6GEN607 : Transport et exploitation dnergie lectrique
DESCRIPTION DU POSTE DE DISTRIBUTION 161/25 KV DE CHICOUTIMI-SUD
(VISITE DU 03 NOVEMBRE 2003)IntroductionLa puissance triphase
dlivre par le gnrateur dans une centrale lectrique est tout de
suite leve dans un poste de transformation. Ce poste utilise de
grands transformateurs (transformateurs de puissances) pour
convertir la tension du gnrateur (qui est de lordre de quelques
dizaine de kilovolts) jusqu' tensions extrmement leves (de lordre
de quelques centaines de kilovolts) pour la transmission. Pour que
la puissance utile soit transmise dans les maisons, les industries,
etc. la puissance gnre par les centrales de production, lev et
transmise aux lignes de transmission est ensuite abaisse pour tre
distribue. Ceci peut se produire en plusieurs phases (Fig. 1).
L'endroit o la conversion de la "transmission" en "distribution" se
produit est appele poste (ou sous-station) de distribution.Poste de
distribution Lignes THT de transmission Poste de transformation
Centrale de production
Transformateur Pylne THT Transformateur de puissance
Transformateur
Poteau de distribution
Fig.1 : Schma simplifi de la grille de transformation et
distribution de lnergie lectrique.
Un poste de distribution fait typiquement deux ou trois choses :
- Il possde des transformateurs qui font baisser les tensions de
transmission (de lordre de quelques dizaines ou de centaines de
milliers de volts) des niveaux de tensions de distribution plus bas
(25.000 volts au Qubec). - Il a des "jeux de barres" qui peuvent
distribuer la puissance de distribution dans de directions
multiples. - Il possde des disjoncteurs et des sectionneurs de
sorte que le poste puisse tre dconnect de la grille de transmission
ou que des lignes spares de distribution puissent tre dconnectes du
poste si ncessaire. La figure suivante prsente une vue gnrale du
poste de distribution de Chicoutimi sud :
FOFANA ISSOUF
PAGE 1
6GEN607 : Transport et exploitation dnergie lectrique
Fig. 2 : Vue densemble dun poste de distribution 161/25 kV de
Chicoutimi-sud.
Structure dun posteLa Figure 2b reprsente un schma typique de
poste THT. Chaque raccordement sur le jeu de barres B sappelle
trave ou dpart et comprend des appareils tels que : D = disjoncteur
Appareil utilis pour couper ou raccorder un circuit et capable de
couper et dtablir tous les courants susceptibles de se dvelopper
son emplacement, courts-circuits compris. S = sectionneur Appareil
capable de ne couper que des courants trs petits, mais dont
Iisolement entre contacts ouverts est sr et vrifiable facilement.
Cest lun des principaux organes de scurit dun poste. On parle de
coupure visible . ST = sectionneur de mise la terre (MALT) Organe
de scurit qui complte le sectionneur en drivant vers la terre de
faon sre, tout courant qui pourrait natre dans le conducteur qu'il
protge. Tc = transformateur de courant Utilis pour la mesure de
lnergie que vhicule le circuit ou pour sa protection. Le secondaire
dun Tc ne doit jamais rester ouvert, car une forte surtension
apparatrait ses bornes. Tt = transformateur de tension Utilis en
combinaison avec les Tc dans le mme but. Permet aussi de dceler la
prsence de tension. Est parfois remplac par un diviseur capacitif
pour les mmes usages. P = organe de coordination disolement
(parafoudre ou clateur). Tp = transformateur de puissance C = tte
de cble Dans certains cas, on utilise aussi des interrupteurs :
appareil de connexion capable de couper les courant normaux et de
supporter les courants de court-circuit. Cet arrangement est appel
simpleFOFANA ISSOUF PAGE 2
6GEN607 : Transport et exploitation dnergie lectrique
jeu de barres . II en existe plusieurs autres. Les postes
dinterconnexion peuvent tre installs lintrieur, mais le sont plus
gnralement lextrieur. Ils doivent alors pouvoir supporter les
contraintes atmosphriques telles que la temprature (de -54 +55 C
selon les pays), la pluie, le givre et le vent.
