01 Architecture Reseaux

8/14/2019 01 Architecture Reseaux

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Guide de conception des rseaux lectriques industriels T & D 6 883 427/A

1. Les architectures de rseaux


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1. LES ARCHITECTURES DE RESEAUX

L'architecture d'un rseau de distribution lectrique industriel est plus ou moins complexesuivant le niveau de tension, la puissance demande et la sret d'alimentation requise. Nous

allons identifier les diffrents postes de livraison HTB et HTA, et la structure des rseaux HTAet BT.

A la fin du chapitre, six exemples typiques de schmas de rseaux industriels sont montrs.

dfinition

La nouvelle norme en vigueur en France UTE C 18-510 dfinit les niveaux de tensionalternative comme suit :

- HTB pour une tension compose suprieure 50 kV

- HTA pour une tension compose comprise entre 1 kV et 50 kV

- BTB pour une tension compose comprise entre 500 V et 1 kV

- BTA pour une tension compose comprise entre 50 V et 500 V

- TBT pour une tension compose infrieure ou gale 50 V

Les notations de la norme CEI 38 seront parfois utilises dans ce document avec lesdfinitions suivantes :

- HT pour une tension compose comprise entre 100 V et 1000 VLes valeurs normalises sont : 45 kV - 66 kV - 110 kV - 132 kV - 150 kV - 220 kV

- MT pour une tension compose comprise entre 1000 V et 35 kVLes valeurs normalises sont : 3,3 kV - 6,6 kV - 11 kV - 22 kV - 33 kV

- BT pour une tension compose comprise entre 100 V et 1000 VLes valeurs normalises sont : 400 V - 690 V - 1000 V (50 Hz)


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1.1. Structure gnrale d'un rseau priv de distribution

Dans le cas gnral avec une alimentation en HTB, un rseau priv de distribution comporte(voir fig. 1-1) :

- un poste de livraison HTB aliment par une ou plusieurs sources, il est compos d'un ouplusieurs jeux de barres et de disjoncteurs de protection

- une source de production interne

- un ou plusieurs transformateurs HTB / HTA

- un tableau principal HTA compos d'un ou plusieurs jeux de barres

- un rseau de distribution interne en HTA alimentant des tableaux secondaires ou despostes HTA / BT

- des rcepteurs HTA

- des transformateurs HTA / BT

- des tableaux et des rseaux basse tension

- des rcepteurs basse tension.


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poste de livraisonHTB

productioninterne

tableau principal de distribution HTA

HTA

BT

HTA

BT

HTA

BT

HTA

BT

source d'alimentation

HTB

HTA

rseau de distributioninterne HTA

tableaux BTet distribution BT

tableaux secondaires dedistribution HTA

rcepteur HTA

rcepteur HTA

rcepteur HTA

rcepteur BT

rcepteur BT

Figure 1-1 : structure gnrale d'un rseau priv de distribution


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1.2. La source d'alimentation

En France, l'alimentation des rseaux industriels peut tre ralise, soit :

- en HTB, ce qui signifie que la tension est suprieure 50 kV, en gnral 63 kV, 90 kV ou225 kV.

- en HTA, ce qui signifie que la tension est comprise entre 1 kV et 50 kV, en gnral 5,5 kV,10 kV, 15 kV, 20 kV ou 33 kV.

- en BTA, ce qui signifie que la tension est infrieure 1 kV, en gnral 400 V.

La tension de la source d'alimentation est lie la puissance de livraison. Le tableau 1-1indique les niveaux de tensions d'alimentation usuellement choisis en France en fonction de lapuissance souscrite.

0 250 kVA 10000 kVA 40000 kVAtensiond'alimentation

puissance de livraison

BTA

HTA

HTB

HTB

63 kV ou 90 kV

225 kV

Tableau 1-1 : niveaux de tension d'alimentation en fonction de la puissance souscrite

Nota : les puissances associes aux diffrentes tensions rsultent d'tudes technico-conomiquesglobales qui prennent en compte l'intrt du client et du distributeur. Les caractristiqueslocales du rseau de distribution ou les particularits de l'installation lectrique du clientpeuvent entraner des modifications ces choix de niveau de tension.


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1.3. Les postes de livraison HTB

Ils concernent gnralement les puissances suprieures 10 MVA. L'installation du poste delivraison est comprise entre :

- d'une part, le point de raccordement au rseau de distribution HTB- d'autre part, la borne aval du ou des transformateurs HTB / HTA

Les schmas lectriques des postes de livraison HTB les plus couramment rencontrs sont lessuivants :

simple antenne (voir fig. 1-2)

NF

NF

NF

NF


jeu de barres HTB

vers tableau principal HTA

NF

Figure 1-2 : alimentation simple antenne d'un poste de livraison HTB

avantage : Cot minimalinconvnient : Disponibilit faible

Nota : les sectionneurs d'isolement associs aux disjoncteurs HTB ne sont pas reprsents.


