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Mémoire du Projet de Fin d’Etudes Pour l’Obtention du Diplôme Ingénieur d’Etat

Mémoire du Projet de Fin d’Etudes Pour l’Obtention du Diplôme Ingénieur d’Etat en Génie Electrique (Option: Electrotechnique et Automatismes Industriels) Configuration du Système Contrôle-Commande Numérique et Protection du poste source 60/20 kV pour le Laminoir d’U.I.S Réalisé par : Cheicknè SIDIBE Encadré par: Mme. ABBASSI Khadija SKALLI (EHTP) M. Smail OUMELLAL (ALSTOM) Mlle Khadija FARAH (ALSTOM) Casablanca, Juin 2012 Contrôle Commande Numérique & Protection 2 Projet de fin d’études Juin 2012 Je dédie ce travail à : Mes chers parents Pour tous leurs sacrifices, leur bienveillance à mon succès, et leur soutien moral. Pour leur aide, durant toute la période de mes études. Que ce travail soit la preuve de mon éternelle reconnaissance, amour et respect. Mes frères et sœurs Qui m’ont encouragés, à leur façon, à surmonter les difficultés et ont rendu ma vie meilleure. Mes familles et mes amis pour leur soutien, leur reconnaissance et leur affection. Mes respectables professeurs Qui m’ont tant formés pour être à la hauteur de représenter mon honorable école. Mes encadrants Pour leur aide et leur accompagnement qui m’ont permis de mener à bien mon projet. Dédicace Contrôle Commande Numérique & Protection 3 Projet de fin d’études Juin 2012 Je tiens à exprimer, au terme de ce travail, mes sincères remerciements à: Mme. ABBASSI, mon encadrante interne, pour l’honneur qu’elle m’a accordé en voulant bien m’encadrer, pour sa disponibilité tout au long de ces quatre mois et pour ses critiques qui m’ont permis de mener à bien ce travail. M. OUMELLAL, Responsable Front Office (ALSTOM Grid SAS), mon encadrant externe, qui malgré son emploi du temps surchargé, a toujours été à l’écoute du moindre de mes besoins et pris le temps de m’orienter tout au long de mon travail de fin d’études. M. JAHEL, Mme ENNADIR, M. RAHMOUNI, respectivement Chef de projet de la centrale de Jorf Lasfar (ALSTOM POWER), Chef de projet des services thermales (ALSTOM POWER) et Chef de projet senior (ALSTOM Grid Services), mes parrains, qui ont pris la peine de m’aider. Mlle FARAH, M. HOR, M. SAOUDI, tous Ingénieur Protection & Système (ALSTOM Grid SAS), pour leur encadrement, et pour leurs conseils et remarques pertinents qui m’ont été d’une grande utilité. M. LAHMAR, M. CAILLIS, M. AMIRI, respectivement Tender, Area Sales Manager, Project Manager (ALSTOM Grid SAS), pour leur soutien et pour avoir mis à ma disposition les outils nécessaires au bon déroulement du projet. Mr. RAZOUK, Chef de projet Adjoint (ALSTOM Grid Systems ERT) pour sa sympathie, son écoute et sa disponibilité vis-à-vis de mon travail. Toute personne à ALSTOM Maroc qui a contribué de prés et de loin à la réalisation de ce projet et qui a veillé à partager son savoir faire et son expérience avec moi. Tous nos professeurs qui œuvrent continuellement pour nous assurer une formation de haut niveau dans les conditions adéquates. Remerciements Contrôle Commande Numérique & Protection 4 Projet de fin d’études Juin 2012 Table des matières Liste des figures....................................................................................................................................... 9 Liste des tableaux .................................................................................................................................. 15 Résumé ................................................................................................................................................. 18 Abstract ................................................................................................................................................ 19 Introduction ........................................................................................................................................... 20 Chapitre I. : Présentation du projet .................................................................................................. 21 A. Cahier des charges ..................................................................................................................... 22 1. Zone géographique ................................................................................................................ 22 2. Contexte du projet ................................................................................................................. 23 3. Objet du cahier des charges .................................................................................................. 23 4. Intervenants........................................................................................................................... 24 B. Objectifs du projet : ................................................................................................................... 24 C. Hypothèses du projet : .............................................................................................................. 24 Chapitre II. : Présentation de l’organisme d’accueil ......................................................................... 25 D. Présentation du Groupe ALSTOM ............................................................................................ 26 1. Organigramme d’ALSTOM Maroc ........................................................................................ 27 E. ALSTOM Grid Maroc .................................................................................................................. 28 1. Organigramme Grid ............................................................................................................... 28 2. Organigramme SAS ................................................................................................................ 28 3. Activités de l’équipe locale .................................................................................................... 29 Chapitre III. : L’évolution du système contrôle-commande des postes de transformation ........... 32 A. Définition ................................................................................................................................... 33 B. Relais électromécanique ........................................................................................................... 33 1. Avantages .............................................................................................................................. 33 2. Inconvénients ........................................................................................................................ 33 C. Relais électronique .................................................................................................................... 34 1. Avantages .............................................................................................................................. 34 2. Inconvénients ........................................................................................................................ 