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DEPARTEMENT : Génie ElectriqueOption : Génie des Systèmes Electriques

NAHIDI Hassan

2009 - 2010

ETUDE CRITIQUE DES APPAREILS DE PROTECTION ET

SUPERVISION DE LA BOUCLE 60KV

THEME :

- M.HMIDAT (P)- M.BELFQIH (R)- M.KHAFALLAH (EE)- Mlle. ELHARRAJ (EI)

Soutenu le 21/06/2010 par : Membres de jury :

Projet de fin d’études

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PLAN

Introduction.

Présentation.

Etude critique.

Solution.

Conclusion.

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Introduction

L’ensemble industriel Maroc Phosphore Jorf Lasfar est alimenté en énergie électrique par un réseau électrique composé de la centrale électrique et de la boucle 60KV raccordée à l’ONE et à IMACID, PMP et BMP via les postes PJ0 et PJ10.

Faire une étude critique des fonctions de protection

Supervision de le boucle 60 kV.

il est demandé de :

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Présentation

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À Jorf Lasfar d’El-Jadida on distingue deux entités :

Entité de production :

Acide phosphorique Électricité

Engrais

Entité intermédiaire:

Pompage des eaux de merStockage de phosphate

Export & import Liaison avec l’ONE

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TRAITMENT

D’EAU

ATELIER D’ACIDE SULFIRIQUE

ATELIER D’ACIDE PHOSPHORIQUE

ENGRAIS

CENTRALE THERMO-

ELECTRIQUE

AMMONIAC

Soufre Liquide

TSP,DAP

Eau de mer

Eau douce

PHOSFATE Sec

ENERGIE ELECTRIQUE

ACIDE PHOSFORIQUE

54% P2O5 ,EXPORT

Liaison Réseau National

MAP,NPK

VAPEUR

Diagramme de bloc de production

Entrées

SortiesAteliers de production

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Maroc Phosphore Jorf Lasfar

Indo Maroc Phosphore : IMACID

Euro Maroc Phosphore : EMAPHOS

Pakistan Maroc Phosphore : PMP

Bunge Maroc Phosphore : BMP

Pompage : l’eau de mer

Port : Export et import

Stockage : Phosphate

Liaison : ONE

Les Usines de Production du complexe Jorf Lasfar d’El-Jadida

Les Ateliers CommunsIntermédiaires

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Maroc Phosphore Jorf Lasfar MP

Indo Maroc Phosphore : IMACID

Pakistan Maroc Phosphore : PMP

Bunge Maroc Phosphore : BMP

Pompage

Port

Stockage

Liaison

PJ5

PJ6

PJ4

PJ7

PJ1

PJ2

PJ3PJ0 PJ10et

Ces postes sont reliés entre eux par une architecture en boucle et en antenne

Les usines et les ateliers ont besoin de l’électricité pour alimenter leurs unités.

Usines et ateliers Postes

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10

Ligne aérienne

Ligne souterraine

PJ10ONE

PJ0REM+ ONE

PJ4PMP

PJ7BMP

PJ1PEM

PJ11

PJ5Centrale

PJ6IMACID

PJ3Infrastructure

PJ2PORT

G G

G

G

G

G

34.5 MVA 34.5 MVA

3 x 47 MVA 34,5 MVA

POSTE GHANEM

Départ poste

Départ Transfo

Couplage

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Travée de couplage Travée départ

Combiné de

mesure« TT-TC »

Disjoncteur

Sectionneur

d’aiguillage Sectionneu

r d’aiguillag

e

Disjoncteur Combiné de mesure

Sectionneur général

Jeu de barres inférieur

Jeu de barres supérieur

Isolateur

Traversée murale

Ou entrée de poste

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Sectionneur MALT

DisjoncteurCombiné de

mesure

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Protections du transformateur 60kv/10kv.

La protection de départ câble.

La protection différentiel du jeu de barre.