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double antenne (voir fig. 1-3)

NF

NF

NF

NF

source 1

jeu de barres HTB


NF

NF NF

source 2

HTA

HTB

HTA

HTB

appareilsmanoeuvrs

par le distributeur

Figure 1-3 : alimentation double antenne d'un poste de livraison HTB

mode d'exploitation :

- normal : Les deux disjoncteurs d'arrive des sources sont ferms, ainsi que lesectionneur de couplage.Les transformateurs sont donc aliments par les 2 sources simultanment.

- perturb : En cas de perte d'une source, l'autre source assure la totalit de l'alimentation.

avantages :- bonne disponibilit, dans la mesure o chaque source peut alimenter la totalit du rseau- maintenance possible du jeu de barres, avec un fonctionnement partiel de celui-ci

inconvnients :- solution plus coteuse que l'alimentation simple antenne- ne permet qu'un fonctionnement partiel du jeu de barres en cas de maintenance de celui-ci



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double antenne - double jeu de barres (voir fig. 1-4)

NF

NF

source 1


NF NO

Dep1

NF NO

Dep2

NO NF

Dep3

NF

NF

NO NF

Dep4

NF

NF ou NO

NF NO NO NF

NF

source 2

JDB2

JDB1couplage double jeu de barres HTB

NF NF

HTB

HTA

HTB

HTA

Figure 1-4 : alimentation double antenne - double jeu de barres d'un poste de livraison HTB

mode d'exploitation :

- normal : La source 1 alimente, par exemple, le jeu de barres JDB1 et les dparts Dep1 etDep2.La source 2 alimente, par exemple, le jeu de barres JDB2 et les dparts Dep3 etDep4.Le disjoncteur de couplage peut tre maintenu ferm ou ouvert.

- perturb : En cas de perte d'une source, l'autre source assure la totalit de l'alimentation.En cas de dfaut sur un jeu de barres (ou maintenance de celui-ci), le disjoncteur de couplage est ouvert et l'autre jeu de barres alimente la totalit des dparts.

avantages :- bonne disponibilit d'alimentation- trs grande souplesse d'utilisation pour l'affectation des sources et des charges, et pour la

maintenance des jeux de barres- possibilit de transfert de jeu de barres sans coupure (lorsque les jeux de barres sont coupls, il

est possible de manoeuvrer un sectionneur si son sectionneur adjacent est ferm).

inconvnient :- surcot important par rapport la solution simple jeu de barres



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1.4. Les postes de livraison HTA

Ils concernent gnralement les puissances comprises entre 250 kVA et 10 MVA.

En France, deux types de postes de livraison HTA existent selon que le comptage est effectuen BT ou en HTA.

1.4.1. Les postes de livraison HTA comptage BT

En France, ils sont rgis par la norme NF C 13-100, ils ne comportent qu'un seultransformateur dont le courant secondaire est infrieur ou gal 2000 A, soit une puissanceinfrieure ou gale 1250 kVA pour une tension compose de 400 V.

simple drivation (voir fig. 1-5)

C

exploitation EDF

arrive ligne ariennedu distributeur

P

HTA

BT

Figure 1-5 : alimentation en simple drivation d'un poste de livraison HTA comptage BT

La cellule protection gnrale P doit tre un disjoncteur si le courant nominal est suprieur ou gal 45 A (voir NF C 13-100 433.1).Ce type de poste est utilis en gnral pour la distribution publique HTA en lignes ariennes, ilcomporte une seule source d'alimentation possible par le distributeur.


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coupure d'artre (voir fig. 1-6)

C

limite d'exploitation EDF

P NF NF NF

arrives du distributeur,cbles souterrainsen boucle

interrupteursmanoeuvrs par EDF

HTA

BT

Figure 1-6 : alimentation en coupure d'artre d'un poste de livraison HTA comptage BT

La cellule protection gnrale P doit tre un disjoncteur si le courant nominal est suprieur ou gal 45 A (voir NF C 13-100 433.1).Ce type de poste est utilis pour la distribution publique HTA urbaine en rseaux souterrains, ilpermet l'utilisateur de bnficier d'une source d'alimentation fiable partir de deux postessources ou 2 dparts HTA, ce qui limite les interruptions pour travaux ou en cas de panne.


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double drivation (voir fig. 1-7)

C

limite d'exploitation EDF

NF NO NF

interrupteursmanoeuvrs par EDF

HTA

BTarrives du distributeur cbles souterrains

Figure 1-7 : alimentation en double drivation d'un poste de livraison HTA comptage BT

La cellule protection gnrale P doit tre un disjoncteur si le courant nominal est suprieur ougal 45 A (voir NF C 13-100 433.1).

Lorsque le rseau public HTA comporte deux cbles souterrains distincts en parallle, le postepeut tre aliment par l'une ou l'autre de ces deux drivations.

La permutation d'une alimentation sur l'autre s'effectue lors de la disparition de la tension sur le cble alimentant le poste. Elle est ralise soit automatiquement, soit manuellement.

Ce schma, trs coteux pour le distributeur, est utilis lorsque les exigences de disponibilitsont importantes (le surcot est gnralement pay par l'utilisateur).


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1.5. Les rseaux HTA l'intrieur du site

Les rseaux HTA sont composs de tableaux et de liaisons alimentant ces tableaux. Nousallons d'abord tudier les diffrents modes d'alimentation des tableaux, puis les diffrentesstructures des rseaux permettant d'alimenter ces tableaux.

