la courbe des hauteurs classées dans le réservoir (Figure 5-3). La
courbe des débits classés représente le pourcentage du temps durant lequel la valeur du
débit moyen journalier restitué à l’aval du barrage de Lom Pangar,, a été atteinte ou
dépassée.
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Figure 5-2 : Courbe des débits classés (à l’aval du barrage)
700
650
600
550
450
3
Débit total restitué [m /s]
500
400
350
300
250
200
150
100
50
0
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
80%
90%
100%
Fréquence [%]
Figure 5-3 : Courbe des niveaux d’eau classés
675
Cote du niveau d'eau dans le réservoir [mNGC]
670
665
660
655
650
645
640
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
Fréquence [%]
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3.2.2.
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Page 87
Puissance brute disponible
A partir de la courbe de tarage aval du lit naturel du Lom, et de la chronique des débits
restitués et des niveaux d’eau dans le réservoir amont, la chute brute disponible au droit du
barrage de Lom Pangar peut être déterminée. La Figure 5-4 représente la courbe des chutes
brutes classées.
A partir de la chute brute et de la chronique des débits restitués, la puissance « brute »
disponible est calculée avec un rendement de l’usine de 90%. La Figure 5-5 représente la
courbe des puissances brutes classées disponibles.
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Figure 5-4 : Courbe des chutes brutes classées
40
35
30
Chute brute [m]
25
20
15
10
5
0
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Fréquence [%]
Figure 5-5 : Courbe des puissances « brutes » disponibles classées
180
170
160
150
Puissance brute disponible [MW]
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Fréquence [%]
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3.2.3.
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Chapitre 5
Page 89
Courbe de tarage dans le chenal de fuite de l’usine
Le niveau d’eau à l’aval de l’usine est fonction du débit turbiné et du débit restitué par les
ouvrages de régulation du barrage. Ce niveau a été déterminé à l’aide d’une loi de seuil et
de la courbe de tarage à l’aval de l’aménagement.
La Figure 5-6 présente le niveau d’eau à l’aval de l’usine en fonction du débit turbiné pour
différents débits restitués par les ouvrages de régulation du barrage
Figure 5-6 : Niveau d’eau à l’aval de l’usine
641
1000 m3/s
800 m3/s
Niveau d'eau dans le chenal de fuite [mNGC]
640
600 m3/s
500 m3/s
639
400 m3/s
300 m3/s
638
200 m3/s
100 m3/s
50 m3/s
637
0 m3/s
636
635
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
3
Débit turbiné [m /s]
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3.2.4.
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Chapitre 5
Page 90
Caractéristiques des turbines
Les collines de rendement des turbines Francis et Kaplan ont été déterminées sur la base de
données constructeurs et de l’expérience acquise sur des projets similaires.
Table 5-1 : Caractéristiques des turbines Francis et Kaplan
Hrated
Qrated
ω
Ns
ηBEP
HBEP
QBEP
PBEP
[m]
[m3/s]
[tour/min]
[tour/min]
[%]
[m]
[m3/s]
[MW]
Turbine Francis
30
30
250
317
93.3
30
25
6.9
Turbine Kaplan
36
29
333.3
363
93.7
36
18
6.0
La Figure 5-8 et la Figure 5-9 présentent les courbes de rendement (rendement en fonction
du débit) pour différentes hauteurs de chute nette utilisées.
La Figure 5-7 représente les plages de fonctionnement (chute nette ; débit unitaire) pour
chaque type de turbine.
Figure 5-7 : Turbine Francis et de la turbine Kaplan – Plages de fonctionnement
39
Chute nette [m]
34
29
24
19
14
0
5
10
15
20
3
Débit unitaire turbiné [m /s]
Gamme turbine Francis
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25
30
35
Gamme turbine Kaplan
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Figure 5-8 : Turbine Francis – Courbes de rendement
100
90
80
Hn = 18m
70
Rendement [%]
Hn = 36m
60
50
40
30
20
10
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
28
30
3
Débit turbiné [m /s]
Note : les valeurs de chute nette (Hn) sur la figure varient de 18 m à 36 m par pas de 2 m.
Figure 5-9 : Turbine Kaplan – Courbes de rendement
100
Hn = 36m
90
80
70
Rendement [%]
Hn = 16,5m
60
Hn = 18m
50
40
30
20
10
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
3
Débit turbiné [m /s]
Note : les valeurs de chute nette (Hn) sur la figure varient de 18 m à 36 m par pas de 3 m.
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Chapitre 5
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3.3. Méthodologie
3.3.1.
Général
La puissance instantanée générée par l’usine hydroélectrique de Lom Pangar dépend, pour
chaque type de turbine :
-
du nombre de groupes,
-
du débit turbiné,
-
de la chute nette,
-
du rendement de la turbine pour cette chute nette et ce débit.
Le débit turbiné et la chute nette associée doivent être compris dans la gamme de
fonctionnement de la turbine (Figure 5-7). Si le point de fonctionnement n’est pas à l’intérieur
de cette plage de fonctionnement, la puissance fournie est considérée nulle.
Le productible moyen annuel est ensuite déterminé en considérant un taux de disponibilité
de 95%.
Pour chaque turbine, les puissances instantanées et les productibles annuels ont été
calculés sur la base de la chronique de référence.
3.3.2.
Calcul de la chute nette
La chute nette est la différence entre la chute brute et les pertes de charge entre l’amont et
l’aval.
Les pertes de charge linéaires sont calculées dans le pertuis d’arrivée de l’eau, de la prise à
l’entrée de la turbine, par la formule suivante :
−16
∆H lin
D 3
= 10,3
⋅ L ⋅ Q2
2
Ks
avec :
-
∆Hlin
[m]
pertes de charge linéaires
-
D
= 2.50 m
diamètre hydraulique du pertuis
-
L
= 55 m
longueur du pertuis
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Chapitre 5
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-
Q
[m3.s-1]
débit turbiné
-
Ks
= 90
coefficient de Strickler
Les pertes de charge singulières prenant en compte les pertes au niveau de la grille
d’entrée, des coudes et de la vanne, sont définies par la formule suivante :
∆H sin g = k sin g ⋅
v2
2g
avec :
-
∆Hsing
[m]
pertes de charge singulières
-
v
[m.s-1]
vitesse dans le pertuis
-
g
= 9.81 m.s-2
accélération de la pesanteur
-
ksing
= 0.7
coefficient de pertes de charge singulières
3.3.3.
Calcul de la puissance unitaire
La puissance générée par chacun des groupes est calculée de la façon suivante :
P = η × ρgH nette × Q
avec :
-
P
[W]
puissance
-
ρ
= 103 kg.m-3
masse volumique de l’eau
-
g
= 9.81 m.s-2
accélération de la pesanteur
-
Q
[m3.s-1]
débit turbiné
-
Hnette
[m]
chute nette
-
η
[-]
rendement, fonction de Hnette et de Q
Cette puissance est limitée à 7.5 MW, qui correspond à la puissance maximale de
l’alternateur.
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3.3.4.
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Chapitre 5
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Calcul du productible moyen annuel
Le productible moyen annuel est calculé en appliquant la formule suivante :
E = r × 365 × 24 × Pmoy
avec :
-
E
[GWh]
productible moyen annuel
-
Pmoy
[GW]
puissance moyenne
référence (1971-2003)
-
r
= 0.95
taux de disponibilité
3.3.5.
de
la
chronique
de
Résultats
Pour chaque type de turbine, les puissances instantanées et les productibles annuels ont été
calculés sur la base de la chronique de référence.
La Figure 5-10 représente les points de fonctionnement (chute nette associée à un débit
turbiné) des turbines Francis et Kaplan dans leurs plages limites de fonctionnement
respectives. Dans ce cas, deux turbines sont en exploitation.
Figure 5-10 : Points de fonctionnement - Turbines Francis et turbines Kaplan
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Comme attendu, la Figure 5-10 montre que la turbine Kaplan, à double régulation
(distributeur et aubage), permet de turbiner sous des chutes nettes plus faibles que la turbine
Francis.
La Figure 5-11 représente la courbe des puissances totales classées pour la solution Francis
et la solution Kaplan dans le cas de deux turbines en exploitation.
La Figure 5-12 représente l’évolution du productible annuel sur la chronique de référence
pour la solution « turbine Francis » et la solution « turbine Kaplan », dans le cas où 2
turbines sont exploitées. Le productible est globalement similaire dans les deux cas sur toute
la chronique.
Figure 5-11 : Puissances totales classées pour les turbines Francis et Kaplan (cas de
2 turbines en exploitation)
16
14
Puissance totale [MW]
12
10
8
6
4
2
0
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Fréquence [%]
Francis
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Figure 5-12 : Chronique du productible annuel (2 turbines en exploitation)
100
90
80
Productible annuel [GWh]
70
60
50
40
30
20
10
0
1970
1975
1980
1985
Années
1990
Francis
1995
2000
2005
Kaplan
Le tableau ci-après synthétise les résultats dans le cas de deux turbines puis de quatre
turbines en exploitation, pour la solution « turbine Francis » et la solution « turbine Kaplan ».
Table 5-2 : Puissance et productible des turbines Francis et Kaplan
Turbine Francis
2 gr.
4 gr.
Turbine Kaplan
2 gr.
4 gr.
Puissance installée
[MW]
15
30
15
30
Puissance moyenne
[MW]
9.4
16.8
9.6
17.4
Productible moyen
[GWh/an]
78.6
139.6
79.8
144.9
Puissance garantie à 90%
[MW]
4.5
5.3
5.5
6.9
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3.4. Conclusion
Deux turbines de type Francis permettraient de produire en moyenne 78.6 GWh par an.
L’utilisation de deux turbines Kaplan augmenterait ce productible de l’ordre de 2%
(79.9 GWh par an).
Or, à puissance égale, la turbine Kaplan a un coût de revient supérieur à celui d’une turbine
Francis (de l’ordre de 10 à 15%). Par ailleurs, la solution turbine Francis est préférable pour
des questions de maintenance.
La solution ‘turbines Francis à axe vertical’ est donc retenue.
4.
PROTECTION CONTRE LES CRUES DE CHANTIER
La période de retour de la crue de chantier a été fixée à 50 ans. Cette occurrence
correspond à une crue de 1 460 m3/s et à un niveau d’eau aval de 641.5 m NGC.
La protection du chantier de l’usine est assurée par un batardeau aval en tout venant
implanté en rive gauche du Lom, d’une hauteur maximale d’environ 11 m, et calé à la cote
643 m NGC.
En phase d’exploitation, la plateforme de l’usine, calée à la cote 646 mNGC présente une
revanche de plus de 2,5 m par rapport au niveau aval correspondant aux PHE.
5.
PHASES DE REALISATION ET D’EQUIPEMENT DE L’USINE
Conformément aux instructions du Maître d’Ouvrage, l’usine de pied du barrage de Lom
Pangar sera réalisée à la suite de la construction due barrage et sera à terme équipée de 4
groupes d’une puissance maximale de 7.5 MW.
Le Génie Civil de première phase sera réalisé pour les 4 groupes. Deux groupes seront
installés en première phase, les deux autres groupes seront installés ultérieurement.
La structure en béton de l’usine assure une continuité avec les autres ouvrages de
l’aménagement (mur de soutènement en rive gauche et ouvrage de restitution). L’ensemble
du génie civil de première phase de l’usine et de ses installations annexes sera réalisé à la
suite du barrage. Seuls les bétons de seconde phase des deux groupes G3 et G4 ne seront
pas coulés. Les plans US-20-101, 102 et 103 présentent les dispositions constructives
adoptées pour ce bloc usinier.
Dans le but d’assurer le maintien hors d’eau de la partie du bloc usine en attente de la mise
en place des groupes ultérieurs, des batardeaux amont et aval équipés de bouchons en
acier soudés seront installés sur les pertuis de ces 2 groupes (voir Plan US-20-103). De
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plus, des batardeaux amont et aval (2+2) sont nécessaires pour ce phasage d’équipement
de l’usine, qui s’ajoutent au simple jeu requis pour l’exploitation courante des 2 groupes
installés (1 jeu de 2 batardeaux pour chacun des deux groupes installés).
6.
6.1.
DESCRIPTION DETAILLEE
Description générale
Les principales caractéristiques du bâtiment de la centrale hydroélectrique sont présentées
dans les plans US-20-101 à 103, et US-20-111 à 115.
L’usine est constituée d’un bâtiment principal (5 niveaux différents) et d’un bâtiment
secondaire (2 niveaux) intégré au bloc en BCV dans lequel sont noyées les conduites
forcées de l’ouvrage. L’emprise maximale de l’ensemble des deux bâtiments (niveau 646,00)
est de 1 400 m2 pour une hauteur maximale de 31,6 m.
L’ensemble du bâtiment et de sa superstructure est réalisé en béton armé, y compris sa
couverture.
Le niveau de la plateforme d’accès est à la cote 646,00 mNGC. L’axe des roues a été calé à
la cote 635,00 mNGC, assurant un fonctionnement correct des turbines, même avec un seul
groupe fonctionnant à sa puissance minimale. La conception générale de la centrale
s’articule autour de ces deux cotes.
L’infrastructure de l’usine est bétonnée en grande partie à pleine fouille. Des joints de retrait,
équipés de waterstop et espacés de 10,0 m entre-axe des groupes, sont aménagés dans le
béton primaire de l’usine. L’usine et le bloc de prise usinière sont séparés en deux structures
indépendantes par un joint de retrait waterstop vertical, partant du bord aval de la route de
crête jusqu’au fond de fouilles.
Au dessus du béton de masse, la superstructure de l’usine est constituée par une ossature
en béton armé. Un chainage est réalisé au niveau des poutres de roulement du pont roulant
60+5 T à la cote 654,00 mNGC. Les poteaux en béton, sont modulés au pas de 5,0 m en
section courante. Les intervalles entre poteaux sont fermés par des voiles en béton armé.
L’éclairage naturel du hall de l’usine est assuré par des fenêtres en partie haute, au niveau
des poutres de roulement du pont roulant. Le toit de l’usine est réalisé par une dalle en béton
armé, pentée vers l’aval pour garantir l’évacuation des apports météoriques.
6.2.
Fondations et excavations
L’ensemble des reconnaissances de terrain a mis en évidence la bonne qualité de la
fondation rocheuse. La totalité des excavations de l’usine située dans le lit du Lom sera
réalisée dans l’amphiboloschiste.
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Le volume total des excavations rocheuses de l’usine (prises usinières non comprises) est
de l’ordre de 5 000 m3, avec une profondeur maximum de 5 m.
Les talus rocheux devront être réglés par pré-découpage, en particulier ceux sur lesquels
prennent directement appui les bétons de l’usine. Cette technique d’excavation présente le
double avantage de réduire les hors profils et de limiter les éventuelles perturbations induites
par les tirs à l’intérieur du massif.
La bonne qualité du rocher, associée à un réseau de fracturation faiblement développé en
profondeur, doit permettre la réalisation de talus sub-verticaux (0,2H/1V), sans nécessité de
soutènement généralisé. En cas de discontinuités présentant des orientations défavorables,
un confortement au moyen de boulons d’ancrage passifs sera mis en œuvre localement sur
les talus d’excavation.
Une purge soignée des talus, destinée à éliminer tout corps instable sur les parements,
devra être réalisée avec la descente des excavations, au fur et a mesure de l’avancement
des travaux.
Le chantier des excavations de l’usine sera réalisé hors d’eau conformément au schéma de
dérivation provisoire proposé pour la réalisation des travaux. Un dispositif de pompage,
suffisamment puissant pour assurer le relevage des débits de fuite à travers la fondation
rocheuse, devra être mis en œuvre par l’Entrepreneur pour assurer le maintien hors d’eau
des excavations.
La restitution aval présente une pente de 2H/1V dans la direction amont-aval et sera
entièrement revêtue. Le revêtement en béton sera traversé par un réseau de barbacanes
visant à limiter les sous-pressions aval. Des injections de consolidation seront réalisées de
façon systématique sous l’ouvrage en béton de la prise usinière de l’usine. Elles seront
réalisées avec une maille de 3 mètres et une profondeur comprise entre 5 et 6 m.
6.3.
Description des différents bâtiments
Les locaux constituant l’usine hydroélectriques peuvent être classifiés selon trois catégories
principales. On distingue :
-
le bloc usine sur 5 niveaux ;
-
le bâtiment de commande et les locaux administratifs aval sur 2 niveaux ;
-
les ateliers et plateformes de travail sur un seul niveau.
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6.3.1.
6.3.1.1.
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Chapitre 5
Page 100
Bloc des machines
Niveau 646,00 (locaux techniques)
Voir plan US-20-111.
A l’extrémité droite amont de ce niveau se trouve une série de locaux techniques de
stockage (pièces lourdes, huiles), des magasins pour les petites pièces électriques et
mécaniques. Ce niveau renferme également un local de traitement et de distribution des
eaux ainsi que réservoir fuel et un local groupe électrogène.
