Rapport Canéco Calcul Partie Théorique + Doc Constructeur [PDF]

Zitiervorschau

Rapport des travaux pratiques : Validation du Dimensionnement D’une installation électrique BT sur Logiciel Canéco BT

Réalisé par : o o o o

SIMOUR Oussama ETTALALI Ilyas ALKHATIB Mohamed Khaled LABIAD Anas

Encadré par : Mr. MOUTCHOU

Génie Electromécanique

2020/2021

I.

Introduction générale :

Une installation électrique est un ensemble cohérent de circuit et d'appareillages électriques. Elle peut se situer dans un bâtiment ou un ensemble de bâtiments à usage d'habitation, industriel, commercial, ou de bureaux. La conception et la mise en œuvre des installations nécessitent d’être bien étudiées, afin d’être conformes aux normes et réglementations en vigueur. Elles doivent notamment respecter des règles de performance et de sécurité. La rentabilité économique de l’installation est aussi prise en compte. Une bonne étude d’installation électrique nécessite de faire une évaluation des paramètres électriques afin de choisir les équipements et appareillages. Le dimensionnement d'une installation électrique implique le choix optimal des éléments de l’appareillage, les câbles et les récepteurs. Trois fonctions de base à assurer pour l’appareillage électrique :  La fonction protection : La protection des biens, la protection des personnes contre les contacts indirects et la protection des machines contre l’échauffement.  La fonction sectionnement : Le sectionnement d’un circuit implique son isolation du reste de l’installation, dans le but de la sécurité des personnes en cas de maintenance.  La fonction commande : Permet de mettre en tension ou hors tension un circuit, on distingue essentiellement, la commande des machines par des contacteurs, la coupure d’arrêt d’urgence et la coupure pour entretien mécanique.  Les câbles : ils sont considérés comme les piliers d’une installation électrique, en outre un surdimensionnement engendre des surcoûts dans la réalisation du projet, par contre un sous dimensionnement peut engendrer des échauffements et causer un dysfonctionnement de l’installation électrique, d’où la nécessité d’un dimensionnement optimal. Ce travail s’inscrit dans le cadre des travaux pratiques du module intitulé Construction et Installation Electrique, c’est un exercice pour se familiariser avec le logiciel Canéco BT comme outil d’aide au dimensionnement d’installations électriques BT, ainsi pour avoir une meilleure compréhension de la méthodologie de conception d'une installation électrique.

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II.

Méthodologie :

L’étude d’une installation électrique en BT consiste à déterminer précisément :  La puissance nécessaire au(x) source(s) d’énergie(s) (transformateurs, GE, etc…) ;  Les canalisations (natures et sections des câbles ou jeux de barres) ;  Les protections électriques et réglages associées (disjoncteurs ou fusibles). Chaque ensemble constitué par la canalisation et sa protection doit répondre simultanément aux conditions suivantes :  Véhiculer le courant d’emploi permanent et ses éventuelles pointes transitoires ;  Ne pas générer de chutes de tension susceptibles de nuire au fonctionnement de certains récepteurs, exemple : démarrage d’un moteur qui entraîne une chute de tension importante.

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III.

Dimensionnement D’une installation électrique BT sur Logiciel Canéco BT :

1) Présentation du logiciel Canéco BT : Canéco BT est un logiciel de conception automatisée d'installations électriques basse tension. Il intègre en une seule et même solution les différents métiers de l'électricien : calculs et dimensionnement des circuits, schématique électrique de puissance, conception des armoires et nomenclature chiffrée.

2) Partie théorique : a. Bilan de puissance des différents tableaux : On a effectué le calcul des courants d’emploi et le bilan des puissances dans le fichier Excel « Bilan de puissance » des tableaux suivants :       

Départs Eclairage ; Départs prises de courant ; Tableau Eclairage + PC ; Tableau ondulé (ASI) ; Tableau Eclairage + PC Secourus ; Tableau des forces motrices ; TGBT global.

Pendant ce calcul, on a exploité les différentes formules de calcul des puissances (active, réactive et apparente) en prenant en considération les facteurs de pondération suivants :  Ku : Facteur d’utilisation ;  Ks : Facteur de simultanéité ;  Ke : Facteur de réserve, on a adopté une réserve de puissance pour une extension future de 20% au niveau du tableau d’éclairage + PC et une réserve de 25% au niveau du TGBT. La valeur de ces facteurs varie selon le type du récepteur et ils sont appliqués du fait que ces derniers ne fonctionnent pas tous ni en même temps ni à pleine charge. b. Dimensionnement et choix de :  Transformateurs d’alimentation : Pour bien dimensionner les transformateurs d’alimentation de l’installation électrique, il faut tenir compte comme j’ai mentionné précédemment des facteurs de pondération pour déterminer la valeur exacte de la puissance installée, il faut aussi prendre en considération les contraintes d’installation, température par exemple. Après avoir effectuer une analyse des puissances calculées au niveau de la première question, et une étude des besoins de l’installation, on a dimensionné les transformateurs comme suit : 3