35 D. Relais numérique ....................................................................................................................... 35 1. Avantages .............................................................................................................................. 36 2. Inconvénients ........................................................................................................................ 36 Chapitre IV. : Description du Poste ................................................................................................. 37 Contrôle Commande Numérique & Protection 5 Projet de fin d’études Juin 2012 A. Description ................................................................................................................................ 38 B. Combinés de mesures ............................................................................................................... 39 C. Equipements spéciaux ............................................................................................................... 40 1. Disjoncteur 60 kV.................................................................................................................. 40 2. Changeur de prises (Régleur en charge) ............................................................................... 42 Chapitre V. : Etude des caractéristiques électriques du Schéma Unifilaire du Poste. ................... 44 Introduction ....................................................................................................................................... 45 A. Régime du neutre ...................................................................................................................... 45 1. Différentes méthodes de mise à la terre. ............................................................................. 45 2. Comparaison des différents systèmes de mise à la terre. .................................................... 48 3. Choix du régime du neutre : .................................................................................................. 51 B. Le courant de court-circuit : ...................................................................................................... 52 1. Utilités du calcul des courants de court-circuit : ................................................................... 52 2. Les types de défaut :.............................................................................................................. 53 3. Les conséquences des différents types de défaut : .............................................................. 54 4. Calcul des courants de court-circuit : .................................................................................... 54 Chapitre VI. : Etude des paramètres de réglage des protections (Relais numériques) : Plan de protection 59 A. Intérêt du système de protection (pourquoi un plan de protection) : ..................................... 60 B. Quelques concepts sur les défauts électriques ......................................................................... 60 1. Défauts électriques et ses conséquences :............................................................................ 60 2. Fausses manœuvres .............................................................................................................. 61 3. Surcharges ............................................................................................................................. 61 4. Surtension.............................................................................................................................. 61 5. Une mauvaise manipulation du disjoncteur. ........................................................................ 61 6. Chute de tension ................................................................................................................... 62 7. Tension de contact : .............................................................................................................. 62 C. Rôle et établissement d’un plan de protection : ....................................................................... 62 D. Les qualités d’un système de protection : ................................................................................. 63 1. La sélectivité : ........................................................................................................................ 63 2. La vitesse : ............................................................................................................................. 66 3. L’absence de déclenchement intempestif : .......................................................................... 66 4. La sécurité des déclenchements : ......................................................................................... 67 E. Protection du transformateur ................................................................................................... 68 Contrôle Commande Numérique & Protection 6 Projet de fin d’études Juin 2012 1. Protection du transformateur contre les défauts internes ................................................... 69 2. Protection du transformateur contre les surcharges externes ............................................. 73 3. Autres protections ................................................................................................................. 74 4. Courant d’Enclenchement du transformateur : .................................................................... 74 5. Surfluxage .............................................................................................................................. 75 6. Exemple de configuration de protection du transformateur : .............................................. 76 F. Protection des lignes : ............................................................................................................... 77 1. Protection Max I : .................................................................................................................. 77 2. Protection différentielle de ligne : ........................................................................................ 77 3. Protection distance : ............................................................................................................. 78 G. Protection des jeux de barres 60 kV .......................................................................................... 82 Chapitre VII. : Choix des protections numériques du système ........................................................ 83 A. Introduction ............................................................................................................................... 84 B. Tranche départs 60 kV ............................................................................................................... 85 C. Tranche transformateur 60/20 kV............................................................................................. 89 D. Tranche (HTA) 20 kV ................................................................................................................. 