L’accès à ces locaux se fait par un escalier depuis le niveau inférieur.
6.3.1.2.
Niveau 641,50 (étage électrique)
Voir plan US-20-112.
Ce niveau correspond au plancher du hall de l’usine où sont installés l’ensemble des
équipements électriques à savoir les armoires ainsi que les automates. Cette plate-forme
comprend :
-
trois escaliers de desserte de l’étages inférieur (niveau 636,50) placés au centre et aux
deux extrémités de l’usine ;
-
deux escaliers de desserte de la passerelle du hall de l’usine situés aux deux extrémités,
qui permettent l’accès a l’étage supérieur (niveau 646,00) ;
-
trois trappes de manutention du matériel aménagées dans le plancher pour permettre le
passage, à l’aide du pont roulant, des matériels équipant les locaux inférieurs ;
-
les accès aux locaux techniques aménagés dans le bloc BCV amont ;
-
les équipements air comprimé haute et basse pression ;
-
une partie des équipements électriques situés autour de chacun des groupes à savoir :
-
armoires de phase,
-
armoires de point neutre,
-
armoires d’excitation,
-
armoires des transformateurs d’excitation,
-
transformateurs de soutirage des groupes,
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-
transformateur d’excitation,
-
tableaux auxiliaires des groupes.
6.3.1.3.
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Chapitre 5
Page 101
Niveau 636,50
Voir plan US-20-113.
Ce niveau correspond à l’étage mécanique où sont également installés les équipements
électriques restants :
Les locaux mécaniques sont localisés à l’aval des groupes et comprennent :
-
les filtres de régulation de la turbine,
-
l’accumulateur air-huile vanne papillon,
-
les équipements de freinage,
-
les équipements joint d’arbre,
-
les équipements protection incendie alternateur
Les équipements électriques sont situés autour de chacun des groupe à savoir :
-
armoires de contrôle des groupes,
-
automates relevage et protection des groupes,
-
armoires de régulation turbine,
-
armoire de vidange et drainage,
-
bac de régulation turbine et vanne papillon.
Le niveau comprend également deux trappes de manutention du matériel aménagées dans
le plancher pour permettre le passage, à l’aide du pont roulant, des matériels équipant les
locaux inférieurs.
L’accès au niveau inférieur (niveau 633,50) se fait par deux escaliers depuis le plancher tout
comme l’accès au niveau supérieur (niveau 636,50). Chaque accès est protégé par des
portes étanches et verrouillées.
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6.3.1.4.
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Chapitre 5
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Niveau 633,50
Voir plan US-20-114.
Une galerie technique (galerie des réseaux) est située à l’aval du niveau sur toute la
longueur des blocs groupes. Cette galerie contient notamment les gaines de ventilation ainsi
que les câbles et tuyauteries.
Ce niveau regroupe les équipements suivants:
-
Pompes et filtres eau brute de réfrigération,
-
Echangeur eau filtrée,
-
Vanne papillon,
-
Turbines Francis.
Ce niveau permet d’accéder au local des vannes papillons située à l’extrémité amont de
l’usine (niveau 632,30). A cet effet, deux accès protégés par des portes étanches sont
prévus depuis la galerie technique aval. Ce niveau permet également l’accès pour inspection
sous les roues motrices des groupes.
Le drainage des eaux collectées (eaux météoriques provenant des trappes de manutention
des vannes au niveau (641,50), éventuelles fuites des vannes sous carter, etc.) est assuré
par des tuyauteries cheminant vers la galerie technique au niveau.
6.3.1.5.
Niveau 628,00
Voir plan US-20-115.
Ce niveau correspond à la collecte des eaux de drainage et de vidange. L’ensemble des
eaux collectées dans l’usine (drainage, fuites, vidange des conduites et des aspirateurs) sera
ramené dans une galerie de drainage longitudinale, en forme de fer à cheval, implantée en
partie basse de l’usine, à l’amont des coudes des aspirateurs. Cette galerie se retourne en
angle droit à son extrémité rive gauche et débouche dans un puisard de 21 m2 pour un
volume de l’ordre de 85 m3, dont le fond est calé à la cote (624).
Un caniveau de collecte des eaux de drainage est prévu au pied aval de la galerie. La pente
de ce caniveau devra assurer l’écoulement normal des eaux de drainage vers leur exutoire.
Des pompes immergées (pompes de drainage, de vidange et à boue) refoulent les eaux
collectées dans le chenal de fuite aval. L’évacuation se fait par des tubes métalliques noyés
dans le béton de masse de l’usine, débouchant sous le niveau (646,00).
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Page 103
Des trémies, aménagées à travers les planchers successifs, permettent la mise en place et
la manutention des pompes pour entretien, ou pour curer éventuellement les dépôts
accumulés au fond du puisard. La manutention des pompes est assurée par le palan du pont
roulant de la salle des machines.
6.3.2.
Bâtiment de commande et locaux administratifs
Selon le niveau considéré, ce bâtiment est disposé soit contre les faces amont et aval du hall
des machines contenant les groupes n°1 à 4 (niveau 646,00) soit uniquement contre la face
amont de ce même hall (niveau 641,50). De façon générale, on y accède par des entrées
depuis le hall de l’usine et un escalier aménagé à l’amont de l’usine sur les deux niveaux.
6.3.2.1.
Niveau 646,00
Il s’agit du niveau d’exploitation principal (voir plan US-20-111) et de l’étage des bureaux
dont l’aménagement pourra être finalisé avec le Maître d’Ouvrage. Une cage d’escalier
située à l’amont du hall des machines permet de desservir les niveaux inférieurs. L’accès
aux locaux de commande situés à l’aval de l’usine se fait quant à lui depuis le hall de l’usine.
Les locaux répartis sur cet étage sont les suivants :
-
la salle de commande d’environ 40 m2,
-
le local ventilation-climatisation,
-
la salle de conférence d’environ 30 m2,
-
les archives,
-
des locaux sanitaires.
6.3.2.2.
Niveau 641,50
Là encore, l’aménagement de ce niveau pourra être finalisé avec le Maître d’Ouvrage. Les
locaux répartis sur cet étage sont les suivants :
-
des vestiaires,
-
le local court circuit comprenant des coffrets fusibles ainsi que des onduleurs,
-
une salle de distribution à courant alternatif comprenant les transformateurs auxiliaires et
les équipements de distribution de l’éclairage,
-
le local des batteries 48 V,
-
un local de stockage,
-
des locaux sanitaires.
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6.3.3.
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Page 104
Ateliers et plateformes de travail
Ces locaux sont accolés au hall de l’usine côté rive droite. Ils comprennent la plateforme de
montage et de déchargement ainsi que l’atelier mécanique et électrique au niveau 646,00
(voir plan US-20-111).
L’accès principal se fait au niveau (646,00), côté rive gauche, par une porte métallique
coulissante de 5,0 m de large et 6,0 m de hauteur, permettant l’entrée de convois de
matériels sur la plage de montage.
La plateforme de montage permet l’intervention simultanée sur plusieurs éléments
d’alternateur tels que le stator ou le rotor et comporte une fosse afin de permettre
l’intervention et le décuvage éventuel d’un transformateur en cours d’exploitation.
Sur cette plate-forme sont également prévus :
-
la voie de roulement pour les transformateurs,
-
un atelier mécanique et électrique positionné côté amont. L’atelier mécanique est équipé
des machines-outils nécessaires à l’entretien courant.
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Chapitre 6
DESCRIPTION DETAILLEE
DES EQUIPEMENTS
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CHAPITRE 6
DESCRIPTION DETAILLEE DES EQUIPEMENTS
SOMMAIRE
1.
PREAMBULE ................................................................................................................. 111
2.
EQUIPEMENTS HYDROMECANIQUES ............................................................................... 111
2.1. Grilles de protection ........................................................................................... 111
2.2. Portique-dégrilleur.............................................................................................. 112
2.3. Batardeau amont conduite forcée ...................................................................... 113
2.4. Conduites forcées.............................................................................................. 113
2.4.1.
Pression maximale ............................................................................... 114
2.4.2.
Vidange conduite ................................................................................. 114
2.4.3.
Remplissage conduite .......................................................................... 114
2.5. Vannes de pied turbine ...................................................................................... 114
2.6. Turbines............................................................................................................. 116
2.7. Systèmes de régulation de vitesse turbine......................................................... 120
2.8. Batardeaux aval et monorail de manoeuvre ....................................................... 122
3.
EQUIPEMENTS ELECTROMECANIQUES ET ELECTRIQUES .................................................. 124
3.1. Alternateurs ....................................................................................................... 124
3.2. Système d’excitation - régulation de tension ...................................................... 126
3.3. Liaisons MT entre alternateurs et tableau 6,3kV ................................................ 127
3.4. Cellules sorties phases alternateur .................................................................... 128
3.5. Cellules de point neutre ..................................................................................... 128
3.6. Services auxiliaires à courant alternatif .............................................................. 128
3.6.1.
Généralités........................................................................................... 128
3.6.2.
Auxiliaires alternatifs usine ................................................................... 129
3.6.3.
Auxiliaires alternatif du barrage ............................................................ 133
3.6.4.
Groupe électrogène usine .................................................................... 133
3.7. Services auxiliaires à courant continu usine et barrage...................................... 134
3.7.1.
Généralités........................................................................................... 134
3.7.2.
Sources 48 volts courant continu.......................................................... 135
3.7.3.
Tableaux de distribution 48 Vcc............................................................ 135
3.7.4.
Services auxiliaires en courant continu du barrage............................... 136
3.8. Contrôle-commande .......................................................................................... 136
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3.8.1.
Principe d’exploitation de l'usine - Conception du système de contrôle
commande ........................................................................................... 136
3.8.2.
Appareillage de contrôle et de commande............................................ 141
3.9. Télétransmissions - Téléphonie ......................................................................... 145
3.9.1.
Télétransmissions (mesures, signalisations et commandes) ................ 146
3.9.2.
Téléphonie ........................................................................................... 148
3.10. Eclairage et petite force motrice......................................................................... 150
3.10.1. Généralités........................................................................................... 150
3.10.2. Niveaux d'éclairement moyen requis .................................................... 150
3.10.3. Appareils d'éclairage ............................................................................ 151
3.10.4. Prises de courant ................................................................................. 151
3.10.5. Commande de l'éclairage ..................................................................... 152
4.
EQUIPEMENTS AUXILIAIRES ........................................................................................... 152
4.1. Circuits hydrauliques de l'usine .......................................................................... 152
4.1.1.
Circuit d'eau de réfrigération................................................................. 152
4.1.2.
Circuit de drainage et d'exhaure ........................................................... 154
4.1.3.
Circuit d'eau industrielle........................................................................ 155
4.2. Mesures hydrauliques ........................................................................................ 157
4.2.1.
Généralités........................................................................................... 157
4.2.2.
Mesure de niveau d'eau dans la retenue .............................................. 157
4.2.3.
Mesure de la perte de charge à travers les grilles d'entrée des prises
d'eau usine........................................................................................... 159
4.2.4.
Mesure de niveau dans le chenal de restitution.................................... 160
4.3. Pont roulant ....................................................................................................... 160
4.4. Système d'air comprimé basse pression ............................................................ 161
4.5. Réseau de terre ................................................................................................. 162
4.5.1.
Réseau de terre de l'usine et du poste ................................................. 162
4.5.2.
Réseau de terre du local technique des vannes de l’évacuateur de crues
............................................................................................................. 163
4.6. Ventilation et climatisation.................................................................................. 163
4.6.1.
Description générale ............................................................................ 163
4.6.2.
Climatisation de la salle des machines ................................................. 163
4.6.3.
Autres locaux climatisés ....................................................................... 164
4.6.4.
Ventilation des locaux techniques ........................................................ 164
4.6.5.
Bases de calcul de l’installation ............................................................ 165
4.6.6.
Caractéristiques de la fourniture........................................................... 166
4.7. Protection incendie ............................................................................................ 168
4.7.1.
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Description générale ............................................................................ 168
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4.7.2.
Installation de détection d'incendie ....................................................... 169
4.7.3.
Extincteurs portatifs et extinction modulaire.......................................... 170
4.7.4.
Alternateurs.......................................................................................... 171
4.7.5.
Transformateurs de puissance ............................................................. 174
4.7.6.
Pressurisation du circuit d’eau incendie................................................ 175
4.7.7.
Prescriptions minimales pour le circuit d’incendie................................. 176
4.8. Equipement de l'atelier....................................................................................... 176
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Chapitre 6
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CHAPITRE 6
DESCRIPTION DETAILLEE DES EQUIPEMENTS
1.
PREAMBULE
Les équipements nécessaires au fonctionnement de l'usine sont répartis en trois ensembles :
-
Les équipements hydromécaniques :
Grilles - Batardeaux - Conduites forcées -Turbines - Equipements de régulation de
vitesse - Batardeaux aval.
-
Les équipements électromécaniques et électriques :
Alternateurs - Systèmes d'excitation et de régulation de tension - Liaisons MT - Cellules
sorties phases -Cellules de point neutre - Transformateurs de puissance - Poste de
départ 90 kV -Services auxiliaires à courant alternatif - Services auxiliaires à courant
continu –Contrôle-commande - Télétransmissions et Téléphonie - Eclairage et prises de
courant.
-
Les équipements auxiliaires :
Circuits hydrauliques de l'usine (Eau industrielle - Eau de réfrigération - Système
d'exhaure et de drainage) - Pont roulant - Système d'air comprimé basse pression Réseau de terre – Système de ventilation et climatisation -Equipement de l'Atelier.
Ce chapitre décrit les équipements de l’usine. Les équipements du poste 90kV, y compris les
transformateurs de puissance, sont décrits dans l’APD de la ligne et des postes (Doc.
n°10108-RP-0700).
2.
2.1.
EQUIPEMENTS HYDROMECANIQUES
Grilles de protection
Elles sont constituées de fers plats verticaux espacés au moyen d'entretoises soudées du
type "peigne" dans les évidements desquelles seront insérés les fers plats.
Les fers plats verticaux et entretoises (barreaux horizontaux) formeront des éléments de
dimensions compatibles avec le transport et les manutentions de montage, qui seront
maintenus par des cornières en L soudées bout à bout d'un côté et des fers en H de l'autre,
dans lesquels elles pourront coulisser.
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Caractéristiques principales :
-
Dimensions du pertuis grilles :
.
hauteur verticale
6,00 m
.
largeur horizontale
6,00 m
-
Inclinaison de la grille sur la verticale
0,0/1
-
Cote du seuil du pertuis
645,50
-
Niveau retenue normal
672,70
-
Niveau retenue exceptionnel
674,55
-
Niveau minimal d'exploitation
649,00
-
Nombre d'éléments
4
-
Distance entre barreaux verticaux (entretoises)
80 mm
-
Débit maximal d'un pertuis
30 m3/s
-
Charge de calcul
0,15 MPa (15 t/m2)
Ces grilles seront équipées d'une mesure de pression différentielle (détecteurs de pertes de
charge) du type bulle à bulle.
2.2.
Portique-dégrilleur
Le barrage de Lom Pangar est équipé d’un portique-dégrilleur en extérieur, dont le rôle est
de procéder à un nettoyage des grilles de l’usine, mais également de manutentionner les
batardeaux des prises d’eau.
Le rejet des déchets récupérés sur les grilles se fera dans une rigole située le long du
portique. La position arrêt correspondra à une position haute du dégrilleur.
La marche sera semi-automatique avec présence de personnel sur place pendant le cycle
de nettoyage. Le fonctionnement se fera sur commande manuelle du cycle, le cycle étant
automatique.
Le portique dégrilleur se déplacera latéralement le long du barrage à la côte 677,55 sur une
distance d’environ 40m couvrant les quatre prises d’eau. Les sections à dégriller ont une
hauteur de 6,00m et une largeur de 6,00m, avec un angle d’inclinaison de 90°. La hauteur
des palées est de l’ordre de 37m, la côte du seuil de la prise étant prise égale à 645,50.
Le poids et la nature des déchets seront déterminés ultérieurement.
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2.3.
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Batardeau amont conduite forcée
Les batardeaux qui permettront l'isolement du circuit hydraulique d’un groupe par rapport à
l’amont lors de la maintenance, seront placés dans des rainures situées à 2m environ à l’aval
des grilles. La surface obturée par pertuis de prise d’eau sera de 3,0 x 4,0 = 12,0m², avec un
total de quatre prises d’eau (une par groupe). A Lom Pangar, deux batardeaux formés
chacun de deux éléments permettront la fermeture et la maintenance d’un groupe.
Le stockage des 4 éléments de batardeau se fera dans un abri situé à la cote 677,55 et
prévu à cet effet. Le poids d’un élément de batardeau à manœuvrer est d’environ 8t pour
une hauteur de 3,40m.
Les batardeaux devront résister à la pression maximale correspondant au niveau amont des
plus hautes eaux (674,55m) et aux conditions sismiques du site. Le seuil est situé à la cote
641,00m. Leur dimensionnement obéira à la norme DIN 19704 - 1998.
