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Cours du réseau électrique

Le document aborde les différents aspects de la production, du transport et de la distribution de l'énergie électrique, incluant des sources comme l'énergie hydraulique, thermique, éolienne et solaire. Il décrit également les schémas de fonctionnement des centrales et les technologies utilisées pour la transformation et la distribution de l'énergie à travers des postes de répartition et des réseaux de différentes tensions. Enfin, il souligne l'importance de l'architecture des réseaux dans la minimisation des pertes lors du transport de l'électricité.

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Cours de réseaux électriques 1
Cours de réseaux électriques 2 SOMMAIRE CHAPITRE I : PRODUCTION DE L’ENERGIE ELECRIQUE 1. ENERGIE HYDRAULIQUE 2. ENERGIE THERMIQUE 3. ENERGIE SOLAIRE 4. ENERGIE EOLIENNE 5. AUTRES FORMES D’ENERGIES
Cours de réseaux électriques 3 SOMMAIRE CHAPITRE II : TRANSPORT ET DSTRIBUTION H.T ET M.T DE L’ENERGIE ELECTRIQUE 2. ARCHITECTURE DES RESEAUX 1. TECHNIQUES DU TRANSPORT 6. LES LIGNES 3. POSTES DE REPARTITION 4. DISTRIBUTION M.T 5. POSTES M.T
Cours de réseaux électriques 4 SOMMAIRE CHAPITRE III : DISTRIBUTION B.T 1. BILAN DE PUISSANCE 2. FACTURATION 3. COMPENSTION DE L’ENRGIE REACTIVE 4. REGIMES DES NEUTRES 5. CALCUL DES COURANTS DE DEFAUT EN UN POINT DU RESEAU
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Cours de réseaux électriques 6 SOMMAIRE CHAPITRE I : PRODUCTION DE L’ENERGIE ELECRIQUE 1. ENERGIE HYDRAULIQUE 2. ENERGIE THERMIQUE 3. ENERGIE SOLAIRE 4. ENERGIE EOLIENNE 5. AUTRES FORMES D’ENERGIES
Cours de réseaux électriques 7 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE I – L’ENERGIE HYDRAULIQUE I-1-Introduction La centrale hydraulique transforme de l’énergie potentielle de l’eau en énergie électrique . L’énergie cinétique fait tourner les turbines qui font tourner à leur tour les alternateurs .
Cours de réseaux électriques 8 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE I- 2- Classification Les caractéristiques les plus importantes qui déterminent l’énergie d’une chute d’eau sont :  le débit spécifique d’eau ( l / km ² )  la hauteur de la chute ( m ) La classification se fait en fonction de la hauteur de la chute d’eau : Chute de grande hauteur : plus de 300 m . On utilise des turbines PELTON . Chute de moyenne hauteur : de 15 m jusqu’au 300 m .On utilise des turbines FRANCIS moyenne et rapide . Chute de petite hauteur : moins de 15 m .On utilise des turbines FRANCIS de très grande vitesse , d’hélice et KAPLAN I-3- Éléments d’une centrale Barrage d’emmagasinage d’eau C’une construction gigantesque pour retenir de l’eau à une certaine hauteur de chute (voir photo)
Cours de réseaux électriques 9 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE Prise d’eau C’est la partie de la tuyauterie touchant directement le barrage . La régulation de la prise d’eau se fait au moyen des portes et des valves .
Cours de réseaux électriques 10 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE Canal d’eau C ‘est la conduite qui amène l’eau de barrage jusqu’aux turbines . Pour des chutes de certaines hauteur , l’entrée aux turbines est faite moyennant des tuyaux forcés Chambre de pression Dans toute installation qui se termine par un canal forcé , il faut placer une chambre de pression ( cheminée d’équilibrage ) à la fin du canal de prise . Cette chambre sert à éliminer les surpressions produites par les coups de bélier causés par la variation du débit dans le canal forcé.
Cours de réseaux électriques 11 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE Typesdecheminées d’équilibrage Oscillation de la surface d’eau Lors de la fermeture de la vanne
Cours de réseaux électriques 12 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE Turbines C’est l’un des organes les plus important dans la production de l’énergie hydraulique. Il sont en trois types : PELTON , FRANCIS , KAPLAN
Cours de réseaux électriques 13 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE
Cours de réseaux électriques 14 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE
Cours de réseaux électriques 15 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE La centrale C’est l’endroit où logent tous les éléments de la transformation de l’énergie électrique tel que les turbines , les alternateurs . CENTRALE - extérieur
Cours de réseaux électriques 16 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE CENTRALE - intérieur
Cours de réseaux électriques 17 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE Parc de transformation Il contient le transformateur ( 10 kV à 20 kV) , les jeux de barres et les moyens de protection pour les départs
Cours de réseaux électriques 18 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE II – ENERGIE THERMIQUE II-1-Principe Il repose sur la conversion de l’énergie calorifique produite par des combustibles ( fossile ,gaz , charbon , pétrole etc…) en énergie mécanique à travers des turbines à vapeur qui à leurs tour, entraînent des alternateurs fournissant de l’électricité nécessaire . Le site abritant les machines pour ces opérations est la centrale thermique . Ces centrales sont différenciées par la nature du combustible employé, on Distingue alors :  les centrales thermiques classiques : qui emploient les combustibles naturels  les centrales thermiques modernes ( nucléaire ): qui utilisent des réactions nucléaires de certains atomes . CNTRALE THERMIQUE
Cours de réseaux électriques 19 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE II-2-Schéma de principe
Cours de réseaux électriques 20 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE II-3- Les éléments d’une centrale thermique classique Combustibles Charbon , gaz , huile lourde (gazoil) etc… Chaudière (générateur de vapeur ) Son rôle est de générer la vapeur d’eau à une température et pression bien données.
Cours de réseaux électriques 21 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE Elle est composée :  d’une enceinte qui contient de l’eau adoucie . Dans cette enceinte logent un foyer des tubes de circulation de la flamme .  d’un brûleur : son rôle est la pulvérisation du combustible et la création de la flamme BRULEUR FLAMME
Cours de réseaux électriques 22 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE Turbine Elle reçoit la vapeur d’eau à haute pression , provoquant le mouvement de rotation de son axe .Elle est composée de trois corps HP , MP et BP.
Cours de réseaux électriques 23 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE Alternateur Il est accouplé à l’axe de la turbine , transformant l’énergie mécanique en électrique
Cours de réseaux électriques 24 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE Circuit d’alimentation d’eau Comprend un condenseur ,qui reçoit de la vapeur d’eau à la sortie de la turbine pour le transformer à nouveau en eau , tour de réfrigération , pompe d’extraction , pompe d’alimentation etc… Parc de transformation Transforme la tension pour son transport et sa distribution
Cours de réseaux électriques 25 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE II-4-Cycle de fonctionnement
Cours de réseaux électriques 26 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE II-5-Centrale nucléaire Principe le principe de production de l’énergie électrique par une centrale nucléaire est presque le même que celui produite avec une centrale thermique classique ; ce qui fait la différence , est le combustible utilisé . La vapeur d’eau surchauffée dans ce cas ,est obtenue grâce à l’énergie thermique dégagée d’une réaction nucléaire ( E = m x c² ) . On distingue deux réactions nucléaires possible :  de fusion : où deux noyaux légers se combinent ,c’est le cas des atomes de Deuterium (eau lourd ) le Tritium et les astres . Fusion de 4 noyaux d’hydrogène fusionnent en un atome d’hilium (c’est le cycle du SOLEIL
Cours de réseaux électriques 27 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE  de fission : les noyaux des atomes lourds se désintègrent ( Uranium – Plutonium ) en donnant naissance à deux ou trois neutrons . La réaction de fission est une réaction en chaîne Les neutrons les atomes fissiles peuvent à leur tour engendrer de nouvelles fissions . Ce phénomène s’il n’est pas contrôlé dans le réacteur une explosion aura lieu , pour cela ce type de réaction doit être régulé .
Cours de réseaux électriques 28 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE Réacteur  Barre de contrôle : Cadmium et le Bore  Modérateur : Hydrogène lourd Béryllium , Carbone , Oxygène
Cours de réseaux électriques 29 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE III- ENERGIE EOLIENNE III-1- Principe Le vent est porteur d'énergie cinétique, ce qui lui permet d'effectuer un travail au sens physique du terme. Cette énergie est calculée ainsi : la puissance produite en kW dépend de la vitesse du vent dans la troisième puissance P ~ V 3. autrement dit, en cas de doublement de la vitesse, la puissance est multipliée par 8. La vitesse de mise en service: le rotor commence à tourner quand le vent souffle à 2 mètres/seconde. La production d'énergie commence à partir de 4 mètres/seconde. La puissance nominale est atteinte à une vitesse du vent de 12 mètres/seconde. A partir de 25 mètres/seconde, l'installation est mise hors service pour éviter les risques d'endommagement du rotor. Une éolienne est un transformateur d'énergie. Dès que le vent atteint une certaine vitesse, les pales du rotor se mettent à tourner. Une partie de l'énergie cinétique contenue dans le vent est transformée en énergie de rotation. Les installations éoliennes sont connectées au réseau électrique de moyenne tension par un transformateur pour être proches des utilisateurs.
Cours de réseaux électriques 30 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE III-2-Constitution Une installation éolienne est généralement formée d'un rotor, qu'on appelle souvent hélice, de la nacelle et d'un transformateur. Elle repose en principe sur un socle en béton.
Cours de réseaux électriques 31 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE 1 Mécanisme d'ajustement des pales 2 Moyeu du rotor 3 Multiplicateur 4 Arbre du rotor avec paliers 5 Orientation selon la direction du vent 6 Ventilateur 7 Dispositif de freinage du rotor 8 Commande de l'orientation 9 Génératrice 10 Agrégat hydraulique
Cours de réseaux électriques 32 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE IV- ENERGIE SOLAIRE VI-1-Introduction La terre reçoit de l’énergie solaire sous forme de rayonnement . Pour transformer l’énergie solaire en énergie électrique deux voies sont possibles :  la voie thermodynamique : utilisant la technique des miroirs de concentration Permet d’obtenir des températures de l’ordre de 500°C qui sont mise à profit pour Chauffer un mélange de sels fondus et stockés à 450 °C . A partir de là , le processus thermique classique permet d’alimenter un groupe turboalternateur d’une puissance de 2000 kW  la voie photovoltaïque : qui permet de convertir directement le rayonnement solaire en énergie électrique
Cours de réseaux électriques 33 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE IV-2-Principe de fonctionnement Cellule solaire La cellule solaire n’est autre qu’une jonction P-N d’un matériau semi-conducteur dont les propriétés sont apte pour la transformation de l’énergie provenant du soleil ( E = h ) en énergie électrique
Cours de réseaux électriques 34 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE Module ou panneau photovoltaïque C’est un ensemble de cellules qui ,dans un groupe sont connectées en série pour donner une tension plus grande et dans un deuxième sont connectées en parallèle pour avoir du courant . vi V =  vi ii I = ii Champ photovoltaïque C’est un ensemble de module
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Cours de réseaux électriques 36 SOMMAIRE CHAPITRE II : TRANSPORT ET DSTRIBUTION H.T ET M.T DE L’ENERGIE ELECTRIQUE 2. ARCHITECTURE DES RESEAUX 1.TECHNIQUES DU TRANSPORT 5. LES LIGNES 3. POSTES DE REPARTITION 4. DISTRIBUTION M.T
Cours de réseaux électriques 37 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique I-TECHNIQUES DU TRANSPORT La distribution est le dernier maillon de chaîne qui réunit les usines de production de l’énergie électrique à l’abonné ,utilisateur de cette énergie.
Cours de réseaux électriques 38 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique I-1- Différents catégories des tensions L'électricité est un agent énergétique lié à la puissance. L'approvisionnement en électricité provenant des centrales exige l'installation de lignes aériennes ou souterraines permettant d'acheminer le courant jusqu'aux consommateurs. Selon la tension d'exploitation, on distingue les réseaux suivants :  très haute tension 230 ou 400 kV (220 ou 380 kV)  haute tension 50 à 150 kV  moyenne tension 10 à 30 kV (6 à 24 kV)  basse tension 230 ou 400 V
Cours de réseaux électriques 39 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique Pourquoi le transport en H.T ? Si on veut transporter une puissance P = constante , sur une longueur bien définie les pertes par effet JOULE sont données par : carréautensionlaà nellesproportiontinversemensontperteslesquecontateOn )cos(3 où'd cos3 cos3estéetransportpuissancelaOr 2 2 2   U RP pj U P I UIPRIpj   Plus on enlève la tension plus on réduit les pertes JOULE : en URSS et en CANADA le transport s’éffectue en 750 kV .
