Etude D'un Poste Electrique THTHT [PDF]

Zitiervorschau

République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene

Faculté d’Electronique et d’Informatique Département Electrotechnique Domaine Sciences et Technologie Filière Electrotechnique

Mémoire de Licence Electrotechnique

Thème

ETUDE D’UN POSTE ELECTRIQUE THT/HT

Présenté par : SAOUDI Hiba TCHAMAKDJI Chaima

JUIN 2020

Dédicace Je dédie ce modeste travail : Aux personnes les plus chères à mon cœur

A mes chers parents Elhacene et Samia pour leur présence dans ma vie et l’amour infini qu’on me donne jour et nuit j’espère les rendre fiers. A mes frères et sœurs Afaf, Jorge, Rania et Lotfi A toutes mes familles Namoune Bouzekri et Fethi A mon meilleur ami Anis pour son soutien et sa présence dans ma vie pour sa bienveillance et sa disponibilité toute au long du chemin. A mes amis (e) : Hanadi et Reda Sans oublier mes collèges de la Faculté d’électronique et d’informatique de l’USTHB

Hiba

Dédicace Je dédie ce modeste travail à ceux qui, quels que soient les termes embrassés, je n’arriverais jamais à leur exprimer mon amour sincère. A l’homme, mon précieux offre du dieu, qui doit ma vie, ma réussite et tout mon respect : mon cher père MALEK A la femme qui a souffert sans me laisser souffrir, qui n’a jamais dit non âmes exigences et qui n’a épargné aucun effort pour me rendre heureuse: mon adorable mère RABIAA. A ma chère sœur ROUFAIDA A mes chers frères, OMAR ElFAROUK .. MOUHAMED ALI & AHMED YACINE pour leur appui et leur encouragement, Je tiens à remercier ma Chère copine RAWIA Et Mon Frère RIYADH MEDKOUR pour ses aides et pour me soutenir et

m’encourager. A toute ma famille pour leur soutien tout au long de mon parcours universitaire, Sans oublier ma chère binôme SAOUDI Hiba Pour sa entente et sa sympathie A

tous mes collègues de la promotion de l’électrotechnique Merci d’être toujours là pour moi. Que ce travail soit l’accomplissement de vos vœux tant allégués, et le fuit de votre soutien infaillible

Chaima

Remerciements

Avant tout, On remercie Dieu, le tout puissant, le miséricordieux qui nous a donné la santé, le courage, la patience et la volonté et qui nous a éclairé le chemin pour accomplir ce modeste travail.

En second lieu, nous tenons à remercier notre encadreur pour ses précieux conseils, ses orientations, sa disponibilité et son aide durant toute la période du travail.

Nous remercions aussi tous les enseignants qui ont participé à notre formation, ainsi toute l’équipe pédagogique.

Enfin, nous tenons également à remercier toutes les personnes qui ont participé de près ou de loi à la réalisation de ce travail.

Sommaire Introduction générale........................................................................................................... 1 Chapitre I : Généralité sur le réseau électrique ..................................................................... 2 I.1 Introduction 2 I.2 Le réseau électrique 2 I.3 Classification des réseaux électriques 2 I.4 Structure des réseaux électriques 3 I.5 Constitution des réseaux électriques 4 Chapitre Ⅱ : Etude d’un Poste THT/HT............................................................................... 12 Ⅱ.1 Introduction Ⅱ.2 Poste THT/HT Ⅱ.3 Structure et constitution d’un poste électrique Ⅱ.3.1 Equipements de haute tension Ⅱ.3.2 Equipements de basse tension Ⅱ.4 Les jeux de barres Ⅱ.5 Système Contrôle Commande Numérique Ⅱ.6 Matériel d’installation Ⅱ.7 Réseau général de terre Ⅱ.8 Implantation Ⅱ.9 Génie civil Ⅱ.10 Conclusion

12 12 12 13 22 25 25 27 27 28 28 28

Conclusion générale ............................................................................................................. 29

Abréviation Les abréviations motionné ci-dessus selon les normes international CEI 27-1 : Commission Electrotechnique Internationale (C.E.I) Indice

