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CT 161 édition juin 1992 n°161 permutation automatique des alimentations dans l

CT 161 édition juin 1992 n°161 permutation automatique des alimentations dans les réseaux HT et BT Georges THOMASSET Diplômé ingénieur IEG en 1971. Depuis, il a réalisé des études de conception de réseaux industriels complexes au sein de la Direction Technique dans la Société Merlin Gerin. Après avoir dirigé le bureau d’études «distribution publique Moyenne Tension» et «hydraulique» Il est, depuis 1984, responsable du service technique de l’unité industrie du département de réalisations d’ensembles. Cahier Technique Merlin Gerin n° 161 / p.2 Cahier Technique Merlin Gerin n° 161 / p.3 L’absence, même fugitive, d’alimentation électrique est de nos jours un handicap majeur pour les industries dont les fabrications ne tolèrent aucun arrêt, comme pour les IGH -immeubles de grande hauteur- dont les circuits de sécurité doivent toujours être opérationnels. Aussi, la permutation des sources normales d’alimentation sur des sources de remplacement ou de secours s’avère être une fonction de plus en plus employée dans la distribution électrique, publique et privée. Dans ce Cahier Technique, sont tout d’abord étudiées, les difficultés de mise en œuvre des dispositifs de permutation, … et les solutions techniques à retenir. Ensuite sont présentés les différents types de permutation avec des exemples pratiques. Puis un tableau en fait la synthèse en rappelant leurs principaux domaines d’application. permutation automatique des alimentations dans les réseaux HT et BT sommaire 1. Introduction p. 4 2. Différents types de permutation Problèmes posés par les p. 4 permutations et précautions à prendre. Présence d'un défaut sur le p. 4 réseau aval. Les caractéristiques de la p. 4 source de remplacement. Elaboration des ordres de p. 5 permutation. L'absence de tension pendant p. 6 la durée d'une permutation non synchrone. Verrouillage mécanique des p. 6 appareils de manœuvre entre eux en BT et HT. Tenue diélectrique des p. 6 appareils de manœuvre en HT. 3. Permutation synchrone Exemple n° 1. p. 7 Exemple n° 2. p. 7 Exemple n° 3. p. 8 4. Permutation à temps mort En basse tension. p. 9 Exemple. p. 9 En haute tension. p. 10 Exemple n° 1. p. 10 Exemple n° 2. p. 10 5. Permutation pseudo-synchrone Principe. p. 12 Domaine d'emploi. p. 12 Difficultés. p. 12 Permutation ultra-rapide avec contrôle du déphasage. p. 13 6. Tableau récapitulatif p. 15 7. Conclusion p. 15 Annexe : description sommaire d'un comparateur de phases p. 16 Cahier Technique Merlin Gerin n° 161 / p.4 1. introduction et cela en basse comme en haute tension. La commande de ces appareils peut être : I manuelle : c’est le dispositif le plus élémentaire et économique. Il nécessite l’intervention d’un agent d’exploitation, la durée du passage de la source défaillante à la source de remplacement ou de sécurité peut être très longue (déplacement de l’agent). I automatique : c’est le dispositif le plus rapide et… le plus employé. Néanmoins le schéma de principe peut, dans la majeure partie des cas, se réduire à une alimentation normale, une alimentation de remplacement ou de sécurité et un jeu de barres, point commun aux deux alimentations à partir duquel les récepteurs sont alimentés. Les dispositifs de permutation de sources sont installés afin d’assurer la continuité d’alimentation de certains récepteurs prioritaires, pour des raisons de sécurité de personnes ou de maintien d’un cycle de production par exemple. Leur mise en route est commandée soit par une défaillance de l’alimentation principale normalement en service, soit par un ordre volontaire. Ces dispositifs sont particulièrement employés : I pour l’alimentation : I des ordinateurs, I des immeubles de grande hauteur, I des éclairages et systèmes de sécurité : balisage des aéroports, des locaux recevant du public, etc, I des auxiliaires essentiels de centrales thermiques, I de chaînes complètes de fabrication dont le procédé ne tolère aucun arrêt temporaire d’un élément de la chaîne (sidérurgie, pétrochimie, etc.) ; I dans la distribution publique moyenne tension pour : I les permutations des lignes et des transformateurs HT -Haute Tension-, dans les postes source, I l’alimentation des postes HTA/BT -HT de niveau A (U ≤50 kV) / Basse Tension (U ≤1 kV)- en double dérivation. Les matériels mis en œuvre pour réaliser les équipements de permutation sont très variés, par exemple dans les circuits de puissance, les appareils de manœuvre sont des contacteurs électromécaniques ou statiques, des disjoncteurs ou des interrupteurs, 2. différents types de permutation Trois types principaux de permutation de sources sont habituellement employées : I synchrone durée du transfert : nulle (exemple : couplage de générateurs) ; I à temps mort durée