Nota : les sectionneurs d'isolement et les systmes de dbrochage permettant d'effectuer lamaintenance de l'installation ne sont pas reprsents sur les schmas.

1.5.1. Modes d'alimentation des tableaux HTA

Nous allons identifier les principales solutions d'alimentation d'un tableau HTA,indpendamment de son emplacement dans le rseau.

Le nombre de sources et la complexit du tableau diffrent suivant le niveau de sret defonctionnement dsir.

Les schmas sont classs dans un ordre tel que la sret de fonctionnement s'amliore tandisque le cot d'installation augmente.

1 jeu de barres, 1 source d'alimentation (voir fig. 1-9)

source

jeu de barres HTA

NF

dparts HTA

Figure 1-9 : 1 jeu de barres, 1 source d'alimentation

fonctionnement : en cas de perte de la source d'alimentation, le jeu de barres est horsservice jusqu'l'opration de rparation.


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1 jeu de barres sans couplage, 2 sources d'alimentation (voir fig. 1-10)

source 1

jeude barres HT

NF

dparts HTA

source 2

NF ou NO

Figure 1-10 : 1 jeu de barres sans couplage, 2 sources d'alimentation

fonctionnement : les deux sources peuvent fonctionner en parallle ou l'une en secours del'autre. En cas de dfaut sur le jeu de barres (ou maintenance de celui-ci), les dparts ne sontplus aliments.

2 demi jeux de barres avec couplage, 2 sources d'alimentations (voir fig. 1-11)

source 1

jeu de barres HT

NF

dparts HTA

source 2

NF

NF ou NO

Figure 1-11 : 2 demi-jeux de barres avec couplage, 2 sources d'alimentation

fonctionnement : le disjoncteur de couplage peut tre maintenu ferm ou ouvert.S'il est ouvert, chaque source alimente un demi - jeu de barres. En cas de perte d'une source,le disjoncteur de couplage est ferm et l'autre source alimente les 2 demi jeux de barres.En cas de dfaut sur un demi jeu de barres (ou maintenance de celui-ci), une partie seulementdes dparts n'est plus alimente.


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1 jeu de barres sans couplage, 3 sources d'alimentation (voir fig. 1-12)

source 3

jeu de barres HT

NF

dparts HTA

source 2

NF

source 1

NF ou NO

Figure 1-12 : 1 jeu de barres sans couplage, 3 sources d'alimentation

fonctionnement : les 3 sources peuvent fonctionner en parallle ou l'une en secours des deuxautres. En cas de dfaut sur le jeu de barres (ou maintenance de celui-ci), les dparts ne sontplus aliments.

3 sections de barres avec couplages, 3 sources d'alimentation (voir fig. 1-13)

source 1

jeu de barres HT

NF

dparts HTA

source 2

NF

NF ou NO NF ou NO

source 3

NF

Figure 1-13: 3 sections de barres avec couplages, 3 sources d'alimentation

fonctionnement : les 2 disjoncteurs de couplage peuvent tre maintenus ouverts ou ferms.S'ils sont ouverts, chaque source alimente sa section de barres. En cas de perte d'une source,le disjoncteur de couplage associ est ferme, une source alimente 2 sections de barres etl'autre 1 section de barres.En cas de dfaut sur une section de barres (ou maintenance de celle-ci), une partie seulementdes dparts n'est plus alimente.


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sources et dparts en "duplex" (voir fig. 1-14)

source 1

NF

Dep1

NO

NF

JDB2

JDB1double jeu debarres HTA

dparts HTA

couplage

NF

Dep2

NF

Dep3

NF

Dep4

source 2

NF

Figure 1-14 : sources et dparts en "duplex"

fonctionnement : le disjoncteur de couplage est maintenu ouvert en fonctionnement normal.Chaque source peut alimenter l'un ou l'autre des jeux de barres par ses deux cellulesdisjoncteur dbrochables. Par souci d'conomie, il n'y a qu'un seul disjoncteur pour les 2cellules dbrochables qui sont installes tte-bche. On peu ainsi facilement dplacer ledisjoncteur d'une cellule l'autre. Ainsi, si l'on veut que la source 1 alimente le jeu de barresJDB2, on dplace le disjoncteur dans l'autre cellule associe la source 1.

Le mme principe est mis en place pour les dparts. Ainsi, chaque dpart sont associesdeux cellules dbrochables et un seul disjoncteur. Chaque dpart peut tre aliment par l'unou l'autre des jeux de barres suivant l'emplacement du disjoncteur. Par exemple, la source 1alimente le jeu de barres JDB1 et les dparts Dep1 et Dep2. La source 2 alimente le jeu de

barres JDB2 et les dparts Dep3 et Dep4.

En cas de perte d'une source, le disjoncteur de couplage est ferm, l'autre source assure latotalit de l'alimentation.

En cas de dfaut sur un jeu de barres (ou maintenance de celui-ci), le disjoncteur de couplageest ouvert et chaque disjoncteur est plac sur le jeu de barres en service, afin que tous lesdparts soient aliments.

