Cours de Distribution Electrique - 1 - Conception D'une Installation [PDF]

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Cours Distribution Electrique Dimensionnement d'une installation BT

03/12/2013

Université Cheikh Anta DIOP (UCAD) Ecole Supérieure Polytechnique (ESP) Département Génie Electrique Licence Professionnelle Distribution Electrique et automatisme COURS DE DISTRIBUTION ELECTRIQUE – CONCEPTION D’UNE INSTALLATION

Mouhamad Al Mansour KEBE Ingénieur en Génie Electrique (Chef de Service Conduite des Réseaux- Direction de la Distribution - Senelec)

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Principales Architectures de la Distribution Evaluation et justification de la puissance d’une installation BT Courbe de charge  Détermination de la puissance des charges électriques  Détermination de la puissance d’une installation électrique BT  Choix du nombre et de la puissance des transformateurs 

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Exemple d’estimation de la puissance d’une installation

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Norme Internationale (CEI) Norme Française (NFC)   

NFC 15 -100 : BT NFC 13 – 100: HTA NFC 13 – 200: HTB

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L’électricité produite est transportée des centres de productions (centrales) jusqu’aux centres de consommation (postes) par les réseaux de transport et de répartition haute tension. Les réseaux de distribution moyenne tension permettent de distribuer l’électricité des postes vers les clients moyenne ou basse tension

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Poste source

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Le réseau est constitué de lignes aériennes, de câbles souterrains et de postes, à divers niveaux de tension.

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Courbe de charge du départ IUT à la sous-station Université (le 19/02/2013)

Courbe de charge du départ S. Rte. Rufisque à la sous-station Thiaroye (le 19/02/2013)

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Courbe de charge du départ NINA à la sous-station Centre-Ville (le 19/02/2013)

Courbe de charge du départ MTOA à la sous-station Bel Air (le 19/02/2013)

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Généralités 

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Chaque récepteur pour une puissance donnée, absorbe un courant électrique (Ib)qui va influencer le choix de la section et la protection de la canalisation qui alimente ce ou ces récepteurs . Il est donc nécessaire pour évaluer cette intensité de connaître le fonctionnement du récepteur.

Le moteur Asynchrone

Pabs =

Pnom η∗cosφ

(kVA)

La puissance Pnom d’un moteur correspond à la puissance utile disponible sur l’arbre. la puissance absorbée est celle qui circule dans la ligne et est fonction du rendement et du facteur de puissance.

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Le moteur Asynchrone 

Application : Déterminer la puissance absorbée et le rendement du moteur ci-dessous couplé en étoile.

Le moteur Asynchrone 

solution :

Dans le cas d'un couplage étoile (Y): U = 400 V ; Le courant de ligne est I = 33 A ; cosφ = 0,88 . Pa = 3U.Icosφ = 3 x 400 x 33 x.0,88 = 20kW Pa = 20 kW Ce qui conduit à un rendement au point de fonctionnement nominal ∶ 𝑃𝑢 17𝑘𝑊 𝜂= = 𝑃𝑎 20𝑘𝑊 𝜼 = 𝟎. 𝟖𝟓

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Le moteur à courant Continu 

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Les MCC sont surtout utilisé dans des applications spécifiques caractérisées par des variations extrêmement larges de vitesse et de couples ex: machine-outils, concasseurs, …). Aussi leur alimentation est assurée par des variateurs de vitesses (ex. Rectivar) La puissance absorbée est fournie par le constructeur du variateur et est fonction de l’intensité de démarrage du moteur et la fréquence des démarrages (intensité efficace absorbée), 

Facteur de forme : 𝐹 =



k=f(F) (abaque)

𝐼𝑒𝑓𝑓 𝐼𝑑

; Pabs=Pnom*k

Appareil de chauffage et lampes à incandescence

Pabs =U.I ou 3.U.I Dans un circuit purement résistif, (lampe à incandescence, chauffage) Le courant varie en même temps que la tension, on dit que I et U sont en phase.

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Appareil d’éclairage à lampes fluorescentes

Pabs = 1.25 ∗ Pnom La puissance indiquée par le fabriquant ne tient pas compte du ballast. Si la puissance du ballast n’est pas indiquée on estimera sa puissance à 25% de la puissance nominale

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Généralités La puissance d’une installation n’est pas la somme arithmétique de celle des récepteurs. Sa détermination nécessite de connaitre la puissance et la localisations des récepteurs qui permet d’accéder à la puissance d’utilisation et la puissance du transformateur nécessaire

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Facteur d’utilisation maximale (ku) 

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Le régime de fonctionnement normal d'un récepteur peut être tel que sa puissance utilisée soit inférieure à sa puissance nominale installée, d'où la notion de facteur d'utilisation. Le facteur d'utilisation s'applique individuellement à chaque récepteur. Ceci se vérifie pour des récepteurs à moteur susceptibles de fonctionner en dessous de leur pleine charge Il caractérise donc l’utilisation de la puissance active et représente le rapport entre la puissance active moyenne d’un seul ou d’un ensemble de récepteur pour la période la plus chargée sur la puissance nominale du (ou de l’ensemble) de récepteur

ku =





 

Pmoy Pnom

Ku =

Pmoy 𝑃𝑛𝑜𝑚

Facteur d’utilisation maximale (ku) Dans une installation industrielle, ce facteur peutêtre estimé en moyenne à 0,75 pour les moteurs. Pour l'éclairage et le chauffage, il sera toujours égal à 1. Moteur : ku=0.75 Eclairage, Chauffage : ku=1

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Facteur d’utilisation maximale (ku)

Groupement d’installation 

Dans le cas d’un regroupement de plusieurs circuits (départs) dans un coffret ou une armoire, il y a lieu d’appliquer sur l’ensemble des circuits d’autres coefficients supplémentaires.  