Cours de réseaux électriques 40 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique Pourquoi le transport en triphasé  En monophasé : R V R i ²2RIpjmono   Triphasé 4 fils : I’1 V1 V2 V3 I’2 I’3 N 63 33 ou'D 3 coscos3 2 2' '' pjmonI RRIpj I IVIVIP         
Cours de réseaux électriques 41 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique  Triphasé 3 fils U12 U23 U31 I’’2 I’’3 I’’1 2 ²" ouD'coscos3 "" pjmono RIpj VIUIP    En conclusion : le transport en triphasé réduit les pertes Joule,d’autre part on remarque que dans tous les cas il y’a une augmentation de 50% de matière . Pour rester sur la même quantité de matière, on prend la section en triphasé est égal 2/3 de la section en monophasé d’ ou une résistance en triphasé égal à 3/2 celle du monophasé.
Cours de réseaux électriques 42 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique II-ARCHITECTURE DES RESEAUX ELECTRIQUES II-1-Inteconnexion Avantages  Réduction de la puissance installée  Production de l’énergie proche des sources d’énergie (charbons, mines , fleuves…) quitte à transporter sur des grandes distances  Resoud le problème des déséquilibres entre la production et la consommation Inconvénients  Demande beaucoup d’attention au moment de la connexion C1 C2 C3 C4 C5
Cours de réseaux électriques 43 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique II-2- Structures Réseaux radiaux Type arborescent Artère principale Artères secondaires Type rayonnant
Cours de réseaux électriques 44 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique Réseaux en boucle Poste de transformation H.T/M.T Postes de TR M.T/B.T Réseau en boucle simple
Cours de réseaux électriques 45 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique Réseau en toile d’araignée Réseau en marguerites
Cours de réseaux électriques 46 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique Production Poste de répartition Réseau en fuseaux Réseau en mailles
Cours de réseaux électriques 47 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique III –POSTE DE REPATITION Le poste de répartition est un lieu où on reçoit différents départs de production puis on distribue de nouveau sous tension unique par exemple 60 kV 20 kV . Les postes de répartition se trouve à la périphérie des villes
Cours de réseaux électriques 48 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique IV-DISTRIBUTION M.T VI-1-Alimentation en M.T Il existe trois principaux types d’alimentation en M.T. 1. simple dérivation : Le poste est alimenté par une dérivation du réseau de distribution M.T 2. coupure d’artère ou boucle : Le poste est inséré en série sur a ligne du réseau de distribution Interrupteur Fusibles Inter de Prise de terre Transformateur Transformateur Interrupteur Fusibles Inter de Prise de terre
Cours de réseaux électriques 49 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique 3. double dérivation : Lorsque le réseau de distribution comporte deux câbles distincts ,le poste peut être alimenté par l’un ou l’autre de ces deux dérivations du réseau M.T Transformateur MT/BT Interrupteur Fusibles Inter de Prise de terre Câble1 Câble2
Cours de réseaux électriques 50 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique IV-2-Poste M.T Les postes de livraison MT/ BT sont composés en fonction de la puissance et la structure du réseau MT local . Les postes sont situés en bordure de voie publique avec accès direct sur celle ci ou doivent permettre au distributeur d’énergie d’accéder aux installations électriques. Ils peuvent être installés :  à l’intérieur dans des locaux spécialisés  à l’extérieur , sur poteau ou en abri ( maçonné ou préfabriqué) Structure et conception 1. Raccordement MT Le raccordement se fait sous la responsabilité du distributeur d ‘énergie .les liaisons entre les cellules MT et le transformateur se font par : + des extrémités courtes pour les cellules de protections + par des câbles unipolaires de 50 mm² ou 95 mm² à isolation synthétique conforme à la spécification établi par le distributeur + par des bornes embrochables 250 A droite ou équerre sur le tansformateur
Cours de réseaux électriques 51 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique
Cours de réseaux électriques 52 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique
Cours de réseaux électriques 53 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique 2. liaison BT Les câbles sont unipolaires de type U1000RO2V est le mode de pose est non jointif (NF C 15- 100) et repérer à chaque extrémité L1 , L2, L3 pour les phases bleu pour le neutre 3. Le comptage Pour un poste contenant un seul transformateur dont la puissance <= 1250 kVA le comptage se fait en BT sinon il est en MT . Les TI (BT) TC (MT) sont fournis par le distributeur . Le panneau de comptage est : + installé sur des parois non exposé aux vibrations + placé le plus prés du transformateur de mesure + accessible au distributeur + les graduation et les cadrans des compteurs doivent se trouver à une distance du sol voisine de 1.65 m sans être inférieur à 0.7 m ou dépasser 1.80m 4. Accessibilité Le couloir d’exploitation doit avoir une longueur supérieure ou égale à 0.8 m
Cours de réseaux électriques 54 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique 5. circuit de terre Tout poste doit comporter : + une terre pour les masses de tous les matériels à haute et basse tension + des écrans métalliques de protection + du quadrillage métallique noyé dans le radier du poste + du point commun du circuit secondaire des TI ( TC) + une terre du neutre en amont du disjoncteur général BT (habituellement sur le neutre du transformateur ) + une borne de mesure accessible pour chaque circuit de terre 6. matériel d’exploitation et de sécurité Le poste doit être équipé de : + un tabouret ou tapis isolant ,nécessaire si l’équipotentialité du poste n’est pas réalisée (article 736 de la norme NF C13-100 ) + une paire de gants placées dans une enveloppe . + un dispositif de vérification de tension (VAT) + un dispositif de mise à la terre et une perche de sauvetage + du matériel d’extinction du feu ( extincteur à poudre ou au CO2 ) + des signaux , affiches et pancartes de sécurité
Cours de réseaux électriques 55 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique IV-3-Transformateurs MT/BT Les paramètres caractérisants un transformateur sont d’une part , les caractéristiques électriques et d’autre part des caractéristiques liées à sa technologie et à ses conditions d’utilisation. Caractéristiques électriques 1. Puissance apparente en Kva 2. Fréquence de travail 50 Hz 3. Tension assignée primaire généralement 20- 22 kV 4. Tension assignée secondaire à vide 5. Tensions assignées d’isolement 6. Commutateur de réglage 7. Couplage et indice horaire Caractéristiques liées à la technologie et conditions d’utilisations 1. Choix de la technologie ( trihal ou huile diélectrique) 2. Installation extérieure ou intérieure 3. Altitude (cas standard <1000 m ) 4. Température max 40°C
Cours de réseaux électriques 56 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique Protection du transformateur de distribution On distingue deux types différents de transformateur trihal et immergé  transformateur trihal ce sont des transformateurs de type sec enrobé ( ou encapsulé ). L’isolation des enroulements est réalisé par des isolants secs . Le refroidissement est assuré par l’air ambiante sans liquide intermédiaire . l’enrobage est constitué de trois composantes :  résine à base d’époxyde à base de biphenol A, de viscosité bien adaptée à une excellente imprégnation des enroulement  durcisseur anydride (non animé ), modifié par un flexibilisateur pour
Cours de réseaux électriques 57 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique pour assurer la souplesse du système moulé nécessaire afin d’interdire toutes fissures en exploitation.  charge active pulvérulente composé d’alumine trihydratée (AL(OH)3 ) et de silice qui apporte les propriétés mécaniques et thermiques requises et des qualités intrinsèques exceptionnelles de comportement au feu . Ces transformateurs ne demande q’une protection contre les surcharges  transformateurs immergés Le liquide le plus souvent utilisé comme diélectrique dans les transformateurs immergés est l’huile minérale. Celle ci étant inflammable , donc il est recommandé de prendre des mesures de sécurité , obligatoire dans la plus part des cas .  DGTP2 ( détecteur de gaz , pression et température à deux seuils)  Relais thermostatique à deux seuils .  Protection contre les surcharges .
Cours de réseaux électriques 58 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique
Cours de réseaux électriques 59 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique IV-4-Cellules M.T Les cellules M.T ( 24 ou 36 kV ) sont destinées généralement pour la protection des transformateurs , on trouve aussi des cellules d’alimentation et des cellules de comptage .
Cours de réseaux électriques 60 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique V-LES LIGNES V-1-Introduction Le transfert et la distribution de l’énergie se fait à courant alternatif triphasé à 50 Hz. Les principaux facteurs à considérer pour une ligne sont : la tension efficace entre Phase et la longueur de la ligne Basse tension Tension nominale jusqu’au 1kV .Pour les calculs interviendra seulement la résistance électrique Moyenne tension Tension nominale de 1kV jusqu’à 30 kV .Dans les calculs on considère la résistance électrique et l’inductance . Pour les lignes souterrains on considère aussi la capacité. Haute tension Tension nominale supérieure à 30 kV .Pour les calcules , interviendra la résistance l’inductance et la capacité .
Cours de réseaux électriques 61 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique V- 2- Calcul de la section de câble Par la chute de tension    cos 3 ouD'aveccos3 :suivanteapprochéeformulelapardonnéeesttensiondechuteLa LI V S S L RIRV   Par la capacité thermique Le courant de dimensionnement de la section de câble est donné par I/K avec K est un coefficient de correction tel que : K = K1xK2xK3 K1 = Coefficient de mode de pose K2 = Coefficient de mode température K3 = Coefficient des circuit jointif
Cours de réseaux électriques 62 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique V-3-Calcul des lignes Constantes réparties On a vu qu’une ligne peut être schématiser comme suit : EGénérateur ZGénérateur LLigne CLigneCLigne LRecépteur ERecépteur Ligne à constantes localisées Ce type de représentation est à rejeter lorsque la ligne devient longue . rappelons en effet qu ‘en régime alternatif de fréquence f ,la longueur d’onde de propagation est  = vT . On peut considérer un élément dx comme étant à
Cours de réseaux électriques 63 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique Constantes localisées si dx <<  . Lorsque la longueur du dispositif n’est pas très petite devant  , le courant n’est plus constant tout le long du circuit ; c’est ainsi qu’on va affecter à chaque élément dx une impédance dZ et une admittance dY d’ou le schéma équivalent d’une ligne dZ1 dY1 dZ2 dY2 dZi dYi Ligne à constantes réparties Avec
Cours de réseaux électriques 64 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique F/Km log 0241.0 Capacité H/Km10) d a 6.45.0(Inductance /KmRésistance lequilatéraeun triangld' sommetauplacéssontsconducteurlesoùtriphaséligneunePour oud' linéiquecapacité linéiqueinductance linéiquerésistance homogéneligneuned'linéiquesconstanteslesainsidéfinitonet 4       d a C LogL S R dxjCGdxdY dxjLRdxdZ dx dc C dx dl L dx dr R jdCdgdY jdldrdZ i i iii iii           
Cours de réseaux électriques 65 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique A d A’ a’ 3 2' nappeenligneunepour aa  1 1’ 3’ 2’ 2 3 '33 '3232'3131 3 '22 '2323'2121 2 '11 '1313'1212 1 3 321 avec .. doubleligneunepour a aaaa a a aaaa a a aaaa a aaaa        Pour une ligne en triangle a et d son défini comme le montre la figure ci dessus Linges doubles
Cours de réseaux électriques 66 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique Circuit équivalent d’une ligne de transport Le calcul d’une ligne de transport se fait en fonction de sa longueur et de sa tension Les linges à haute tension sont classées en : 1. ligne courte :jusqu’au 50 Km , on considère la résistance ohmique et l’inductance V1 V2 RL XL 2. ligne moyenne : entre 50 et 250 km . Il faut considérer la résistance ohmique , l’inductance et la capacité. RL/2 RL/2XL/2 XL/2 XC Schéma en T V1 V2 V1 V2 RL XL XC/2 XC/2 Schéma en 
Cours de réseaux électriques 67 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique 3. ligne longue : plus de 250 Km . Il faut considérer tous les paramètres ,et on suppose que la ligne est un ensemble de petits lots ( calcul numérique , MATLAB etc…) XL,R XC,G XL,R XC,G XL,R XC,G XL,R XC,G XL,R XC,GV1 V2
Cours de réseaux électriques 68
Cours de réseaux électriques 69 SOMMAIRE CHAPITRE III : DISTRIBUTION B.T 1. BILAN DE PUISSANCE 2. FACTURATION 3. COMPENSTION DE L’ENRGIE REACTIVE 4. REGIMES DES NEUTRES 5. CALCUL DES COURANTS DE DEFAUT EN UN POINT DU RESEAU
Cours de réseaux électriques 70 DISTRIDUTIONBASSETENSION I- BILAN DE PUISSANCE Avant tous projet d’installations électriques il est impérative d’en savoir les puissances électriques mises en jeux I-1-Les récepteurs Moteurs asynchrones La puissance nominale Pn d’un moteur correspond à la puissance mécanique disponible sur son arbre. La puissance absorbée Pa est celle circulant dans la ligne et elle est donnée par ; en triphasé : en monophasé :  cos3   U P I n a  cos  U P I n a
Cours de réseaux électriques 71 DISTRIDUTIONBASSETENSION an IUP  3 an IUP  Appareils de chauffage et lampes à incandescence normales ou halogènes La puissance absorbée par un appareil de chauffage ou une lampe est égale à la puissance nominale donnée par le fabricant En triphasé : En monophasé : Appareils d’éclairage à lampe fluorescentes La puissance en W indiquée sur le tube d’éclairage à lampe fluorescente ne comprend pas la puissance absorbée par le ballast cos anballast IUPP Avec , sauf indication , cosφ =0.6 montage non compensé cosφ=0.86 montage compensé cosφ=0.96 pour ballast électronique : En l’absence d’indication Pballast=25%Pn
Cours de réseaux électriques 72 DISTRIDUTIONBASSETENSION  ninstallée PP Lampes à décharge La puissance en W indiquée sur le tube d’une lampe à décharge ne comprend pas la puissance absorbée par le ballast , dont l’ordre de grandeur est de 5 à 20 % de la puissance de la lampe I-2- Puissance d’une installation Puissance installée La puissance installée est la somme des puissances nominales de tous les récepteurs de l’installation Puissance absorbée La puissance absorbée est donnée par : La puissance absorbée a la valeur de la puissance apparente et s’exprime en kVA nabsorbée PP   cos
Cours de réseaux électriques 73 DISTRIDUTIONBASSETENSION Puissance d’utilisation Tous les récepteurs ne sont pas utilisés à pleine charge ni en même temps .Les facteurs Ku et Ks permettent de déterminer la puissance d’utilisation maximale qui sert à dimensionner l’installation. Coefficient d’utilisation Ku Le régime de fonctionnement d’un récepteur peut être tel que sa puissance utilisée soit inférieure à sa puissance nominale installée , d’ou la notion de facteur d’utilisation Pn P K u u  Coefficient de simultanéité Ks Tous les récepteurs installées ne fonctionnent pas simultanément , c’est pourquoi il est permis d’appliquer aux différents ensembles de récepteurs des facteurs de simultanéité. La détermination de ces facteurs de simultanéités implique la connaissance détaillée de l’installation et de ses conditions d’exploitation.