L'inconvnient du systme "duplex" est qu'il ne permet pas les permutations automatiques. Encas de dfaut, chaque permutation effectuer dure plusieurs minutes et ncessite la mise horstension des jeux de barres.


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2 jeux de barres, 2 attaches par dpart, 2 sources d'alimentation (voir fig. 1-15)

source 1

NO NF

Dep1

NO NF

Dep2

NF NO

Dep3

NF NO

Dep4

NF

NO

NF NO NO NF

NF

source 2

JDB2

JDB1couplage double jeu de

barres HTA

dparts HTA

Figure 1-15 : 2 jeux de barres, 2 attaches par dpart, 2 sources d'alimentation

fonctionnement : le disjoncteur de couplage est maintenu ouvert en fonctionnement normal.Chaque dpart peut tre aliment par l'un ou l'autre des jeux de barres suivant l'tat dessectionneurs qui lui sont associs, un seul sectionneur par dpart doit tre ferm.

Par exemple, la source 1 alimente le jeu de barres JDB1 et les dparts Dep1 et Dep2.La source 2 alimente le jeu de barres JDB2 et les dparts Dep3 et Dep4.En cas de perte d'une source, le disjoncteur de couplage est ferm, l'autre source assure latotalit de l'alimentation.

En cas de dfaut sur un jeu de barres (ou maintenance de celui-ci), le disjoncteur de couplageest ouvert et l'autre jeu de barres alimente la totalit des dparts.


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2 doubles jeux de barres coupls entre eux (voir fig. 1-16)

source 1

NF NO

Dep1

NF NO

Dep2

NO NF

Dep3

NO NF

Dep4

NF

NO

NF NO NO NF

NF

source 2

JDB2

JDB12 tableauxdouble jeu de barres HTA

dparts HTA

NO

D1 NO

D2

NO

Figure 1-16 : 2 doubles jeux de barres coupls entre eux

fonctionnement : il est presque identique au schma prcdent (2 jeux de barres, 2 attachespar dpart, 2 sources d'alimentation). La dcomposition du double jeux de barres en 2tableaux avec couplage (par D1 et D2) permet une plus grande souplesse d'exploitation.Chaque jeu de barres alimente un nombre de dparts moins important en fonctionnementnormal.


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1.5.2. Structure des rseaux HTA

Nous allons identifier les principales structures de rseaux HTA permettant d'alimenter lestableaux secondaires et les transformateurs HTA / BT. La complexit de la structure diffresuivant le niveau de sret de fonctionnement dsir.Les schmas lectriques des rseaux HTA les plus souvent rencontrs sont les suivants :

radial en simple antenne (voir fig. 1-17)

HTA

BT

tableau 2

source 1

NF

source 2

NF

NOtableau principal HT

tableau 1

HTA

BT

Figure 1-17 : rseau HTA radial en simple antenne

- les tableaux 1 et 2 et les transformateurs sont aliments par une seule source, il n'y a pas desolution de dpannage

- cette structure est prconise lorsque les exigences de disponibilit sont faibles, elle est souventretenue pour les rseaux de cimenterie.


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radial en double antenne sans couplage (voir fig. 1-18)

tableau 2

source 1

NF

source 2

NF

tableau principal HT

tableau 1

HTA

BT

NF NF NF NF

HTA

BT

HTA

BT

NF NO

NO

NF NO

Figure 1-18 : rseau HTA radial en double antenne sans couplage

- les tableaux 1 et 2 sont aliments par 2 sources sans couplage, l'une en secours de l'autre

- la disponibilit est bonne

- l'absence de couplage des sources pour les tableaux 1 et 2 entrane une exploitation moinssouple.


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radial en double antenne avec couplage (voir fig. 1-19)

tableau 2

source 1

NF

source 2

NF

NOtableau principal HT

HTA

BT

NF NF NF NF

NO

NF NF

NF NF

tableau 1NO

Figure 1-19 : rseau HTA radial en double antenne avec couplage

Les tableaux 1 et 2 sont aliments par 2 sources avec couplage. En fonctionnement normal,

les disjoncteurs de couplage sont ouverts.

- chaque demi jeu de barres peut tre dpann et tre aliment par l'une ou l'autre dessources

- cette structure est prconise lorsqu'une bonne disponibilit est demande, elle est souventretenue dans les domaines de la sidrurgie et de la ptrochimie


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en boucle

Cette solution est bien adapte aux rseaux tendus avec des extensions futures importantes.

Il existe deux possibilits suivant que la boucle est ouverte ou ferme en fonctionnementnormal.

boucle ouverte (voir fig. 1-20 a)

source 1

NF

source 2

NF

NF ou NOtableau principal HT

tableau 1

BT BT BT

NF NF NF NO NF NF

tableau 2 tableau 3

HTA HTA HTA

A B

Figure 1-20 a : rseau HTA en boucle ouverte

- les ttes de boucle en A et B sont quipes de disjoncteurs.- les appareils de coupure des tableaux 1, 2 et 3 sont des interrupteurs.- en fonctionnement normal, la boucle est ouverte (sur la figure, elle est ouverte au niveau

du tableau 2).- les tableaux peuvent tre aliments par l'une ou l'autre des sources.- un dfaut sur un cble ou la perte d'une source est pali par une reconfiguration de la

boucle (voir 10.1.7.1 du Guide des protections ).- cette reconfiguration engendre une coupure d'alimentation de quelques secondes si un

automatisme de reconfiguration de boucle est install. La coupure est d'au moins plusieursminutes ou dizaines de minutes si la reconfiguration de boucle est effectue manuellement

par le personnel d'exploitation.