Mot Clé

Unité

A

Ampère

A

V

Volt

V

kV

Kilo Volt

kV

AC

Courant Alternatif

A

DC

Courant Continu

A

TC

Transformateur de mesure de Courant

kV

TT

Transformateur de mesure de Tension

kV

THT

Très Haute Tension

V

HT/HTB

Haute Tension

V

MT/HTA

Moyenne Tension

V

BT

Basse Tension

V

Icc

Courant de court-circuit

A

n

Neutre

D

Couplage triangle

Y

Couplage Etoile

AIS Air Insulated Switchgear GIS

Gas Insulated Switchgear

MALT

Mise à la terre

CPL

Courant porteur de ligne

TSA

Transformateur de services auxiliaires

TGBT

Tableau Général Basse Tension

AGM

Absorbed Glass Mat

Introduction Générale

Introduction générale A force de faire toujours mieux et faciliter son mode de vie, l’homme d’aujourd’hui vit constamment sous le signe du changement et du développement, ce dernier comprend l’avance et la maîtrise de beaucoup de domaines dont l’industrie fait partie. En conséquent la demande en électricité a connu une évolution importante et particulièrement en période estivale, atteignant des pics de consommation importants. Cette forte augmentation de la demande est une conséquence directe du changement des habitudes du consommateur et l’amélioration de sa qualité de vie, ainsi que la pulsion donnée au secteur économique et industrie [1].. Pour répondre au besoin en électricité, sans cesse croissant, SONELGAZ l'opérateur historique dans le domaine de la fourniture des énergies électrique et gazière en Algérie s’est fixé comme priorité de développer et renforcer le parc de production électrique et les infrastructures de transport et de distribution de l’électricité et du gaz. La stratégie d’exécution de ce programme de production de l’électricité conventionnelle consiste avant tout, à développer une industrie nationale, à même d’assurer la fourniture des équipements destinés au secteur de l’énergie électrique [1]. Notons que le programme de développement établi par SONELGAZ et approuvé par le ministère de l’énergie et mine est accompagné du renforcement du réseau électrique par la construction des nouvelle lignes électrique et nouveaux postes, afin d’assurer la fiabilité de l'approvisionnement et de la distribution de l'énergie électrique et de garantir une meilleure qualité de service pour les consommateurs. Les postes électriques sont des éléments cruciaux dans le réseau électrique, ils reçoivent l'énergie électrique produite par les différents moyens de production, la transportent en passant d'un niveau de tension à un autre et la répartissent. De plus, les postes garantissent la liaison entre les différents réseaux électriques pour pouvoir conduire et achemine l'énergie du lieu de production vers le lieu de consommation. Notre travail consiste à étudier le poste de transformation THT/HT qui est un élément clé dans le domaine des réseaux électriques. Pour ce faire, nous subdivisons le travail en deux parties: Dans le premier chapitre, nous décrivons le réseau électrique ainsi que le poste électrique et ses différents types, architecture et constitution Dans le chapitre deux, nous analysons les éléments et les infrastructures d’un poste électrique ainsi que les dispositifs de protection nécessaire pour lutter contre les différentes anomalies que puisse rencontrer le poste électrique. Nous terminons, ce manuscrit, par une conclusion générale qui englobe tous ce qu’on a assimilés durant la rédaction du PFE

Chapitre I Généralités sur le réseau électrique

Chapitre Ⅰ: Généralités sur le réseau électrique

Ⅰ.1 Introduction L'énergie électrique produite par les différentes centrales électriques ne se stocke pas, la totalité de la puissance demandée par les consommateurs doit être disponible à chaque instant grâce à l'ensemble des moyens de production, transport et distribution de l'énergie électrique. Depuis le site de production jusqu’aux zones de consommation, l'énergie électrique parcourt des centaines de km et traverse de nombreuses équipements différentes. A la sortie de la centrale, l’énergie électrique emprunte un réseau de transport composé de postes et lignes à haute tension dont le rôle est de conduire (achemine) et injecter cette énergie dans le réseau électrique qui est maillé chez SONELGAZ en augmentant la tension jusqu’à 200-400KV et en réduisant le courant à 3 KA (minimiser les pertes par effet joule) Au cours de son voyage vers les clients, SONELGAZ doit progressivement diminuer la tension, elle passe dans des postes électriques avant d’emprunter des lignes à moyenne tension puis d’autres postes abaissent la tension à 230-400 Volts.