Cours de réseaux électriques 74 DISTRIDUTIONBASSETENSION Facteur de simultanéité pour immeuble d’habitation Les normes NF C14-100 , NF C63-410 et le guide UTE C 15-105 donnent des indications sur ce facteur. Nombre d’abonnés situés en aval Facteur de simultanéité 2 à 4 1 5 à 9 0.78 10 à 14 0.63
Cours de réseaux électriques 75 DISTRIDUTIONBASSETENSION Nombre d’abonnés situés en aval Facteur de simultanéité 15 à 19 0.53 20 à 24 0.49 25 à 29 0.46 30 à 34 0.44 35 à 39 0.42 40 à 49 0.41 50 et au dessus 0.4
Cours de réseaux électriques 76 DISTRIDUTIONBASSETENSION Facteur de simultanéité pour les armoires de distribution La norme NF C63-410 comporte le tableau suivant : Nombre de circuits Facteur de simultanéité Ensembles entièrement testés ( 2 et 3 ) 0.9 4 et 5 0.8 6 à 9 0.7 10 et plus 0.6 Ensembles partiellement testés choisir dans tous les cas 1
Cours de réseaux électriques 77 DISTRIDUTIONBASSETENSION Facteur de simultanéité en fonction de l’utilisation Le guide UTE C15 – 105 proposent des facteurs de simultanéité pour des applications les plus courantes Utilisation Facteur de simultanéité Eclairage 1 Chauffage et conditionnement d’air 1 Prises de courant 0.1 à0.2( Plus si nécessaire ) Ascenseurs et monte charge *moteur plus puissant * moteur suivant *pour les autres 1 0.75 0.6
Cours de réseaux électriques 78 DISTRIDUTIONBASSETENSION II- FACTURATION II-1-Le contrat Le contrat est un document établi avec le distributeur fixant les conditions de la fourniture de l’énergie. II-2-La puissance souscrite C’ est la puissance mise par le distributeur à la disposition de l’utilisateur II- 3- Tarification Contrat d’abonnement Puissance souscrite Prime fixe Montant de la facture Coût de consommation consommation
Cours de réseaux électriques 79 DISTRIDUTIONBASSETENSION Les éléments de la tarification c’est la connaissance de la consommation de l’abonné au fil de la journée et de l’année et du degré de maîtrise qu’il en a qui permet de choisir :  le tarif  l’option  la version Leur choix peut conduire à un gain économique important réseau tarif version tarifaire et option utilisation BT 3kVA<P<36 kVA Tarif BLEU Branchement BT 3 à 18 kVA Mono 6 à 36 kVA Tri 3 options : -simple - heures creuses -EJP -logement -locaux agricoles -professionnels et commerciaux
Cours de réseaux électriques 80 DISTRIDUTIONBASSETENSION réseau tarif versions tarifaires et options utilisation BT 36<P<250kVA Tarif JAUNE Branchement Tri 2 options : -base -EJP 2 versions : -longues -moyennes -petites et moyennes entreprises BT ou HT P>250 kVA Tarif VERT 4 versions : -courtes -moyennes -longues -très longues 2 options : -base - EJP industrie
Cours de réseaux électriques 81 les options tarifaires  option de base ou simple : elle ne comporte pas de particularités  option EJP :l’option EJP ( Effacement Jour de Pointe ) permet de bénéficier d’un tarif très favorable durant toute l’année à l’exception de 396 h de pointe ( 22j aléatoires , consécutif ou non en général en période d’hiver entre 7h du matin et 1h le matin suivant ) . L’utilisateur a donc recourt pendant cette période à :  soit un délestage  soit l’utilisation d’un autre forme d’énergie les versions tarifaires Les versions tarifaires permettent de réduire le coût annuel de l’énergie suivant que l’on fait appel longtemps ou non à la puissance souscrite DISTRIDUTIONBASSETENSION TL Prime fixe Prix de kWh TL L M C L M C
Cours de réseaux électriques 82 DISTRIDUTIONBASSETENSION Les périodes tarifaires HIVER Heures Heures Heures de pointe pleines creuses ETE Heures Heures pleines creuses
Cours de réseaux électriques 83 DISTRIDUTIONBASSETENSION III-COMPENSATION DE L’ENERGIE REACTIVE I-1- Nature de l’énergie réactive Les réseaux électriques à courant alternatif fournissent deux formes d’énergie :  l’énergie active , transformée en travail et en chaleur.  l’énergie réactive , utilisée pour créer des champs magnétiques. I-2- Facteur de puissance Le facteur de puissance est la proportion de la puissance active dans la la puissance apparente . Il est d’autant plus meilleur qu’il est proche de 1 cos )( )(  kVAS kWP
Cours de réseaux électriques 84 DISTRIDUTIONBASSETENSION I- 3- Intérêt de la compensation de l’énergie réactive  diminution de la facture d’électricité  diminution de la section de câble  diminution des pertes en lignes  réduction de la chute de tension  augmentation de la puissance disponible I-4- Différents types de compensation  compensation globale Groupe de condensateur En tête de l’installation TR M
Cours de réseaux électriques 85 DISTRIDUTIONBASSETENSION  Compensation Partielle TR M Un groupement de condensateur Sur chaque départ
Cours de réseaux électriques 86 DISTRIDUTIONBASSETENSION  compensation individuelle TR M Un groupement de condensateur Sur chaque récepteur
Cours de réseaux électriques 87 DISTRIDUTIONBASSETENSION  instc QQ )(355.0 kWPQc  I-5- Calcul des batteries de compensation Méthode générale Consiste à faire un bilan d’énergie réactive à la conception Méthode simplifiée Consiste à considérer que le cosφ de l’installation moyen est de l’ordre de 0.8 sans compensation .Il faut le relever à 0.93 ( France ) ( de 0.7 à 0.8 Maroc )pour supprimer les pénalités et compenser les pertes usuelles de l’énergie réactive de l’installation . Et donc :  pour la France :  pour le Maroc : )(270.0 kWPQc 
Cours de réseaux électriques 88 DISTRIDUTIONBASSETENSION mentfonctionnededurée facturéskvarh cQ Méthode basée sur la suppression des pénalités en tarif vert On prend généralement les kvars facturer pendant les cinq mois ( de novembre à mars ) et on regarde la consommation la plus élevée ; la valeur de la puissance calculée Qc est : I-6- Compensation pour accroître la puissance disponible sur un transformateur La puissance active disponible au secondaire d’un transformateur est d’autant plus grande que le facteur de puissance est grande . cos SP
Cours de réseaux électriques 89 DISTRIDUTIONBASSETENSION I-7-Dimensionnment d’une batterie de condensateurs en présence d’harmoniques La prise en compte des phénomènes harmoniques consiste principalement à surdimensionner les condensateurs et leurs associer des self anti-harmoniques . Contre les effets des harmoniques Une majoration du courant dans les condensateurs qui sont cependant conçu pour un courant efficace de 1. 3 fois son courant assigné . Contre les phénomènes de résonance les condensateurs ne sont pas en eux même générateurs d’harmoniques . Par contre , lorsqu ‘un réseau comporte des harmoniques , la présence d’un condensateur amplifie plus au moins certains de ces harmoniques . Cela fait apparaître une résonance dont la fréquence est fonction de l’impédance du réseau . La surcharge du courant pourra provoquer l ‘échauffement puis le vieillissement prématuré des condensateurs . Pour pallier ces phénomènes on utilisera :
Cours de réseaux électriques 90 DISTRIDUTIONBASSETENSION  des condensateurs surdimensionnés en tension ( + 10 % )  des selfs anti-harmoniques associés aux condensateurs Choix des solutions Condensateurs alimentés en B.T par un transformateur ( règle générale quelque soit sa puissance) R<= Scc/120 Scc/120<R<=Scc/70 R>Scc/70 Condensateurs standard Tension majorée de 10% ( sauf 230 V ) Tension majorée de 10% + Self anti-harmonique
Cours de réseaux électriques 91 DISTRIDUTIONBASSETENSION Avec : R = puissance en kVA de tous les générateurs d’harmoniques Scc = puissance de court circuit réelle en kVA du réseau Sn = puissance de tous les transformateurs en amont (%) )( )( cc n cc U kVAS kVAS  Dimensionnement des appareils de protection , de commande et les câbles de raccordement  Les variations admissibles de la valeur de la tension fondamentale et des composants harmoniques peuvent conduire à une amplification de courant de 30%  Les variations dues aux tolérances sur les condensateurs ( Norme NF C-54-104 ) peuvent conduirent à une augmentation du courant de 15% . L’effet cumulé des deux phénomènes conduit à un dimensionnement de 1.5 In
Cours de réseaux électriques 92 DISTRIDUTIONBASSETENSION IV-REGIME DES NEUTRES IV-1- Les liaisons à la terre Le raccordement à la prise de terre des éléments conducteurs d’un bâtiment et des masses des appareils électriques contribuent à éviter l’apparition de toute tension dangereuse entre les parties simultanément accessibles . Définitions La NF C-15-100 défini les éléments mis en œuvre dans les liaison à la terre.  Prise De Terre (1) : corps conducteur enterré ,ou ensemble de corps conducteurs enterrés et interconnectés assurant une liaison électrique avec la terre.  Terre : masse conductrice de terre dont le potentiel électrique en chaque point est considéré comme égal à zéro ( référence théorique ) .  Prise De Terre Électriquement Distinct : prise de terre suffisamment éloignées les des autres pour que le courant maximal susceptible d’être écoulé par l’une d’ elle ne modifie pas le potentiel des autres .  Résistance De Terre : résistance entre la borne principale de terre à la prise de terre
Cours de réseaux électriques 93 DISTRIDUTIONBASSETENSION  Conducteur De Terre (2) : conducteur de protection reliant la borne principale de terre à la prise de terre .  Masse : partie conductrice d’un matériel électrique susceptible d’être touchée par une personne , qui n’est normalement pas sous tension mais peut le devenir en cas de défaut d’isolement des parties actives de ce matériel .  Conducteur De Protection (3) : conducteur prescrit dans certaines mesures de protection contre les chocs électriques et destiné à relier électriquement certaines des parties suivantes :  masses ,  éléments conducteurs ,  borne principale de terre ,  prise de terre,  point de mise à la terre de la source d’alimentation ou point neutre artificiel.  Conducteur D’équipotentialité (5) : conducteur de protection assurant une liaison équipotentielle .  Borne Principale Ou Barre De Terre(6) : borne ou barre prévue pour la connexion aux dispositifs de mise à la terre conducteurs de protection
Cours de réseaux électriques 94 DISTRIDUTIONBASSETENSION Conducteur principal De protection 4 4 3 5 6 7 1 2 Ferraillage Chauffage Eau Gaz Conducteur de terre Barrette de jonction de terre Prise de terre Dérivation individuelles de terre des abonnés Barrette de terre
Cours de réseaux électriques 95 DISTRIDUTIONBASSETENSION IV-2-Réalisation et mesure des prises de terre Mode de réalisation Nous en citons trois modes :  Boucle à fond de fouille : cette solution est conseillée pour les nouvelles constructions elle consiste à placer sous le béton de propreté , ou contre les murs extérieurs à au moins un mètre de profondeur un conducteur qui peut être :  en cuivre – câble de section >= 25 mm² ou feuillard d’épaisseur >= 2 mm .  en aluminium gainé de plomb – câble de section >= 35 mm² .  en acier galvanisé – câble de section >= 95 mm² ou feuillard de section >= 100 mm² et d’épaisseur >= 3 mm )( 2  L R  L = longueur de la boucle en mètre  = résistivité du sol en .m