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boucle ferme (voir fig. 1-20 b)

source 1

NF

source 2

NF

NFtableau principal HT

tableau 1

BT BT BT

NF NF NF NF NF NF

tableau 2 tableau 3

HTA HTA HTA

Figure 1-20 b : rseau HTA en boucle ferme

- tous les appareils de coupure de la boucle sont des disjoncteurs.- en fonctionnement normal, la boucle est ferme .- le systme de protection permet d'viter les coupures d'alimentation lors d'un dfaut

(voir 10.1.8 du Guide des protections ).

Cette solution est plus performante que le cas de la boucle ouverte car elle vite les coupuresd'alimentation.

Par contre, elle est plus onreuse car elle ncessite des disjoncteurs dans chaque tableau etun systme de protection plus labor.


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en double drivation (voir fig. 1-21)

source 1

NF

source 2

NF

NF ou NOtableau principal HTA

BT

BT

BT

NF

NO

NO

NF

NO

NFtableau 1

tableau 2

tableau 3

HTA

HTA

HTA

NF NF

Figure 1-21 : rseau HTA en double drivation

- les tableaux 1, 2 et 3 peuvent tre dpanns et tre aliments par l'une ou l'autre dessources indpendamment

- cette structure est bien adapte aux rseaux tendus avec des extensions futures limiteset ncessitant une trs bonne disponibilit.


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1.6. Les rseaux BT l'intrieur du site

Nous allons d'abord tudier les diffrents modes d'alimentation des tableaux basse tension.Ensuite, nous tudierons les schmas d'alimentation des tableaux secourus par des groupeslectrognes ou par une alimentation sans interruption.

1.6.1. Modes d'alimentation des tableaux BT

Nous allons identifier les principales solutions d'alimentation d'un tableau BT,indpendamment de son emplacement dans le rseau. Le nombre de sources d'alimentationpossibles et la complexit du tableau diffrent suivant le niveau de sret de fonctionnementdsir.

l'alimentation des tableaux BT avec une seule source d'alimentation (voir fig. 1-22)


HTA

BT

T1

T3T2

Figure 1-22 : alimentation des tableaux BT avec une seule source d'alimentation

Les tableaux T1, T2, T3 bnficient d'une seule source d'alimentation. Le rseau est dit detype radial arborescent.

En cas de perte de la source d'alimentation d'un tableau, celui-ci est hors service jusqu'l'opration de rparation.


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l'alimentation des tableaux BT par une double alimentation sans couplage (voir fig. 1-23)

source 1

HTA

BT

source 2

HTA

BT

D1 D2

NF NF

NO NF

D3 D4

T1

T2

source 3

HTA

BT

Figure 1-23 : alimentation des tableaux BT par une double alimentation sans couplage

Le tableau T1 bnficie d'une double alimentation sans couplage par 2 transformateursHTA/BT.

Fonctionnement de l'alimentation de T1 :- les deux sources alimentent T1 en parallle- en fonctionnement normal, les deux disjoncteurs sont ferms (D1 et D2).

Le tableau T2 bnficie d'une double alimentation sans couplage par un transformateur

HTA/BT et par un dpart issu d'un autre tableau BT.

Fonctionnement de l'alimentation de T2 :- une source alimente le tableau T2, la seconde assure le secours.- en fonctionnement normal, un seul disjoncteur est ferm (D3 ou D4).


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l'alimentation des tableaux BT par une triple alimentation sans couplage (voir fig. 1-25)

source 1

NO

source 2

HTA

BT

NF

T1

source 3

HTA

BT

NF

NF

Figure 1-25 : alimentation des tableaux BT par une triple alimentation sans couplage

Le tableau T1 bnficie d'une triple alimentation sans couplage par 2 transformateurs HTA/BTet par un dpart issu d'un autre tableau BT.

En fonctionnement normal, le tableau est aliment par les 2 transformateurs en parallle. Encas de dfaillance d'un ou des deux transformateurs, le tableau T1 est aliment par le dpart

issu d'un autre tableau.


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l'alimentation des tableaux BT par une triple alimentation avec couplage (voir fig. 1-26)

source 1

NF

source 2

HTA

BT

NF

D1

NOT1

source 3

HTA

BT

NF

D2

NO

NF

Figure 1-26 : alimentation des tableaux BT par une triple alimentation avec couplage

Le tableau T1 bnficie d'une triple alimentation avec couplage par 2 transformateurs HTA/BTet par un dpart issu d'un autre tableau BT.

En fonctionnement normal, les 2 disjoncteurs de couplage sont ouverts, le tableau T1 est

aliment par les 3 sources d'alimentation.

