OK

1. DEPARTEMENT : Génie Electrique
Option : Génie des Systèmes Electriques
NAHIDI Hassan
2009 - 2010
1
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

2. PLAN
Introduction.
Présentation.
Etude critique.
Solution.
Conclusion.
2

3. 3
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 :

4. 4
Présentation

5. 5
À Jorf Lasfar d’El-Jadida on distingue deux entités :
Entité de production :
Acide phosphorique
Électricité
Engrais
Entité intermédiaire:
Pompage des eaux de mer
Stockage de phosphate
Export & import
Liaison avec l’ONE

6. 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,NPKVAPEUR
Diagramme de bloc de production
Entrées
SortiesAteliers de production
6

7. 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 Communs
Intermédiaires
7

8. 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
PJ3
PJ0 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
8

9. 9

10. Ligne aérienne
Ligne souterraine
PJ10
ONE
PJ0
REM+ ONE
PJ4
PMP
PJ7
BMP
PJ1
PEM
PJ11
PJ5
Centrale
PJ6
IMACID
PJ3
Infrastructure
PJ2
PORT
G G
G
G
G
G
34.5 MVA 34.5 MVA
3 x 47 MVA 34,5 MVA
POSTE GHANEM
10
Départ poste Départ Transfo
Couplage

11. Travée de couplage Travée départ
Combiné
de mesure
« TT-TC »
Disjoncteur
Sectionneur
d’aiguillage
Sectionneur
d’aiguillage
DisjoncteurCombiné de
mesure
Sectionneur
général
Jeu de barres inférieur
Jeu de barres supérieur
Isolateur
Traversée
murale
Ou entrée de
poste
11

12. Sectionneur MALT
Disjoncteur
Combiné de
mesure
12

13.  Protections du transformateur 60kv/10kv.
 La protection de départ câble.
 La protection différentiel du jeu de barre.
 La protection de distance.
Protections
13

14. 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
14

15. La protection Relais
Protection différentiel câble DPDL
Protection directionnel de puissance PSW163
Protection de départ câble
15

16. 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
16

17. 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
17

18. Mesure
P1
P2
P1
P2
SFEL
CCP
Courant
(ampèremètre)
Puissance
Courant
tension
Transducteur 4 – 20 mA
18

19. Etude critique
19

20. Le relais électromécanique (RXAP)
Relais électromécanique de
commutation pour la sélection
de boucles de mesure
20
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

21. 21
Fiabilité de fonctionnement de relais (PAK412)
200/5A
10Kv /60kV
S = 2,5MVA
d’où I = 24,06 AS = √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

22. 22
Le transducteur 4 – 20 mA :
Fiabilité de mesure
Alimentation auxiliaire 127V

23. 23
Absence de signalisation de défauts
La commande à distance des disjoncteurs n’est pas disponible
• Autres :

24. Filtre RL
24
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

25. 25
Poste PJ3Poste PJ2
Liaisons Heures pointes Heures pleines Heures creuses
PJ2 – PJ3
PJ2 TR1
PJ3 TR2
PJ3 - PJ2
TR1 TR2
 Déplacement
 Pas de précision de la lecture
Poste PJ0

26. 26
Solutions

27. 27
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

28. 28
Le matériel à installer :
Relais de protection numérique.
Modules d’automates programmables pour la supervision .

29. 29
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.

30. 30
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 protectionLe nombre de relais à commander pour le remplacement

31. P120 UFM
2Buching
1500/5A
Protection numérique transformateur
4 X TC
1 X TT
MD32T
31

32. SIPROTEC 7SD61 650F
UFM
Protection départ câble
TPS
TPI
7SD52
F650
32
UFM

33. Protection numérique – Arrivée ONE
Arrivée ONE
33
P442
SIPROTEC
7SA63

34. COUPLAGE
Départ poste Départ Transfo
Unité de
traitement
7SS52
Module
7SS523
Protection numérique – jeu de barres
34

35. Modbus
ControlNet
Entrée TOR
Sortie TOR
Ethernet
Salle Contrôle Commande
Réseaux terrain
35

36. 36
Carte entrée TOR
POSTE
TOTAL
PJ0 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

37. PJ0 PJ1 PJ2 PJ3 PJ5 TOTALE
1756-A13 4 2 2 2 4 14
1756-L61 2 2 2 2 2 10
1757-SRM 2 2 2 2 2 10
1756-IH161 33 18 14 14 36 115
1756-OW16 2 2 2 2 3 11
1756-MVI 1 1 1 1 1 5
1756-A7 2 2 2 2 2 10
1756-PA75 6 4 4 4 6 24
1756-CNBR 6 4 4 4 6 24
1756-SYNC 2 1 1 1 2 7
1756-ENBT 2 2 2 2 2 10
1786-RG6 2 2 2 2 2 10
1786-XT 4 4 4 4 4 20
1786-TPR 12 8 8 8 8 44
1757-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 :
37
 Communication
 Traitement
 Alimentation
 Connexions

38. API2
ControlLogix
API 1
ControlLogix
ControlNet
Switch
Ethernet
Liaison Ethernet en Cuivre
Redondance Switch
Module E/S
Architecture de
communication entre
automates d’un Poste
38

39. PJ1
PJ2
PJ5
PJ3
PJ10
PJ0 PJ11
Architecture réseaux de communication
entre API de la boucle 60Kv
39

40. 40
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 =
Mois durée d'arrêt
(d’origine électrique)
Mai 360 min
Juin 15 min
Juillet 17 min
Août 45 min
Septembre 280 min
Octobre 65 min
Novembre 23 min
décembre 63 min
Janvier 17 min
Février 20 min
Mars 15 min
Avril 40 min
Total 960 min = 16 Heures
4,8MDH/an

41. 41
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

42. 42
Conclusion

43. Merci pour votre
attention
43