Cours de réseaux électriques 96 DISTRIDUTIONBASSETENSION  Piquet : cette disposition est retenue généralement pour les bâtiments existant ou améliorer une prise de terre existante . Le piquet de terre peut être :  en cuivre – rond de diamètre >= 15 mm .  en acier galvanisé – cylindre rond de diamètre >= 15 mm , tube de diamètre >= 25 mm ; profilé de 60 mm de côté minimum . Il doit être de longueur >= 2 m . Les piquet doivent être distant deux à deux de 2 à 3 fois la longueur du piquet . )( 1  Ln R  Piquets reliés En parallèle L = longueur de piquet en m = résistivité du sol en .m n = nombre de piquet
Cours de réseaux électriques 97 DISTRIDUTIONBASSETENSION  Plaque verticale : ces plaques sont soit carré soit rectangulaire ( l >= 0.5 m ) . Elle doivent être enterrées de telle façon que leur centre soit au moins à un mètre de la surface . Les plaques doivent être :  en cuivre – de 2 mm d’épaisseur .  en acier galvanisé de 3 mm d’épaisseur . Plaque d’épaisseur De 2 mm (Cu) )( 8.0    L R  L = longueur du piquet en m  = résistivité du sol en .m
Cours de réseaux électriques 98 DISTRIDUTIONBASSETENSION Mesure de la prise de terre  Utilisation d’un ampèrmètre : ) 111 ( 2 mêmelaesttensionlasioùD' 2 231 3 2 2 2 12 21 1 1 1 iii U R RBCA i U RRC i U RRB i U RRA T T Tt Tt tt tt Tt tT      A U Prise de terre à mesurer Prise de terre auxiliaire T t2 t1
Cours de réseaux électriques 99 DISTRIDUTIONBASSETENSION  Utilisation d’un ohmètre de terre Cette appareil indique directement la valeur de la prise de terre IV- 3- Protection contre les chocs électriques Contacts directs et indirects  Contacts directs : c’est le contact des personnes avec des conducteurs actifs ou des pièces conductrices habituellement sous tension.  Contacts indirects : c’est le contacts des personnes avec masses mises accidentellement sous tension suite à un défaut d’isolement. Contact direct : touché direct De jeux de barres Jeu de barres Contact indirect : touché d’une Masse Armoire électrique
Cours de réseaux électriques 100 DISTRIDUTIONBASSETENSION Régime des neutres T.T  Principe : Le neutre relié à la terre , les masses reliées à la terre ( N T, M  T ) R S T N Uc TR Rn =10  Rt =20  Boucle de défaut
Cours de réseaux électriques 101 DISTRIDUTIONBASSETENSION  Mise en oeuvre dangereusecontactdetension154207.7 :estcontact UcdutensionLa 7.7 30 230 simple)tension( isolementd'défautdecourantLe 20RestterredepriseladerésistanceLa 10RestneutredurésistanceLa t n        VU RiU Ai RR V i c tdc d tn d
Cours de réseaux électriques 102 DISTRIDUTIONBASSETENSION Cette tension offensive doit être éliminée par un dispositif de protection dans un temps très court . Pour cela on utilise un disjoncteur différentiel à courant résiduel ( DDR ) tel que sa sensibilité est choisi suivant la formule suivante : mAnI AnI R nI t 300 ésensibilitdeclassiqueDDRunparms30enélimiéeseratensionCette 5.2 20 50 casnotrepourDonc 50Vdelieuau25VprendonhumidelocauxlesDans* 50*   
Cours de réseaux électriques 103 DISTRIDUTIONBASSETENSION Régime des neutres TN  Principe : le neutre est relié à la terre , les masses sont reliées au neutre ( N  T et T  N ) . On distingue TN-C , le conducteur de protection est confondu avec le neutre . TN-S , le conducteur de protection est séparé du neutre . TR R S T PEN TN-C : neutre confondu Avec le PE
Cours de réseaux électriques 104 TR S T N TNS : neutre est séparé du PE R PE DISTRIDUTIONBASSETENSION Remarques : * le schéma TNC est interdit pour des sections inférieures à 10 mm² et pour des canalisations mobiles * le schéma TNS ( 5fils ) est obligatoire pour des sections inférieures à 10 mm² Cu et 16 mm² Alu pour des canalisations mobiles * le schéma TNC et TNS peuvent être utilisés dans un même installation * le schéma TNC ne doit jamais exister en aval du schéma TNS .
Cours de réseaux électriques 105 DISTRIDUTIONBASSETENSION  Mise en oeuvre A TR R S T PEN Uc Disjoncteur C160 Câble de 50m de longueur et de section 35 mm² B CD EF
Cours de réseaux électriques 106 DISTRIDUTIONBASSETENSION Le défaut d’isolement dans ce cas de figure est traduit par un courant de court circuit entre une phase et le neutre en effet : AI Z V I Z S L Z ZZ ZZZZZZ D S D S S DEBC FAEFDEBCABs 3576 V230VavecdéfautdecourantLe m3.64 mm²35Setm50L,mm/Km22.5avec2 :auraonntsprépondérasontettermeslesSi :queest telleZbouclecettede impédancel'et,ABCDEFAestdéfautdeboucleLa s      
Cours de réseaux électriques 107 DISTRIDUTIONBASSETENSION S D Z V I   8.0 Pour tenir compte des impédances Z(AB,EF,FA) la norme NF C15-100 fait l’hypothèse que ces impédances réduisent la tension de 20% donc le courant de défaut est donné par : Pour que la protection soit assurée il faut vérifier la condition suivante : protectionderdisjoncteudu entdéclenchemdeseuilleestIavec 8.0 mm S D I Z V I     cas de disjoncteur
Cours de réseaux électriques 108 DISTRIDUTIONBASSETENSION 100-C15NFnorme laparfixés0.4deun temps pourfusiondecourantleIavec 8.0 aa S D I Z V I     cas des fusibles Remarque : le temps de coupure est fonction de la tension simple du réseau comme l’indique le tableau ci dessous , extrait de la norme NF C15-100 . V( en V) Temps de coupure (en s) pour VL=50 V 127 0.8 230 0.4 400 0.2 > 400 0.1
Cours de réseaux électriques 109 DISTRIDUTIONBASSETENSION Régime des neutres IT  Principe : le neutre relié à la terre par l’intermédiaire d’une impédance . Les masses sont reliés à la terre . ( N (Z) T et M  T ) Z 2k R TR Rn 10 S T PE Le neutre est isolé Les masses sont à la terre
Cours de réseaux électriques 110 DISTRIDUTIONBASSETENSION  Premier défaut  Mise en œuvre R TR Z 2k Rn 10 S T PE
Cours de réseaux électriques 111 inofensivetensionuneestC' 14.1114.010 :alorsestcontactdetensionLa 114.0 2010 230 auraOn 10Ret 2000Z,V230Vavec :estcascedansdéfautdecourantLe n VRIU AI RZ V I nDC D n D       DISTRIDUTIONBASSETENSION
Cours de réseaux électriques 112  Second défaut DISTRIDUTIONBASSETENSION R TR Z 2k Rn 10 S T PE ID C160 50 m 35 mm² A B CD E F JH IK
Cours de réseaux électriques 113 À l’apparition d’un deuxième défaut , la coupure de l’alimentation devient obligatoire. Elle est réalisée différemment suivant les deux cas suivants :  à l’intérieur d’un groupe de masses interconnectés Les conditions de protection du schéma TN s’appliquent en prenant en compte la tension convenable et une impédance de boucle conventionnelle égale au double du circuit étudié , ce qui correspond à la configuration la plus défavorable  si le neutre est distribué : la tension de défaut est en général la tension simple et l’on doit vérifier DISTRIDUTIONBASSETENSION défautdeboucleladeimpedancel'Z simpletensionVAvec 2 S    S D Z V I  si le neutre n’est pas distribué : la tension dans ce cas est la tension composée et l’on doit vérifier S D Z V I    2 3
Cours de réseaux électriques 114 DISTRIDUTIONBASSETENSION  Temps de coupure spécifiés pour le schéma IT V/U(V) V Tension simple U Tension composée Temps de coupure(secondes) Neutre non distribué Neutre distribué UL= 50V UL=25V UL=50V UL=25V 127/220 0.8 0.4 5 1 230/400 0.4 0.2 0.8 0.5 400/690 0.2 0.06 0.4 0.2 580/1000 0.1 0.2
Cours de réseaux électriques 115  Exemple distribuénonneutre:3110 35 50 5.222 2303 2 3 :alorsestdéfautdecourantleet2.Rest Zsdéfautdeimpédancel'.50mm² sectiondecâbleduportionlaàlimitéeestdéfautdebouclelacas,notreDans HI A R V I HI D         Le seuil du disjoncteur Im doit être choisi tel que : mD II  DISTRIDUTIONBASSETENSION
Cours de réseaux électriques 116 DISTRIDUTIONBASSETENSION  Masses mises à la terre par groupe ou individuellement Si toutes les masses ne sont pas reliées à la même prise de terre ou si les masses sont mises à la terre par groupement ou isolement , les deux défauts peuvent se produire dans des groupes différents . La protection à prévoir en plus du premier cas , consiste à installer des DDR en tête de chacun des groupes DDR en tête DDR sur chaque branche
Cours de réseaux électriques 117 DISTRIDUTIONBASSETENSION V – CALCUL DES COURANTS DE DEFAUT DANS UN POINT DU RESEAU V-1-Définition d’ un court circuit Un court circuit est la mise en contact de deux ou plusieurs conducteurs ( nus ) dont au moins est actif . On parle alors d’un court circuit monophasé , biphasé , triphasé et d’un court circuit entre une phase et la terre . V-2-Nature d’un court circuit Modèle d’un court circuit e(t) ZC i(t) Source ligne récepteur cZ te ti tEte )( )( :circuitledansinstalles'icourantLe sin2)( :estonalimentatid'tensionLa   
Cours de réseaux électriques 118 DISTRIDUTIONBASSETENSION ZenoteraOn :estcircuitcourtlesurtotaleimpédancel' ligneladeimpédancl'est générateurduinterneimpédancel'est j       jLRZZZZ jLRZ jLRZ LG LLL GGG A l’instant t = 0 le court circuit apparaît sur la ligne , et on peut représenter l’installation par le schéma équivalent suivant : Source ligne récepteur e(t) ZC icc(t) ZG ZL L’apparition du court circuit est prise origine des temps . Donc à l’instant t = 0 on peut écrire l’équation suivante : membresecondavecordrepremiereduelledifférentiéquationuneestC' )sin(2)( dt di LRitEte cc cc  
Cours de réseaux électriques 119 DISTRIDUTIONBASSETENSION La solution est de la forme pasintervientn'protection desystèmelesiaitsubsiseterquicelui,permanentrégimeducourantleesti tquand0verstendquiansitoirecourant trleestiAvec iii )sin()]sin([ 1 0 10CC      tIeIi M L Rtj Mcc Formes d’ondes des courants de court circuit 1.  =  enclenchement à i = 0 , le courant de court circuit est symétrique e i icc
Cours de réseaux électriques 120 DISTRIDUTIONBASSETENSION 2.  = 0 enclenchement à e = 0 , le courant de court circuit est asymétrique icc= i0 +i1
Cours de réseaux électriques 121 DISTRIDUTIONBASSETENSION V-3- Calcul des courants de court circuit Le calcul du courant de court circuit est nécessaire pour la conception d’un réseau (pouvoir de coupure des protection ,tenue des câbles aux surintensité, sélectivité…) C’est le défaut triphasé dans une installation alimentée par un transformateur qui va être examiner ; il correspond en effet en règle générale à l’intensité du courant de court circuit le plus élevé ( court circuit franc ). Le calcul détaillé peut être développé en cours d’électrotechnique , il fait appel à la notion des composantes symétriques d’un réseau triphasé déséquilibré cependant les pratiques et calculs simplifiés sont une approximation suffisante au calcul de Icc dans la majorité des cas . Méthode de calcul Le courant de court circuit Icc en un point d’une installation est donné par la loi d’OHM défautduamontenréseauduphasepartotaleimpédanceL'Z rmateurdu transfovideàcomposéeTensionU A)(en 3 T 20 20 )(     T tricc Z U I
Cours de réseaux électriques 122 Déterminer résistances et réactances de chaque partie de l’installation DISTRIDUTIONBASSETENSION Partie de l’installation Valeur à considérer résistance mΩ Résistance mΩ Réseau amont (1) 𝑅𝑎 = 0.1𝑥𝑍𝑎 𝑍 𝑎 = 𝑈20 2 𝑆 𝐶𝐶 𝑋𝑎 = 0.995𝑥𝑍𝑎 Transformateur 𝑅 𝑇𝑅 = 𝑊𝑐 𝑥𝑈20 2 𝑆2 𝑥10−3 𝑍 𝑇𝑅 = 𝑈 𝐶𝐶 𝑥𝑈20 2 𝑆 𝑋 𝑇𝑅 = 𝑍 𝑇𝑅 2 − 𝑅 𝑇𝑅 2 Liaison Câbles 𝑅 𝐶 = 𝜌 𝐿 𝑆 𝜌 = 22.5 𝑚Ω. 𝑚𝑚2 𝐾𝑚 (Cu) 𝜌 = 35 𝑚Ω. 𝑚𝑚2 𝐾𝑚 (Al) 𝑋 𝐶 = 0.09𝐿 uni jointifs 𝑋 𝐶 = 0.13𝐿 uni séparés
Cours de réseaux électriques 123 Partie de l’installation Valeur à considérer résistance mΩ Résistance mΩ barres 𝑅 𝐵 = 𝜌 𝐿 𝑆 𝑋𝐵 = 0.15𝑥𝐿 Disjoncteur Rapide Négligeable Négligeable Sélectif Négligeable Négligeable Déterminer résistances et réactances de chaque partie de l’installation DISTRIDUTIONBASSETENSION

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Cours du réseau électrique

  • 1.