La manœuvre se faisant toujours en eaux équilibrées, un by-pass d’équilibrage sera inclus
dans le batardeau.
Chaque batardeau sera constitué par:
-
un tablier en 2 éléments,
-
des pièces fixes,
-
une suspension,
-
un organe de manœuvre commun,
-
des accessoires.
2.4.
Conduites forcées
Chaque conduite forcée sera constituée d'éléments en tôles d'acier (viroles) soudés sur
place et embétonnés au fur et à mesure de la construction du barrage et de l’usine.
Ces viroles seront raidies extérieurement par des profilés soudés assurant la résistance aux
sous pressions et la liaison avec le béton de blocage.
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Chaque conduite commencera à 10 m environ en aval des grilles. Elle comprendra
principalement :
-
une conduite horizontale de ∅ 2,50 m et de longueur 23,25 m,
-
deux coudes à 45°, ∅ 2,50 m de longueur développée unitaire 8,64 m correspondant à
un rayon de courbure de 12,50 m, encadrant une virole de longueur 3,70m
-
une manchette horizontale ∅ 2,50 m de longueur 4,50m.
-
une manchette horizontale ∅ 2,10 m
Sur cette manchette de longueur 4,50 m (surlongueur prévue 30 cm), sera installé un joint
permettant un déplacement horizontal de 30 mm environ et un faible déplacement angulaire.
Ce joint est destiné à compenser les déformations d'origine thermique ou dynamique
provenant des efforts exercés sur le barrage.
Des trous d'injection seront prévus en nombre suffisant entre deux raidisseurs successifs. Ils
seront filetés et renforcés extérieurement par des collerettes soudées.
2.4.1.
Pression maximale
Dans les conditions les plus défavorables en fonctionnement normal, la pression maximale
au droit de la vanne de pied, y compris la surpression transitoire, pourra atteindre 44 mCE.
Les effets d'un séisme seront également à prendre en compte dans le calcul final des
conduites.
2.4.2.
Vidange conduite
La vidange de chaque conduite sera assurée par une conduite DN200 qui débitera dans le
puisard général de l'usine (temps de vidange de 30 minutes environ).
2.4.3.
Remplissage conduite
La vanne de pied de la turbine étant fermée de même que les vannes de vidange, chaque
conduite forcée sera remplie par l’ouverture partielle (10 à 20 cm) du batardeau de garde.
Une fois la conduite remplie, le batardeau de garde sera levé complètement.
2.5.
Vannes de pied turbine
Elles permettront d'isoler chaque turbine afin de permettre l'inspection de ses différents
composants : pièces d'usure, directrices mobiles, roue, etc.
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Elles serviront aussi de vanne de sécurité des turbines et à ce titre, seront ouvertes ou
fermées à chaque mise en route ou arrêt de ces dernières.
Elles permettront aussi d'éviter toute mise en rotation lente des turbines sous l'effet des
fuites au distributeur.
Chaque vanne sera du type à treillis offrant le minimum de pertes de charge et équipée d'un
by-pass destiné à équilibrer les pressions amont et aval avant ouverture de la vanne. Ce bypass sera équipé d’une purge d’air automatique.
Elle sera actionnée par un vérin à simple effet équipée d'un contrepoids.
Elle ne comportera qu’une étanchéité « aval ». Si cette dernière doit être changée,
l’opération se fera à l’abri du batardeau de garde.
L'ouverture se fera par injection d'huile sous pression dans la chambre inférieure du vérin,
cette huile sous pression sera fournie par les pompes du système de régulation de vitesse
turbine.
Chaque vanne sera maintenue en position ouverte par le maintien de la pression d'huile
dans la chambre inférieure. Elle sera fermée par déblocage du contrepoids et par mise à
l'échappement de l'huile de la chambre inférieure d'autre part.
Elle sera équipée d'un joint de glissement aval pour permettre son démontage d'une part et
d’autre part, compenser l'allongement de la conduite forcée.
La position du disque sera contrôlée par plusieurs contacts de fin de course :
position ouverte
α ≥ 89°
position intermédiaire
10° ≤ α ≤ 89°
position fermée
α ≤ 10°
Ce disque devra pouvoir être maintenu mécaniquement en position fermée durant les
opérations de maintenance de la turbine par un verrou de blocage.
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Les autres caractéristiques de cette vanne seront les suivantes :
∅ 2,50 m
-
Diamètre intérieur
-
Pression d'essai (1,5 fois la pression maximum transitoire)
-
Débit à couper :
-
65 mce
.
opération normale :
30 m3/s
.
en cas d'emballement :
à préciser par le turbinier
.
maximum maximorum :
à préciser par le turbinier
Temps de manœuvre :
.
ouverture :
60 s
.
fermeture :
30 s
Le corps de vanne, le treillis et les tourillons seront montés sur le site et essayés à la
pression d'essai sur la plateforme de montage avant leur mise en place.
2.6.
Turbines
Les caractéristiques de chute s’établissent ainsi (voir détails en section 3 du Chapitre 5) :
•
•
•
Niveau amont retenue
-
Niveau exceptionnel (PHE)
674,55 NGC
-
Retenue normale (RN)
672,70 NGC
-
Niveau minimum d'exploitation
649,00 NGC
Niveau aval restitution (si aucun débit n’est restitué par les ouvrages de régulation du
barrage) :
-
0 m3/s (niveau du seuil)
635,6 NGC
-
25 m3/s
636,1 NGC
-
30 m3/s
636,2 NGC
Pertes de charge dans le circuit hydraulique :
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1,0 m
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•
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Les hauteurs de chute nette seront comprises entre :
-
Chute nette maximum (débit de 25 m3/s)
36 mCE
-
Chute nette minimum (débit de 25 m3/s)
20 mce
A partir des caractéristiques de la chute exposées ci-dessus, les groupes étant en
fonctionnement, chaque turbine et ses organes annexes seront conçus pour fonctionner à
pleine ouverture pour un débit de 25 m3/s et fournir au plateau d'accouplement de
l'alternateur, une puissance voisine de 7 500 kW sous une hauteur de chute nette de 33,2 m.
Pour les hauteurs de chute supérieures à 33,2 m, une marche en limitation d'ouverture de
vannage sera prévue. Toutefois, pour ce fonctionnement, chaque turbine devra pouvoir
fournir une surpuissance limitée à 5 % de la puissance nominale.
Les caractéristiques turbine qui sont retenues sont les suivantes :
-
Type
Francis, à axe vertical
-
Vitesse de rotation
250 tr/mn
-
Calage de l'axe de la turbine
635,00 NGC
-
Débit nominal
25 m3/s
-
Hauteur de chute nominale
33,2 m
-
Temps de fermeture du distributeur
6 sec.
-
Surpression maximum
44 mCE
-
Survitesse
∆n
35%
no
Chaque turbine sera conçue de manière à ce que sa roue puisse être démontée par
dessous.
La fourniture turbine comprendra essentiellement :
une virole de liaison entre la bâche et le point de glissement
Elle est située à l'aval de la vanne papillon de pied. Le raccordement s'effectuera par
soudure sur la bâche et par bride avec boulons côté amont. Cette virole sera munie d'un
tampon trou d'homme et d'un piquage pour la vidange de la bâche.
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la bâche spirale
Elle sera constituée d'un ensemble de viroles en tôles d'acier fermées en atelier et
soudées sur le chantier entre elles, d'un avant distributeur réalisé en un élément, des
accessoires tels que pattes d'ancrage, boulonnerie, cales, tirants d'ancrage.
le distributeur
Il comprendra :
-
le flasque supérieur en une partie ; il sera boulonné sur l'avant-distributeur,
-
le flasque inférieur en une partie ; il sera boulonné sur l'avant-distributeur,
-
le labyrinthe supérieur en acier inoxydable,
-
le cercle d'usure inférieur en acier inoxydable
-
les pots supérieurs de guidage des directrices en fonte. Ils seront amovibles et
munis de chemises autolubrifiantes en téflon,
-
les pots inférieurs de guidage des directrices en fonte. Ils seront amovibles et munis
de chemises autolubrifiantes en téflon,
-
les directrices en acier, moulées avec leurs tourillons. Les portées des tourillons
dans les paliers seront protégées contre l'oxydation par chromage dur,
-
les plaques d'usure supérieure et inférieure qui seront prévues en acier inoxydable
à 13 % de chrome, de manière à accroître la résistance à l'abrasion,
-
le jeu de bielles et leviers destinés à transmettre aux directrices les mouvements du
cercle de vannage,
-
le cercle de vannage en tôle d'acier soudée, tournant sur des rouleaux en acier dur
lubrifiés à la graisse et reposant sur une couronne de téflon,
-
le(s) servomoteur(s) de vannage avec leurs embiellages. Ils seront fixés dans le
béton par l'intermédiaire de socles scellés,
-
la boulonnerie nécessaire.
le rotor
Il comprendra :
-
la roue du type Francis en acier inoxydable,
-
l'arbre, en acier forgé avec un plateau d'accouplement avec l'arbre alternateur dans
sa partie supérieure,
-
la pointe de roue en tôle,
-
la boulonnerie d'accouplement entre la roue et l'arbre turbine d'une part, entre
l'arbre turbine et l'arbre alternateur d'autre part.
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Le palier turbine
Il sera du type à patins et comprendra :
-
les patins en tôle d'acier, munis de métal "antifriction" sur toute la partie en contact
avec l'arbre,
-
une cuve de palier en tôle, formant support des patins,
-
un fond de palier aileté en aluminium,
-
un couvercle en tôle,
-
les vis d'appui et de réglage des patins,
-
la boulonnerie nécessaire.
Le joint d'étanchéité
Il comprendra :
-
un joint en caoutchouc spécial anti-abrasion,
-
un support de joint monté sur membrane flexible en caoutchouc,
-
une plaque d'usure en acier inoxydable. Elle sera fixée sur le plateau
d'accouplement de l'arbre,
-
les pièces de fixation du joint et de la membrane,
-
les ressorts et système de réglage,
-
la boulonnerie d'assemblage.
Le système d'évacuation
Il permettra le démontage de la roue par dessous et comprendra :
-
un cône supérieur démontable en tôle soudée. Il comportera une partie de virole en
acier inox d'une longueur d'environ 300 mm à partir du niveau de sortie de roue,
-
un cône inférieur démontable en 4 parties en tôle soudée, muni d'une porte de
visite,
-
une couronne d'étanchéité en quatre parties permettant le démontage des cônes
supérieur et inférieur, située entre les deux cônes précédents (facilité de
démontage),
-
le blindage du coude d'aspirateur en tôle soudée. Il sera muni à sa partie supérieure
d'une bride scellée sur laquelle sera boulonné le cône inférieur,
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-
la boulonnerie d'assemblage des cônes,
-
les ancrages et pattes d'appui du coude blindé.
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Page 120
Les accessoires
Ils comprendront :
-
les tuyauteries pour :
.
l'équilibrage,
.
l'évacuation des fuites du joint,
.
la vidange de la bâche et de l'aspirateur avec vannes,
.
l'aération de la roue.
-
un groupe motopompe de secours pour l'évacuation des fuites du joint,
-
les tôles striées situées dans le puits de la turbine,
-
les rails scellés dans la galerie de démontage de la roue,
-
les appareils de contrôle.
Démarrage de groupe après mise à sec de la roue turbine
Avant de démarrer la turbine, il sera nécessaire de procéder au remplissage de la conduite
forcée, puis à la levée du batardeau aval permettant le remplissage de l'aspirateur. Lorsque
l’aspirateur sera rempli, il sera alors procédé à la purge de la bâche spirale.
2.7.
Systèmes de régulation de vitesse turbine
Chaque système comprendra :
•
Un régulateur électronique du type P.I.D. installé dans une armoire composée de racks
standards équipée de cartes débrochables. Cette armoire pourra être intégrée à
l'armoire groupe. Seront prévus les circuits et organes de commutation nécessaires pour
permettre :
-
un asservissement à l'ouverture,
-
un asservissement à la puissance (réglage primaire). La puissance de référencedevra pouvoir être issue de la télécommande ou définie localement,
-
un asservissement à la fréquence qui sera utilisée, soit en réglage secondaire
(fréquence de référence) en fonctionnement normal, soit durant le démarrage
(fréquence du réseau),
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•
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-
la synchronisation du groupe (asservissement à la fréquence du réseau) puis le
couplage, soit manuellement à partir de son armoire groupe, soit automatiquement
par l'intermédiaire d'un synchro-coupleur,
-
en fonctionnement normal de ramener la turbine à sa vitesse nominale
progressivement et sans oscillations,
-
de limiter la survitesse aux valeurs garanties en cas de déclenchement brusque,
-
une alimentation des différents circuits à partir du réseau courant continu.
Un réservoir d'huile de construction soudée d'une capacité suffisante pour contenir au
moins la quantité totale d'huile de l'ensemble du circuit de régulation de la turbine et de
commande de l'ouverture de la vanne papillon en pied de turbine.
Seront montés sur ce réservoir :
•
-
deux groupes motopompes à huile alimentés en courant alternatif triphasé ainsi que
les équipements distributeur d'intermittence,
-
les différents électro-distributeurs, soupapes de sécurité, tuyauteries brides et
raccords nécessaires à l'installation,
-
un échangeur thermique huile-eau,
-
un indicateur de niveau,
-
un flotteur à contact,
-
un thermomètre à contact,
-
un robinet de vidange,
-
deux filtres à huile.
Un réservoir accumulateur d'huile sous pression dont le volume sera calculé en fonction
des caractéristiques suivantes :
-
il devra permettre au minimum, pompes arrêtées, trois manoeuvres successives
fermeture, ouverture, fermeture du cercle de vannage et de la vanne papillon, fuites
comprises,
-
pression maximum de l'huile ≤ 6,4 MPa (64 bars),
-
le rapport des pressions maximum et minimum de fonctionnement sera de l’ordre de
1,35,
-
le coefficient de détente polytropique à prendre en compte sera de 1,20 dans le cas
de l'air.
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Page 122
Ce réservoir sera équipé avec :
•
•
2.8.
.
un indicateur de niveau d'huile à flotteur avec contacts électriques,
.
un robinet d'isolement avec contacts électriques,
.
une électrovalve de commande du robinet d'isolement,
.
une soupape de sûreté,
.
un robinet de vidange.
Différents accessoires comprenant l'appareillage de sécurité nécessaire au système de
régulation et les appareils indicateurs montés sur l'armoire de groupe :
-
un indicateur de vitesse,
-
un indicateur de limiteur d'ouverture,
-
un indicateur de charge vitesse,
-
un indicateur d'ouverture du vannage.
Un système de mise sous pression de l'huile contenue dans l'accumulateur air huile qui
pourra être :
-
soit par air comprimé haute pression (HP). Cette pression sera environ 1,20 fois la
pression maximum du circuit d'huile de régulation. Le système comprendra :
.
deux compresseurs (un en secours de l'autre) capable chacun de remplir le
réservoir d'air en 12 heures,
.
un réservoir d'air comprimé d'une capacité égale à 10 % du volume d'air contenu
dans le réservoir air huile sous la pression minimum de fonctionnement du circuit
d'huile,
-
soit par une vessie installée dans le réservoir d'huile sous pression gonflée à l'azote
avec des bouteilles d'azote courantes (200 bars).
Batardeaux aval et monorail de manoeuvre
La fourniture comprendra :
-
un batardeau destiné à isoler l'aspirateur de chaque turbine, du chenal de fuite. Il sera
composé, de deux éléments d'un poids unitaire approximatif de 3,5 tonnes qui ne seront
manoeuvrés qu'en eaux mortes. L'élément supérieur sera équipé d'une vannette
permettant le remplissage de l'aspirateur, qui sera commandé par le palonnier de
manoeuvre.
Les dimensions du pertuis seront définies exactement par le turbinier.
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-
un palonnier de manoeuvre,
-
un portique avec poutre et palan de caractéristiques suivantes :
.
longueur de poutre 3,40 m
.
charge max. à lever 40 kN
.
classification FEM mécanisme groupe 1 am
Charpente groupe III
.
vitesse de levage
.
vitesse de translation
.
commande par boite à boutons mobile
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4 m/mn
10 m/mn
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3.
3.1.
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Chapitre 6
Page 124
EQUIPEMENTS ELECTROMECANIQUES ET ELECTRIQUES
Alternateurs
Les alternateurs seront raccordés via un tableau 6,3kV aux transformateurs élévateur
6,3/90 kV installés dans le poste 90kV situé à proximité de l’usine.
Chaque alternateur sera à axe vertical accouplé directement à sa turbine, autoventilé en
circuit fermé avec refroidissement de l'air par réfrigérants à circulation d'eau.