En cas de dfaillance d'une source, le disjoncteur de couplage de la source associe estferm, le disjoncteur arrive de la source dfaillante est ouvert.


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1.6.2. Les tableaux BT secourus par des alternateurs

1er exemple : 1 transformateur et 1 alternateur (voir fig. 1-27)

source 1

HTA

BT

NF

D1

T2

T1

NO D2 NF

G

circuits non prioritaires

normal/secours

circuits prioritaires

Figure 1-27 : 1 transformateur et 1 alternateur

En fonctionnement normal, D1 est ferm et D2 est ouvert. Le tableau T2 est aliment par letransformateur. En cas de perte de la source normale, on ralise les tapes suivantes :

1. Fonctionnement du dispositif normal/secours, ouverture de D1.

2. Dlestage ventuel d'une partie des rcepteurs des circuits prioritaires, afin de limiter l'impact de charge subi par l'alternateur.

3. Dmarrage de l'alternateur.

4. Fermeture de D2 lorsque la frquence et la tension de l'alternateur sont l'intrieur desplages requises.

5. Relestage des rcepteurs ventuellement dlests l'tape 2.

Lorsque la source normale est de nouveau en tat de marche, le dispositif normal/secoursbascule l'alimentation de T2 sur cette source et l'alternateur est arrt.


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2me exemple : 2 transformateurs et 2 alternateurs (voir fig. 1-28)

D2 T1

G

NO

D3


G

source 1

TR1

BTD4

source 2

TR2

BTD5

D1

NO

T2

NF

T3

HTA HTA

NF NF


normal/secours

Figure 1-28 : 2 transformateurs et 2 alternateurs

En fonctionnement normal, le disjoncteur de couplage D1 est ouvert et le dispositif normal/secours est sur la position D2 ferm et D3 ouvert. Le tableau T1 est aliment par letransformateur TR2.

En cas de perte de la source 2 ou de panne sur TR2, le secours de T1 (et une partie de T2)est assur prioritairement par le transformateur TR1, aprs fermeture du disjoncteur decouplage D1.

Les alternateurs ne sont mis en marche qu'aprs la perte des 2 sources principales

d'alimentation ou du jeu de barres de T2.

Le droulement des tapes de sauvegarde de l'alimentation des circuits prioritaires estidentique au 1er exemple.


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1.6.3. Les tableaux BT secourus par une alimentation sans interruption (ASI)

Les principaux lments constituant une ASI sont indiqus sur la figure 1-29 et dansle tableau 1-2.

~ _ ~

_

rseau 2

arrivesrseau

d'alimentationrseau 1

(5) by-pass manuel

(4) contacteur statique

(8) interrupteur

(7) interrupteur oudisjoncteur

(1) redresseur-chargeur

(2) batterie

(3) onduleur

(6) disjoncteur batterie

(9) interrupteur utilisation

NF

NO

NF NF

Figure 1-29 : constitution d'une alimentation sans interruption


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Dnomination Repres Fonction

Redresseur-

Chargeur

(1) Transforme la tension alternative du rseau d'alimentation entension continue destine :

- alimenter l'onduleur d'une part,

- assurer la charge et l'entretien de la batterie d'accumulateursd'autre part.

Batteried'accumulateurs

(2) Assure une rserve d'nergie destine alimenter l'onduleur encas de :

- disparition du rseau d'alimentation,

- rseau d'alimentation hors tolrance.

Onduleur (3) Transforme la tension continue issue du redresseur-chargeur ou

de la batterie d'accumulateurs en tension alternative tolrancesplus svres que celles du rseau (dlivre un courant alternatif proche de la sinusode thorique).

Contacteur statique (4) Ralise le basculement de l'alimentation de l'utilisation, del'onduleur vers le rseau 2 (secours) et rciproquement, sansinterruption (pas de coupure due un temps de permutationd'organes mcaniques - le basculement est ralis partir decomposants lectroniques en un temps < 1 ms).

Ce basculement intervient en cas d'arrt de l'onduleur, pour l'unedes raisons suivantes :

- arrt volontaire,

- surcharge sur l'utilisation dpassant les capacits de limitationde l'onduleur,

- anomalie interne.

By-pass manuel (5) Interrupteur manuel qui permet d'alimenter l'utilisation par lerseau 2 (secours), pendant une intervention de maintenance.

Interrupteursmanuels

disjoncteurs

de batterie

(6) (7) (8) (9) Permettent d'isoler les diffrents lments lors d'une interventionde maintenance

Tableau 1-2 : fonctions des diffrents lments d'une alimentation sans interruption


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arrive(s) rseau

Les appellations rseau 1 et rseau 2 dsignent deux arrives indpendantes du mmerseau :

- rseau 1 (ou normal) dsigne l'arrive alimentant normalement le redresseur-chargeur,- rseau 2 (ou secours) est une arrive dite de secours.

L'onduleur est synchronis en frquence et en phase avec le rseau 2. Ainsi, le contacteur statique peut permuter instantanment l'alimentation vers le rseau 2 (en un temps infrieur 1 ms).