    Cours de réseauxélectriques 1
  • 2.
    Cours de réseauxélectriques 2 SOMMAIRE CHAPITRE I : PRODUCTION DE L’ENERGIE ELECRIQUE 1. ENERGIE HYDRAULIQUE 2. ENERGIE THERMIQUE 3. ENERGIE SOLAIRE 4. ENERGIE EOLIENNE 5. AUTRES FORMES D’ENERGIES
  • 3.
    Cours de réseauxélectriques 3 SOMMAIRE CHAPITRE II : TRANSPORT ET DSTRIBUTION H.T ET M.T DE L’ENERGIE ELECTRIQUE 2. ARCHITECTURE DES RESEAUX 1. TECHNIQUES DU TRANSPORT 6. LES LIGNES 3. POSTES DE REPARTITION 4. DISTRIBUTION M.T 5. POSTES M.T
  • 4.
    Cours de réseauxélectriques 4 SOMMAIRE CHAPITRE III : DISTRIBUTION B.T 1. BILAN DE PUISSANCE 2. FACTURATION 3. COMPENSTION DE L’ENRGIE REACTIVE 4. REGIMES DES NEUTRES 5. CALCUL DES COURANTS DE DEFAUT EN UN POINT DU RESEAU
  • 5.
    Cours de réseauxélectriques 5
  • 6.
    Cours de réseauxélectriques 6 SOMMAIRE CHAPITRE I : PRODUCTION DE L’ENERGIE ELECRIQUE 1. ENERGIE HYDRAULIQUE 2. ENERGIE THERMIQUE 3. ENERGIE SOLAIRE 4. ENERGIE EOLIENNE 5. AUTRES FORMES D’ENERGIES
  • 7.
    Cours de réseauxélectriques 7 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE I – L’ENERGIE HYDRAULIQUE I-1-Introduction La centrale hydraulique transforme de l’énergie potentielle de l’eau en énergie électrique . L’énergie cinétique fait tourner les turbines qui font tourner à leur tour les alternateurs .
  • 8.
    Cours de réseauxélectriques 8 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE I- 2- Classification Les caractéristiques les plus importantes qui déterminent l’énergie d’une chute d’eau sont :  le débit spécifique d’eau ( l / km ² )  la hauteur de la chute ( m ) La classification se fait en fonction de la hauteur de la chute d’eau : Chute de grande hauteur : plus de 300 m . On utilise des turbines PELTON . Chute de moyenne hauteur : de 15 m jusqu’au 300 m .On utilise des turbines FRANCIS moyenne et rapide . Chute de petite hauteur : moins de 15 m .On utilise des turbines FRANCIS de très grande vitesse , d’hélice et KAPLAN I-3- Éléments d’une centrale Barrage d’emmagasinage d’eau C’une construction gigantesque pour retenir de l’eau à une certaine hauteur de chute (voir photo)
  • 9.
    Cours de réseauxélectriques 9 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE Prise d’eau C’est la partie de la tuyauterie touchant directement le barrage . La régulation de la prise d’eau se fait au moyen des portes et des valves .
  • 10.
    Cours de réseauxélectriques 10 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE Canal d’eau C ‘est la conduite qui amène l’eau de barrage jusqu’aux turbines . Pour des chutes de certaines hauteur , l’entrée aux turbines est faite moyennant des tuyaux forcés Chambre de pression Dans toute installation qui se termine par un canal forcé , il faut placer une chambre de pression ( cheminée d’équilibrage ) à la fin du canal de prise . Cette chambre sert à éliminer les surpressions produites par les coups de bélier causés par la variation du débit dans le canal forcé.
  • 11.
    Cours de réseauxélectriques 11 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE Typesdecheminées d’équilibrage Oscillation de la surface d’eau Lors de la fermeture de la vanne
  • 12.
    Cours de réseauxélectriques 12 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE Turbines C’est l’un des organes les plus important dans la production de l’énergie hydraulique. Il sont en trois types : PELTON , FRANCIS , KAPLAN
  • 13.
    Cours de réseauxélectriques 13 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE
  • 14.
    Cours de réseauxélectriques 14 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE
  • 15.
    Cours de réseauxélectriques 15 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE La centrale C’est l’endroit où logent tous les éléments de la transformation de l’énergie électrique tel que les turbines , les alternateurs . CENTRALE - extérieur
  • 16.
    Cours de réseauxélectriques 16 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE CENTRALE - intérieur
  • 17.
    Cours de réseauxélectriques 17 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE Parc de transformation Il contient le transformateur ( 10 kV à 20 kV) , les jeux de barres et les moyens de protection pour les départs
  • 18.
    Cours de réseauxélectriques 18 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE II – ENERGIE THERMIQUE II-1-Principe Il repose sur la conversion de l’énergie calorifique produite par des combustibles ( fossile ,gaz , charbon , pétrole etc…) en énergie mécanique à travers des turbines à vapeur qui à leurs tour, entraînent des alternateurs fournissant de l’électricité nécessaire . Le site abritant les machines pour ces opérations est la centrale thermique . Ces centrales sont différenciées par la nature du combustible employé, on Distingue alors :  les centrales thermiques classiques : qui emploient les combustibles naturels  les centrales thermiques modernes ( nucléaire ): qui utilisent des réactions nucléaires de certains atomes . CNTRALE THERMIQUE
  • 19.
    Cours de réseauxélectriques 19 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE II-2-Schéma de principe
  • 20.
    Cours de réseauxélectriques 20 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE II-3- Les éléments d’une centrale thermique classique Combustibles Charbon , gaz , huile lourde (gazoil) etc… Chaudière (générateur de vapeur ) Son rôle est de générer la vapeur d’eau à une température et pression bien données.
  • 21.
    Cours de réseauxélectriques 21 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE Elle est composée :  d’une enceinte qui contient de l’eau adoucie . Dans cette enceinte logent un foyer des tubes de circulation de la flamme .  d’un brûleur : son rôle est la pulvérisation du combustible et la création de la flamme BRULEUR FLAMME
  • 22.
    Cours de réseauxélectriques 22 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE Turbine Elle reçoit la vapeur d’eau à haute pression , provoquant le mouvement de rotation de son axe .Elle est composée de trois corps HP , MP et BP.
  • 23.
    Cours de réseauxélectriques 23 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE Alternateur Il est accouplé à l’axe de la turbine , transformant l’énergie mécanique en électrique
  • 24.
    Cours de réseauxélectriques 24 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE Circuit d’alimentation d’eau Comprend un condenseur ,qui reçoit de la vapeur d’eau à la sortie de la turbine pour le transformer à nouveau en eau , tour de réfrigération , pompe d’extraction , pompe d’alimentation etc… Parc de transformation Transforme la tension pour son transport et sa distribution
  • 25.
    Cours de réseauxélectriques 25 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE II-4-Cycle de fonctionnement
  • 26.
    Cours de réseauxélectriques 26 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE II-5-Centrale nucléaire Principe le principe de production de l’énergie électrique par une centrale nucléaire est presque le même que celui produite avec une centrale thermique classique ; ce qui fait la différence , est le combustible utilisé . La vapeur d’eau surchauffée dans ce cas ,est obtenue grâce à l’énergie thermique dégagée d’une réaction nucléaire ( E = m x c² ) . On distingue deux réactions nucléaires possible :  de fusion : où deux noyaux légers se combinent ,c’est le cas des atomes de Deuterium (eau lourd ) le Tritium et les astres . Fusion de 4 noyaux d’hydrogène fusionnent en un atome d’hilium (c’est le cycle du SOLEIL
  • 27.
    Cours de réseauxélectriques 27 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE  de fission : les noyaux des atomes lourds se désintègrent ( Uranium – Plutonium ) en donnant naissance à deux ou trois neutrons . La réaction de fission est une réaction en chaîne Les neutrons les atomes fissiles peuvent à leur tour engendrer de nouvelles fissions . Ce phénomène s’il n’est pas contrôlé dans le réacteur une explosion aura lieu , pour cela ce type de réaction doit être régulé .
  • 28.
    Cours de réseauxélectriques 28 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE Réacteur  Barre de contrôle : Cadmium et le Bore  Modérateur : Hydrogène lourd Béryllium , Carbone , Oxygène
  • 29.
    Cours de réseauxélectriques 29 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE III- ENERGIE EOLIENNE III-1- Principe Le vent est porteur d'énergie cinétique, ce qui lui permet d'effectuer un travail au sens physique du terme. Cette énergie est calculée ainsi : la puissance produite en kW dépend de la vitesse du vent dans la troisième puissance P ~ V 3. autrement dit, en cas de doublement de la vitesse, la puissance est multipliée par 8. La vitesse de mise en service: le rotor commence à tourner quand le vent souffle à 2 mètres/seconde. La production d'énergie commence à partir de 4 mètres/seconde. La puissance nominale est atteinte à une vitesse du vent de 12 mètres/seconde. A partir de 25 mètres/seconde, l'installation est mise hors service pour éviter les risques d'endommagement du rotor. Une éolienne est un transformateur d'énergie. Dès que le vent atteint une certaine vitesse, les pales du rotor se mettent à tourner. Une partie de l'énergie cinétique contenue dans le vent est transformée en énergie de rotation. Les installations éoliennes sont connectées au réseau électrique de moyenne tension par un transformateur pour être proches des utilisateurs.
  • 30.
    Cours de réseauxélectriques 30 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE III-2-Constitution Une installation éolienne est généralement formée d'un rotor, qu'on appelle souvent hélice, de la nacelle et d'un transformateur. Elle repose en principe sur un socle en béton.
  • 31.
    Cours de réseauxélectriques 31 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE 1 Mécanisme d'ajustement des pales 2 Moyeu du rotor 3 Multiplicateur 4 Arbre du rotor avec paliers 5 Orientation selon la direction du vent 6 Ventilateur 7 Dispositif de freinage du rotor 8 Commande de l'orientation 9 Génératrice 10 Agrégat hydraulique
  • 32.
    Cours de réseauxélectriques 32 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE IV- ENERGIE SOLAIRE VI-1-Introduction La terre reçoit de l’énergie solaire sous forme de rayonnement . Pour transformer l’énergie solaire en énergie électrique deux voies sont possibles :  la voie thermodynamique : utilisant la technique des miroirs de concentration Permet d’obtenir des températures de l’ordre de 500°C qui sont mise à profit pour Chauffer un mélange de sels fondus et stockés à 450 °C . A partir de là , le processus thermique classique permet d’alimenter un groupe turboalternateur d’une puissance de 2000 kW  la voie photovoltaïque : qui permet de convertir directement le rayonnement solaire en énergie électrique
  • 33.