Ⅰ.2 Le Réseau électrique Un réseau électrique est un ensemble d'infrastructures permettant d'acheminer l'énergie électrique des centres de production vers les consommateurs d'électricité. Il est constitué de lignes électriques exploitées à différents niveaux de tension, connectées entre elles dans des postes électriques.[2]

Ⅰ.3 Classification des réseaux [3] Le réseau électrique (Figure I.1) peut être facilement comparé à un réseau routier, il a ses autoroutes, ses voies nationales et départementales. Une fois produite, l’électricité doit être transportée et distribuée jusqu’au consommateur. Pour cela, On distingue, suivant les fonctions qu’ils assurent, plusieurs types de réseaux : le réseau de transport, le réseau de distribution…etc  Réseaux d’interconnexion : consiste à collecter l'électricité produite par les centrales importantes et de l'acheminer par un grand flux vers les zones de consommation (fonction transport) - Permettre une exploitation économique et sûre des moyens de production en assurant une compensation des différents aléas (fonction interconnexion) Notre réseau électrique est également interconnecté avec les pays frontaliers (la Tunisie et le Maroc) dont le but est d’assurer les échanges d'énergies 

Réseaux de répartition : Ils fournissent la puissance aux réseaux de distribution mais ne

peuvent la transiter que sur des distances limitées à quelques dizaines de kilomètres. - Pratiquement ils n’alimentent pas directement les usagers. - Ils sont alimentés soit par des centrales hydrauliques ou à gaz, soit par des postes du réseau de transport (HT/MT) 

Réseaux de transport : Ils assurent l’alimentation de l’ensemble du territoire grâce à des

transits de puissance importante sur plusieurs centaines de kilomètres. - Ils sont constitués de lignes dont la capacité de transit du même ordre que la puissance dans les plus grands groupes générateurs.

2

Chapitre Ⅰ: Généralités sur le réseau électrique

- Les tensions utilisées pour ces réseaux sont de 60KV -90KV-150KV-220KV-400KV. 

Réseaux de distribution : Ils fournissent aux abonnés la puissance dont ils ont besoins.

Notons que pour passer d'un réseau à un autre, les postes de transformation jouent le rôle de connexions.

Figure I.1 : vue d'ensemble d'un réseau électrique [4]

Ⅰ.4 Structure des réseaux électriques [3] Chaque type de structure (figure Ⅰ.2) possède des spécifications et des modes d’exploitations différents. Dans les niveaux de tension les plus élevées (220-400kv), on utilise la structure maillée : c’est le réseau de transport. Dans les niveaux de tension inferieures (60kv), la structure bouclée est utilisée en parallèle à la structure maillée : ce sont les réseaux de répartition. Enfin, pour les plus bas niveaux de tension (10 ou 30kv), la structure arborescente est quasiment exclusive : c’est le réseau de distribution.

3

Chapitre Ⅰ: Généralités sur le réseau électrique

Structure maillée

Structure radiale ou bouclée

Structure arborescente Figure Ⅰ.2 : structure d’un réseau [3]

Ⅰ.5 Constitution des réseaux électriques L’énergie électrique est disponible en Algérie et cela grâce à une infrastructure vitale (figure Ⅰ.3 Tab I.1). La consistance du réseau national de transport de l’électricité en 2013 : 

23 6285 km de lignes THT/HT dont 2 478 km en 400 kV,

 255 postes THT/HT/MT dotés d’une capacité de transformation de 43 721 MVA (dont 11 postes 400kV et 244 postes 220-60kV) 

Un réseau de télécommunication de fibre optique de 12 432km.



La production totale d'électricité durant l’année 2017 a atteint 71 470 GWh [1]

 La longueur globale du réseau de transport de l’électricité à réaliser sur la période 20182028 est de l’ordre de 29 682 km, dont 22 526 km déjà décidés. A l’horizon 2028, la longueur totale du réseau de transport d'électricité atteindra les 52 207 km, dont 21 647 km en 220 kV et 9 827 km en 400 kV, pour une puissance de 107 660 MVA. [1] Année Nombre de poste de transformation Longueur du réseau Puissance de transformation

2000 147

2010 227

2021 456

13 722 km 16 842 MVA

21 639 km 35 111 MVA

41 286 km 74 851 MVA

Tab I.1 : Développement du réseau de transport d’électricité entre la période 2000 et 2021 [1]

4

Chapitre Ⅰ: Généralités sur le réseau électrique

Figure Ⅰ.3 : Carte du réseau national du transport de l’électricité La production et l'acheminement de l’énergie électrique reposent sur des équipements capable de la produire, transporter, de moduler sa tension et de l'aiguiller en fonction des besoins.