90 1. Cellule Départ (HTA) 20 kV ................................................................................................... 90 2. Cellule Arrivée (HTA) 20 kV .................................................................................................. 93 3. Cellule Automatisme de Délestage-Rélestage (HTA) 20 kV.................................................. 93 E. Tranche Complémentaire .......................................................................................................... 94 F. Récapitulatif .............................................................................................................................. 94 G. Consommation totale des IED de mon projet ........................................................................... 96 Chapitre VIII. : Programmation des protections ............................................................................... 99 A. Présentation et Fonctionnement de Micom Studio S1 : ........................................................ 100 1. Description : ........................................................................................................................ 100 2. Présentation générale de PSL .............................................................................................. 101 3. Paramètres de Réglages : .................................................................................................... 102 4. Le fichier MCL 61 850 .......................................................................................................... 104 5. Fichier Evènements : ........................................................................................................... 106 6. Fichier Enregistrement des perturbations : ........................................................................ 106 7. Fichier Connexion : .............................................................................................................. 106 B. Programmation Schéma Logique (PSL) et Paramètres de Réglages des différentes tranches 106 1. PSL de la tranche 60 kV. ...................................................................................................... 106 Contrôle Commande Numérique & Protection 7 Projet de fin d’études Juin 2012 2. Paramètres de réglages de la P442 N°1 (tranche 60 kV)..................................................... 111 3. PSL et paramètres de réglages de la tranche Transformateur 60/20 kV ........................... 111 4. PSL et paramètres de réglages de la tranche RAME 20 kV ................................................ 115 5. Paramètres de réglages de la Rame 20 kV .......................................................................... 116 Chapitre IX. : Supervision et la téléconduite ................................................................................. 117 A. Introduction : ........................................................................................................................... 118 B. Présentation de PACiS ............................................................................................................. 118 C. Configuration du système PACiS ............................................................................................. 120 D. L’éditeur du système de configuration (SCE) ........................................................................ 120 1. Présentation de l’interface de SCE ...................................................................................... 120 2. Partie électrique : ................................................................................................................ 122 3. Partie équipements (IED) : .................................................................................................. 134 4. Partie graphique (supervision) : .......................................................................................... 149 E. Conclusion : ............................................................................................................................. 160 Chapitre X. : Test des IED de protection .......................................................................................... 161 Introduction ..................................................................................................................................... 162 A. Outils et les intervenants ........................................................................................................ 162 B. Logiciel Omicron et la caisse d’injection ................................................................................. 162 1. Caisse d’injection : ............................................................................................................... 162 2. Le logiciel d’Omicron : ......................................................................................................... 163 Chapitre XI. : Gestion du projet ..................................................................................................... 176 A. Avant-projet ............................................................................................................................ 177 B. Méthode de calcul du coût global du projet ........................................................................... 179 Conclusion ................................................................................................................................................. 181 Bibliographie........................................................................................................................................ 181 Annexes ............................................................................................................................................... 183 A. Annexe : Liste des fonctions de protection ............................................................................. 183 B. Annexe : Schéma unifilaire ...................................................................................................... 185 ......................................................................................................................................................... 186 C. Annexe : Mécanisme de commande du disjoncteur 60 kV ..................................................... 187 D. Annexe : Mécanisme de commande du régleur en charge ..................................................... 187 E. Annexe : tableau fonctionnel des relais de surintensité ......................................................... 188 F. Annexe : tableau fonctionnel des relais de distance ............................................................... 189 G. Annexe : tableau fonctionnel pour relais P14x ....................................................................... 190 Contrôle Commande Numérique & Protection 8 Projet de fin d’études Juin 2012 H. Annexe : Schéma uploads/Ingenierie_Lourd/ pfe-alstom-grid.pdf