    Cours de réseauxélectriques 33 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE IV-2-Principe de fonctionnement Cellule solaire La cellule solaire n’est autre qu’une jonction P-N d’un matériau semi-conducteur dont les propriétés sont apte pour la transformation de l’énergie provenant du soleil ( E = h ) en énergie électrique
  • 34.
    Cours de réseauxélectriques 34 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE Module ou panneau photovoltaïque C’est un ensemble de cellules qui ,dans un groupe sont connectées en série pour donner une tension plus grande et dans un deuxième sont connectées en parallèle pour avoir du courant . vi V =  vi ii I = ii Champ photovoltaïque C’est un ensemble de module
  • 35.
    Cours de réseauxélectriques 35
  • 36.
    Cours de réseauxélectriques 36 SOMMAIRE CHAPITRE II : TRANSPORT ET DSTRIBUTION H.T ET M.T DE L’ENERGIE ELECTRIQUE 2. ARCHITECTURE DES RESEAUX 1.TECHNIQUES DU TRANSPORT 5. LES LIGNES 3. POSTES DE REPARTITION 4. DISTRIBUTION M.T
  • 37.
    Cours de réseauxélectriques 37 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique I-TECHNIQUES DU TRANSPORT La distribution est le dernier maillon de chaîne qui réunit les usines de production de l’énergie électrique à l’abonné ,utilisateur de cette énergie.
  • 38.
    Cours de réseauxélectriques 38 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique I-1- Différents catégories des tensions L'électricité est un agent énergétique lié à la puissance. L'approvisionnement en électricité provenant des centrales exige l'installation de lignes aériennes ou souterraines permettant d'acheminer le courant jusqu'aux consommateurs. Selon la tension d'exploitation, on distingue les réseaux suivants :  très haute tension 230 ou 400 kV (220 ou 380 kV)  haute tension 50 à 150 kV  moyenne tension 10 à 30 kV (6 à 24 kV)  basse tension 230 ou 400 V
  • 39.
    Cours de réseauxélectriques 39 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique Pourquoi le transport en H.T ? Si on veut transporter une puissance P = constante , sur une longueur bien définie les pertes par effet JOULE sont données par : carréautensionlaà nellesproportiontinversemensontperteslesquecontateOn )cos(3 où'd cos3 cos3estéetransportpuissancelaOr 2 2 2   U RP pj U P I UIPRIpj   Plus on enlève la tension plus on réduit les pertes JOULE : en URSS et en CANADA le transport s’éffectue en 750 kV .
  • 40.
    Cours de réseauxélectriques 40 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique Pourquoi le transport en triphasé  En monophasé : R V R i ²2RIpjmono   Triphasé 4 fils : I’1 V1 V2 V3 I’2 I’3 N 63 33 ou'D 3 coscos3 2 2' '' pjmonI RRIpj I IVIVIP         
  • 41.
    Cours de réseauxélectriques 41 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique  Triphasé 3 fils U12 U23 U31 I’’2 I’’3 I’’1 2 ²" ouD'coscos3 "" pjmono RIpj VIUIP    En conclusion : le transport en triphasé réduit les pertes Joule,d’autre part on remarque que dans tous les cas il y’a une augmentation de 50% de matière . Pour rester sur la même quantité de matière, on prend la section en triphasé est égal 2/3 de la section en monophasé d’ ou une résistance en triphasé égal à 3/2 celle du monophasé.
  • 42.
    Cours de réseauxélectriques 42 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique II-ARCHITECTURE DES RESEAUX ELECTRIQUES II-1-Inteconnexion Avantages  Réduction de la puissance installée  Production de l’énergie proche des sources d’énergie (charbons, mines , fleuves…) quitte à transporter sur des grandes distances  Resoud le problème des déséquilibres entre la production et la consommation Inconvénients  Demande beaucoup d’attention au moment de la connexion C1 C2 C3 C4 C5
  • 43.
    Cours de réseauxélectriques 43 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique II-2- Structures Réseaux radiaux Type arborescent Artère principale Artères secondaires Type rayonnant
  • 44.
    Cours de réseauxélectriques 44 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique Réseaux en boucle Poste de transformation H.T/M.T Postes de TR M.T/B.T Réseau en boucle simple
  • 45.
    Cours de réseauxélectriques 45 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique Réseau en toile d’araignée Réseau en marguerites
  • 46.
    Cours de réseauxélectriques 46 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique Production Poste de répartition Réseau en fuseaux Réseau en mailles
  • 47.
    Cours de réseauxélectriques 47 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique III –POSTE DE REPATITION Le poste de répartition est un lieu où on reçoit différents départs de production puis on distribue de nouveau sous tension unique par exemple 60 kV 20 kV . Les postes de répartition se trouve à la périphérie des villes
  • 48.
    Cours de réseauxélectriques 48 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique IV-DISTRIBUTION M.T VI-1-Alimentation en M.T Il existe trois principaux types d’alimentation en M.T. 1. simple dérivation : Le poste est alimenté par une dérivation du réseau de distribution M.T 2. coupure d’artère ou boucle : Le poste est inséré en série sur a ligne du réseau de distribution Interrupteur Fusibles Inter de Prise de terre Transformateur Transformateur Interrupteur Fusibles Inter de Prise de terre
  • 49.
    Cours de réseauxélectriques 49 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique 3. double dérivation : Lorsque le réseau de distribution comporte deux câbles distincts ,le poste peut être alimenté par l’un ou l’autre de ces deux dérivations du réseau M.T Transformateur MT/BT Interrupteur Fusibles Inter de Prise de terre Câble1 Câble2
  • 50.
    Cours de réseauxélectriques 50 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique IV-2-Poste M.T Les postes de livraison MT/ BT sont composés en fonction de la puissance et la structure du réseau MT local . Les postes sont situés en bordure de voie publique avec accès direct sur celle ci ou doivent permettre au distributeur d’énergie d’accéder aux installations électriques. Ils peuvent être installés :  à l’intérieur dans des locaux spécialisés  à l’extérieur , sur poteau ou en abri ( maçonné ou préfabriqué) Structure et conception 1. Raccordement MT Le raccordement se fait sous la responsabilité du distributeur d ‘énergie .les liaisons entre les cellules MT et le transformateur se font par : + des extrémités courtes pour les cellules de protections + par des câbles unipolaires de 50 mm² ou 95 mm² à isolation synthétique conforme à la spécification établi par le distributeur + par des bornes embrochables 250 A droite ou équerre sur le tansformateur
  • 51.
    Cours de réseauxélectriques 51 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique
  • 52.
    Cours de réseauxélectriques 52 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique
  • 53.
    Cours de réseauxélectriques 53 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique 2. liaison BT Les câbles sont unipolaires de type U1000RO2V est le mode de pose est non jointif (NF C 15- 100) et repérer à chaque extrémité L1 , L2, L3 pour les phases bleu pour le neutre 3. Le comptage Pour un poste contenant un seul transformateur dont la puissance <= 1250 kVA le comptage se fait en BT sinon il est en MT . Les TI (BT) TC (MT) sont fournis par le distributeur . Le panneau de comptage est : + installé sur des parois non exposé aux vibrations + placé le plus prés du transformateur de mesure + accessible au distributeur + les graduation et les cadrans des compteurs doivent se trouver à une distance du sol voisine de 1.65 m sans être inférieur à 0.7 m ou dépasser 1.80m 4. Accessibilité Le couloir d’exploitation doit avoir une longueur supérieure ou égale à 0.8 m
  • 54.
    Cours de réseauxélectriques 54 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique 5. circuit de terre Tout poste doit comporter : + une terre pour les masses de tous les matériels à haute et basse tension + des écrans métalliques de protection + du quadrillage métallique noyé dans le radier du poste + du point commun du circuit secondaire des TI ( TC) + une terre du neutre en amont du disjoncteur général BT (habituellement sur le neutre du transformateur ) + une borne de mesure accessible pour chaque circuit de terre 6. matériel d’exploitation et de sécurité Le poste doit être équipé de : + un tabouret ou tapis isolant ,nécessaire si l’équipotentialité du poste n’est pas réalisée (article 736 de la norme NF C13-100 ) + une paire de gants placées dans une enveloppe . + un dispositif de vérification de tension (VAT) + un dispositif de mise à la terre et une perche de sauvetage + du matériel d’extinction du feu ( extincteur à poudre ou au CO2 ) + des signaux , affiches et pancartes de sécurité
  • 55.
    Cours de réseauxélectriques 55 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique IV-3-Transformateurs MT/BT Les paramètres caractérisants un transformateur sont d’une part , les caractéristiques électriques et d’autre part des caractéristiques liées à sa technologie et à ses conditions d’utilisation. Caractéristiques électriques 1. Puissance apparente en Kva 2. Fréquence de travail 50 Hz 3. Tension assignée primaire généralement 20- 22 kV 4. Tension assignée secondaire à vide 5. Tensions assignées d’isolement 6. Commutateur de réglage 7. Couplage et indice horaire Caractéristiques liées à la technologie et conditions d’utilisations 1. Choix de la technologie ( trihal ou huile diélectrique) 2. Installation extérieure ou intérieure 3. Altitude (cas standard <1000 m ) 4. Température max 40°C
  • 56.
    Cours de réseauxélectriques 56 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique Protection du transformateur de distribution On distingue deux types différents de transformateur trihal et immergé  transformateur trihal ce sont des transformateurs de type sec enrobé ( ou encapsulé ). L’isolation des enroulements est réalisé par des isolants secs . Le refroidissement est assuré par l’air ambiante sans liquide intermédiaire . l’enrobage est constitué de trois composantes :  résine à base d’époxyde à base de biphenol A, de viscosité bien adaptée à une excellente imprégnation des enroulement  durcisseur anydride (non animé ), modifié par un flexibilisateur pour
  • 57.
    Cours de réseauxélectriques 57 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique pour assurer la souplesse du système moulé nécessaire afin d’interdire toutes fissures en exploitation.  charge active pulvérulente composé d’alumine trihydratée (AL(OH)3 ) et de silice qui apporte les propriétés mécaniques et thermiques requises et des qualités intrinsèques exceptionnelles de comportement au feu . Ces transformateurs ne demande q’une protection contre les surcharges  transformateurs immergés Le liquide le plus souvent utilisé comme diélectrique dans les transformateurs immergés est l’huile minérale. Celle ci étant inflammable , donc il est recommandé de prendre des mesures de sécurité , obligatoire dans la plus part des cas .  DGTP2 ( détecteur de gaz , pression et température à deux seuils)  Relais thermostatique à deux seuils .  Protection contre les surcharges .
  • 58.
    Cours de réseauxélectriques 58 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique
  • 59.
    Cours de réseauxélectriques 59 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique IV-4-Cellules M.T Les cellules M.T ( 24 ou 36 kV ) sont destinées généralement pour la protection des transformateurs , on trouve aussi des cellules d’alimentation et des cellules de comptage .
  • 60.
    Cours de réseauxélectriques 60 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique V-LES LIGNES V-1-Introduction Le transfert et la distribution de l’énergie se fait à courant alternatif triphasé à 50 Hz. Les principaux facteurs à considérer pour une ligne sont : la tension efficace entre Phase et la longueur de la ligne Basse tension Tension nominale jusqu’au 1kV .Pour les calculs interviendra seulement la résistance électrique Moyenne tension Tension nominale de 1kV jusqu’à 30 kV .Dans les calculs on considère la résistance électrique et l’inductance . Pour les lignes souterrains on considère aussi la capacité. Haute tension Tension nominale supérieure à 30 kV .Pour les calcules , interviendra la résistance l’inductance et la capacité .
  • 61.
    Cours de réseauxélectriques 61 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique V- 2- Calcul de la section de câble Par la chute de tension    cos 3 ouD'aveccos3 :suivanteapprochéeformulelapardonnéeesttensiondechuteLa LI V S S L RIRV   Par la capacité thermique Le courant de dimensionnement de la section de câble est donné par I/K avec K est un coefficient de correction tel que : K = K1xK2xK3 K1 = Coefficient de mode de pose K2 = Coefficient de mode température K3 = Coefficient des circuit jointif
  • 62.