Figure 2b : schma unifilaire dun poste simple jeu de barres. Le
disjoncteur Le disjoncteur est un appareil de commande capable
d'tablir o d'interrompre le passage de l'nergie lectrique (c'est sa
fonction). Il a donc un pouvoir de coupure non nul. Il est
important de savoir que la sparation de deux contacts sous tension
(c'est le cas des ples principaux d'un disjoncteur) provoque
gnralement la formation d'un arc lectrique qui doit tre rapidement
teint puisque : le courant lectrique continue circuler tant que
l'arc lectrique n'est pas teint d'o le risque de ne pouvoir arrter
l'installation, l'arc s'accompagne d'un dgagement de chaleur
important qui provoque l'usure voire la destruction de l'appareil
de coupure (rduction de l'endurance lectrique, risque de soudure
des contacts), l'arc est dangereux de par sa mobilit. Risque
d'amorage entre phase-terre ou phase-phase et risque d'lectrocution
des personnels, La capacit "souffler" cet arc lectrique ( le
supprimer) sera donc donn par le pouvoir de coupure. Un pouvoir de
coupure de 10 KA (kilo ampre : 10000 A) permettra de couper un
circuit o circule 10000 A max et de supprimer l'arc lectrique qui
rsulte de Fig. 3: Disjoncteurs 161 kV au SF6. l'ouverture de ce
dernier. Les constructeurs utilisent plusieurs procds de
suppression de l'arc. Parmi les plus rpandus nous trouverons:
FOFANA ISSOUF
PAGE 3
6GEN607 : Transport et exploitation dnergie lectrique
allongement de l'arc lectrique, utilisation de matriaux anti-arc
(cuivre, bronze, zinc), guidage l'arc sur des contacts autres que
les contacts utiliss dans l'installation, soufflage magntique,
Fig. 4: Disjoncteur 25 kV huile.
Le sectionneur Le sectionneur est un appareil de connexion qui
permet d'isoler (c'est sa fonction) un circuit pour effectuer des
oprations de maintenance, de dpannage ou de modification sur les
circuits lectriques qui se trouvent en aval. Ceci est d'une
importance capitale : un sectionneur se manipule toujours vide
(aucun courant ne le traverse lorsqu'on l'actionne, les circuits en
aval doivent tre ouverts). Sa forme et sa taille peuvent varier de
faon vraiment significative (MT, HT, THT).
Fig. 5 : sectionneur triphas.
Le transformateur de courant (TC) Les shunts prsentent
linconvnient de diviser les courants suivant les impdances et non
les rsistances comme en continu. On utilise alors un transformateur
aussi parfait que possible (circuit magntique torique) pour que la
relation suivante soit ralise : I1/I2 = - N2/N1
U I2
U1 U2 A
I1
Les transformateurs de courant sont constitus dun circuit
magntique en forme de tore. Le primaire est constitu de n1 spires
ou peut se rduire un simple conducteur traversant le tore (n1 = 1).
Le secondaire est bobin en n2 spires de faon rgulire autour de ce
tore (cf. fig. 6 et 7).FOFANA ISSOUF PAGE 4
6GEN607 : Transport et exploitation dnergie lectrique
Fig. 6
Fig. 7
Fig. 8 : Transformateur de courant.
Comme il nest pas possible de brancher directement les relais
sur le rseau, les informations quils reoivent proviennent de
transformateurs de courant, TC (cf. fig. 8) et de transformateurs
de potentiel, TP. Du point de vue lectrique, les TC ont plusieurs
rles : - dlivrer leur secondaire une intensit, image fidle de celle
qui circule, dans le conducteur HT Concern, - assurer lisolement
galvanique entre la HT et les circuits de mesure et de protection,
- protger les circuits de mesure et de protection de toute
dtrioration lorsque survient un dfaut sur le rseau HT. Avec cette
image de lintensit dans le conducteur HT, le relais labore son tour
un ordre de dclenchement en fonction du type de protection quil
ralise et des valeurs auxquelles il a t prrgl [seuil(s),
temporisation(s)...]. Cet ordre est transmis un ou plusieurs
appareils de coupure (disjoncteur, contacteur, interrupteur).