Le coefficients de simultanéité (ks) Le coefficient d’extension (ke)

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Facteur de simultanéité(ks) Dans une installation électrique, certains appareils ne fonctionnent pas toujours en même temps, on utilise dans ce cas la un facteur de simultanéité Ks qui minore la puissance, il est utilisé pour un ensemble de récepteurs.

Facteur de simultanéité(ks) 

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Facteur de simultanéité pour les armoires de distribution

Il s'applique à une armoire de distribution regroupant plusieurs circuits quand les indications relatives aux conditions de charge ne sont pas indiquées.

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Facteur de simultanéité(ks) Facteur de simultanéité 

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l’éclairage et le chauffage: 1

Facteur de simultanéité pour les circuits de prises de courant 

le facteur de simultanéité varie entre 0,1 à 0,2 suivant la formule suivante:

Cas pratique: 

Une industrie comprend trois ateliers A, B et C avec le bilan de puissance ci-dessous: 

Détermination de la puissance de l’installation kW

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kW

kW

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Cas pratique: 

Etape 1: Schéma unifilaire simplifié 3ème niveau Armoire Générale

2ème niveau

ks

Armoire Atelier B

Armoire Atelier A

Armoire Atelier C

ks

1er niveau Coffret Forces Motrice

Coffret Eclairage

Coffret Prise de Courant

ku, ks

ku, ks

ku, ks

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Cas pratique: 

Etape 2: Tableau de calcul

Niveaux d’installations Utilisation

Pinst (kW)

Ku

Pu (kW)

1er Niveau

2ème Niveau

3ème Niveau

ks1

ks2

ks3

Pu1 (kW)

Pu2 (kW)

Pu3 (kW)

Atelier A 4 Tours 2 perceuse 5 PC 2*10A 30 fluos 2*40 W

Total A

Cas pratique: 

Etape 2: Tableau de calcul

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Cas pratique: 

Etape 2: Tableau de calcul

Cas pratique: 

Etape 2: Tableau de calcul

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Cas pratique: 

Etape 2: ATELIER A

Cas pratique: 

Etape 2: Tableau de calcul

Ks1=0.1+0.9/10

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Cas pratique: 

Etape 2: Tableau de calcul

Cas pratique: 

Etape 2: Tableau de calcul

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Cas pratique: 

Etape 2: Tableau de calcul

Cas pratique: 

Etape 2: ATELIER B

22.6

22.6

22.6

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Cas pratique: 

Etape 2: ATELIER B

Cas pratique: 

Etape 2: ATELIER C

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Cas pratique: 

Etape 2: ATELIER C

Cas pratique: 

Etape 2: ATELIER C

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Cas pratique: 

Etape 2: ATELIER C

Cas pratique: 

Etape 2:

22.6

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Cas pratique: 

Etape 2: ATELIER A

Cas pratique: 

Etape 2: ATELIER A

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Cas pratique: 

Etape 2: ATELIER B

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Cas pratique: 

Etape 2: ATELIER C

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Cas pratique: 

Etape 2: RECAP NIVEAU 2

22.6

Cas pratique: 

Etape 2: RECAP NIVEAU 2

22.6

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Cas pratique: 

Etape 2: RECAP NIVEAU 2

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Cas pratique: Facteur de l’installation 

Facteur de l’installation 

A+B+C=49+22.6+48 = 119.6

 𝑃𝑖𝑛𝑠𝑡

= 119.6 𝑘𝑊  𝑃𝑢 3 = 56.94  𝐾𝑢

=

𝑃𝑢 3 𝑃𝑖𝑛𝑠𝑡

= 0.48

 On

utilise que la moitié de la puissance installée

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Utilisation de Pu3 (Puissance utilisation 3è niveau) 

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Choisir le bon système de tarification (Dire à la Senelec la quantité d’énergie dont on a besoin) Dimensionner le transformateur le cas échéant Choisir les éléments du réseau: câble, disjoncteur, …

Généralités la Puissance Souscrite (PS) : 









c’est la puissance nécessaire aux appareils que l'abonné désire faire fonctionner simultanément, et que la SENELEC s'engage à mettre en permanence à sa disposition dans les meilleures conditions de desserte de l'énergie électrique. La puissance souscrite doit être supérieure ou égale à la puissance maximale appelée durant la validité de la police d'abonnement. A défaut d’une puissance souscrite déclarée par le client, celleci sera prise égale à la somme des puissances individuelles des appareils installés. La puissance souscrite peut faire l’objet de modification à l’initiative du client. Cependant cette possibilité ne peut s’exercer que deux fois dans l’année. Elle est limitée par le réglage du disjoncteur général de l'installation.

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Généralités 

Usage 



Domestique: Cet usage est destiné aux abonnés qui utilisent l ’électricité pour les besoins domestiques ( télévision, radio, appareil ménager , congélateur, réfrigérateur, éclairage etc. ) Professionnel :C’est l ’usage des abonnés qui utilisent l ’électricité pour les besoins professionnels (commerce, école, usine, atelier, magasin, bureau, etc. ). C’est en général tout autre usage que domestique

Principe Général Petite et Moyenne Puissance (PS17kW)

Coût de la consommation Correspond à l’énergie utilisée (kWh)

Tranche 1

Tranche 2

Tranche 3

Coût de la consommation

Energie Réactive (PS>17kW) Bonus: cosφ>0.95 Manus: Cosφ