    Cours de réseauxélectriques 62 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique V-3-Calcul des lignes Constantes réparties On a vu qu’une ligne peut être schématiser comme suit : EGénérateur ZGénérateur LLigne CLigneCLigne LRecépteur ERecépteur Ligne à constantes localisées Ce type de représentation est à rejeter lorsque la ligne devient longue . rappelons en effet qu ‘en régime alternatif de fréquence f ,la longueur d’onde de propagation est  = vT . On peut considérer un élément dx comme étant à
  • 63.
    Cours de réseauxélectriques 63 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique Constantes localisées si dx <<  . Lorsque la longueur du dispositif n’est pas très petite devant  , le courant n’est plus constant tout le long du circuit ; c’est ainsi qu’on va affecter à chaque élément dx une impédance dZ et une admittance dY d’ou le schéma équivalent d’une ligne dZ1 dY1 dZ2 dY2 dZi dYi Ligne à constantes réparties Avec
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    Cours de réseauxélectriques 64 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique F/Km log 0241.0 Capacité H/Km10) d a 6.45.0(Inductance /KmRésistance lequilatéraeun triangld' sommetauplacéssontsconducteurlesoùtriphaséligneunePour oud' linéiquecapacité linéiqueinductance linéiquerésistance homogéneligneuned'linéiquesconstanteslesainsidéfinitonet 4       d a C LogL S R dxjCGdxdY dxjLRdxdZ dx dc C dx dl L dx dr R jdCdgdY jdldrdZ i i iii iii           
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    Cours de réseauxélectriques 65 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique A d A’ a’ 3 2' nappeenligneunepour aa  1 1’ 3’ 2’ 2 3 '33 '3232'3131 3 '22 '2323'2121 2 '11 '1313'1212 1 3 321 avec .. doubleligneunepour a aaaa a a aaaa a a aaaa a aaaa        Pour une ligne en triangle a et d son défini comme le montre la figure ci dessus Linges doubles
  • 66.
    Cours de réseauxélectriques 66 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique Circuit équivalent d’une ligne de transport Le calcul d’une ligne de transport se fait en fonction de sa longueur et de sa tension Les linges à haute tension sont classées en : 1. ligne courte :jusqu’au 50 Km , on considère la résistance ohmique et l’inductance V1 V2 RL XL 2. ligne moyenne : entre 50 et 250 km . Il faut considérer la résistance ohmique , l’inductance et la capacité. RL/2 RL/2XL/2 XL/2 XC Schéma en T V1 V2 V1 V2 RL XL XC/2 XC/2 Schéma en 
  • 67.
    Cours de réseauxélectriques 67 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique 3. ligne longue : plus de 250 Km . Il faut considérer tous les paramètres ,et on suppose que la ligne est un ensemble de petits lots ( calcul numérique , MATLAB etc…) XL,R XC,G XL,R XC,G XL,R XC,G XL,R XC,G XL,R XC,GV1 V2
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    Cours de réseauxélectriques 68
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    Cours de réseauxélectriques 69 SOMMAIRE CHAPITRE III : DISTRIBUTION B.T 1. BILAN DE PUISSANCE 2. FACTURATION 3. COMPENSTION DE L’ENRGIE REACTIVE 4. REGIMES DES NEUTRES 5. CALCUL DES COURANTS DE DEFAUT EN UN POINT DU RESEAU
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    Cours de réseauxélectriques 70 DISTRIDUTIONBASSETENSION I- BILAN DE PUISSANCE Avant tous projet d’installations électriques il est impérative d’en savoir les puissances électriques mises en jeux I-1-Les récepteurs Moteurs asynchrones La puissance nominale Pn d’un moteur correspond à la puissance mécanique disponible sur son arbre. La puissance absorbée Pa est celle circulant dans la ligne et elle est donnée par ; en triphasé : en monophasé :  cos3   U P I n a  cos  U P I n a
  • 71.
    Cours de réseauxélectriques 71 DISTRIDUTIONBASSETENSION an IUP  3 an IUP  Appareils de chauffage et lampes à incandescence normales ou halogènes La puissance absorbée par un appareil de chauffage ou une lampe est égale à la puissance nominale donnée par le fabricant En triphasé : En monophasé : Appareils d’éclairage à lampe fluorescentes La puissance en W indiquée sur le tube d’éclairage à lampe fluorescente ne comprend pas la puissance absorbée par le ballast cos anballast IUPP Avec , sauf indication , cosφ =0.6 montage non compensé cosφ=0.86 montage compensé cosφ=0.96 pour ballast électronique : En l’absence d’indication Pballast=25%Pn
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    Cours de réseauxélectriques 72 DISTRIDUTIONBASSETENSION  ninstallée PP Lampes à décharge La puissance en W indiquée sur le tube d’une lampe à décharge ne comprend pas la puissance absorbée par le ballast , dont l’ordre de grandeur est de 5 à 20 % de la puissance de la lampe I-2- Puissance d’une installation Puissance installée La puissance installée est la somme des puissances nominales de tous les récepteurs de l’installation Puissance absorbée La puissance absorbée est donnée par : La puissance absorbée a la valeur de la puissance apparente et s’exprime en kVA nabsorbée PP   cos
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    Cours de réseauxélectriques 73 DISTRIDUTIONBASSETENSION Puissance d’utilisation Tous les récepteurs ne sont pas utilisés à pleine charge ni en même temps .Les facteurs Ku et Ks permettent de déterminer la puissance d’utilisation maximale qui sert à dimensionner l’installation. Coefficient d’utilisation Ku Le régime de fonctionnement d’un récepteur peut être tel que sa puissance utilisée soit inférieure à sa puissance nominale installée , d’ou la notion de facteur d’utilisation Pn P K u u  Coefficient de simultanéité Ks Tous les récepteurs installées ne fonctionnent pas simultanément , c’est pourquoi il est permis d’appliquer aux différents ensembles de récepteurs des facteurs de simultanéité. La détermination de ces facteurs de simultanéités implique la connaissance détaillée de l’installation et de ses conditions d’exploitation.
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    Cours de réseauxélectriques 74 DISTRIDUTIONBASSETENSION Facteur de simultanéité pour immeuble d’habitation Les normes NF C14-100 , NF C63-410 et le guide UTE C 15-105 donnent des indications sur ce facteur. Nombre d’abonnés situés en aval Facteur de simultanéité 2 à 4 1 5 à 9 0.78 10 à 14 0.63
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    Cours de réseauxélectriques 75 DISTRIDUTIONBASSETENSION Nombre d’abonnés situés en aval Facteur de simultanéité 15 à 19 0.53 20 à 24 0.49 25 à 29 0.46 30 à 34 0.44 35 à 39 0.42 40 à 49 0.41 50 et au dessus 0.4
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    Cours de réseauxélectriques 76 DISTRIDUTIONBASSETENSION Facteur de simultanéité pour les armoires de distribution La norme NF C63-410 comporte le tableau suivant : Nombre de circuits Facteur de simultanéité Ensembles entièrement testés ( 2 et 3 ) 0.9 4 et 5 0.8 6 à 9 0.7 10 et plus 0.6 Ensembles partiellement testés choisir dans tous les cas 1
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    Cours de réseauxélectriques 77 DISTRIDUTIONBASSETENSION Facteur de simultanéité en fonction de l’utilisation Le guide UTE C15 – 105 proposent des facteurs de simultanéité pour des applications les plus courantes Utilisation Facteur de simultanéité Eclairage 1 Chauffage et conditionnement d’air 1 Prises de courant 0.1 à0.2( Plus si nécessaire ) Ascenseurs et monte charge *moteur plus puissant * moteur suivant *pour les autres 1 0.75 0.6
  • 78.
    Cours de réseauxélectriques 78 DISTRIDUTIONBASSETENSION II- FACTURATION II-1-Le contrat Le contrat est un document établi avec le distributeur fixant les conditions de la fourniture de l’énergie. II-2-La puissance souscrite C’ est la puissance mise par le distributeur à la disposition de l’utilisateur II- 3- Tarification Contrat d’abonnement Puissance souscrite Prime fixe Montant de la facture Coût de consommation consommation
  • 79.
    Cours de réseauxélectriques 79 DISTRIDUTIONBASSETENSION Les éléments de la tarification c’est la connaissance de la consommation de l’abonné au fil de la journée et de l’année et du degré de maîtrise qu’il en a qui permet de choisir :  le tarif  l’option  la version Leur choix peut conduire à un gain économique important réseau tarif version tarifaire et option utilisation BT 3kVA<P<36 kVA Tarif BLEU Branchement BT 3 à 18 kVA Mono 6 à 36 kVA Tri 3 options : -simple - heures creuses -EJP -logement -locaux agricoles -professionnels et commerciaux
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    Cours de réseauxélectriques 80 DISTRIDUTIONBASSETENSION réseau tarif versions tarifaires et options utilisation BT 36<P<250kVA Tarif JAUNE Branchement Tri 2 options : -base -EJP 2 versions : -longues -moyennes -petites et moyennes entreprises BT ou HT P>250 kVA Tarif VERT 4 versions : -courtes -moyennes -longues -très longues 2 options : -base - EJP industrie
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    Cours de réseauxélectriques 81 les options tarifaires  option de base ou simple : elle ne comporte pas de particularités  option EJP :l’option EJP ( Effacement Jour de Pointe ) permet de bénéficier d’un tarif très favorable durant toute l’année à l’exception de 396 h de pointe ( 22j aléatoires , consécutif ou non en général en période d’hiver entre 7h du matin et 1h le matin suivant ) . L’utilisateur a donc recourt pendant cette période à :  soit un délestage  soit l’utilisation d’un autre forme d’énergie les versions tarifaires Les versions tarifaires permettent de réduire le coût annuel de l’énergie suivant que l’on fait appel longtemps ou non à la puissance souscrite DISTRIDUTIONBASSETENSION TL Prime fixe Prix de kWh TL L M C L M C
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    Cours de réseauxélectriques 82 DISTRIDUTIONBASSETENSION Les périodes tarifaires HIVER Heures Heures Heures de pointe pleines creuses ETE Heures Heures pleines creuses
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    Cours de réseauxélectriques 83 DISTRIDUTIONBASSETENSION III-COMPENSATION DE L’ENERGIE REACTIVE I-1- Nature de l’énergie réactive Les réseaux électriques à courant alternatif fournissent deux formes d’énergie :  l’énergie active , transformée en travail et en chaleur.  l’énergie réactive , utilisée pour créer des champs magnétiques. I-2- Facteur de puissance Le facteur de puissance est la proportion de la puissance active dans la la puissance apparente . Il est d’autant plus meilleur qu’il est proche de 1 cos )( )(  kVAS kWP
  • 84.
    Cours de réseauxélectriques 84 DISTRIDUTIONBASSETENSION I- 3- Intérêt de la compensation de l’énergie réactive  diminution de la facture d’électricité  diminution de la section de câble  diminution des pertes en lignes  réduction de la chute de tension  augmentation de la puissance disponible I-4- Différents types de compensation  compensation globale Groupe de condensateur En tête de l’installation TR M
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    Cours de réseauxélectriques 85 DISTRIDUTIONBASSETENSION  Compensation Partielle TR M Un groupement de condensateur Sur chaque départ
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    Cours de réseauxélectriques 86 DISTRIDUTIONBASSETENSION  compensation individuelle TR M Un groupement de condensateur Sur chaque récepteur
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    Cours de réseauxélectriques 87 DISTRIDUTIONBASSETENSION  instc QQ )(355.0 kWPQc  I-5- Calcul des batteries de compensation Méthode générale Consiste à faire un bilan d’énergie réactive à la conception Méthode simplifiée Consiste à considérer que le cosφ de l’installation moyen est de l’ordre de 0.8 sans compensation .Il faut le relever à 0.93 ( France ) ( de 0.7 à 0.8 Maroc )pour supprimer les pénalités et compenser les pertes usuelles de l’énergie réactive de l’installation . Et donc :  pour la France :  pour le Maroc : )(270.0 kWPQc 
  • 88.
    Cours de réseauxélectriques 88 DISTRIDUTIONBASSETENSION mentfonctionnededurée facturéskvarh cQ Méthode basée sur la suppression des pénalités en tarif vert On prend généralement les kvars facturer pendant les cinq mois ( de novembre à mars ) et on regarde la consommation la plus élevée ; la valeur de la puissance calculée Qc est : I-6- Compensation pour accroître la puissance disponible sur un transformateur La puissance active disponible au secondaire d’un transformateur est d’autant plus grande que le facteur de puissance est grande . cos SP
  • 89.