Suivant le type de protection raliser, les TC sont associs et
utiliss selon des schmas diffrents. Le transformateur de tension ou
de potentiel (TP) On vite dutiliser pour la mesure de forte
tensions alternatives (surveillance des rseaux) des diviseurs
rsistifs ou capacitifs dangereux en cas de dfaut disolement. On
prfre utiliser un transformateur dit de potentiel (T.P.) : U2/U1 =
N2/N1 Attention: Il ne faut jamais mettre un T.P. en court-circuit
au secondaire. On aurait alors des courants normes qui dtruiraient
les enroulements par chauffements.U1
U2
Fig. 9
Le transformateur de tension capacitif (Fig. 10) comporte un
circuit accord parallle. Ce circuit peut tre ajust au moyen de
limpdance Zv la frquence de la tension mesurer, permettantFOFANA
ISSOUF PAGE 5
6GEN607 : Transport et exploitation dnergie lectrique
dobtenir un courant de mesure I2 important par rapport au
courant IC1 driv de la source de tension. Ceci prsente un avantage
dans les longs circuits de mesure des postes de couplage des rseaux
lectriques afin dviter des perturbations lors de la transmission de
mesure. On est en effet en prsence dun circuit courant impos plutt
qu tension impos et linformation est donc indpendante de la
longueur du chemin parcouru. IC1 U C1 ZV ZC U2C
C2
Fig. 10 : Schma de principe dun transformateur de courant
capacitif; ZC = RC + jLC et ZV = RV + jLV
Systme de commande automatis.
Voltmtre de mesure en basse tension.
Systme de contrle (relais). Figure 11 : quipements de contrle et
de commandes localiss dans le btiment de contrle.
FOFANA ISSOUF
PAGE 6
6GEN607 : Transport et exploitation dnergie lectrique
Les jeux de barres
Cbles enfouis pour alimenter la ville 25 kV.
Fig. 12 : Barre de distribution 25 kV.
Le transformateur triphas (voir chapitre 12) Parafoudre
Conservateur Borne de traverse HT
Fig. 13: Transformateur de puissance 161/25 kV isol lhuile
minrale. FOFANA ISSOUF PAGE 7
6GEN607 : Transport et exploitation dnergie lectrique
Les parafoudres (Figure ci-contre) sont destins protger les
installations lectriques des surtensions d'origine atmosphrique
(foudre par exemple) ou industrielles (surtension de manuvres,
commutation de charges inductives, etc.). Dans les rgions ou les
orages sont frquents, il est vivement conseill de placer des
systmes de protection complmentaires. (voir chapitre isolation des
lignes).
Les relais Protection type maxi dintensit (cf. fig. 14) Elle
utilise directement linformation courant dlivre au secondaire du TC
pour dtecter les courants de court-circuit, de surcharge ou
calculer ltat thermique dune machine. A noter quil faut ajouter
dans ce type de schma les protections qui utilisent en plus des TP
: - protection maximum de courant directionnel, - protection de
puissance (active ou ractive). Protection diffrentielle (cf. fig.
15) Elle mesure la diffrence de courant entre deux TC branchs lun
en aval, lautre en amont dune partie du rseau surveiller (un
moteur, un transformateur, un jeu de barres...) pour dtecter et
isoler rapidement tout dfaut interne cette partie. Protection
homopolaire Elle surveille la composante, homopolaire Io du courant
triphas qui apparat lors de dfauts phase-terre. Deux schmas sont
possibles : - un transformateur tore enserrant les trois
conducteurs de phase (si cela est ralisable). Ce montage (cf. fig.
16a) permet de dtecter les courants homopolaires faibles (1 100 A),
- trois TC ralisant dans la connexion neutre de leur secondaire la
somme des trois courants de phase. Ce montage (cf. fig. 16b) est le
seul utilisable dans le cas de cbles encombrants et nombreux ou de
gaine barre. Il est dconseill lorsque le courant homopolaire
dtecter est infrieur 5 % de In (voire 12 % pour les postes
dabonns).
Fig. 14
Fig. 15
Fig. 16
FOFANA ISSOUF
PAGE 8
6GEN607 : Transport et exploitation dnergie lectrique
FOFANA ISSOUF
PAGE 9
6GEN607 : Transport et exploitation dnergie lectrique
LES SYMBOLES UTILISS SUR LE PLAN DU POSTE DE CHICOUTIMI
Transformateur Condensateur Transformateur de mise la terre
Disjoncteur isol au SF6 Sectionneur disolement Sectionneur fusible
unipolaire (manuvr par la perche) Sectionneur de mise la terre
Sectionneur tripolaire coupure latrale dans le centre Sectionneur
disolement avec mise la terre la mchoire Sectionneur disolement
avec mise la terre au pivot Sectionneur motoris (tlcommand)
Sectionneur corne darc Diviseur de tension capacitif Diviseur de
tension capacitif (condensateur de couplage) Transformateur de
courant Transformateur de courant (type renvers)DEL AB RS PM
Transformateur de tension (inductif) Transformateur de tension
capacitif Unit CEPA Parafoudre Extrmit de cble Dlestage Abaissement
de tension Rtablissement de service Permutation
FOFANA ISSOUF
PAGE 10