La protection de distance.

Protections

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MIT 84

MIC 4530

PAK 412

R=6 1000A

Protections du transformateur

DTR

La protection Relais analogique

Protection départ transfo (surcharge) PAK412

Protection masse cuve transfo MIT84

Protection différentiel transfo MIC4530

Protection neutre résistant DTR

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La protection Relais

Protection différentiel câble DPDL

Protection directionnel de puissance PSW163

Protection de départ câble

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Iarrivée

Icouplage

Itransfo

si Iarrivée + Icouplage + Itransfo ≥ Ir

tous les disjoncteurs de départ et de couplage s’ouvrent.

Ir :courant de réglage

Protection différentiel du jeu de barre

Filtre RL

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Protection de distance

PJ0

Poste OCP

V1 = V – Z * I

Poste ONE

ZL l’impédance de la ligne AB

V1 V

I

A B

Première zone deuxième zone

Z = 0,8 ZL Z = 1,2 ZL

Troisième zone

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Mesure

P1P2

P1P2

SFEL

CCP

Courant (ampèremètre)

PuissanceCourant tension

Transducteur 4 – 20 mA

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Etude critique

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Le relais électromécanique (RXAP)

Relais électromécanique de commutation pour la sélection de boucles de mesure

Sélection de boucles de mesure d’impédance

Temps de commutation : de 300 ms à 500 ms

Les pertes et parfois des aléas de fonctionnement

sensible à l'harmonique du rang 2

Les phases a , b et c

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Fiabilité de fonctionnement de relais (PAK412)

200/5A

10Kv /60kV

S = 2,5MVA

d’où I = 24,06 A S = √3 * U * I

Le transformateur peut supporter 20% de I Soit un courant Iph :

Iph = 1.2 x 24.056 x 5 / 200 = 0.72 A

Le minimum de réglage sur le relais PAK412 est 3 A soit : Iphr = 3A

Détérioration du transformateur pour les faibles surcharges.

PAK412

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Le transducteur 4 – 20 mA :

Fiabilité de mesure

Alimentation auxiliaire 127V

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Absence de signalisation de défauts

La commande à distance des disjoncteurs n’est pas disponible

• Autres :

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Filtre RL

200/5A

600/5A

600/5A

15/5 A

La protection JDB (Le TC de rattrapage )

Le TC de rattrapage

200/5A * 15/5 = 600/5A

600/5A

Précision de mesure

Fiabilité de fonctionnement

Ne détecte pas le départ qui est en défaut

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Poste PJ3 Poste PJ2 Liaisons Heures pointes Heures pleines Heures creuses

PJ2 – PJ3

PJ2 TR1

PJ3 TR2

PJ3 - PJ2

TR1 TR2

DéplacementPas de précision de la lecture

Poste PJ0

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Solutions

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Relais Analogique

Relais Numérique

Augmenter la fiabilité et la précision

Option d’archivage et d’enregistrement

Configuration des rapports de TC

Temps de réponse < 20 ms

Afficheur numérique de I , U , E, P et Q

Centralisation de l’information (échange d’énergie)

Commande à distance

Avantages des relais numériques:

Supervision de la boucle HT

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Le matériel à installer :

Relais de protection numérique.

Modules d’automates programmables pour la supervision .

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Couplage JDB

Protection :

différentiel JDB. Départ

poste OCP

Protection :

Départ câble.Différentiel câble.Directionnel de puissance.

Départ transformateur

Protection :

Départ transformateur. Masse cuve transformateur. De la résistance du neutre. Différentiel transformateur.

Départ poste ONE

Protection :

De distance. Différentiel ligne.

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Fonction de Protection Relais numérique

Protection de départ.Protection départ transfo (maximum de courant).Protection de la résistance du neutre.