 Groupe Electrogène : Il permet d’alimenter l’ensemble des charges secourues en cas de coupure de la source normale. En vue de garantir la disponibilité de l’Energie et la continuité du travail, on a effectué le choix du groupe électrogène suivant :

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 Transformateur BT/BT Régime TT : C’est le transformateur utilisé pour alimenter le tableau d’éclairage + Prises de courant et aussi le départ réserve 2, on a adopté une puissance qui est juste supérieure à celle calculée en tenant compte de la réserve de 20%, le choix est le suivant :

 Transformateur BT/BT Régime IT : Ce transformateur est inclus dans la partie de l’alimentation de secours de l’installation. Il circule l’énergie électrique en cas de rupture des sources principaux, il adopte le SLT IT qui présente énormément d’avantages en terme de continuité de travail, le choix est le suivant :

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 L’ASI (L’alimentation sans interruption) : On peut la nommer aussi une alimentation statique sans coupure, ou encore un onduleur, est un dispositif de l'électronique de puissance qui permet de fournir un courant alternatif stable et dépourvu de coupures ou de microcoupures, quoi qu'il se produise sur le réseau électrique, on a choisi :

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c. Dimensionnement des liaisons et vérification des chutes de tension : Dans cette étape, on va choisir les sections des câbles passant par un certain nombre de calcul en tenant compte du mode de pose, des facteurs de correction, du courant circulant et du nature de protection. L’objectif principal de ce dimensionnement est d’éviter tout problème de chute de tension et voire même pour prendre en considération de contrainte thermique.  Pour le calcul des sections : La méthodologie ci-dessous regroupe les étapes à suivre pour effectuer un calcul exact :

 Pour le calcul des chutes de tension : Pour s’assurer du bon choix des sections des phases, il faut vérifier la chute de tension, qu’on peut la déterminer selon la formule suivante :

Il faut que cette chute de tension respecte la valeur maximale entre l’origine de l’installation BT et l’utilisation imposée par la norme :

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On a effectué les différents calculs dans un fichier Excel nommé « Dimensionnement des câbles » pour faciliter la procédure, le résultat est le suivant :

On constate que le choix des sections des câbles respecte les chutes de tension maximales, donc on va les garder pour la suite des calculs. d. Détermination des pouvoirs de coupure des disjoncteurs : Après l’étape de dimensionnement des différentes liaisons, on est prêt pour déterminer les pouvoirs de coupure des disjoncteurs en fonction des courants de courtcircuit maximum présumés. Pour calculer ce dernier, on va utiliser la méthode des impédances qui permet de calculer les courants de défaut en tout point d’une installation avec une bonne précision, elle consiste à totaliser séparément les différentes résistances et réactances de la boucle, depuis et y compris la source, jusqu’au point considéré (les disjoncteurs dans notre cas) ; puis à calculer l’impédance correspondante. On considère les hypothèses suivantes :  Scc=500MVA ;  L’effet des courants de retour des moteurs est négligé.

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i.

Le courant de court-circuit maximum des disjoncteurs D01, D02 :

 Impédance du réseau amont : L’impédance équivalente du réseau amont est : (1.05 ∗ 660)2 = 0.96𝑚𝛺 500 ∗ 103

𝑍𝑎 =

La résistance et la réactance amont se déduisent à partir de Ra / Za : 𝑅𝑎 𝑍𝑎

= 0.1

Et : Xa=√𝑍𝑎2 + 𝑅𝑎2 = 0.955 𝑚𝛺

Ra = 0.096 m𝛺

D’où : 𝒁𝒂 = 0.096 + j 0.955 m𝜴  Impédance des deux transformateurs HT/BT : On sait que la puissance nominale des transformateurs est : Sn = 1250KVA alors, L’impédance se calcule à partir de la tension de court-circuit Ucc % =5.5. D’où :

ZT=

5.5 100

∗

(1.05∗660)2 1250∗103

= 21.13 m𝛺

La résistance et la réactance se déduisent à partir des relations suivantes : RT =0.31*ZT=6.55 m𝛺

Et :

XT=0.95*ZT=20.07 m𝛺

D’où :

𝒁𝑻 = 6.55 + j 20.07 m𝜴  L’impédance des disjoncteurs : On a fait l’hypothèse que la résistance des disjoncteurs est négligeable, donc l’impédance est confondue avec la réactance :

𝒁𝑫 = j 0.15 m𝜴

Alors :

Zéqui01= Zéqui02 = 6.646 + j21.175 mΩ

Donc :

Iccmax=

1.052 ×660 √3 ×Zé𝑞𝑢𝑖

= 18.93 KA

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ii.

