Simulation du circuit de terre par le logiciel ETAP

Simulation du circuit de terre par le logiciel ETAP

DIMENSIONNEMENT DES BATTERIES

PARTIE THEORIQUE 

Afin de bien dimensionner les batteries, nous nous sommes basés sur la norme IEEE 485 (Sizing lead-acid battery), qui décrit une méthode pour déterminer la capacité des batteries plomb acide stationnaire. Nous procédons au dimensionnement comme suit :

Etape 1 :
On classe les charges qui peuvent être alimentées par la batterie en quatre catégories :
 Charges momentanées : Ce sont des charges qui peuvent se produire une à plusieurs fois durant la période de service de la batterie, et qui ont une durée inferieur à une minute :
 Charges continues : Ce sont des charges constantes qui consomment de l’énergie tout au long de la période de service de la batterie;
 Charges non-continues : Ce sont des charges d’une durée relativement longue (plus qu’une minute), mais d’une nature variable;
 Charges Aléatoires : ce sont des charges qui peuvent subvenir à n’importe quel moment du cycle.
Une fois ces charges sont classées, on trace le diagramme de la période de service de la batterie,
Li : charges alimentées par la batterie.

Etape 2 :
On commence par déterminer le nombre de cellules qui constituent la batterie en utilisant la tension de charge (float voltage) donnée par le constructeur. Ce nombre se calcule suivant l’équation suivante :

Etape 3 :
La cellule sélectionnée pour un cycle déterminé doit avoir une capacité suffisante pour supporter l’ensemble des charges durant le cycle. Pour cela il faut trouver la charge maximale que va supporter la batterie.

 Capacité de la batterie ;
 N le nombre de périodes dans un même cycle ;
 l’ampérage consommé durant la période P ;
 T le temps en minutes depuis le début de la période jusqu’à la fin de la section ;
 Ct le facteur de capacité de la batterie.

Remarque : Pour chaque type de cellule, on trouve un graphe qui donne le facteur Ct en (Ah) ou (A/plaques positives), Selon la tension minimale délivrée par une cellule,Et afin de faciliter et organiser les calculs, un algorithme peut être mis en place. Ce qu’on désire obtenir c’est une maximisation de Fs, donc si le courant appelé pendant la période N+1 est supérieur à celui de la période N il n’est pas obligatoire d’étudier la section N car est clairement supérieure à et ainsi on passe systématiquement à la section suivante. De plus afin de simuler le pire des scénarios aux quels peut être confrontée la batterie, on fait le calcul des charges aléatoires indépendamment des autres charges et on l’additionne au F trouvé.

Etape 4 :
La capacité calculée ci-dessous est une capacité initiale, il faut lui appliquer plusieurs facteurs de correction à savoir :
 Facteur de correction de température (Ft).
 Facteur de correction de marge de fabrication (Fm).
 Facteur de vieillissement (Fv).

PARIE PRATIQUE 

 Batterie 127Vcc 
Le cahier des charges spécifie que la batterie doit être dimensionnée pour une charge de 10 enclenchements/déclenchements de disjoncteurs durant une période de 10h. Ce qui revient à dire Un enclenchement ou un déclenchement pendant 1h. Dans le tableau (1) nous avons décrit les équipements des services auxiliaires à 127Vcc, et nous les avons classés suivant leur puissance consommée, comme suit:
 Pdm : Puissance de démarrage du Moteur de disjoncteur.
 Pm : Puissance du Moteur disjoncteur.

 Pd : Puissance de déclenchement du disjoncteur.
 Ppt : Puissance permanente.

La puissance des charges variables est déterminée tout en imaginant le pire des scénarios qui peut avoir lieu lors du fonctionnement de notre batterie, qui est pour notre cas un défaut du transformateur, qui va entrainer un déclenchement des quatre disjoncteurs THT-HT et MT en même temps. Dans notre cas, le constructeur nous donne le graphe pour déterminer le facteur Rt.Tout calcul fait nous obtenons un nombre de plaques positives de 4,15. On applique à ce nombre calculé, les facteurs de correction :  La température ambiante de CHEFCHAOUEN est de 50 °C, le constructeur donne un facteur de température égal à 1,05. (voir l’annexe B, page 110).  La norme IEEE 485 spécifie que le facteur de correction de marge de fabrication doit être égal à 1,1.  Facteur de vieillissement selon la norme IEEE 485 est égal à 1,25.

Et donc le nombre de plaques positives devient égal à 6. Ce qui donne un nombre de plaques total de 13 plaques. Ensuite, on cherche dans les fiches techniques du fabriquant la puissance délivrée par ce nombre total de plaques. Qui est dans notre cas : Taille de la batterie 127 Vcc: 495 Ah .