UFM

Protection différentiel câble 7SD52

Protection directionnel de puissance F650

Protection différentiel jeux de barres 7SS52

Protection de distance P442

Protection différentiel ligne 7SD63

Protection masse cuve transformateur P120

Protection différentiel transformateur MD32-T

Relais numérique PJ0 PJ1 PJ2 PJ3 PJ5 TOTAL

UFM 7 5 4 4 9 29

7SA52 4 2 2 2 2 12

7SD63 3 0 0 0 0 3

F650 6 2 2 2 4 16

7SS52 1 1 1 1 1 5

MD32-T 1 3 2 2 7 15

P120 1 3 2 2 7 15

P422 3 0 0 0 0 3

Les relais qui assurent les fonctions de protection Le nombre de relais à commander pour le remplacement

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P120

UFM

2Buching 1500/5A

Protection numérique transformateur

4 X TC

1 X TTMD32T

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SIPROTEC 7SD61 650F

UFM

Protection départ câble TPS

TPI

7SD52

F650

UFM

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Protection numérique – Arrivée ONE

Arrivée ONE

P442

SIPROTEC 7SA63

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COUPLAGE

Départ poste Départ Transfo

Unité de traitement

7SS52

Module 7SS523

Protection numérique – jeu de barres

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ModbusControlNetEntrée TORSortie TOREthernet

Salle Contrôle Commande

Réseaux terrain

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Carte entrée TORPOSTE

TOTALPJ0 PJ1 PJ2 PJ3 PJ5

1756- IH 161 33 18 14 14 36 109

Pour chaque travée on va déterminer :

Le nombre de modules STOR

Le nombre de modules ETOR

MODULE DE SORTIE POSTE

PJ0 PJ1 PJ2 PJ3 PJ5 TOTAL

1756-OW161 2 2 2 2 3 11

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PJ0 PJ1 PJ2 PJ3 PJ5 TOTALE1756-A13 4 2 2 2 4 141756-L61 2 2 2 2 2 101757-SRM 2 2 2 2 2 101756-IH161 33 18 14 14 36 1151756-OW16 2 2 2 2 3 111756-MVI 1 1 1 1 1 51756-A7 2 2 2 2 2 101756-PA75 6 4 4 4 6 241756-CNBR 6 4 4 4 6 241756-SYNC 2 1 1 1 2 71756-ENBT 2 2 2 2 2 101786-RG6 2 2 2 2 2 101786-XT 4 4 4 4 4 201786-TPR 12 8 8 8 8 441757-SRC 2 2 2 2 2 10

SWITCH 3COM .. PORTS 2 2 2 2 2 10

Quantité

Sur la base de calcul de module E/S on va déterminer la quantité de module et accessoire de :

Communication Traitement Alimentation Connexions

API2 ControlLogix

API 1ControlLogix

ControlNet

Switch Ethernet Liaison Ethernet en Cuivre

Redondance Switch

Module E/S

Architecture de communication entre automates d’un Poste

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PJ1

PJ2

PJ5

PJ3

PJ10

PJ0 PJ11

Architecture réseaux de communication entre API de la boucle 60Kv

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Etude technico économique

Le taux horaire de production de l’acide phosphorique et les engrais est estimé à 300KDH/heure

le complexe Maroc Phosphore aura un gain évalué à : 300 * 16 =

Moisdurée d'arrêt

(d’origine électrique)

Mai 360 minJuin 15 min

Juillet 17 minAoût 45 min

Septembre 280 minOctobre 65 min

Novembre 23 mindécembre 63 minJanvier 17 minFévrier 20 minMars 15 minAvril 40 minTotal 960 min = 16 Heures

4,8MDH/an

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Coût global d’investissement (matériel , installation et mise en service ) : = 77.684.256,00 DH 80 MDH

Etude technico économique

Le Temps de Retour sur l’Investissement TRI :

= 77.684.256,00 DH / 4.800.000 ,00 DH. = 20 mois.

le projet est rentable

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Conclusion

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Merci pour votre

attention