Le courant de court-circuit maximum du disjoncteur D03 :

 L’impédance du groupe électrogène : L’impédance Zg est confondue avec la réactance Xg. Selon Canéco BT, la valeur de Réactance transitoire X’g en % est 33%. D’où : Zg ≈ Xg =

33 100

×

En effet, le R / X étant faible, de l’ordre de:

6602 1000 𝑅 𝑋

=143.748 mΩ

≈ 0.1, donc : R = 14.37 mΩ

D’où :

𝒁𝒈 ≈14.37 + j143.748 mΩ

Alors :

Zéqui03 = Zg + ZD = 14.37 + j143.898 mΩ

Donc : 1.052 ×660

Iccmax= iii.

√3 ×Zé𝑞𝑢𝑖03

= 2.9 KA

Le courant de court-circuit maximum du disjoncteur D11, D12, D13, D14 :

Les pouvoirs de coupure de ces disjoncteurs sont égaux, ils sont calculés de la façon suivante :

Les sources en parallèle, donc on doit calculer l’impédance équivalente. On a négligé celle du groupe électrogène puisqu’elle est élevée, alors :

Zéqui11= 𝑍𝑎 +

𝑍𝑇 2

+ 𝑍𝐷 = 3.323 + 𝑗10.5875 𝑚Ω

Donc :

Iccmax= iv.

On a :

1.052 ×660 √3 ×Zé𝑞𝑢𝑖

= 37.376 KA

Le courant de court-circuit maximum du disjoncteur D21 :

Zéqui11 =3.323 + j10.7375 mΩ

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 Impédance de la liaison L11 : On a déjà déterminé les résistances et les réactances des liaisons pendant le calcul des sections, alors :

ZL11=102.0625+j5.68 mΩ  Impédance en HT 660V :

ZHT= 105.3855 + 𝑗16.4175 𝑚Ω  Conversion de l’impédance du HT vers BT :

ZBT = ZHT * (380⁄660)2 = 34.93 + j 5.44 𝑚Ω  Impédance du transformateur BT/BT en régime TT : On sait que la puissance nominale des transformateurs est : Sn = 121KVA alors, L’impédance se calcule à partir de la tension de court-circuit Ucc % =4%. D’où :

ZTBT=

4 100

∗

(1.05∗380)2 121∗103

= 52.63 m𝛺

La résistance et la réactance se déduisent à partir des relations suivantes : RTBT =0.31*ZTBT = 16.31 m𝛺

Et :

XTBT =0.95*ZTBT = 50 m𝛺

D’où :

𝒁𝑻𝑩𝑻 = 16.31+ j 50 m𝜴 Donc l’impédance équivalent est la somme de ZBT et ZTBT :

𝑍𝐷21 = 51.24 + 𝑗55.59 𝑚Ω D’où :

Iccmax= v.

1.052 ×380 √3 ×Z𝐷21

= 3.2 KA

Le courant de court-circuit maximum du disjoncteur D31, D32, D33 :

 Impédance de la liaison L21 :

𝑍𝐿21 = 2.3 + 0.4𝑗 𝑚Ω D’où :

𝑍𝐷31 = 53.54 + 56.14𝑗 𝑚Ω Alors :

Iccmax=

1.052 ×380 √3 ×Z𝐷31

= 3.12 KA

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vi.

Le courant de court-circuit maximum du disjoncteur D22, D23 :

 Impédance de la liaison L 12 :

ZL12 = 46+j4 mΩ  Impédance du transformateur BT/BT en régime IT : On sait que la puissance nominale des transformateurs est : Sn = 115 KVA alors, L’impédance se calcule à partir de la tension de court-circuit Ucc % =4%. D’où :

ZTBT2=

4 100

∗

(1.05∗380)2 115∗103

= 55.26 m𝛺

La résistance et la réactance se déduisent à partir des relations suivantes : RTBT2 =0.31*ZTBT2 = 17.13 m𝛺

Et :

XTBT2 =0.95*ZTBT2 = 52.497 m𝛺

D’où :

𝒁𝑻𝑩𝑻𝟐 = 17.13+ j 52.497 m𝜴  Impédance en HT 660V :

ZHT= 49.323 + 𝑗14.7375 𝑚Ω  Conversion de l’impédance du HT vers BT :

ZBT = ZHT * (380⁄660)2 = 16.35 + j 4.88 𝑚Ω D’où :

Zéqui =Z BT +ZTBT2T+ZD

Avec :

ZD = 0,15 mΩ

Donc :

Zéqui = 33,48+j57,527 mΩ Alors :

Iccmax=

1.052 ×380 √3 ×Zé𝑞𝑢𝑖

= 3.634 KA

La condition de choix des disjoncteurs est :

Icu ≥ Icc max

Les disjoncteurs utilisés ainsi que leur pouvoir de coupure sont mentionnés dans la partie suivante.

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IV.

Les disjoncteurs utilisés dans Canéco 2018 :  D01 et D02 :

 D03 :

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 D11 :

 D12 :

14

 D13 :

 D14 :

15

 D21 :

 D22 :

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 D23 :

 D31 :

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 D32 :

 D33 :

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