Le raccordement de l'ASI un rseau 2 indpendant est recommand car il augmente ladisponibilit de l'ensemble. Cependant, il est possible de n'avoir qu'une arrive commune.

Le choix d'un type d'architecture d'alimentation sans interruption dpend de la qualit desrseaux 1 et 2, de l'utilisation et de la disponibilit requise. Le constructeur doit donner deslments suffisants au concepteur pour qu'il puisse choisir l'architecture la mieux adapte. Lesexemples ci-aprs explicitent les architectures les plus courantes.

1er exemple : Tableau BT secouru par un onduleur, avec un alternateur pour pallier l'autonomie limite de la batterie (gnralement de l'ordre de 15 mn) (voir fig. 1-30)

HTA

BT

G

circuits non prioritaires~

_ ~

_ filtre

NF NO

NF NF rseau 2rseau 1

Figure 1-30 : tableau BT secouru par un onduleur

Le filtre permet de diminuer les courants harmoniques remontant dans le rseaud'alimentation.


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2me exemple : Tableau BT secouru par 2 onduleurs en parallle sans redondance(voir fig. 1-31)

HTA

BT

G


_ ~

_

source

rseau 2

filtre


P

P2

~ _ ~

_ filtre

P

2

rseau 1

NF NO

NF NF

Figure 1-31 : tableau BT secouru par 2 onduleurs en parallle sans redondance

Cette configuration permet seulement d'obtenir un ensemble de puissance suprieure celledisponible en chane unitaire.

La puissance P fournir est divise galement entre les 2 onduleurs.

Toute dfaillance, de l'une des chanes se traduit par un transfert sans coupure de l'utilisationsur le rseau 2, sauf si le rseau est hors tolrance.


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n 3me exemple : Tableau BT secouru par 3 onduleurs dont 1 est en redondance active(voir fig. 1-32)

HTA

BT

G


_ ~

_

source


P

P2

~ _ ~

_ P

2

~ _ ~

_ P

2

NF NO

NF NF

rseau 1

rseau 2

filtre

filtre

filtre

Figure 1-32 : tableau BT secouru par 3 onduleurs dont 1 est en redondance active

Soit P la puissance maximale d'utilisation des circuits prioritaires.

Chaque onduleur a une puissance nominale deP

2, ce qui signifie que lorsqu'un onduleur

tombe en panne, les 2 autres onduleurs suffisent pour alimenter la totalit de la charge.On dit qu'il y a 3 chanes en parallle avec une redondance active 1/3.


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n 4me exemple : Tableau BT secouru par 3 onduleurs dont 1 est en redondance secours(voir fig. 1-33)

HTA

BT

G


source


~

_ ~

_

~ _ ~

_

~ _

3

1

2

rseau 2

rseau 112

~

_


3

NF

NO

NF

NF

Figure 1-33 : tableau BT secouru par 3 onduleurs dont 1 est en redondance secours

L'onduleur 3 n'est pas charg, il est en attente pour venir en secours des onduleurs 1 ou 2 .

La permutation est sans coupure grce aux contacteurs statiques ? et .Le contacteur statique assure le secours par le rseau 2 en cas de dfaillance du rseau 1,ou dfaillance des 2 onduleurs.

On dit qu'il y a 3 chanes en parallle, avec une redondance secours.


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n 5me exemple : 3 charges indpendantes alimentes par une montage "isolatedredundant" (voir fig. 1-34)

HTA

BT

G


source

rseau 2rseau 1

NF

NO

NF

NF

~

_ ~

_

~

_ ~

_

~

_ ~

_

~

_ ~

_

P 1

P 2

P 3

P s

ASI de secours

Figure 1-34 : 3 charges indpendantes alimentes par un montage "isolated redundant"

L'alimentation de chaque charge P P 1 2, et P 3 est indpendante.

En cas de panne d'un onduleur, le secours par le contacteur statique s'effectue au travers del'ASI de secours, donc par une alimentation non perturbe.

Si l'on veut se prmunir contre un dfaut simultan des 3 onduleurs, il faut que la puissancede l'ASI de secours soit P P P P s = + +1 2 3 .

Si l'on veut se prmunir contre un seul onduleur en dfaut, il faut que la puissance de l'ASI desecours soit

( ) P P P P s = max , ,

1 2 3.


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n 6me exemple : Tableau BT aliment par un montage double normal / secours - double jeude barres (voir fig. 1-35)

HTA

BT

G


source

rseau 2B

rseau 2A

NF

NO

NF

NF

normal / secours

~

_ ~

_

~

_ ~

_

rseau 1

jeu de barres 2

P

normal / secours

P

P

jeu de barres 1

utili-sation

NF

Figure 1-35 : tableau BT aliment par un montage double normal / secours - double jeu de barres

Chaque onduleur peut alimenter la totalit de l'utilisation.

En cas de maintenance d'un des deux normal / secours, l'autre assure le secours.

La maintenance d'un jeu de barres avec les disjoncteurs associs peut tre effectue sanscoupure, en alimentant l'utilisation par l'autre jeu de barres.