Ⅰ.5.1 Les centrales électriques [3]: Il existe cinq principaux types de centrales électriques : - les centrales à combustibles fossiles (charbon, pétrole, gaz naturel) dites centrales thermiques classiques. - les centrales nucléaires qui sont également des centrales que l’on peut qualifier de thermiques. - les centrales hydroélectriques exploitent l’énergie potentielle des flux d’eau (fleuves, rivières, chutes d’eau, courants marins, etc.). - les centrales solaires ou photovoltaïques produit l'électricité par transformation d'une partie du rayonnement solaire au moyen d’une cellule photovoltaïque. - les centrales éoliennes consistent à exploiter l’énergie cinétique du vent couplées à un générateur électrique pour fabriquer du courant continu ou alternatif.

Ⅰ.5.2 Les lignes électriques Une ligne électrique est un ensemble de conducteurs, d’isolants, des pylônes et d’éléments accessoires destinés au transport de l’énergie électrique (figure Ⅰ.4)

5

Chapitre Ⅰ: Généralités sur le réseau électrique

Une ligne aérienne haute tension compte en général 3 câbles électriques les uns à côté des autres. Notons, qu’un câble supplémentaire, appelé câble de garde est généralement disposé au-dessus de la ligne de transport et la protège de la foudre.

Figure Ⅰ.4: ligne électrique [5] Le réseau électrique Algérien se compose de près de 100 268 km de lignes électriques, la majorité d’entre elles étant aériennes. La façon la plus aisée de distinguer ces différentes lignes est d’observer leurs supports et le nombre d’isolateurs qui changent en fonction de la tension du courant transporté (Figure Ⅰ.5). On distingue schématiquement : 

les lignes à très haute tension (400kV et 220 kV) et à haute tension (principalement 60 kV) qui acheminent l’électricité des grandes unités de production jusqu’à des transformateurs, elles sont soutenues par des pylônes dont la forme et la largeur varient en fonction de l’environnement. Ces pylônes en acier sont souvent en « treillis » (assemblage formant une triangulation), plus la tension de la ligne est élevée, plus les pylônes sont hauts. Un pylône soutenant une ligne de 400 kV peut atteindre 90 m de haut. Le courant est transporté au sein des câbles qui forment des « conducteurs électriques ». Ils sont nus (non isolés) pour en limiter le poids et accrochés aux pylônes ou aux poteaux via des chaînes d’isolateurs.  Les lignes à moyenne tension et basse tension (entre 20kV et 230 V) acheminent l’électricité depuis des transformateurs jusqu’aux consommateurs finaux. Elles sont soutenues par des poteaux électriques généralement en bois ou en béton, ceux-ci ne mesurent que 10 à 14 m de haut.

Les isolateurs sont généralement des galettes en verre ou en porcelaine. On en dénombre jusqu’à 19 par chaîne sur les lignes à très haute tension du réseau de transport et jusqu’à 3 par chaîne sur les lignes à moyenne et basse tension du réseau de distribution. (Figure Ⅰ.6) [6]

6

Chapitre Ⅰ: Généralités sur le réseau électrique

Figure Ⅰ.5 : Aspect des différents pylônes électriques [6]

Figure Ⅰ.6 : les isolateurs

Ⅰ.5.3 Poste Electrique Selon la définition de la Commission Electrotechnique Internationale(CEI), un poste électrique est la « partie d'un réseau électrique, située en un même lieu, comprenant principalement les extrémités des lignes de transport ou de distribution, de l'appareillage électrique, des bâtiments, et, éventuellement, des transformateurs [7] Le poste constitue une pièce majeure dans la mesure où c'est le lieu (le nœud) où le réseau est   

organisé (configuration de la topologie) surveillé (fonction de monitoring) protégé (action des protections)

Ⅰ.5.3.1 Les types de poste On distingue, plusieurs types de postes électriques : Selon les fonctions qu’ils assurent  Les postes a fonction d’interconnexion qui constituent les nœuds du réseau de transport national (réseaux 220KV, 400KV et 60KV).

7

Chapitre Ⅰ: Généralités sur le réseau électrique

 Les postes de transformation effectuent la liaison entre le réseau de transport national (220KV, 400KV) et le transport régional (60KV, 90KV) alimentant les réseaux moyenne tension de la distribution (10KV ou 30KV).  Les postes mixtes assurent une fonction dans le réseau d’interconnexion et qui comportent en outre un ou plusieurs étages de transformation.  Les postes de sortie de centrale : le but de ces postes est de raccorder une centrale de production de l'énergie au réseau. Selon le niveau de tension (Réseau Algérien)  50