du transfert : 0,2 à 30 s (exemple : fonction normal / secours en BT) ; I pseudo-synchrone durée du transfert : 100 à 300 ms (exemple : reprise au vol des moteurs asynchrones). Toute permutation doit être précédée d’un certain nombre de conditions satisfaites dont certaines imposent des précautions particulières. problèmes posés par les permutations et précautions à prendre Pour réaliser une installation comportant une permutation de sources répondant bien aux impératifs de continuité de service de ses utilisateurs, plusieurs points nécessitant des précautions par- ticulières sont à étudier lors du projet : I la présence d’un défaut sur le réseau aval, I les caractéristiques de la source de remplacement, I l’élaboration des ordres de permutation, I l’absence de tension pendant la durée d’une permutation (cas d’une permutation non synchrone), I le verrouillage mécanique des appareils de manœuvre entre eux, en BT et en HT, I la tenue diélectrique des appareils de manœuvre (en HT). présence d’un défaut sur le réseau aval Lorsque la rupture de l’alimentation normale a été provoquée par un défaut situé en aval du permutateur, il est recommandé de ne pas permuter les sources d’alimentation. Dans ce cas il faut bloquer, par un ordre venant du système de protection du réseau aval, le circuit de commande du dispositif de permutation. les caractéristiques de la source de remplacement La puissance nominale, la puissance de court-circuit, les impédances de liaison et le régime du neutre de la source de remplacement, peuvent être très différents de la source principale. Ainsi par exemple la source principale peut être un transformateur de 800 kVA, 380 V, 50 Hz, Icc = 20 kA alors que la source de remplacement Cahier Technique Merlin Gerin n° 161 / p.5 I effectuer des essais après une réparation ou modification de la ligne principale. L’action du détecteur de présence de retour de tension de la source principale sera donc largement temporisée (quelques dizaines de secondes à plusieurs minutes). Nota : a) les dispositifs permettant de passer de la source principale à la source de remplacement, sans retour à la source principale après réapparition de cette dernière, sont appelés couramment permutateurs ; b) les dispositifs avec retour automatique à la source principale sont appelés : inverseurs normal-secours. Les difficultés de détection de l’absence de tension de l’alimentation normale I maintien de la tension du réseau de distribution en l’absence de la source d’alimentation. Alors que la source d’alimentation a disparu, la tension du réseau de distribution peut être entretenue par : I la tension résiduelle restituée par les moteurs asynchrones en cours de ralentissement pendant une durée approximative de 0,3 à 1 s environ, I la tension induite aux bornes des moteurs synchrones en cours de ralentissement, I la tension due à la décharge des condensateurs éventuels branchés sur ce réseau. Ce maintien de tension ne permet pas, pour une permutation rapide des sources, de détecter rapidement l’absence effective de la tension de la source principale par des dispositifs conventionnels simples tels que relais voltmétrique à seuil. I absences de tension fugitives pour lesquelles le dispositif de permutation ne doit pas être sollicité. De telles absences ont pour origines les automatismes de réseau tels que réenclencheurs rapides et/ou lents, les permutations de transformateurs ou des lignes HT dans les postes de transformation HT, etc. Il en est de même pour les baisses de tension du réseau dues à des chutes de tension excessives provoquées par les surintensités fugitives (défaut entre phases ou phase-terre éliminé par les protections sélectives du réseau, les démarrages de gros moteurs, etc.). élaboration des ordres de permutation Les ordres de permutation ont pour origine des contrôles de tension : I absence de tension sur l’alimentation normale (ou principale) pour commander, si la source de remplacement est un groupe électrogène, le démarrage de son moteur ; I présence de tension stabilisée en sortie de la source de remplacement, pour commander le passage sur la source de remplacement ; I présence de tension sur l’alimentation normale, pour revenir en position normale. Les ordres de permutation I pour le passage de la source principale à la source de remplacement. Une absence ou baisse de tension de l’alimentation principale peut être : I permanente, suite à : - un déclenchement de l’appareil de protection amont, - une surcharge importante du réseau provoquant une chute de tension élevée, - etc. I mais aussi fugitive, due à : - un fonctionnement des automatismes de réenclenchement rapide ou lent des lignes aériennes du distributeur, - un court-circuit entre phases éliminé normalement par les dispositifs de uploads/Ingenierie_Lourd/ permutation-automatique-des-sources.pdf