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1.7. Les rseaux industriels avec production interne

n exemple (voir fig. 1-36) :

Constitution du rseau :

- un poste de livraison HTA

- un tableau principal HTA aliment par les groupes de production interne

- des dparts HTA aliments par le distributeur qui ne peuvent pas tre secourus par lesgroupes de production interne

- un rseau HTA en boucle et certains dparts aliments en fonctionnement normal par lesgroupes de production interne. En cas de dfaillance de la production interne, cette bouclerseau et ces dparts peuvent tre aliments par le distributeur.


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Figure 1-36 : rseau industriel avec production autonome


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1.8. Exemples de rseaux typiques

n 1er exemple (voir fig. 1-37)


- un poste de livraison HTA comptage BT, en coupure d'artre avec deux arrives

- un tableau principal basse tension secouru par un alternateur

- un tableau prioritaire aliment par une alimentation sans interruption

- un rseau basse tension de type radial arborescent. Le tableau secondaire et les coffretsterminaux sont aliments par une seule source.


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Arrives du distributeur

C Comptage BT

Tableau principal BT

ASI

Tableau prioritaire

Tableau secondaire BT

Coffret terminal

G

HTA

BT

Coffret terminal

Poste de livraison HTA

Figure 1-37 : 1er exemple


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n 2me exemple (voir fig. 1-38)


- un poste de livraison HTA comptage HT

- un tableau principal HTA qui peut tre secouru par un groupe d'alternateurs, il alimente3 transformateurs

- un gnrateur homopolaire permettant de raliser une mise la terre du neutre par impdance lorsque le rseau est aliment par les alternateurs

- des tableaux gnraux basse tension TGBT1, TGBT2, TGBT3 indpendants, ils possdentchacun un dpart vers une ASI alimentant un circuit prioritaire

- un rseau basse tension de type radial arborescent. Les tableaux commande moteurs etles coffrets terminaux sont aliments par une seule source.


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n 3me exemple (voir fig. 1-39)



- un tableau principal HTA qui peut tre secouru par un groupe d'alternateurs, il alimente2 transformateurs HTA/BT

- un gnrateur homopolaire permettant de raliser une mise la terre du neutre par impdance lorsque le rseau est aliment par les alternateurs

- un tableau principal basse tension qui bnficie d'une double alimentation avec couplage

- chaque demi jeu de barres du tableau gnral basse tension possde une ASI alimentantun circuit prioritaire

- les tableaux secondaires, les coffrets terminaux et les tableaux commande moteurs sontaliments par une seule source.


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4me exemple fig. 1-40)


un tableau principal HTA qui peut tre secouru par un groupe d'alternateurs. Il alimente2 et untableau secondaire HTA en antenne

un rseau basse tension de type radial arborescent


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n 5me exemple (voir 1-41)


un poste de livraison HTA comptage HT-

- un4 alternateurs

. un rseau HTA en 20 kV en boucle compos de 3 tableaux secondaires HTA4, HTA5, HTA62 transformateurs 20 kV / 6 kV en antenne

- ur homo polaire permettant de raliser une mise la terre du neutre par impdance lorsque le rseau est aliment par les alternateurs.

un tableau gnral HTA compos de 2 demi jeux de barres aliment en 6 kV par 2 sources

Il alimente 3 tableaux secondaires HTA et 2 transformateurs 6 kV / BT en antenne.

un tableau secondaire HTA2 aliment par 2 sources avec couplage, compos de 2 demi

Il alimente 2 moteurs 6 kV et 2 transformateurs 6 kV / BT en antenne.

- leaux secondaires HTA1 et HTA3 aliments par une seule source.

Ils alimentent chacun un transformateur 6 kV / BT et un moteur 6 kV.un tableau gnral basse tension TGBT1 qui peut tre secouru par un alternateur

- GBT2 aliment par 2 sources avec couplage

-

- deux tableaux moteur 1 et 3 aliments par une seule source

un tableau moteur 2 aliment par 2 sources sans couplage


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Arrives dudistributeur

Tableau principal HTA : U = 20 kV

HTA HTA

HTAHTA

TT

Tableau gnral HTA : U = 6 kV

HTA HTA

BT BT

TGBTA TGBTB

Tableausecondaire HTA1



HTA HTA HTA HTA

BT BT BT BT

M M M M

G

TGBT1TGBT2

TGBT3

Tableaumoteur 1

Tableaumoteur 2

Tableaumoteur 3

M M M M M M

Rseau HTA en boucle : U = 2O kV




ASIASI

HTA

BT

HTA

BTBTBT

HTAHTAHTA HTA

BTBT

G

4 alternateurs

G G

HTA HTA HTA

BT BT BT

G

BT

HTA

gnrateur homopolaire


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n (voir fig.


- sectionneursSEC1 et SEC2 ne peuvent pas fonctionner en charge, ils sont en position ferme en

- un transformateur HTB/HTA central utilis en secours. Le couplage des transformateurs

l'quilibre des courants fournis par chaque transformateur)

- veaux de tension HTA : 20 kV et 6 kV

-3 sections de barres

-(transformateurs) avec couplage issus de 2 jeux de barres diffrents

-sources avec couplage

-


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Documents

01 Architecture Reseaux