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.......................................................................... Cahier technique n° 127 Introduction à l’appareillage très haute tension J. Pasteau Collection T echnique Les Cahiers Techniques constituent une collection d’une centaine de titres édités à l’intention des ingénieurs et techniciens qui recherchent une information plus approfondie, complémentaire à celle des guides, catalogues et notices techniques. Les Cahiers Techniques apportent des connaissances sur les nouvelles techniques et technologies électrotechniques et électroniques. Ils permettent également de mieux comprendre les phénomènes rencontrés dans les installations, les systèmes et les équipements. Chaque Cahier Technique traite en profondeur un thème précis dans les domaines des réseaux électriques, protections, contrôle-commande et des automatismes industriels. Les derniers ouvrages parus peuvent être téléchargés sur Internet à partir du site Schneider Electric. Code : http://www.schneider-electric.com Rubrique : Le rendez-vous des experts Pour obtenir un Cahier Technique ou la liste des titres disponibles contactez votre agent Schneider Electric. La collection des Cahiers Techniques s’insère dans la « Collection Technique » de Schneider Electric. Avertissement L'auteur dégage toute responsabilité consécutive à l'utilisation incorrecte des informations et schémas reproduits dans le présent ouvrage, et ne saurait être tenu responsable ni d'éventuelles erreurs ou omissions, ni de conséquences liées à la mise en œuvre des informations et schémas contenus dans cet ouvrage. La reproduction de tout ou partie d’un Cahier Technique est autorisée après accord de la Direction Scientifique et Technique, avec la mention obligatoire : « Extrait du Cahier Technique Schneider Electric n° (à préciser) ». n° 127 Introduction à l’appareillage très haute tension CT 127 édition juin 1984 J. PASTEAU Licencié en sciences physiques en 1959, il entre chez Merlin Gerin en 1962 au bureau d’études des disjoncteurs pneumatiques où il est chargé principalement de préparer et de suivre la partie technique des contrats. Depuis 1983 il est délégué de Merlin Gerin dans les organismes techniques (CEI, UTE, CENELEC, CIGRE,...). Cahiers Techniques Schneider Electric n° 127 / p.2 Cahiers Techniques Schneider Electric n° 127 / p.3 Sommaire 1 Origine et domaine de la THT 1.1 Pourquoi la THT p. 4 1.2 Ordres de grandeur p. 4 2 Les réseaux de transport THT 2.1 Structure des réseaux p. 5 2.2 Perturbations p. 5 2.3 Structure d’un poste p. 6 3 L’isolement 3.1 Isolements principaux p. 7 3.2 Formes de tension appliquées p. 7 3.3 Réalisation des isolations p. 9 3.4 Isolement des circuits auxiliaires p. 9 3.5 Vieillissement des isolations p. 10 3.6 Perturbations radiophoniques p. 10 4 La commutation des courants en THT 4.1 Coupure au passage du courant par zéro p. 11 4.2 Les principaux cas de coupure p. 11 4.3 Enclenchements particuliers p. 12 4.4 Séquences de manœuvres p. 12 5 Les disjoncteurs THT 5.1 Différences avec un disjoncteur basse tension p. 13 5.2 Constitution p. 13 5.3 Les types de disjoncteurs THT p. 14 6 L’hexafluorure de soufre (SF6) 6.1 Caractéristiques chimiques p. 17 6.2 Aspects quantitatifs p. 17 6.3 Aspects qualitatifs p. 17 p. 19 8 Les postes blindés 8.1 Origines p. 20 8.2 Réalisation p. 21 8.3 Contraintes particulières p. 21 8.4 Choix d’utilisation p. 21 9 Montage et entretien 9.1 Montage partiel p. 22 9.2 Essais individuels p. 22 9.3 Entretien p. 22 10 Les normes 10.1 Rôle p. 23 10.2 Types de normes p. 23 Bibliographie p. 24 Introduction à l’appareillage très haute tension II y a si peu de gens directement concernés par l’appareillage Très Haute Tension (THT) qu’il est généralement peu (ou pas) enseigné. Ce document est destiné à initier les techniciens confrontés à ce domaine, en leur indiquant ses principales contraintes particulières, leurs ordres de grandeur et la façon habituelle d’y faire face. 7 Les mécanismes de commande et les contraintes mécaniques Cahiers Techniques Schneider Electric n° 127 / p.4 1 Origine et domaine de la THT 1.1 Pourquoi la THT L’énergie électrique n’est généralement pas produite à proximité immédiate des lieux d’utilisation massive. II faut donc la transporter par des lignes ou des câbles. Pour une puissance donnée, le courant à transporter sera inversement proportionnel à la tension de transport. Par exemple, pour évacuer l’énergie d’un groupe de 100 MVA, le courant sera de 260 A sous 220 kV mais de 4 000 A sous 15 kV. Le transport de 4 000 A sous 15 kV entraînerait des coûts d’équipement et surtout de pertes par effet Joule inadmissibles. Les courants de court-circuit et leurs effets seraient aussi considérablement augmentés. Or, il existe maintenant des groupes de 1 300 MVA ! Donc on est conduit à augmenter la tension des réseaux de transport. Evidemment, il y a une limite supérieure principalement constituée par le coût des isolements. Pour en savoir plus, voir le Cahier Technique n° 40. 