Les caractéristiques principales estimées de ces alternateurs seront les suivantes. Elles
seront à confirmer pour certaines par le Constructeur :
-
Puissance apparente
9200 kVA
-
Fréquence
50 Hz
-
Facteur de puissance
0,85
-
Tension de sortie
6,3 kV
-
Courant nominal
843 A
-
Sens de rotation
horaire
-
Vitesse de rotation
250 tr/min
-
Survitesse
338 tr/min
-
Vitesse d'emballement
500 tr/min
-
MD² des parties tournantes
300 t.m2
-
Isolement stator
Classe F selon CEI 60034.1
-
Isolement rotor
Classe F selon CEI 60034.1
-
Réactance synchrone longitudinale, χd
150 %
-
Réactance subtransitoire longitudinale, χ"d
34 %
-
Rapport de court-circuit
≥ 0,80
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La fourniture alternateur comprendra principalement :
-
le stator complet avec carcasse, noyaux magnétiques, têtes de bobine, plaques de
fondation avec boulons,
-
le rotor complet avec arbre, ventilateurs, plateau d'accouplement, piste de freinage, etc.
-
le système d'excitation et de régulation de tension, tel que décrit au paragraphe suivant,
-
les croisillons supérieurs et inférieurs,
-
les éléments réfrigérants avec les tuyauteries de liaison à l'alternateur et les vannes
d'isolement de chaque élément,
-
un système complet de levage et de freinage, y compris motopompe mobile de levage,
-
les résistances de réchauffage,
-
les dispositifs de surveillance des températures et de protection contre les
échauffements,
-
le pivot situé dans le croisillon supérieur et les paliers de guidage avec leurs dispositifs
complets de lubrification,
-
les tuyauteries d'huile et d'eau de toute sorte,
-
toute la boulonnerie,
-
les plateformes, garde-corps, escaliers d'accès, tôles de couverture, écrans de
protection, etc.
-
les élingues nécessaires à la mise en place des matériels, y compris tout matériel de
manutention,
-
les outillages spéciaux pour les démontages courants,
-
les huiles et graisses de premier remplissage,
-
toutes les fournitures nécessaires au fonctionnement de l'usine, l'alternateur devant être
fourni en ordre de marche industrielle,
-
le système de protection incendie à émission de CO2,
-
les pièces de rechange.
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3.2.
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Système d’excitation - régulation de tension
Chaque ensemble Excitation-Régulation alternateur devra assurer les fonctions suivantes :
-
maintien de l'alternateur dans son domaine de fonctionnement,
-
fonctionnement en régime lentement variable,
-
fonctionnement en régime perturbé,
-
assurer un fonctionnement autonome pendant deux minutes au moins,
-
participation au maintien de la stabilité dynamique du réseau,
-
participation au réglage secondaire de la tension.
Cet ensemble du type statique avec bagues et balais sera constitué par :
•
trois transformateurs monophasés raccordés directement sans fusible ni disjoncteurs
installés dans une armoire métallique IP21, ayant un couplage étoile (MT) triangle (BT)
de type sec, enrobé dans la résine, de classe F, de puissance approximative 3 x 5 kVA
(Cette puissance sera définie par le constructeur des alternateurs) et de tension de
court-circuit de 4 %. Les risques de défaut entre phases seront ainsi éliminés,
•
un pont de thyristors (montage Graetz) alimentant en courant continu le rotor de
l'alternateur dont l'angle d'allumage sera réglé par le régulateur,
•
un régulateur comportant 2 boucles de régulation :
-
une boucle de régulation de tension (marche automatique) dans laquelle la tension
aux bornes de l'alternateur est asservie à une consigne affichable,
-
une boucle de régulation de courant (marche manuelle) indépendante de la
précédente où le courant d'excitation est asservi à une valeur affichée
(potentiomètre).
Ce régulateur comportera en outre une recopie automatique (auto-manuelle) permettant
le passage de la marche automatique à la marche manuelle sans modification du point
de fonctionnement
Les fonctions suivantes seront également fournies :
•
.
limitation du courant statorique,
.
limitation du rapport tension/fréquence,
.
limitation de surexcitation temporisée,
.
limitation de sous excitation.
un ensemble d'équipement nécessaire à la mise en service de l'excitation ou à la
désexcitation rapide de la machine avec, en particulier, un disjoncteur d'excitation sur le
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circuit courant continu d'alimentation du rotor, des résistances de protection ainsi que les
équipements de mesure de la tension et de l'intensité circulant dans le rotor.
Les caractéristiques principales de la régulation seront les suivantes :
-
fourniture pendant 15 minutes d'un courant de 1,2 Ifn (120 % de la valeur nominale)
même lorsque la tension réseau descend à 0,9 Un,
-
fourniture d'un courant de 1,6 Ifn pendant 10 secondes,
-
tension de plafond en charge Ufr = 2 Ufn
-
Ugn étant la tension nominale d'excitation
-
facteur de réponse du système d'excitation
-
3.3.
R =
8
U in
∫
0 ,5
o
(U g
− U in
) dt
R ≥ 1,25
précision du système d'excitation 1 % dans toute la plage de puissance active entre
0,8 Un et 1,2 Un.
Liaisons MT entre alternateurs et tableau 6,3kV
Compte tenu de l'intensité transportée (936 A sous Un - 10 %), ces liaisons seront réalisées
par des câbles secs unipolaires placés dans des caniveaux.
Ces câbles seront en cuivre ou éventuellement en aluminium.
Les caractéristiques électriques de chacune de liaisons seront :
-
tension nominale
6 kV
-
courant nominal
936 A
-
échauffement maximal
30°C
-
tension de tenue au choc (1,2/50 µsec)
75 kV
-
tension de tenue à la fréquence industrielle (50 Hz-1 mn)
28 kV
-
courant de court-circuit
12,5 kA
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3.4.
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Cellules sorties phases alternateur
Il y aura un ensemble de 3 cellules pris en dérivation sur la liaison alternateur-tableau 6,3kVtransformateur de groupe :
-
une cellule transformateurs de tension et de courant pour les mesures, protections et
synchronisation,
-
une cellule transformateur d'excitation,
-
une cellule transformateur de soutirage.
3.5.
Cellules de point neutre
La cellule point neutre comportera :
-
une résistance de limitation du courant de défaut à la terre à 15 Ampères,
-
un transformateur de courant pour la protection masse stator (ou transformateur de
tension selon système défaut masse stator).
Les transformateurs de courant suivants seront installés dans les barres de sortie :
-
T.C. à deux enroulements secondaires pour la protection différentielle du groupe et de
l'alternateur,
-
T.C. à deux enroulements secondaires pour les mesures, comptages, régulation de
vitesse de la turbine et protections.
Ces T.C. seront du type traversée et montés sur des plaques amagnétiques.
3.6.
Services auxiliaires à courant alternatif
3.6.1.
Généralités
Le fait que le barrage soit construit d'une manière indépendante de l'usine et mis en service
avant que l'usine ne soit opérationnelle, a conduit à subdiviser les services auxiliaires à
courant alternatif en deux distributions séparées :
•
les services auxiliaires de l'usine et du poste 90 kV alimentés par :
-
un tableau MT dans l'usine,
-
un transformateur de soutirage par groupe,
-
un groupe Diesel de secours,
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•
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Chapitre 6
Page 129
les services auxiliaires de l’évacuateur de crues alimentés par un transformateur MT/BT
situé à proximité du barrage.
3.6.2.
Auxiliaires alternatifs usine
Ces auxiliaires sont divisés en deux catégories distinctes :
-
les auxiliaires de groupe,
-
les auxiliaires généraux,
fonctionnant toutes les deux à neutre indépendant (schéma IT) non distribué avec
signalisation au premier défaut et déclenchement au second.
3.6.2.1.
Auxiliaires de groupe
L'alimentation des auxiliaires de chacun des groupes se fera NORMALEMENT en cours
d'exploitation du groupe par un transformateur de soutirage MT/BT.
Pendant la période de démarrage et jusqu'au moment où le transformateur de soutirage
pourra être mis sous tension, l'alimentation des auxiliaires de groupe se fera à partir de
l'armoire des auxiliaires généraux ci-après.
En cas d'avarie du transformateur de soutirage, les auxiliaires de groupe seront alimentés
comme pendant la période de démarrage.
La permutation automatique :
-
démarrage - marche normale,
-
marche normale - secours,
sera réalisée par deux interrupteurs à commande électrique verrouillés mécaniquement
entre eux.
Les équipements basse tension seront installés dans des tableaux situés au niveau 636,50.
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Chacun des tableaux comportera un jeu de barres alimenté à travers les deux interrupteurs
‘’normal-secours’’ énoncés précédemment :
•
•
soit par un transformateur de soutirage au moyen de câbles unipolaires, l'arrivée de ces
câbles comportant :
.
3 transformateurs de courant pour mesures et comptage,
.
1 protection à minimum de tension,
.
1 protection magnéto-thermique,
soit par les auxiliaires généraux.
Des voltmètres indicateurs, dont :
-
un sur chaque arrivée transformateur soutirage
-
un autre sur le jeu de barres
indiqueront la mise sous tension de ces derniers.
Le jeu de barres comportera en outre un relais contrôlant les défauts d'isolement et
desservira à travers des contacteurs-fusibles ou disjoncteurs, les départs ci-après :
-
2 pompes de réfrigération
-
2 filtres motorisés
-
1 vanne motorisée du circuit de réfrigération
-
2 pompes à huile régulation
-
2 compresseurs HP
-
1 régulateur de vitesse,
-
1 régulateur de tension,
-
1 armoire locale de commande groupe,
-
1 pompe d'injection d'huile sous le pivot,
-
les résistances anti-condensation alternateur,
-
1 compresseur air comprimé de stabilisation (éventuel),
-
divers auxiliaires du groupe.
Chaque transformateur de soutirage sera de type sec enrobé de manière à éviter tout risque
d'incendie, composé de 3 ensembles monophasés étoile zig-zag afin d'éviter tout risque de
court-circuit triphasé.
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Il sera protégé uniquement côté BT et relié au jeu de barres MT par des éclisses amovibles.
Les caractéristiques principales de ce transformateur sont :
-
Puissance
:
3 x 40 kVA
-
Couplage
:
étoile, zig-zag : YZn
-
Tension de court circuit :
3.6.2.2.
4%
Auxiliaires généraux de l'usine et du poste HT
L'alimentation des diverses catégories d'auxiliaires usine et poste pourra selon :
-
leur degré d'importance,
-
le moment et les conditions ou incidents d'exploitation,
se faire par deux sources distinctes suivantes :
•
•
les transformateurs d'auxiliaires 6,3kV/415V situé dans l'usine de caractéristiques
suivantes :
.
puissance
:
630 kVA
.
couplage
:
triangle-étoile Dyn
.
tension de court circuit
:
6%
le groupe électrogène de secours de 315 kVA à démarrage manuel et automatique,
situé dans un local auxiliaire de l'usine.
Les équipements basse tension seront installés dans deux tableaux contigus au niveau
641,50 (distincts des tableaux des auxiliaires de groupe) regroupant les départs alimentant
les auxiliaires essentiels et non-essentiels :
•
les départs suivants seront affectés aux auxiliaires essentiels (essentiels en cas de
marche des groupes) :
-
tableaux auxiliaires de groupe,
-
pompes d'exhaure et de drainage,
-
services généraux : 2 départs en boucle,
-
groupe Diesel de secours
-
circuits d'éclairage dits d'ambiance,
-
circuits prises de courant,
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•
-
redresseurs batteries 48 Vcc et 48T Vcc,
-
extraction CO2,
-
jeu de barres "non-essentiel",
-
départs en réserve,
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Page 132
les départs suivants seront affectés aux auxiliaires non-essentiels (non-essentiels car
présentant un intérêt secondaire en cours d'exploitation) :
-
compresseur air service,
-
eau potable de l'usine,
-
résistances de réchauffage groupe,
-
circuits d'éclairage dits "de travail",
-
départ force motrice, prises de courant,
-
traitement d'eau,
-
climatiseurs salle de commande,
-
climatiseurs individuels (une boucle),
-
portique à batardeaux,
-
pont roulant,
-
ventilateurs,
-
départs en réserve.
Le jeu de barres "Essentiel" sera desservi :
-
normalement, par un des 2 transformateurs de 630 kVA de l'usine,
-
en secours, en cas de manque de tension sur ces transformateurs par le groupe Diesel
par l'intermédiaire d'un jeu de disjoncteurs "Normal Secours" à commande électrique et
verrouillés entre eux.
Le jeu de barres "Non-essentiel" sera desservi uniquement à partir du jeu de barres "Nonessentiel" par un départ équipé d'un disjoncteur et d'une détection de puissance appelée sur
ce départ.
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Les arrivées sur le jeu de barres "Essentiel" en provenance des transformateurs et du
groupe Diesel se feront par des câbles secs tripolaires comportant chacune :
-
trois transformateurs de courant pour mesures et comptage,
-
une protection à minimum de tension,
-
une protection magnéto-thermique.
Des voltmètres indicateurs placés sur le tableau indiqueront la mise sous tension des
arrivées des jeux de barres.
Les deux jeux de barres comporteront chacun un relais contrôlant les défauts d'isolement.
La mise en service des départs sera réalisée par disjoncteurs à commande manuelle.
3.6.3.
Auxiliaires alternatif du barrage
Ces auxiliaires seront alimentés en basse tension par un jeu de câbles secs unipolaires
armés venant du poste MT/BT affecté aux équipements du barrage.
Les auxiliaires alternatifs du barrage fonctionneront à neutre isolé.
Le tableau basse tension situé dans le local électrique du bâtiment d’exploitation du barrage
comportera :
-
un comptage basse tension,
-
un voltmètre avec commutateur,
-
une série de départs protégés par disjoncteurs alimentant:
.
les armoires de commande des vannes (vannes segment et de restitution)
.
l'éclairage du local et de la crête du barrage,
.
les systèmes de mesure de niveau amont,
.
le circuit des prises de courant du portique,
.
un chargeur de batterie alimentant les circuits de commande et de contrôle.
3.6.4.
Groupe électrogène usine
De puissance nominale 315 kVA, il sera installé dans un local intérieur à l'usine au niveau
646,00.
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Il est destiné à alimenter en secours les services essentiels à courant alternatif.
L'installation de ce groupe comprendra :
-
un moteur thermique accouplé à un alternateur triphasé (monté sur un même châssis
supporté par des éléments antivibratoires),
-
une armoire de démarrage,
-
l'appareillage annexe (batterie de démarrage et son redresseur - régulateur de vitesse et
de tension - collecteur d'échappement avec silencieux - résistances de préchauffage de
l'huile).
Le groupe sera prévu pour une marche à pleine charge de 8 heures puis une surcharge de
10 % pendant une heure avec une température ambiante de 50° sans que la température de
l'huile ne dépasse 115°C et la température de l'eau (si nécessaire) 95°C. Il sera alimenté
gravitairement par un réservoir journalier de gaz-oil de capacité correspondante. Le
remplissage du réservoir journalier sera réalisé au moyen d'une pompe électrique doublée
d'une pompe à main alimentée par une cuve enterrée d'une capacité de 5 m3.
Le moteur Diesel et l'alternateur seront livrés sur un socle commun supporté par des
éléments anti-vibratoires.
Le groupe démarrera automatiquement lors d'une perte totale de l'alimentation des services
auxiliaires par le réseau. Le démarrage jusqu'à la prise de charge ne devra pas excéder
15 secondes.
Le local sera prévu avec toutes les ventilations nécessaires.
3.7.
Services auxiliaires à courant continu usine et barrage
3.7.1.
Généralités
Les services auxiliaires à courant continu nécessiteront :
-
une tension 48 volts pour l'alimentation des commandes, des signalisations et de
certains circuits de puissance (électrovannes, petits moteurs, etc.),
-
une tension 48 volts pour l'alimentation des circuits de contrôle-commande des services
auxiliaires du barrage.
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3.7.2.
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Sources 48 volts courant continu
Deux ensembles redresseurs et batteries identiques seront installés. Ils alimenteront les
services auxiliaires des groupes, ainsi que les services auxiliaires généraux de l'usine et du
poste 90kV.
Les caractéristiques des batteries seront :
-
type nickel-cadmium, stationnaire,
-
38 éléments d'une capacité de 1200 Ah,
-
tension de floating entre 47 et 128 volts,
-
montées sur chantier en bois dur traité, recouvert de peinture anti acide.
Les redresseurs seront prévus pour une marche normale en régime de floating comprise
entre 47 et 48 volts avec commutation pour charge d'égalisation à 55,1 volts. Par ailleurs
chacun de ces redresseurs, grâce à un commutateur de choix "automatique manuel" pourra :
•
en position automatique maintenir une tension constante en fournissant le courant
d'entretien de la batterie et le courant absorbé par l'installation, fournir avec l'aide de la
batterie les pointes de courant supérieures au débit nominal, reprendre son régime de
marche antérieure après une absence de tension alternative inférieure à 3 minutes,
fonctionner au régime de charge d'égalisation si cette absence est supérieure à
3 minutes, puis repasser automatiquement à son régime de marche en batterie flottante,
•
en position "manuelle" permettre de régler la tension entre 43,2 et 55,1 volts pour un
courant inférieur ou égal à In (défaillance du régulateur).