 Batterie 48Vcc 
L’armoire des services auxiliaires 48 Vcc est destinée pour assurer les fonctions suivantes :
 Alimenter les équipements de télécommunication du poste ;
 Signaler l’absence de tension 127Vcc en cas de défaut ;
 Assurer l’interfaçage des commandes en provenance du dispatching national. Les charges alimentées par 48 Vcc n’incluent pas les moteurs des disjoncteurs, donc nous avons des charges qui sont alimentées en permanence. Tableau 3: bilan de puissance de l’armoire 48Vcc.

Méthode de calcul : Le cahier des charges précise que le chargeur de la batterie (127 et 48 Vcc), doit être de la même marque de celle de la batterie, avec un courant d’utilisation de 100A et une durée de recharge de batterie de 10h. On détermine le courant délivré par le chargeur par la formule suivante (IEEE 485) :

Avec :
A: Le courant de sortie du chargeur en ampères.
K: Le facteur d’efficacité pour revenir à 100% d’ampères-heures enlevés. On utilise 1,1 pour les batteries au plomb-acide et 1,4 pour les batteries nickel-cadmium.
C: La capacité de la batterie en ampères-heures.
H: Le temps de recharge de la batterie.
Lc: Le courant des charges continues.

Transformateur et groupe électrogène

L’exploitation d’un poste nécessite des sources auxiliaires d’énergie électrique à basse tension alternative, permettant d’assurer des fonctions diverses, à savoir l’alimentation, l’éclairage, le chauffage etc.

On distingue :
 Circuits à alimentation C.A. secourue : Ce sont les circuits pouvant admettre un temps de coupure réduit sans répercussion sur le fonctionnement correct des installations, par contre le manque d’alimentation prolongé sur ces circuits est susceptible de provoquer des perturbations dans l’exploitation du poste. Ces circuits comprennent :
 Les redresseurs qui assurent l’alimentation des circuits continus et la charge des batteries d’accumulateurs.
 Les moteurs des aéro-réfrigérants, il est à noter que les circuits d’alimentation des aéro-réfrigérants des transformateurs sont alimentés impérativement lorsque le transformateur correspondant est en service.
 Les moteurs des disjoncteurs et sectionneurs, si ces derniers sont motorisés.
 Les circuits d’éclairage du poste extérieur et des locaux industriels.
 Circuits à alimentation C.A. normale :
Ce sont les circuits dont la perte, bien que gênante, ne compromet pas dans l’immédiat l’exploitation de l’ouvrage. Ces circuits comprennent :
 Le chauffage des bâtiments,
 Le chauffage de l’appareillage THT, HT et MT.
 Extracteur d’air ;
 Prises de courant ;

Au niveau du cahier des charges, le maitre d’ouvrage a décrit les deux principales catégories d’alimentation prévu et l’ensemble des récepteurs contenu dans le poste : Une alimentation normale : depuis le transformateur MT/BT qui est alimenté par le tertiaire du transformateur THT/HT.  Un groupe électrogène : comme alimentation sans interruption, dont la puissance serait choisie de façon à secourir tout l’ensemble des équipements électrique, ceci en cas d’une coupure intempestive de l’alimentation.

Ainsi qu’une alimentation de secours depuis un bloc d’onduleurs/Batteries (UPS), dite alimentation ondulée, qui assurera la continuité de service des équipements informatiques en cas d’une coupure intempestive d’alimentation .