1.2 Ordres de grandeurs c les réseaux de transport sont triphasés, sans conducteur de neutre. c le domaine de ce qu’on appelle Très Haute Tension va de 60 à 800 kV (entre phases). II existe des projets jusqu’à 1 200 kV. c leurs fréquences sont 50 ou 60 Hz (quelques cas à 16 2/3 Hz). c les courant transportés vont de 400 à 3 000 A. Cahiers Techniques Schneider Electric n° 127 / p.5 2 Les réseaux de transport THT 2.1 Structure des réseaux Les réseaux de transport constituent une vaste grille couvrant le territoire, à laquelle sont raccordées les sources et les utilisations (groupes, transformateurs). Chaque nœud A, B et C (cf. fig. 1 ) constitue un « poste d’interconnexion ». Ce poste est en général constitué par un collecteur principal appelé « jeu de barres » sur lequel se raccordent les lignes, au moyen d’appareils. Fig. 1 : exemple d’une partie d’un réseau de transport. En général, les points neutres des transformateurs sont mis à la terre (toujours pour les tensions supérieures à 170 kV) pour faciliter la coordination des isolements et le fonctionnement des relais de protection. Dans certains cas, cette mise à la terre ne se fait qu’au moment de la manœuvre du disjoncteur, au moyen d’un conjoncteur de neutre. 2.2 Perturbations Le fonctionnement d’un réseau peut être perturbé par différents facteurs dont les principaux sont : c variation de charge nécessitant la modification du schéma (mise en route ou arrêt de générateurs, mise en parallèle de ligne...) c court-circuit provoqué par un coup de foudre, par la défaillance d’un équipement, quelquefois par une fausse manœuvre ou d’autres causes accidentelles. La manœuvre des appareils peut être manuelle dans le premier cas ou commandée par des automatismes eux-mêmes renseignés par des capteurs de courant et de tension judicieusement placés. Dans chaque ligne, l’énergie peut transiter dans un sens ou dans l’autre selon le schéma général du moment. Si un défaut se produit en X, (cf. fig. 1) il sera alimenté par les deux extrémités de la ligne AC qui devront être déclenchées, mais elles seules, pour permettre le maintien en service du reste du réseau. Cahiers Techniques Schneider Electric n° 127 / p.6 2.3 Structure d’un poste La figure 2 représente un schéma typique de poste THT. Chaque raccordement sur le jeu de barres B s’appelle « travée » ou « départ » et comprend des appareils tels que : D = disjoncteur Appareil utilisé pour couper ou raccorder un circuit et capable de couper et d’établir tous les courants susceptibles de se développer à son emplacement, courts-circuits compris. S = sectionneur Appareil capable de ne couper que des courants très petits, mais dont I’isolement entre contacts ouverts est sûr et vérifiable facilement. C’est l’un des principaux organes de sécurité d’un poste. On parle de « coupure visible ». ST = sectionneur de mise à la terre (MALT) Organe de sécurité qui complète le sectionneur en dérivant vers la terre de facon sûre, tout courant qui pourrait naître dans le conducteur qu'il protège. Tc = transformateur de courant Utilisé pour la mesure de l’énergie que véhicule le circuit ou pour sa protection. Le secondaire d’un Tc ne doit jamais rester ouvert, car une forte surtension apparaîtrait à ses bornes. Tt = transformateur de tension Utilisé en combinaison avec les Tc dans le même but. Permet aussi de déceler la présence de tension. Est parfois remplacé par un diviseur capacitif pour les mêmes usages. P = organe de coordination d’isolement (parafoudre ou éclateur). Tp = transformateur de puissance C = tête de câble 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 appelé « simple jeu de barres ». II en existe plusieurs autres. Les postes d’interconnexion peuvent être installés à l’intérieur, mais le sont plus généralement à l’extérieur. Ils doivent alors pouvoir supporter les contraintes atmosphériques telles que la température (de -54 à +55 °C selon les pays), la pluie, le givre et le vent. Fig. 2 : schéma unifilaire d’un poste à simple jeu de barres. Cahiers Techniques Schneider Electric n° 127 / p.7 3 L'isolement 3.1 Isolements principaux On distingue les isolements suivants : c l’isolement entre chaque phase et la terre, c l’isolement entre contacts ouverts dit aussi « entrée-sortie » qui intervient lorsque l’appareil est uploads/Industriel/ ct-127.pdf