3.7.3.
Tableaux de distribution 48 Vcc
Les distributions à courant continu seront installées en 2 armoires métalliques séparées,
chacune d’elles ayant un des 2 systèmes alimentant les auxiliaires généraux de l'usine et les
services auxiliaires des groupes.
Le 48 volts cc sera flottant.
Chaque armoire comportera un jeu de barres ‘’utilisation’’ sur lequel sera branché les
différents départs protégés par des disjoncteurs, un voltmètre et un ampèremètre de
contrôle, deux relais à maximum et minimum de tension et un relais de défaut d'isolement,
Une résistance mobile de décharge commune aux deux armoires pourra être branchée sur
un départ spécifique pour réaliser la décharge d’une des deux batteries.
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La commutation de la batterie et du redresseur sur l'un ou l'autre jeu de barres se fera
manuellement.
Le jeu de barres A de l’armoire courant continu pourra être alimentée en secours par le jeu
de barres B de l’autre armoire courant continu, et vice versa.
Tous les départs seront protégés par des disjoncteurs débrochables à commande manuelle.
3.7.4.
Services auxiliaires en courant continu du barrage
Ils seront alimentés en 48V courant continu par :
-
une batterie d'accumulateur au plomb composée de 24 éléments d'une capacité de
60 Ah,
-
un redresseur de marche en floating de la batterie (tension de batterie flottante 48 V,
intensité nominale 20 A, tension de charge 51 V) comportant les mêmes modes de
marche que les 2 redresseurs 48 volts de l’usine.
Les limites de variation de tension admissibles sont aux bornes des équipements 43-55 V.
Ces sources assureront les polarités des automatismes des vannes, l'alimentation des
capteurs de mesure de niveau ainsi que les signalisations.
3.8.
Contrôle-commande
3.8.1.
Principe d’exploitation de l'usine - Conception du système de contrôle
commande
L’usine de Lom Pangar a été dimensionnée avec un double objectif :
-
assurer une puissance de base correspondant au débit aval garanti,
-
pouvoir turbiner en période de régularisation et de déversement, une partie des
éclusées du réservoir pour un fonctionnement en pointe.
Elle turbinera ainsi les apports complémentaires en éclusée en fonctionnant dans les
conditions assurant le maximum de rendement des groupes turboalternateurs.
L’usine de Lom Pangar est une usine destinée à fonctionner aux heures de pointe. A ce titre,
elle peut être aussi considérée comme une usine du type à disponibilité immédiate pouvant
être appelée à participer sans délai (en cas de défaillance d’autres unités) à la fourniture de
la puissance active au réseau interconnecté.
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Chapitre 6
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L’aménagement sera normalement exploité à partir de la salle de commande située dans
l’usine et à proximité du poste HT, où se trouveront les équipes de quart.
Le système de contrôle-commande devra permettre les modes d’exploitation suivants des
groupes de l’usine :
-
commande ‘’manuelle locale’’ réservée aux premiers démarrages de l’installation, ainsi
qu’en cas de défaillance des transmissions et en cas d‘incident,
-
commande ‘’automatique locale’’ réservée aux mêmes cas que précédemment,
-
commande à distance par opérateur en salle de commande. Celui-ci met en route ou
arrête automatiquement les groupes à l’aide d’un ordre de commande marche-arrêt mais
il règle lui-même la puissance active et réactive de chaque groupe en fonction de
consignes qui lui sont communiquées par un dispatching,
-
possibilité de réaliser dans l’avenir une commande automatique à distance depuis un
dispatching central.
Ce mode d’exploitation est nécessaire si l’usine est considérée comme du type à
disponibilité immédiate. Dans ce cas, les ordres transmis depuis le dispatching sont des
ordres :
-
de marche-arrêt de chaque groupe
-
de préparation de renvoi de tension
-
de renvoi de tension
-
de télévaleur de réglage de la puissance active.
Le système de contrôle-commande aura donc pour fonctions :
•
Des fonctions de surveillance
Ces fonctions permettent à l’opérateur d’être averti immédiatement sur les états des
installations ainsi que sur les anomalies survenant dans l’aménagement. Elles concerneront :
-
l’usine avec le fonctionnement des groupes, les services auxiliaires mécaniques, la
climatisation et ventilation, le réseau de détection incendie, etc.,
-
les postes à haute tension et moyenne tension,
-
les services auxiliaires électriques à courant alternatif et continu,
-
les prises d’eau de l’usine et les ouvrages du barrage,
-
le système de contrôle-commande lui-même (auto-surveillance).
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•
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Chapitre 6
Page 138
Des fonctions de bilans
Ces fonctions consistent à éditer sur imprimantes les évènements survenus sous forme
chronologique, les temps de fonctionnement, l’énergie produite heure par heure, les suivis
de mesure de niveau et de puissance, et des listes d’informations.
•
Des fonctions de conduite
A l’aide des consignes d’exploitation suivantes introduites localement : programme de
puissance active, programme de tension (ou puissance réactive), niveau de la retenue,
configuration du poste d’évacuation de l’énergie (position des disjoncteurs), le système de
contrôle-commande devra assurer :
-
la détermination des consignes à appliquer, celles-ci pouvant être appliquées par
l’opérateur ou directement par le calculateur,
-
le contrôle de l’exécution des ordres.
3.8.1.1.
Télécommande
Une série d'informations sera transmise au poste de commande de Bertoua, ce qui
permettra au personnel de démarrer ou arrêter les groupes, de régler à distance la
puissance active et la tension groupe et de réaliser si nécessaire un renvoi de tension.
3.8.1.2.
Commande locale automatique
Elle sera assurée par un automate de démarrage et arrêt faisant passer le groupe de l'état
d'arrêt à l'état de marche (groupe couplé prêt à débiter) et réciproquement. Cet automate
doit permettre outre le démarrage automatique enchaîné qui est le processus normal :
-
l'entretien : manoeuvre manuelle d'un organe isolé pour réglage ou essai,
-
l'analyse d'incident ou d'anomalie,
-
la mise en service impliquant l'interruption de la séquence en des points déterminés
pendant le temps nécessaire aux mises aux points.
Il sera constitué :
-
soit par du matériel entièrement en technologie électromagnétique classique pouvant
piloter ou être piloté par certains sous ensembles statiques (régulateur de vitesse,
régulateur de tension, etc.),
-
soit par des automates programmables entièrement en technologie semi-processeur qui
sont de plus en plus utilisés.
Une variante en technologie semi-processeur avec en secours un contrôle-commande
dégradé en technologie électromagnétique est proposé pour des raisons de fiabilité, de
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grande souplesse de mise en oeuvre des essais de mise en service et également, de
souplesse d’exploitation1. Celle-ci est représentée sur le plan US-20-321 – Système de
contrôle-commande – Configuration générale.
Les automatismes locaux des auxiliaires par exemple pourront être réalisés avec des relais
électromagnétiques ou éventuellement, en technologie totalement à base de
microprocesseur.
Pour assurer une exploitation optimisée de l’aménagement, le système informatique sera
basé sur deux niveaux principaux interconnectés par un réseau Ethernet double en anneau
suivant le protocole UCA2 défini par la norme CEI 61850. Ces deux niveaux seront :
-
le niveau salle de commande comprenant principalement des postes opérateurs et des
imprimantes,
-
le niveau local comprenant les armoires d’automatismes équipées de contrôleurs.
L’architecture du Concepteur devra permettre des extensions futures faciles permettant
d’ajouter :
-
de nouveaux contrôleurs,
-
de nouveaux postes opérateurs et également,
-
de nouveaux moyens de communication externes.
3.8.1.3.
Protections électriques
Les protections électriques ont pour but de limiter l’amplitude et la durée des défauts dont les
alternateurs sont le siège. Elles seront fiables afin d’éviter les pertes de production
consécutives à une immobilisation prolongée pour réparation ou arrêt intempestif.
La plupart des protections électriques des alternateurs seront doublées afin d’assurer une
fiabilité élevée de chacun des systèmes de protection. Egalement, pour un même défaut,
plusieurs types de protections seront être activés et assureront ainsi une sécurité
supplémentaire.
La protection de chacun des groupes sera assurée par un automate de protection qui fait
passer le groupe de l'état de marche à l'état d'arrêt ou à l'état de sécurité approprié en cas
de situations anormales détectées sur le groupe.
1
Cette variante nécessitera cependant que le Concepteur offre une formation des futurs exploitants, ainsi qu’un
service après-vente au Cameroun.
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Cet automate reçoit ses informations des protections alternateur dont la liste est la suivante :
•
Alternateurs
-
Protection charge déséquilibrée alternateur (46);
-
Protection de surtension (59);
-
Protection terre stator (59N);
-
Protection mini excitation (40);
-
Protection retour de puissance (32);
-
Discordance circuits tension (60);
-
Protection différentielle (87G);
-
Protection fréquence anormale (81);
-
Protection 95% masse stator (51N);
-
Protection 100% masse stator (64N);
-
Protection masse rotor (64F);
-
Surcharge thermique rotor (49F);
-
Surcharge thermique stator (49G);
-
Sursaturation V/H (24);
-
Différentielle globale (87GT);
-
Protection mini impédance (21);
-
Protection maxi excitation (59/81).
-
Protection mise sous tension indésirable (27/50EI)
•
Transformateurs de soutirage
-
Maxi d'intensité
-
Echauffement (1er et 2ème stade)
•
Disjoncteur de couplage
-
Détection de non ouverture
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Par raison de sécurité, cet automate sera strictement indépendant de tous les autres
automates de l'usine et sera opérant dans tous les cas de fonctionnement.
Il sera pour cela constitué de relais à technologie numérique associés à des diodes de
blocage. Il sera alimenté en 48 Vcc.
3.8.1.4.
Information des agents d’exploitation dans l'usine
Elle sera assurée essentiellement par un seul automate d'information pour l'ensemble de
l'usine.
Cet automate devra recevoir traiter et restituer :
-
les informations de défaut,
-
les signalisations,
-
les états de certains équipements
-
certaines valeurs en code numérique.
Cet automate sera installé dans une armoire intégrée au tableau de commande usine. Il
commandera deux imprimantes : une sous capot condamné, l'autre qui sera installée sur le
bureau du chef de quart en salle de commande.
3.8.2.
Appareillage de contrôle et de commande
Le contrôle commande de l'usine tel qu'indiqué précédemment sera réalisé principalement à
l'aide des équipements suivants :
3.8.2.1.
En salle de commande
Un tableau synoptique à partir duquel chaque groupe pourra être commandé
automatiquement, appelé "tableau usine". Il comportera entre autres :
•
Un panneau hydraulique où seront regroupés :
-
un enregistreur niveau de la retenue et chenal de fuite,
-
un indicateur numérique niveau de la retenue,
-
un enregistreur perte de charge des grilles d'entrée,
-
les indications concernant chaque batardeau de tête,
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•
-
un indicateur de pression amont vannes de pied,
-
un boîtier de signalisations de défauts des équipements barrage.
Un panneau comprenant :
.
•
les enregistreurs et indicateurs des différentes températures mesurées soit sur les
alternateurs, soit sur les pivots et palier-guides des groupes (métal et huile) et l'eau
de réfrigération.
Quatre panneaux de commande groupe avec pour l'essentiel :
-
les enregistreurs de puissance active et réactive,
-
les ampèremètres et voltmètres de contrôle d'ouverture du vannage et de
l'ouverture de-ce vannage,
-
le commutateur de choix de commande de fonctionnement de l'usine,
-
les différents boutons-poussoirs de commande,
-
les potentiomètres de réglage limiteur d'ouverture, ouverture du vannage et
ajustage tension.
-
un boîtier de signalisations de défauts.
•
Un panneau réservé à la colonne de synchronisation.
•
Un panneau réservé au départ 90 kV avec :
•
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Chapitre 6
Page 142
-
les enregistreurs fréquence et tension,
-
les TPL et TL de commande,
-
les indicateurs de tension, intensité, puissances active et réactive,
Deux panneaux réservés aux auxiliaires alternatifs de puissance de l'usine, un pour le
tableau MT/BT, et un autre pour les soutirages et le groupe Diesel de secours avec :
-
les indicateurs tension et intensité,
-
les boîtiers de signalisations de défauts,
-
les différents commutateurs de tension,
-
les TPL et TL de commande et signalisation,
-
les synoptiques du schéma électrique.
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•
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Un panneau réservé aux auxiliaires courant continu de l'usine avec :
-
un boîtier de signalisations de défauts,
-
les divers indicateurs tension et courant nécessaires,
-
les boutons poussoirs d'arrêt, alarme et essai,
-
un plot de repos pour la clé de synchronisation.
•
Une horloge sur le bandeau supérieur du tableau.
•
Une imprimante sous capot condamné par clé posée sur un châssis spécial.
•
Une imprimante (en secours et de dialogue) posée sur le pupitre de commande.
•
Un automate d'information qui comprend :
-
une armoire de découplage des informations,
-
une armoire d'acquisition et de traitement. Il disposera de 500 "entrées-sorties".
Ces armoires seront posées derrière le tableau synoptique de commande.
Divers châssis de relayage sur lesquels seront disposés les interrupteurs et disjoncteurs de
tranche, les relais de protection divers (départ 90 kV, tableau MT, etc.), les transformateurs
de recalage de tension, l'oscilloperturbographe, l'horloge mère et les boîtiers d'alimentation
spéciaux.
Ces châssis de largeur 800 mm et hauteur 2200mm, seront réservés à des fonctions bien
définies :
-
distribution d'heure,
-
auxiliaires alternatifs BT,
-
tranche services généraux,
-
tableau 6,3 kV,
-
départ 90 kV,
-
synchronisation,
-
groupes,
-
borniers réservés aux télétransmissions.
Un châssis de comptage comportant les différents compteurs actifs et réactifs de puissance
de groupe, des auxiliaires alternatifs avec les boîtes à bornes d'essais des circuits intensité
et tension.
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3.8.2.2.
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Page 144
Armoires de commande "groupe"
Chaque armoire groupe installée à l'étage turbine comprend l'ensemble des équipements
nécessaires au démarrage et à l'arrêt du groupe. Le démarrage ou l'arrêt pas à pas manuel
sera réalisé à partir de cette armoire.
•
Un panneau de contrôle-commande qui permet la commande et le contrôle du groupe
en local et qui comporte :
-
les différents commutateurs de choix de marche,
-
les commutateurs de marche et arrêt manuels et de voltmètre,
-
les boutons poussoirs ou TPL de commande, de marche et arrêt,
-
les organes de réglage d'ouverture du vannage et du limiteur d'ouverture de
vannage,
-
les voyants de déroulement de séquence de démarrage groupe,
-
les boîtiers de signalisation de défauts et de verrouillages non débloqués,
-
les indicateurs de pression et de température, d'intensité et de tension, de vitesse
de groupe, d'ouverture du vannage et de position du limiteur d'ouverture, de
puissances active et réactive,
-
les différentes prises nécessaires (généphones, etc.).
•
Un panneau comprenant le régulateur de vitesse turbine.
•
Un panneau "automatisme" qui comprend essentiellement l'automate de démarrage
arrêt avec les relais divers, les interrupteurs et disjoncteurs de tranche "groupe", les
points tests, etc.
•
Un panneau réservé à l'automate de protections.
3.8.2.3.
Armoire régulation de tension alternateur
Cette armoire sera intégrée à l'armoire d'excitation de manière à former un ensemble
fonctionnel "Excitation Régulation" qui sera constituée par trois armoires accolées :
-
une armoire "Excitation" comprenant un disjoncteur CC débrochable et la résistance de
protection,
-
une armoire contenant les ponts de thyristors et en partie haute les ventilateurs
évacuant l'air chaud,
-
une armoire de régulation de tension proprement dite constituée d'un certain nombre de
modules débrochables contenus dans des racks standards et dont la face avant
contiendra tous les équipements de mesure et de commande nécessaires à l'exception
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Page 145
toutefois du commutateur de choix d'excitation "automatique-manuelle" (qui sera installé
sur le tableau usine).
Cet ensemble sera installé à proximité immédiate de l'alternateur.
3.8.2.4.
Des coffrets répartis dans l'usine qui commandent et contrôlent les divers
appareillages auxiliaires
-
coffret de commande des pompes d'exhaure et de drainage,
-
coffrets de commande de la protection incendie groupe,
-
coffrets de commande de la protection incendie transformateurs de puissance,
-
coffret de commande du pont roulant,
-
coffret de commande de l'éclairage situé dans la salle de commande,
-
coffrets de commande du circuit d'eau industrielle et des appareillages de traitement de
l'eau,
-
coffret de commande du portique du batardeau aval,
-
coffret de commande du groupe électrogène de secours.
3.9.