Table des matières

LISTE DES TABLEAUX
LISTE DE FIGURES
LISTE DES ABREVIATIONS
INTRODUCTION GENERALE
PARTIE I : PRESENTATION D’ORGANISME D’ACCUEIL ET CAHIER DES CHARGES
1. PRESENTATION D’ORGANISME D’ACCUEIL
1.1. Introduction
1.2. Historique de SPIE Maroc
Domaines d’activités
Organigramme de SPIE Maroc
Département pôle lignes et poste fabrication (PLPF)
2. PRESENTATION DU PROJET 
2.1. Présentation du poste de CHEFCHAOUEN 225/60/11 kV
2.1.1. Situation géographique du poste
2.1.2. Schéma unifilaire du poste
2.1.3. Constitution du poste
2.1.3.1. Bâtiments du poste
2.1.3.1.1. Bâtiment de commande
2.1.3.1.2. Cabines de relayages n°1, n°2 et n°3
2.1.3.1.3. Local TSA
2.1.3.1.4. Local GE
2.1.3.1.5. Local Incendie
2.1.3.1.6. Local gardien
2.1.3.2. Partie THT, HT et MT
2.1.3.2.1. Coté 225 kV
2.1.3.2.2. Coté 60 kV
2.1.3.3. Les services auxiliaires du poste
2.2. Présentation du cahier des charges
2.3. Planification du projet
PARTIE II : DIMENSIONNEMENT DES SERVICES AUXILIAIRES
1. INTRODUCTION 
2. LES DIFFERENTES SOURCES D’ALIMENTATION DU POSTE
2.1. Batteries et chargeurs
2.1.1. Schéma unifilaire
2.1.2. Bilan de puissance
2.1.3. Dimensionnement des batteries
2.1.3.1. Partie théorique
2.1.3.2. Partie pratique
2.1.4. Dimensionnement des chargeurs de batteries
2.1.4.1. Méthode de calcul
2.1.4.2. Résultat de calcul
2.2. Transformateur et groupe électrogène
2.2.1. Schéma unifilaire des services auxiliaires alternatifs
2.2.2. Eclairage du poste 225/60KV de CHEFCHAOUEN
2.2.2.1. Eclairage extérieur du poste 225/60KV
2.2.2.2. Eclairage intérieur des bâtiments
2.2.2.3. Le résultat de calcul
2.2.3. Dimensionnement de TSA
2.2.3.1. Méthode de calcul
2.2.3.2. Tableau des résultats
2.2.4. Dimensionnement de la puissance du groupe électrogène
3. LES CANALISATIONS ET LA PROTECTION BASSE TENSION DU POSTE
3.1. DIMENSIONNEMENT DES CANALISATIONS
3.1.1. Logigramme de détermination de la section minimale
3.1.2. Calcul de la section minimale
3.1.2.1. Détermination du courant maximal d’emploi
3.1.2.2. Calcul du courant admissible
3.1.2.3. Détermination de la section du neutre
3.1.2.4. Vérification de la chute de tension
3.1.2.5. Exemple de calcul
3.1.2.6. Résultat de calcul
3.1.3. Vérification des contraintes thermiques des câbles
3.1.3.1. Méthodologie de calcul
3.1.3.2. Calcul des courants de court-Circuit
3.1.3.3. Résultat de calcul
3.2. PROTECTION DE L’INSTALLATION BT
3.2.1. Choix des disjoncteurs
3.2.2. Sélectivité
3.2.2.1. Définition
3.2.2.2. Critères de sélectivité
3.2.2.3. Vérification de la sélectivité
3.3. VERIFICATION PAR CANECO BT
3.3.1. Définition
3.3.2. Application aux canalisations BT du poste
4. CONCLUSION
PARTIE III : EQUIPEMENT THT, HT
1. RESEAU DE TERRE
1.1. Introduction
1.2. Dimensionnement du circuit de terre du poste
1.2.1. Méthodologie de dimensionnement et Prérequis
1.2.2. Etude théorique du dimensionnement du circuit de terre
1.2.3. Simulation du circuit de terre par le logiciel ETAP
1.4. Conclusion
2. JEUX DE BARRES
2.1. Introduction
2.2. Dimensionnement des Jeux de barres
2.2.1. Contraintes Electriques dans les jeux barres
2.2.2. Contraintes mécaniques dans les jeux de barres
2.3. Dimensionnement des Connexions secondaires
2.3.1. Contraintes électrique sur l’almélec
2.3.2. Contraintes mécaniques sur les connexions:
2.4. Conclusion
3. REDUCTEURS DE MESURES ET PLAN DE PROTECTION
3.1. Introduction
3.2. Plan de protection
3.2.1. Fonction de protection
3.2.2. Le plan de protection proposé du poste de CHEFCHAOUEN
3.3. Réducteurs de mesures
3.3.1. Transformateurs de courant TC
3.3.2. Transformateurs de tension TT
3.3.3. Application au poste de CHEFCHAOUEN
PARTIE IV ESTIMATION DU COUT DU PROJET
1. INTRODUCTION
2. COUTS DES EQUIPEMENTS DU POSTE 225/60/11KV
2.1. MATERIEL THT/HT/MT
2.2. MATERIEL BASSE TENSION
2.3. AUTRES EQUIPEMENTS
3. CONCLUSION 
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIES
ANNEXE A :ASPECT GENERAL DU PROJET
ANNEXE B : SERVICES AUXILIAIRES DU POSTE
ANNEXE C :RESEAU DE TERRE
ANNEXE D :JEUX DE BARRES
ANNEXE E :PLAN DE PROTECTION

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