Télétransmissions - Téléphonie
Il sera installé :
-
un système de télétransmission de données par voie HF utilisant la ligne 90 kV,
-
un réseau téléphonique,
-
un réseau de report de signalisations,
-
un interphone.
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3.9.1.
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Télétransmissions (mesures, signalisations et commandes)
Le poste sera doté d'un équipement HF destiné à assurer une transmission par haute
fréquence entre le poste associé à l’usine et le poste de Bertoua. Les informations à
transmettre seront de quatre ordres :
-
télémesures,
-
télésignalisations,
-
télécommandes,
-
téléconsignes.
3.9.1.1.
Enumération des informations échangées
Du poste central de Bertoua vers l'usine de Lom Pangar :
•
•
•
les télécommandes seront :
-
démarrage groupe,
-
arrêt groupe,
-
renvoi de tension.
les téléconsignes concerneront :
-
la puissance active,
-
la puissance réactive.
les télémesures seront :
-
les niveaux d'eau de la retenue et de la restitution,
-
la tension départ ligne HT,
-
les puissances actives et réactives,
-
la fréquence.
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•
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les signalisations transmises seront :
-
commande locale,
-
usine télécommandée,
-
groupe indisponible,
-
groupe au démarrage,
-
arrêt groupe bloqué,
-
arrêt groupe non bloqué,
-
fréquence anormale,
-
alarme usine,
-
défaut consignateur d'état,
-
défaut système de télétransmission,
-
défaut disjoncteur 90 kV,
-
danger usine.
3.9.1.2.
Borniers de liaison
Tous les circuits de commande, de signalisation et de mesure cités passeront par un bornier
constitué de bornes doubles disposées verticalement dans un châssis de regroupement
installé dans la salle de relayage de manière à permettre d'installer et raccorder simplement
et rapidement les équipements de télétransmissions.
3.9.1.3.
Matériel de transmission
Le matériel de transmission : logique de transmission, baie BLU, autocommutateurs HF,
armoire de relayage, pupitres et répartiteur HF, sera installé sur les châssis supports.
Ces appareils seront raccordés à partir des borniers de liaison et du tableau de distribution
48 volts installés dans le local des télétransmissions.
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3.9.2.
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Téléphonie
Les liaisons téléphoniques suivantes seront prévues :
-
par voie HF en utilisant la ligne 90 kV d'évacuation de l'énergie pour les communications
avec le poste central ainsi que les télétransmissions et téléprotections,
-
par voie téléphonique nationale aboutissant à un autocommutateur desservant les
différents locaux techniques et le bâtiment d'accueil,
-
par réseau généphone utilisé essentiellement pour les essais et les commandes pas à
pas.
Téléphonie HF
Les postes téléphoniques seront situés dans le local HF du poste HT et dans le bureau du
chef d’usine. Ils seront du type bureau sur socle.
Téléphonie privée
L'autocommutateur sera installé dans la salle de commande. Les postes téléphoniques
seront de type mural et localisés ainsi :
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Niveau plancher robinets à papillon
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1
entre robinets G1 et G2
1
entre robinets G3 et G4
1
côté puits d’exhaure
1
côté rive gauche, près de l’escalier
1
entre équipements groupes 1 et 2
1
entre équipements groupes 3 et 4
1
côté gauche, près de l’escalier
1
local des services auxiliaires C.C.
1
locaux électriques
1
entre équipements G1 et G2
1
entre équipements G3 et G4
1
salle de commande
1
salle de conférence
2
bureaux
1
ateliers mécanique et électrique
1
entre G1 et G2
1
entre G3 et G4
3
dans chaque bureau
1
dans le local HF
2
dans les locaux techniques
2
travées transfos
1
travée départ 90kV
En crête de barrage
5
bâtiment d’exploitation barrage et locaux
techniques barrage
A l'entrée du site
1
local du gardien
8
en réserve
Niveau régulation turbine
Niveau alternateur
Niveau plage de montage
Bâtiment technique poste HT
Niveau poste 90 kV
Total
40
Interphone
Il sera installé un réseau type généphone comprenant 10 émetteurs-récepteurs et un circuit
à 2 fils reliant le tableau de la salle de commande, les armoires d'excitation, les armoires de
groupe et les armoires du poste HT.
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3.10. Eclairage et petite force motrice
3.10.1. Généralités
L'éclairage de la crête du barrage, de la route d'accès à l'usine ainsi que l'ensemble des
locaux de l'usine et des abords extérieurs comme la plate-forme de manoeuvre des
batardeaux de l'aspirateur sera alimenté en basse tension 230/400V à partir des tableaux
généraux "Essentiel" et "Non essentiel" des auxiliaires de l'usine.
•
Le tableau "Essentiel" alimentera les circuits d'éclairage de base qui devront fournir un
éclairement moyen minimum supérieur au quart de l'éclairement moyen requis pour les
locaux. Ce tableau alimentera aussi l'ensemble des prises de courant de la salle de
contrôle et des bureaux.
•
Le tableau "Non essentiel" alimentera les circuits d'éclairage complémentaires du
précédent et les prises de courant autres que celles de la salle de contrôle.
•
Un éclairage de sécurité par blocs autonomes sera prévu :
-
à l'intérieur des salles de contrôle, ateliers, toilettes au-dessus des portes,
-
au-dessus des tableaux de contrôle commande,
-
et tous les 20 m dans les zones de circulation tels que corridor, escaliers, tunnel
d'accès.
L'ensemble des matériels d'éclairage et des prises seront conformes aux dernières
normes UTE et CEI. Tous les matériels autres que ceux de la classe II devront être
raccordés au réseau de terre.
3.10.2. Niveaux d'éclairement moyen requis
Les installations d'éclairage intérieur seront conçues pour obtenir les niveaux minimum
d'éclairement moyen suivant :
-
60 lux dans les couloirs, escaliers,
-
100 lux aux niveaux turbine et alternateur avec un renforcement à 150 lux à proximité
des cellules ou tableaux de contrôle-commande,
-
150 lux dans les locaux pour batteries, ventilation, stockage, archives et sanitaires,
-
500 lux dans la salle de commande,
-
300 lux dans les bureaux,
-
200 lux dans la salle des auxiliaires le hall machine, les ateliers et autres locaux.
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Page 151
Le niveau moyen d'éclairement sur la plate-forme extérieure de manoeuvre des batardeaux
sera de 25 lux.
Sur la crête du barrage, l’éclairage sera un éclairage de balisage.
3.10.3. Appareils d'éclairage
A l'exception des bureaux et de la salle de commande et des sanitaires, tous les luminaires
seront du type étanche (degré de protection minimum IP 54) équipés d'un ou deux tubes
fluorescents avec starter et ballasts compensés à faibles pertes.
La salle des batteries sera équipée de luminaires de sécurité augmentée.
Le hall machine pourra éventuellement être éclairé par des projecteurs avec des lampes
ballon fluorescent.
Dans les bureaux et la salle de commande, les luminaires seront des plafonniers à tubes
fluorescents avec réflecteurs et grille de défilement, starter et ballasts compensés à faibles
pertes. Dans la salle de commande ils seront de type encastrés à très basse luminance.
L'éclairage de la salle de commande sera équipé d'un gradateur.
Les blocs autonomes d'éclairage de sécurité seront du type fluorescent non permanent ayant
une fonction d'éclairage d'ambiance et de balisage. L'autonomie des blocs sera d'au moins
1 heure. Il y aura en plus 5 blocs portatifs d'une autonomie d'une heure et demie branchés
en permanence dans la salle de contrôle.
3.10.4. Prises de courant
3.10.4.1. Prises 63A triphasées
Ces prises montées sur socles seront du type 400 V à broches 4 broches (3P + T) et auront
un degré de protection IP44 au moins. Il y aura deux prises à chaque niveau et une prise en
plus dans les ateliers ou plate-forme de montage.
3.10.4.2. Prises 16A monophasées
Toutes les prises 250 V 2P + T seront :
-
de type 10/16 A domestique dans les bureaux, salles de contrôle, locaux administratifs
et toilettes (encastrées dans la salle de commande et dans les bureaux),
-
de type 16A industriel dans tous les autres locaux avec un degré de protection IP44 au
moins et IP67 pour les prises montées à l'extérieur.
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Il y aura au moins deux prises par local et une prise à proximité de chaque tableau de
contrôle commande. Dans la centrale, le nombre de prises sera tel que la surface totale de
chaque niveau puisse être couverte à l'aide de rallonges de 5 mètres maximum.
3.10.5. Commande de l'éclairage
Les circuits d'éclairage extérieur seront commandés par cellule photoélectrique avec horloge
en parallèle.
Les circuits d'éclairage des bureaux et des petits locaux seront équipés d'interrupteurs
locaux placés près des portes à l'intérieur.
Tous les autres circuits seront commandés depuis des interrupteurs placés sur les tableaux
divisionnaires d'éclairage.
4.
EQUIPEMENTS AUXILIAIRES
4.1.
Circuits hydrauliques de l'usine
Trois types de circuit sont prévus :
-
les circuits de réfrigération groupe qui sont en circuit ouvert où l'eau est prélevée sur la
conduite forçée du groupe et restituée dans le chenal aval du même groupe,
-
le circuit d'eau industrielle qui sert à alimenter la protection incendie, les bouches de
lavage et enfin tout le réseau sanitaire de l'usine à travers une station de traitement
d'eau potable,
-
le circuit de drainage et d'exhaure.
4.1.1.
Circuit d'eau de réfrigération
Le circuit d'eau de réfrigération d’un groupe est représenté sur le plan n° US-20-201.
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Chapitre 6
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Chaque circuit d'eau de réfrigération sera alimenté par piquage sur la conduite de la turbine
à travers une grille autonettoyante. L'eau sera ensuite filtrée à travers deux filtres à
nettoyage automatique (un en secours de l'autre). Elle sera ensuite refoulée au moyen de
deux pompes centrifuges horizontales (une en secours de l'autre) puis elle passera ensuite
dans les échangeurs de température propres :
-
à l'alternateur (échangeurs eau-air)
10 l/s
-
au pivot (échangeur eau-huile)
1 l/s
-
aux paliers guide alternateur (échangeur eau-huile)
0,5 l/s
-
au bac à huile de régulation (échangeur eau-huile)
0,25 l/s
-
aux circuits d'eau de nettoyage des filtres
1,25 l/s
______
Total
13,0 l/s
et sera évacuée dans le chenal aval. Le palier turbine est auto-réfrigéré.
Le joint d'arbre sera quant à lui directement alimenté à partir du circuit d'eau industrielle à
travers un filtre double à maille fine 50 µm. L’arrosage des joints d'arbre turbine doit pouvoir
être assuré en permanence pendant un arrêt de la turbine, sous une pression supérieure à la
pression maximum aval, soit 0,088 MPa (8,8 mCE). Cette eau doit être filtrée à 50 µ de
manière à éviter tout dépôt d'impuretés sur le joint. Débit unitaire requis 1,5 l/s (5,4 m3/h).
Compte-tenu de la consommation en eau industrielle, les filtres seront prévus pour un débit
de 20,8 l/s ou 75 m3/h. Ils seront à nettoyage automatique et seront équipés d'un indicateur
de pression différentielle avec alarme.
Si un filtre est colmaté, le passage d'un filtre sur l'autre est prévu manuellement, le
colmatage se faisant lentement.
Caractéristiques des filtres:
-
Débit 75 m3/h
-
Maillage 250 µm
-
Pression max. 5 bars
-
Cycle de nettoyage assuré par une minuterie réglable.
La hauteur de refoulement prévue pour les groupes de pompage du circuit de réfrigération
est de 25 m environ (10 m de hauteur statique + 15 m de pertes de charge) ce qui conduit à
une puissance du groupe de pompage d'environ 20 kW.
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En cas de défaut d'une pompe centrifuge par contre, le basculement sur l'autre pompe se
fera automatiquement. Le défaut de la pompe en service sera détecté par un pressostat.
Les diamètres des différentes canalisations sont choisis de manière à limiter la vitesse de
l'eau à 2 m/s.
4.1.2.
Circuit de drainage et d'exhaure
Le circuit de drainage et d'exhaure est représenté sur le plan n° US-20-203.
4.1.2.1.
Drainage
L'ensemble des circuits de drainage de l'usine aboutira dans un puisard situé dans l'usine
côté rive droite.
Ce puisard d'un volume utile de 60 m3 environ recueillera aussi les eaux de lavage des filtres
utilisés dans l'usine ainsi que les fuites provenant des joints d'arbre turbine.
Deux pompes de 20 m3/h chacune (5,5 l/s) les refouleront à la cote 644,50, c'est-à-dire à un
niveau supérieur au niveau maximum atteint par le plan d'aval en cas de crise de projet
(643,80).
Elles débiteront dans le même conduit que celui utilisé par les pompes d'exhaure. Ces
pompes du type submersible auront les caractéristiques suivantes :
-
Débit
20 m3/h
-
HMT
25 m
-
Puissance nominale moteur
5 kW
4.1.2.2.
Exhaure
La vidange de la conduite forcée se fera par une tuyauterie DN100 PN 10 dont le piquage se
fera dans la chambre de la vanne papillon de garde turbine. Cet embranchement qui
permettra de vidanger gravitairement la conduite forçée aboutira dans le puisard de l'usine.
Les eaux seront alors refoulées par deux pompes d'exhaure à la cote 654,50.
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Ces pompes de type submersibles auront les caractéristiques suivantes :
-
Débit
60 m3/h
-
HMT
25 m
-
Puissance nominale moteur
10 kW
Ces pompes serviront aussi de grand secours en cas d'inondation usine.
La conduite de refoulement commune aux pompes de drainage et d'exhaure aura les
caractéristiques suivantes :
-
DN
200 mm
-
PN
6 bars
Elle aboutira au-dessus du canal de fuite à la cote 644,50 environ.
4.1.3.
Circuit d'eau industrielle
Le circuit d’eau industrielle est représenté sur le plans n° US-20-202.
Ce circuit servira à alimenter :
-
le circuit de protection incendie des transformateurs,
-
les bouches de lavage usine,
-
le réseau d'eau potable,
-
les postes d’incendie usine,
-
la climatisation de l’usine.
Les besoins estimés en eau
•
•
Protection incendie des transformateurs de puissance : il est nécessaire de fournir un
débit unitaire de 20 l/s pendant 1 minute sous une pression de 0,8 MPa (8 bars).
Bouches de lavage :
5 bouches au total, situées au niveau de la plage de montage d'une part et au niveau
turbine (636,50) d'autre part : Débit unitaire 2 l/s à délivrer sous une pression de
0,3 MPa (3 bars)
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•
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Chapitre 6
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Réseau d'eau potable :
2 douches
1 x 0,5 l/s =
1,0 l/s
4 lavabos
4 x 0,2 l/s =
0,8 l/s
3 WC ou urinoirs
3 x 0,1 l/s =
0,3 l/s
1 station eau chaude
0,1 l/s
0,1 l/s
=
_____
•
Total
2,2 l/s
Coefficient de simultanéité
0,4
Débit de pointe
(3 m3/h)
0,80 l/s
à délivrer sous une pression de
(2,5 bars)
0,25 MPa
Climatisation usine : un débit de 100m3/h doit pouvoir être assuré pour alimenter en eau
le système de ventilation-climatisation tel que décrit au § 3.3.6 (débit à finaliser avec le
fournisseur de la climatisation).
Schéma du circuit
Le réseau d’eau industrielle alimentera en particulier :
•
•
une station de traitement d'eau potable de capacité 3m3/h, livrée sur un kid comportant :
-
un dispositif d'injection de réactif par pompes doseuses,
-
un bac décanteur,
-
une pompe de refoulement,
-
un filtre sous pression à silex ou charbon actif,
-
un ballon de surpression de 1 m3 environ délivrant l'eau potable sous une pression
de 3 bars environ,
un réservoir métallique de 4 m3 environ (3 m3 utile), mis en surpression par du gaz
carbonique au moment de l'arrosage d’un transformateur de puissance (eau pulvérisée
par 2 rampes de sprinkler). Ce réservoir et les bouteilles de C02 seront disposés à
proximité des transformateurs. Ce réservoir sera muni de tous les accessoires
nécessaires pour son remplissage, sa vidange et sa sécurité d'exploitation.
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4.2.
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Page 157
Mesures hydrauliques
4.2.1.
Généralités
Les mesures hydrauliques concerneront essentiellement :
-
le niveau d'eau dans la retenue et dans le chenal de restitution,
-
les mesures de perte de charge dans les ouvrages de prise d'eau,
-
les pressions suivantes :
.
pression conduite forcée amont papillon,
.
pression bâche turbine,
.
pression sous couvercle supérieur turbine,
.
pression aspirateur.
Les mesures de niveau seront enregistrées sur le tableau de la salle de commande, les
mesures de pression seront visualisées sur des indicateurs de l'armoire groupe.
Un certain nombre de détections de seuil seront par ailleurs installées pour les
asservissements de marche-arrêt des divers groupes de pompage et pour les détections de
défaut.
4.2.2.
Mesure de niveau d'eau dans la retenue
Le niveau d’eau en amont du barrage sera mesuré par trois chaînes de mesures
indépendantes, au moyen de limnimètres.
Chaque système de mesure remplit deux fonctions :
-
fonction conduite du barrage (mesure en continu du niveau de la retenue),
-
fonction sécurité (alerte aux crues par seuils de niveau).
Un premier système de mesure du niveau est installé à la crête du barrage, à proximité du
bâtiment d’exploitation du barrage, sur une prise de pression raccordée à l’amont de la
retenue (système type bulle à bulle). Deux autres systèmes identiques sont installés
également à la crête du barrage mais à proximité des prises d’eau de l’usine sur deux
sondes immergées (piézomètres).
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Le niveau du lac de retenue est mesuré en continu sur 39,55 m environ entre les cotes PHE
673,55 et PBE 634,00 avec une précision du cm :
-
Niveau des plus hautes eaux exceptionnelles (PHE)
674,55
-
Cote de retenue minimale exceptionnelle
634,00
-
Etendue de mesure
40,55 m
-
Précision absolue
± 2 cm
-
Précision relative (en % de l'étendue de mesure)
0,2 %
La ‘’ mesure de niveau amont’’ comprend toutes les chaînes de mesure, des capteurs
jusqu’aux indicateurs et enregistreurs, y compris l’appareillage associé : tuyauteries, coffrets
de relayage, convertisseurs, etc.
4.2.2.1.
Mesure et indication du niveau dans la retenue par système bulle à bulle
La prise de pression est faite dans un puits métallique fixé au parement amont du barrage.
La mesure du niveau de la retenue est réalisée par un limnimètre pneumatique à mémoire
de fabrication Rittmeyer, ou équivalent. Ce capteur dit bulle à bulle exécute la mesure du
niveau par l’intermédiaire de la pression d’injection d’un faible débit d’air au pied de la
colonne d’eau. Le tuyau d'injection d'air sera en matière flexible, d'un seul tenant, lesté et
descendu dans le tube du limnimètre prévu à cet effet.
Le coffret du limnimètre est installé dans le bâtiment d’exploitation du barrage. La liaison
pneumatique entre ce capteur et la prise de pression est réalisée par un tube rilsan sans
point bas et cheminant dans un fourreau de protection en pente descendante vers la prise de
pression.
Le capteur permet l’affichage local du niveau d’eau et la liaison série pour convertisseur de
code, lequel restitue ce code :
-
vers l’automate de gestion de la retenue,
-
vers les indicateurs de niveau amont de la retenue,
-
vers les 2 seuils paramétrables déclenchant des alarmes.
4.2.2.2.
Mesures du niveau dans la retenue par système piézométrique
Ces deux mesures de niveaux de la retenue sont réalisées en continu par un limnimètre
piézométrique de fabrication Rittmeyer, ou équivalent.
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Ce capteur est fixé en haut du parement du barrage au niveau des prises d’eau de l’usine et
est intégré dans un coffret.
Il permet :
-
l’affichage local de la cote,
-
le calcul du gradient,
-
l’élaboration d’une sortie code vers l’automate de gestion du barrage,
-
la surveillance de la cote du plan d’eau par rapports à des seuils,
-
l’enregistrement du niveau amont de la retenue.
Les contacts paramétrables de dépassement de seuils issus du capteur sont libre de
potentiel et de type inverseur sans mode commun. Ces contacts pourront être utilisés par un
système future ‘’alerte aux crues’’.
Un enregistreur sera placé sur le panneau hydraulique du tableau de la salle de commande
de l’usine. Il y aura au-dessus de cet enregistreur, un indicateur numérique en chiffres de
5 cm de haut minimum donnant la hauteur NGC en m et cm.
4.2.3.
Mesure de la perte de charge à travers les grilles d'entrée des prises d'eau
usine
Cet appareillage de mesure de pression différentielle sera de type bulle à bulle comme le
précédent :
-
Précision souhaitée
± 2 cm
-
Etendue de mesure
0-20 mCE
Cette mesure différentielle sera visualisée par un indicateur dans la chambre de manoeuvre
du batardeau de garde avec un seuil d'alarme et un seuil d'arrêt du groupe. Elle sera
transmise à la salle de commande sur le panneau hydraulique pour y être visualisée.
L'appareillage devra être équipé de tous les équipements de protection contre les
submersions nécessaires.
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4.2.4.
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Mesure de niveau dans le chenal de restitution
Une prise de niveau sera installée dans le musoir du chenal de restitution et sera ramenée
en salle de commande sur le tableau usine.
-
Etendue de mesure
10 m
-
Sortie de signal
4 - 20 mA
-
Précision
1 % de l'étendue de mesure
-
Alimentation
48 Vcc
avec protection contre les surtensions.
Le signal alimentera un enregistreur du tableau de commande situé sur le panneau
hydraulique.
4.3.
Pont roulant
Le pont roulant desservira l'ensemble du bâtiment principal de l'usine.
Le crochet principal devra atteindre le fonds du puits du groupe, par contre le crochet
secondaire devra atteindre le fonds du puits d'exhaure (5 m plus bas environ).
Les caractéristiques principales de ce pont seront les suivantes :
-
force portante du crochet principal 60 t (à finaliser par le constructeur de l'alternateur),
-
force portante du crochet secondaire 5 t,
-
les vitesses seront les suivantes :
.
vitesse de translation
10 m/mn
.
vitesse de direction
5 m/mn
.
vitesse de levage nominale
avec variation de vitesse du crochet principal
1 m/mn à 10 m/mn
vitesse de levage du crochet secondaire
5 m/mn
.
-
entraxe entre les rails de roulement
14,0 m
D'une façon générale, la fourniture sera calculée, réalisée, montée et essayée suivant les
Règles de calcul des appareils de levage - Section I "Appareils lourds de levage et de
manutention" édictées par la Fédération Européenne de la Manutention.
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Page 161
Pour l'application de ces Règles les classes, groupe, états de charge et de sollicitation du
pont roulant seront les suivants :
-
-
4.4.
Charpentes
.
classe d'utilisation
A
.
état de charge
1
.
groupe
2
Mécanismes
.
classe de fonctionnement
Vo 5
.
état de sollicitation
1
.
classe
1 mB
Système d'air comprimé basse pression
Deux systèmes d'air comprimé basse pression seront prévus.
•
Un premier système (8 à 12 bars) assurant le freinage des alternateurs
Il sera équipé de 2 groupes moto-compresseurs, l'un en secours de l'autre et d'un réservoir
d'air comprimé.
La capacité du réservoir devra être telle qu'elle puisse assurer cinq arrêts successifs des
groupes sans regonflage par un groupe moto-compresseur.
La capacité d'un compresseur devra être telle que celui-ci puisse remplir le réservoir d'air en
10 heures à partir du réservoir vide ou combler les pertes d'air correspondant aux cinq arrêts
en 3 heures.
•
Un second système (7 bars) assurant une distribution d'air comprimé à différents
emplacements de l'usine (air de service)
-
Atelier mécanique
-
Plage de montage
-
Etage alternateur
-
Etage turbine de l'usine.
Un compresseur unique et un réservoir de 500 litres seront prévus. Le compresseur devra
pouvoir remplir le réservoir d'air en 10 heures.
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4.5.
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Page 162
Réseau de terre
4.5.1.
Réseau de terre de l'usine et du poste
Le réseau de terre comprendra :
•
Une prise de terre constituée par un réseau maillé en cuivre nu de section minimale
116 mm2, placé en nappe horizontale dans le sol à une profondeur de 0,25 m sous le
bâtiment de l'usine. Ce réseau maillé sera relié à deux boucles de terre placées sous le
canal de fuite et à deux départs formant boucle qui seront placés dans deux tranchées
dans le lit de la rivière sur une longueur d'une centaine de mètres.
Sur cette prise seront raccordés :
.
quatre collecteurs de terre verticaux de 75 mm2 Cu, un à chaque coin de l'usine,
reliés à des boucles horizontales installées à chaque niveau de l'usine et sur
lesquelles seront raccordées les différentes masses métalliques de l'installation
(conduites forcées, châssis des pompes, charpentes, gaines métalliques, etc.)
Ces collecteurs seront équipés de connexions d'essai permettant de séparer la
prise de terre pour permettre la mesure de la résistance,
•
.
un collecteur propre à la mise à la terre du neutre des transformateurs de puissance
(116 mm2 Cu),
.
un collecteur propre aux parafoudres du poste 90 kV (116 mm2 Cu).
Une prise de terre spéciale, différente de la précédente, constituée par une grille en
cuivre nu placée sous le canal de fuite et sur laquelle sera connectée directement :
.
un collecteur formé par un câble cuivre avec gaine de protection continue sur lequel
seront raccordés uniquement les équipements électroniques de l'usine : régleur
turbine, régulateur de tension, automate d'information, etc.
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4.5.2.
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Page 163
Réseau de terre du local technique des vannes de l’évacuateur de crues
Le réseau de terre du local technique des vannes comprendra :
-
une prise de terre constituée par une série de piquets en cuivre enfoncé dans le sol à
l'extérieur du local technique des vannes, poursuivis par deux collecteurs de Cu nu
48 mm2 jusqu'à l'intérieur du local des vannes,
-
un collecteur de terre bouclé de section minimale 48 mm2 Cu sur lequel sera raccordé
l'ensemble des masses métalliques de l'installation (armatures de béton armé par des
soudures réparties, le bâti des appareillages, les ferrures, tôles striées, charpentes
métalliques),
-
deux connexions d'essais permettant de séparer la prise de terre pour permettre la
mesure de la résistance de celle-ci.
4.6.
4.6.1.
Ventilation et climatisation
Description générale
Tous les locaux seront dûment ventilés et climatisés hormis les ateliers électrique et
mécanique qui ne seront que ventilés. La fonction chauffage n’est pas prévue dans l’usine.
La ventilation aura comme but de conduire la chaleur produite par les équipements vers
l’extérieur et de renouveler l'air dans les locaux humides ou avec des atmosphères
corrosives.
Elle sera généralement interconnectée avec le système d’incendie dans un diagramme de
cause - effet, décrivant les actions en cas d’incendie, notamment les conditions de coupure
de la ventilation, et inclura des systèmes de barrière anti-feu (dampers).
4.6.2.
Climatisation de la salle des machines
Le système HVAC permettra de renouveler l’air de la salle des machines afin de maintenir
une atmosphère saine et propre pour le confort et la sécurité du personnel et aussi d’éviter
les surchauffes qui pourraient provoquer des arrêts des groupes turbines alternateurs.
Deux groupes de ventilation/recyclage 2 x 50%, installés au niveau 636,50, servent à ventiler
l’usine et à y introduire l’air frais en provenance de l’extérieur. Le volume d’air frais est
déterminé en fonction des conditions extérieures et des besoins.
Quatre extracteurs sont prévus au plafond de l’usine pour la fonction de désenfumage en
cas d’incendie.
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Page 164
Il est également prévu d’installer un jeu de volets motorisés permettant une recirculation de
l’air en fonction de la température extérieure et des besoins de refroidissement.
4.6.3.
Autres locaux climatisés
Le but de la climatisation est de fournir un confort suffisant au personnel d’exploitation et de
protéger les équipements électriques et électroniques contre les surchauffes dans le
bâtiment technique du poste HT.
Les installations de climatisation assureront le filtrage de l'air provenant de l'extérieur, la
circulation, le renouvellement et le maintien de la température de l'air comme spécifié ci
après. Ces installations seront contrôlées localement par des thermostats et des
télécommandes locales fixes.
Les équipements sont installés directement dans l’entre plafond des locaux.
Les équipements de ces systèmes assureront les fonctions suivantes :
-
renouvellement et filtration de l’air,
-
évacuation de l’air vicié,
-
maintien des températures et des humidités relatives.
4.6.4.
Ventilation des locaux techniques
Certains locaux présentent des sources potentielles de contamination ou élevées de chaleur
et nécessitent d’être contrôlées par des systèmes d’évacuation spécifiques. Elles sont
identifiées comme suit :
-
ateliers électrique et mécanique,
-
local des compresseurs,
-
toilettes, douches, cuisine, salle personnel, vestiaires de l’usine,
-
local des batteries,
-
local de stockage des huiles,
-
local du groupe Diesel,
-
local de filtration d’eau potable.
De façon générale, l’évacuation des locaux techniques est dirigée directement à l’extérieur
au moyen de ventilateurs dédiés. L’apport d’air frais est assuré via des transferts, à partir de
la salle des machines.
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Un système indépendant assure la pressurisation des issues de secours.
Dans le seul cas du local des batteries, la ventilation continuera à fonctionner même en cas
d’incendie, afin d’évacuer les dégagements potentiels de gaz.
4.6.5.
Bases de calcul de l’installation
Les bases de calcul pour l'installation seront les suivantes:
-
Température maximale de l'air sec de ventilation à la
zone d'admission :
30°C
-
Idem à la zone d'expulsion :
35°C
-
Température maximale et humidité dans les zones climatisées:
-
.
Salle de commande et télécommunications :
21°C, 5 5% +/5%
.
Autres salles :
24°C +/-2°, 50% environ
Prescriptions minimales pour la ventilation:
.
Niveau 641,50 alternateurs et aire de montage : 1 changement / heure
.
Galerie d’équipements mécanique et électrique (633,50 et 636,50), magasin de
stockage et local HVAC : 2 changements / heure
.
Local huiles, local du groupe Diesel, local de traitement d’eaux : 4 changements /
heure
.
Ateliers et puits turbine : 10 changements / heure
.
Local des batteries : suffisamment pour maintenir un niveau d’hydrogène inférieur à
1%
.
Bureaux et autres locaux climatisés : 40 m3/h et par personne
.
Sanitaires et douches : 40 m3/h et par personne
.
Cuisine : 60 m3/h et par personne
.
Vestiaires et salle du personnel : 80 m3/h et par personne
.
Galerie de drainage et de vidange : 425 m3/h
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Le volume d’air de ventilation à considérer sera donné par :
-
La prescription minimale ci-dessus qui sera à confirmer par le fournisseur,
-
La quantité d’air nécessaire pour maintenir les températures de conception en
considérant toutes les sources de chaleur du lieu (équipements, sources lumineuses,
murs, toits, fenêtres, porte, personne, air frais).
L’entrepreneur devra de plus prendre en compte et vérifier les données extérieures pour sa
conception. Sur le site, on admettra les valeurs suivantes :
Hiver
Eté
Température
- 5°
+ 35°
Degré hygrométrique
80 %
50 %
Il est à noter que l’humidité est constamment à 96% la nuit (6h du matin), quelle que soit la
saison, en raison de la forte baisse de température la nuit.
Le calcul se fera en accord avec le manuel ASHRAE avec une marge de +5% pour la
ventilation et l’air conditionné, et avec les normes et standards suivants : AMCA Air Moving &
Air Conditionning, ARI Air Conditionning & Refrigeration Institute, AFNOR, IEC et UTE.
4.6.6.
Caractéristiques de la fourniture
Le système de ventilation pourra fournir les surcapacités suivantes :
-
Unité d’air conditionné
:
-
Moteurs des ventilateurs :
+5%
+20%
Le contrôle-commande du système de ventilation (HVAC), pressurisation et d’air conditionné
de l’usine sera piloté automatiquement depuis un système de contrôle digital basé sur des
microprocesseurs. Il sera autonome et devra pouvoir redémarrer sans action extérieur après
la défaillance de sa source d’alimentation, sans acquittement local du défaut.
Un affichage en salle de contrôle des états du HVAC sera prévu.
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VOLUME 1 : MEMOIRE
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Chapitre 6
Page 167
Les fonctions suivantes seront assurées :
-
Pressurisation et ventilation
-
Séquence de démarrage de chaque système
-
Contrôle de température de chaque zone
-
Contrôle de température et humidité pour l’injection d’air frais
-
Etat du système pour chaque équipement : marche, arrêt, défaut
-
Toutes les alarmes.
Le ventilateur de la salle des batteries sera en matériel résistant à l'action des vapeurs
acides.
Les conduites d'air seront en tôle galvanisée dimensionnées de sorte que les vitesses
suivantes ne soient pas dépassées :
-
conduites générales
8 m/s
-
branchements
5 m/s
Les grilles et les diffuseurs seront en aluminium anodisé de couleur naturelle. Les vitesses
admises dans les grilles sont :
-
grilles d'insufflation
4 m/s
-
grilles de retour et d'extraction
2 m/s
Les diffuseurs seront dimensionnés de sorte que la vitesse de l'air à la sortie ne dépassera
pas 5 m/s.
La climatisation des locaux du bâtiment technique du poste HT sera réalisée par deux
climatiseurs individuels réversibles, constitués pour chacun d'entre eux par :
-
un caisson de traitement d'air installé dans un local du bâtiment,
-
un groupe de condensation installé à l'extérieur du bâtiment. La liaison frigorifique entre
les deux éléments sera assurée par des tubes munis de raccords à opercule.
Les locaux seront équipés de grilles d'aération basse et haute.
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VOLUME 1 : MEMOIRE
4.7.
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Chapitre 6
Page 168
Protection incendie
4.7.1.
Description générale
Le système de protection incendie a pour but de protéger les équipements suivants :
alternateurs, transformateurs principaux, bacs à huile, salles de contrôle-commande de
l’usine. Pour les alternateurs et transformateurs, les Constructeurs respectifs seront
responsables de la fourniture du système incendie adéquat et compatible avec le système
centralisé de protection d’incendie.
Outre les règlementations locales et les normes citées ci après, le circuit incendie doit aussi
obéir à la norme APSAD (assurances) en vigueur.
Des extincteurs portatifs et un circuit d’eau incendie avec des bouches d’incendie protègent
le reste de l’usine. Des systèmes coupe-feu seront prévus dans les endroits judicieusement
choisis par le fournisseur.
La protection à base de CO2 haute pression est dédiée aux feux électriques ou feux de
liquides inflammables comme l’huile. La protection par un système à base d’Agent Propre
est utilisée pour la salle de contrôle et la salle Télécommunications (NFPA 2001 et 12A). La
pulvérisation d’eau sera utilisée pour tout autre type de feu.
La détection et protection contre incendie comportera :
-
Le système de détection d’incendie, assuré par un système de sécurité incendie de
catégorie A ;
-
Le système de pompage de l’eau incendie ;
-
L'installation d'extincteurs portatifs et d'un circuit d'eau d’incendie ;
-
La détection et protection des alternateurs ;
-
La détection et protection des transformateurs ;
-
La détection et protection des transformateurs de soutirage et également, des salles du
groupe électrogène, des ateliers et des locaux de stockage des pièces.
Le circuit d'eau d'incendie doit être prévu avec des bouches d'incendie et des robinets
d'incendie armés à l'extérieur et à l'intérieur du bâtiment.
En cas d’incendie, la ventilation et l’air conditionné doivent être stoppés sauf en salle de
batterie.
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VOLUME 1 : MEMOIRE
4.7.2.
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Chapitre 6
Page 169
Installation de détection d'incendie
La détection d’incendie sera prévue dans toute l’usine, y compris dans les galeries (accès et
cheminement de câbles) importantes.
Caractéristiques de la fourniture :
-
Les détecteurs d'incendie à installer auront des dispositifs de régulation de la sensibilité,
des socles pour montage en saillie.
-
Chacun de ces détecteurs d'incendie formera une boucle qui constituera une section de
détection.
-
Les détecteurs auront un indicateur individuel d’opération ; le tableau de détection et de
signalisation d'incendie (avec indication de la section intéressée) sera installé dans la
salle informatisée usine.
-
Les signalisations d’alarmes seront transmises en salle de contrôle.
-
En salle de batteries, des capteurs d’hydrogène seront mis en place avec leur
électronique associée et intégrés au système d’incendie.
-
Les détecteurs utilisés seront de type coup de poing et détecteurs de fumée optique.
-
Les câbles d’acquisition seront de type « flame retardant », les câbles d’action seront de
type « fire resistant »
-
Les avertisseurs utilisés produiront un son 85 dB minimum à 1m, distinct de tout autre
type d’avertisseur.
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VOLUME 1 : MEMOIRE
4.7.3.
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Chapitre 6
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Extincteurs portatifs et extinction modulaire
4.7.3.1.
Caractéristiques de la fourniture
-
Un équipement complet autonome sera fourni pour pouvoir pénétrer dans une zone dont
la concentration en oxygène est insuffisante.
-
Les caractéristiques et la répartition des extincteurs portatifs doit être conforme aux
normes locale et NFPA 10 « Portable fire extinguishers ».
-
Les extincteurs seront de type CO2 de 10 Kg, classe 10B : C, ou sur roue, classe 20B :
C de 23 kg pour les grandes salles et salles électriques.
-
La détection et l’extinction modulaire, par CO2 ou à poudre, sera installé dans les locaux
suivants :
.
Cellules des transformateurs de soutirage ;
.
Cellules des transformateurs des Auxiliaires ;
.
Salle de stockage ;
.
Ateliers ;
.
Bureaux et lieux de passage.
4.7.3.2.
Utilisation des extincteurs
Les types d’extincteurs utilisables seront les suivants:
6-1 : Classification incendie
Classe
Type de matériaux
A
Bois, papier, textiles
B
Liquides inflammables
C
Gaz inflammables
D
Métaux combustibles
E
Dangers électriques
Eau
Mousse
oui
oui
oui
CO2
Poudre
oui
oui
oui
oui
oui
oui
Extincteurs à eau pulvérisée: Conçus pour lutter contre incendies Classe A (matériaux
carbonnés tels que bois, papier et textiles).
Extincteurs à mousse: Adaptés aux incendies de Classe A et Classe B (liquides
inflammables tels que essence, huile, solvants et peintures). La mousse formant un film
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Chapitre 6
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aqueux (AFFF - Aqueous Film Forming Foam) engendre une résistance “burnback” –
donnant la protection contre le réallumage.
Extincteurs à poudre sèche: Extincteurs à poudre sèche sont adaptés à une large gamme
d’environnements et sont sûrs pour utilisation sur des risques impliquant des équipements
électriques. Extincteurs à poudre donnent un arrêt rapide knock de la propagation de
l’incendie. Class A, B and C.
Extincteurs à CO2 : Les extincteurs à CO2 sont adaptés pour combattre les incendies Classe
B ainsi que les incendies impliquant des équipements électriques sous tension.
4.7.4.
Alternateurs
Il y aura une installation de protection contre incendie par groupe, toutes devant être reliées
entre elles par un circuit commun et isolées par des vannes manuelles qui pourront être
ouvertes en cas de disfonctionnement de la protection contre incendie automatique d’un
groupe. Dans ce cas, l’utilisation de la protection contre incendie d’un autre groupe devra
être possible par un déclenchement manuel.
L’installation de protection contre l’incendie sera basée sur l’injection de dioxyde de carbone,
avec action automatique par détecteurs d’incendie du type thermo-vélocimétriques et
susceptible de commande manuelle, locale, à partir de boutons poussoir placées au
voisinage de l’enceinte de l’alternateur, et de commande à distance, par tension continue
48 Vcc.
Les bouteilles de CO2 seront installées et protégées par un grillage à l’étage au niveau
641,50, en lieu fermé, pour lequel il faut prévoir des dispositifs de contrôle de la
concentration de CO2 permettant de prévenir des situations dangereuses découlant des
fuites de gaz.
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L’installation devra être fournie complète pour chaque groupe, comprenant nommément :
-
des bouteilles-conteneurs de CO2 à haute pression élevée, montées sur le dispositif
habituel de balance ;
-
les portes métalliques d’accès à la fosse alternateur et au compartiment des bouteilles
de CO2, assurant les fonctions d’isolement au bruit et d’étanchéité aux fuites de gaz ;
-
tous les collecteurs, tuyauteries, clapets et dispositifs de contrôle local nécessaires ;
-
les contacts libres de potentiel pour signalisation à distance de concentration
dangereuse de CO2, dans le compartiment des bouteilles et dans la fosse de
l’alternateur ;
-
les contacts libres de potentiel pour signalisation à distance de concentration
dangereuse de CO2, dans le compartiment des bouteilles et dans la fosse de
l’alternateur ;
-
les contacts libres de potentiel pour signalisation à distance de protection déclenchée,
de protection bloquée et d’anomalie dans l’installation ;
-
la signalisation locale, lumineuse et acoustique, par sirènes d’évacuation, avec signaux
différents d’action de la protection et de concentration dangereuse de CO2 dans le
compartiment des bouteilles et dans l’étage au niveau 641,50 m ;
-
tous les relais mécaniques ou électromécaniques d’installation locale, nécessaires au
fonctionnement de la protection ;
-
la commande mécanique manuelle d’urgence ;
-
un coffret contenant l’appareillage de manœuvre, protection, commande et signalisation,
ainsi que le bornier pour les liaisons des câbles extérieurs d’alimentation, signalisation et
commande ;
-
toutes les liaisons électriques entre les équipements compris dans la fourniture
d’installation ;
-
un dispositif de verrouillage ne permettant l’accès de l’alternateur qu’en cas de
protection bloquée ;
-
des dispositifs de verrouillage interdisant l’accès à l’alternateur et au compartiment des
bouteilles en cas de concentration dangereuse de CO2.
L’extraction de CO2 de l’intérieur de la fosse de l’alternateur et du compartiment des
bouteilles devra être assurée.
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Les données suivantes seront à préciser :
-
normes de dimensionnement, fabrication et essais ;
-
taux de concentration de CO2 considérés dans le dimensionnement (émission
rapide/lente) ;
-
temps de décharge (émission rapide/lente) ;
-
nombre et capacité des bouteilles.
Cependant, les critères de dimensionnement minimaux sont donnés dans la norme NFPA 12
« Carbon Dioxide Extinguishing Systems ». Le Constructeur prévoira notamment 1kg de CO2
par 0,75 m3 de volume de la carcasse de l’alternateur. L’émission lente devra maintenir une
concentration minimale de 30% pendant au moins 20 minutes.
Il sera inclus dans la fourniture l’éventuel remplissage (partiel ou total) des bouteilles de CO2,
si cela s’avère nécessaire après les essais de l’installation.
La protection contre l’incendie de l’alternateur comprendra une batterie de bouteilles de CO2,
un système de détection de feu dans la conduite de ventilation de l’alternateur, des
soupapes d’échappement et un système de distribution et jets de CO2.
La conduite de ventilation (sortie d’air chaud) sera équipée avec un volet pour empêcher la
sortie de CO2 et de fumée après le déclenchement de la protection.
Les détecteurs seront du type thermoélectrique à action vélocimétrique.
L’émission du CO2 sera provoquée automatiquement par le système de détection de
température de l’air et de fumée dans la conduite de ventilation et/ou la carcasse de
l’alternateur et par la protection différentielle de l’alternateur.
L’émission par commande manuelle sera possible par une poignée placée dans une boite
plombée, installée près de la batterie CO2.
L’émission par bouton poussoir sera possible du tableau de commande contre incendie local
et de l’armoire de groupe.
L’émission de CO2 se fera en deux étapes :
-
émission rapide ;
-
émission lente (après la fermeture du volet de la conduite de ventilation).
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Les signaux d’alarme seront activés par l’intermédiaire d’un pressostat sur la ligne de
décharge des bouteilles de CO2 de chaque alternateur, ce qui conduira aussi à un arrêt de
l’unité concernée. Les signaux d’alarme seront visibles et audibles à la porte d’accès à
l’alternateur, sur le tableau local de protection incendie, dans les escaliers d’accès au groupe
à tous les niveaux et en salle de contrôle.
La batterie de bouteilles de CO2 sera suspendue à un dispositif de pesée permanente.
4.7.5.
Transformateurs de puissance
Les transformateurs principaux seront protégés par une installation à eau pulvérisée,
déclenchée par la température de l’air autour des transformateurs, par le deuxième stade du
relais Buchholz, par un coup de poing situé dans la zone des transformateurs ou enfin sur
déclenchement manuel de la vanne déluge.
L’installation située au niveau 646,00 m du poste 90kV, comprendra :
-
un système de détection pneumatique ;
-
un réservoir d’eau sous pression d’environ 4m3 éprouvé pour la pression de 10 kg/cm² ;
-
une vanne d’émission commandée par un coffret de détection ;
-
une cage de pulvérisation en tube acier galvanisé ;
-
un compresseur d’air à environ 10 kg/cm² ;
-
le système d’alimentation en eau en tube d’acier galvanisé branché sur le réseau d’eau
incendie.
Le réservoir d’eau aura un contenu suffisant pour permettre un fonctionnement d’une durée
d’au moins 3 minutes. Il sera muni des accessoires de remplissage, de vidange et de
sécurité nécessaire.
L’émission d’eau sera au moins 30 l/min et par m² de surface du transformateur lui-même,
10 l/min et par m² pour les échangeurs huile/air du transformateur et autour.
Les critères de dimensionnement minimaux sont donnés dans la norme NFPA 15 « Standard
for Water Spray Fixed Systems for Fire Protection » et dans la norme NFPA 13 « Standard
for Sprinkler Systems ».
La pulvérisation devra arroser entièrement la surface du transformateur et atteindre, en
particulier la base des bornes.
La génératrice supérieure du cône de pulvérisation ne devra en aucun cas, pour les
diffuseurs situés autour du transformateur, être placée au dessus de l’horizontale.
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La pulvérisation devra permettre d’obtenir une extinction, sur un appareil enflammé, dans un
temps n’excédant pas cinq secondes.
Le fonctionnement intempestif du dispositif ne devra entraîner aucune conséquence au point
de vue de la tenue du matériel.
Les rampes de pulvérisation et leur collecteur d’alimentation seront composés d’éléments
préfabriqués, galvanisés à chaud après formage et assemblés sur place sans aucune
détérioration de la galvanisation. L’ensemble comportera les brides nécessaires pour
permettre un démontage rapide. L’ensemble sera supporté par des poteaux tubulaires
scellés dans le sol.
La pression et le niveau d’eau seront continuellement contrôlés par un manostat. Un contrôle
visuel sera également possible.
Les boutons poussoir de commande, les lampes d’alarme de l’installation, ainsi que tous les
éléments nécessaires tels que les contacteurs seront placés dans une armoire de
commande près de l’installation.
L’émission d’eau sera signalée et provoquera un arrêt d’urgence du groupe.
4.7.6.
Pressurisation du circuit d’eau incendie
Le circuit d’eau incendie fournit l’eau pour la protection des transformateurs, ainsi qu’au
réseau général de poteaux incendie, bouches d’incendie et RIA répartis dans l’usine. Il
formera une boucle avec des sections isolables par des vannes manuelles sans retour de
position mais verrouillable.
Ce circuit est maintenu à une pression de 7 bars environ par le réseau d’air comprimé de
l’usine. Son remplissage se fait par l’intermédiaire d’un piquage sur le circuit d’eau brute.
Deux motopompes, de 1000 l/min chacune environ, 10 bars et 1500 tr/min, seront insérées
dans le circuit incendie et pomperont l’eau nécessaire au système contre incendie de l’usine.
Lors d’un appel d’eau dû à l’utilisation de l’eau incendie, un pressostat en sortie de chacune
des deux pompes électriques commandera le démarrage d’une pompe puis de la seconde si
nécessaire.
Les motopompes viendront avec leur tableau de contrôle local, instrumentation, tuyauterie,
soupape de sécurité et ligne de débit minimal, etc. Leur état sera remonté en salle de
contrôle ainsi que tous les défauts sur le système. Un démarrage manuel local des
motopompes ainsi qu’un bouton d’arrêt d’urgence seront prévus.
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4.7.7.
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Prescriptions minimales pour le circuit d’incendie
•
Tuyauterie “sèche” pour le système de déluge :
-
A - 53 Gr. B acier galvanisé
-
Brides ANSI B 16.5, 150 Ibs. R.F type : S.O. ASTM A 105 galvanisé
-
Vanne, 150 Ibs. Matériau : A - 216 Gr. WCB - Trim 13 % Cr.
•
Tuyauterie en eau hors sol :
-
acier A - 106 Gr B
•
Tuyauterie en eau enterrée :
-
HDPE
Bouche d’incendie extérieure :
Les hydrants doivent être définis comme suit :
-
Espacement maximale entre deux bouches : 40 m environ.
-
Embout normalisé : 2 x ND 65 avec capot et chaînes.
-
Connection type pompier : DN100
Note : Chaque hydrant doit être équipé d’une vanne d’isolement avec dispositif de blocage et
indicateur de position local.
Bouche d’incendie intérieure :
La distance maximale entre deux bouches d’incendie est de 30 m environ.
4.8.
Equipement de l'atelier
L’outillage de l’atelier électrique et mécanique situé au niveau 646,00 m et sera directement
accessible depuis la plage de montage.
Il sera fourni pour assurer une maintenance, réparation et un suivi mécanique complet de
l’usine. Des points d’eau de service et d’air comprimé service seront prévus dans les deux
ateliers.
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Outre l’outillage commun, il inclura notamment tout l’outillage spécifique au démontage et
remontage des groupes, ainsi que des équipements portables de mesure et d’étalonnage
(pression, température, vibration, courant, tension, résistance électrique, etc.)
Il inclura aussi :
-
un tour à charioter et à fileter
-
une fraiseuse universelle
-
une scie mécanique alternative
-
une perceuse sur colonne
-
un touret à meuler sur socle
-
un poste de soudure à arc
-
une poste de soudure autogène autogène équipé de 2 x 4 bouteilles
-
un compresseur avec ballon de réserve, à 15 bars
-
un monorail (force 15 kN) à chaîne avec crochet
-
un établi fixe avec tiroirs de rangement et deux étaux à base tournante
-
une armoire complète de petit outillage.
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