    Cours de réseauxélectriques 89 DISTRIDUTIONBASSETENSION I-7-Dimensionnment d’une batterie de condensateurs en présence d’harmoniques La prise en compte des phénomènes harmoniques consiste principalement à surdimensionner les condensateurs et leurs associer des self anti-harmoniques . Contre les effets des harmoniques Une majoration du courant dans les condensateurs qui sont cependant conçu pour un courant efficace de 1. 3 fois son courant assigné . Contre les phénomènes de résonance les condensateurs ne sont pas en eux même générateurs d’harmoniques . Par contre , lorsqu ‘un réseau comporte des harmoniques , la présence d’un condensateur amplifie plus au moins certains de ces harmoniques . Cela fait apparaître une résonance dont la fréquence est fonction de l’impédance du réseau . La surcharge du courant pourra provoquer l ‘échauffement puis le vieillissement prématuré des condensateurs . Pour pallier ces phénomènes on utilisera :
  • 90.
    Cours de réseauxélectriques 90 DISTRIDUTIONBASSETENSION  des condensateurs surdimensionnés en tension ( + 10 % )  des selfs anti-harmoniques associés aux condensateurs Choix des solutions Condensateurs alimentés en B.T par un transformateur ( règle générale quelque soit sa puissance) R<= Scc/120 Scc/120<R<=Scc/70 R>Scc/70 Condensateurs standard Tension majorée de 10% ( sauf 230 V ) Tension majorée de 10% + Self anti-harmonique
  • 91.
    Cours de réseauxélectriques 91 DISTRIDUTIONBASSETENSION Avec : R = puissance en kVA de tous les générateurs d’harmoniques Scc = puissance de court circuit réelle en kVA du réseau Sn = puissance de tous les transformateurs en amont (%) )( )( cc n cc U kVAS kVAS  Dimensionnement des appareils de protection , de commande et les câbles de raccordement  Les variations admissibles de la valeur de la tension fondamentale et des composants harmoniques peuvent conduire à une amplification de courant de 30%  Les variations dues aux tolérances sur les condensateurs ( Norme NF C-54-104 ) peuvent conduirent à une augmentation du courant de 15% . L’effet cumulé des deux phénomènes conduit à un dimensionnement de 1.5 In
  • 92.
    Cours de réseauxélectriques 92 DISTRIDUTIONBASSETENSION IV-REGIME DES NEUTRES IV-1- Les liaisons à la terre Le raccordement à la prise de terre des éléments conducteurs d’un bâtiment et des masses des appareils électriques contribuent à éviter l’apparition de toute tension dangereuse entre les parties simultanément accessibles . Définitions La NF C-15-100 défini les éléments mis en œuvre dans les liaison à la terre.  Prise De Terre (1) : corps conducteur enterré ,ou ensemble de corps conducteurs enterrés et interconnectés assurant une liaison électrique avec la terre.  Terre : masse conductrice de terre dont le potentiel électrique en chaque point est considéré comme égal à zéro ( référence théorique ) .  Prise De Terre Électriquement Distinct : prise de terre suffisamment éloignées les des autres pour que le courant maximal susceptible d’être écoulé par l’une d’ elle ne modifie pas le potentiel des autres .  Résistance De Terre : résistance entre la borne principale de terre à la prise de terre
  • 93.
    Cours de réseauxélectriques 93 DISTRIDUTIONBASSETENSION  Conducteur De Terre (2) : conducteur de protection reliant la borne principale de terre à la prise de terre .  Masse : partie conductrice d’un matériel électrique susceptible d’être touchée par une personne , qui n’est normalement pas sous tension mais peut le devenir en cas de défaut d’isolement des parties actives de ce matériel .  Conducteur De Protection (3) : conducteur prescrit dans certaines mesures de protection contre les chocs électriques et destiné à relier électriquement certaines des parties suivantes :  masses ,  éléments conducteurs ,  borne principale de terre ,  prise de terre,  point de mise à la terre de la source d’alimentation ou point neutre artificiel.  Conducteur D’équipotentialité (5) : conducteur de protection assurant une liaison équipotentielle .  Borne Principale Ou Barre De Terre(6) : borne ou barre prévue pour la connexion aux dispositifs de mise à la terre conducteurs de protection
  • 94.
    Cours de réseauxélectriques 94 DISTRIDUTIONBASSETENSION Conducteur principal De protection 4 4 3 5 6 7 1 2 Ferraillage Chauffage Eau Gaz Conducteur de terre Barrette de jonction de terre Prise de terre Dérivation individuelles de terre des abonnés Barrette de terre
  • 95.
    Cours de réseauxélectriques 95 DISTRIDUTIONBASSETENSION IV-2-Réalisation et mesure des prises de terre Mode de réalisation Nous en citons trois modes :  Boucle à fond de fouille : cette solution est conseillée pour les nouvelles constructions elle consiste à placer sous le béton de propreté , ou contre les murs extérieurs à au moins un mètre de profondeur un conducteur qui peut être :  en cuivre – câble de section >= 25 mm² ou feuillard d’épaisseur >= 2 mm .  en aluminium gainé de plomb – câble de section >= 35 mm² .  en acier galvanisé – câble de section >= 95 mm² ou feuillard de section >= 100 mm² et d’épaisseur >= 3 mm )( 2  L R  L = longueur de la boucle en mètre  = résistivité du sol en .m
  • 96.
    Cours de réseauxélectriques 96 DISTRIDUTIONBASSETENSION  Piquet : cette disposition est retenue généralement pour les bâtiments existant ou améliorer une prise de terre existante . Le piquet de terre peut être :  en cuivre – rond de diamètre >= 15 mm .  en acier galvanisé – cylindre rond de diamètre >= 15 mm , tube de diamètre >= 25 mm ; profilé de 60 mm de côté minimum . Il doit être de longueur >= 2 m . Les piquet doivent être distant deux à deux de 2 à 3 fois la longueur du piquet . )( 1  Ln R  Piquets reliés En parallèle L = longueur de piquet en m = résistivité du sol en .m n = nombre de piquet
  • 97.
    Cours de réseauxélectriques 97 DISTRIDUTIONBASSETENSION  Plaque verticale : ces plaques sont soit carré soit rectangulaire ( l >= 0.5 m ) . Elle doivent être enterrées de telle façon que leur centre soit au moins à un mètre de la surface . Les plaques doivent être :  en cuivre – de 2 mm d’épaisseur .  en acier galvanisé de 3 mm d’épaisseur . Plaque d’épaisseur De 2 mm (Cu) )( 8.0    L R  L = longueur du piquet en m  = résistivité du sol en .m
  • 98.
    Cours de réseauxélectriques 98 DISTRIDUTIONBASSETENSION Mesure de la prise de terre  Utilisation d’un ampèrmètre : ) 111 ( 2 mêmelaesttensionlasioùD' 2 231 3 2 2 2 12 21 1 1 1 iii U R RBCA i U RRC i U RRB i U RRA T T Tt Tt tt tt Tt tT      A U Prise de terre à mesurer Prise de terre auxiliaire T t2 t1
  • 99.
    Cours de réseauxélectriques 99 DISTRIDUTIONBASSETENSION  Utilisation d’un ohmètre de terre Cette appareil indique directement la valeur de la prise de terre IV- 3- Protection contre les chocs électriques Contacts directs et indirects  Contacts directs : c’est le contact des personnes avec des conducteurs actifs ou des pièces conductrices habituellement sous tension.  Contacts indirects : c’est le contacts des personnes avec masses mises accidentellement sous tension suite à un défaut d’isolement. Contact direct : touché direct De jeux de barres Jeu de barres Contact indirect : touché d’une Masse Armoire électrique
  • 100.
    Cours de réseauxélectriques 100 DISTRIDUTIONBASSETENSION Régime des neutres T.T  Principe : Le neutre relié à la terre , les masses reliées à la terre ( N T, M  T ) R S T N Uc TR Rn =10  Rt =20  Boucle de défaut
  • 101.
    Cours de réseauxélectriques 101 DISTRIDUTIONBASSETENSION  Mise en oeuvre dangereusecontactdetension154207.7 :estcontact UcdutensionLa 7.7 30 230 simple)tension( isolementd'défautdecourantLe 20RestterredepriseladerésistanceLa 10RestneutredurésistanceLa t n        VU RiU Ai RR V i c tdc d tn d
  • 102.
    Cours de réseauxélectriques 102 DISTRIDUTIONBASSETENSION Cette tension offensive doit être éliminée par un dispositif de protection dans un temps très court . Pour cela on utilise un disjoncteur différentiel à courant résiduel ( DDR ) tel que sa sensibilité est choisi suivant la formule suivante : mAnI AnI R nI t 300 ésensibilitdeclassiqueDDRunparms30enélimiéeseratensionCette 5.2 20 50 casnotrepourDonc 50Vdelieuau25VprendonhumidelocauxlesDans* 50*   
  • 103.
    Cours de réseauxélectriques 103 DISTRIDUTIONBASSETENSION Régime des neutres TN  Principe : le neutre est relié à la terre , les masses sont reliées au neutre ( N  T et T  N ) . On distingue TN-C , le conducteur de protection est confondu avec le neutre . TN-S , le conducteur de protection est séparé du neutre . TR R S T PEN TN-C : neutre confondu Avec le PE
  • 104.
    Cours de réseauxélectriques 104 TR S T N TNS : neutre est séparé du PE R PE DISTRIDUTIONBASSETENSION Remarques : * le schéma TNC est interdit pour des sections inférieures à 10 mm² et pour des canalisations mobiles * le schéma TNS ( 5fils ) est obligatoire pour des sections inférieures à 10 mm² Cu et 16 mm² Alu pour des canalisations mobiles * le schéma TNC et TNS peuvent être utilisés dans un même installation * le schéma TNC ne doit jamais exister en aval du schéma TNS .
  • 105.
    Cours de réseauxélectriques 105 DISTRIDUTIONBASSETENSION  Mise en oeuvre A TR R S T PEN Uc Disjoncteur C160 Câble de 50m de longueur et de section 35 mm² B CD EF
  • 106.
    Cours de réseauxélectriques 106 DISTRIDUTIONBASSETENSION Le défaut d’isolement dans ce cas de figure est traduit par un courant de court circuit entre une phase et le neutre en effet : AI Z V I Z S L Z ZZ ZZZZZZ D S D S S DEBC FAEFDEBCABs 3576 V230VavecdéfautdecourantLe m3.64 mm²35Setm50L,mm/Km22.5avec2 :auraonntsprépondérasontettermeslesSi :queest telleZbouclecettede impédancel'et,ABCDEFAestdéfautdeboucleLa s      
  • 107.
    Cours de réseauxélectriques 107 DISTRIDUTIONBASSETENSION S D Z V I   8.0 Pour tenir compte des impédances Z(AB,EF,FA) la norme NF C15-100 fait l’hypothèse que ces impédances réduisent la tension de 20% donc le courant de défaut est donné par : Pour que la protection soit assurée il faut vérifier la condition suivante : protectionderdisjoncteudu entdéclenchemdeseuilleestIavec 8.0 mm S D I Z V I     cas de disjoncteur
  • 108.
    Cours de réseauxélectriques 108 DISTRIDUTIONBASSETENSION 100-C15NFnorme laparfixés0.4deun temps pourfusiondecourantleIavec 8.0 aa S D I Z V I     cas des fusibles Remarque : le temps de coupure est fonction de la tension simple du réseau comme l’indique le tableau ci dessous , extrait de la norme NF C15-100 . V( en V) Temps de coupure (en s) pour VL=50 V 127 0.8 230 0.4 400 0.2 > 400 0.1
  • 109.
    Cours de réseauxélectriques 109 DISTRIDUTIONBASSETENSION Régime des neutres IT  Principe : le neutre relié à la terre par l’intermédiaire d’une impédance . Les masses sont reliés à la terre . ( N (Z) T et M  T ) Z 2k R TR Rn 10 S T PE Le neutre est isolé Les masses sont à la terre
  • 110.
    Cours de réseauxélectriques 110 DISTRIDUTIONBASSETENSION  Premier défaut  Mise en œuvre R TR Z 2k Rn 10 S T PE
  • 111.
    Cours de réseauxélectriques 111 inofensivetensionuneestC' 14.1114.010 :alorsestcontactdetensionLa 114.0 2010 230 auraOn 10Ret 2000Z,V230Vavec :estcascedansdéfautdecourantLe n VRIU AI RZ V I nDC D n D       DISTRIDUTIONBASSETENSION
  • 112.
    Cours de réseauxélectriques 112  Second défaut DISTRIDUTIONBASSETENSION R TR Z 2k Rn 10 S T PE ID C160 50 m 35 mm² A B CD E F JH IK
  • 113.
    Cours de réseauxélectriques 113 À l’apparition d’un deuxième défaut , la coupure de l’alimentation devient obligatoire. Elle est réalisée différemment suivant les deux cas suivants :  à l’intérieur d’un groupe de masses interconnectés Les conditions de protection du schéma TN s’appliquent en prenant en compte la tension convenable et une impédance de boucle conventionnelle égale au double du circuit étudié , ce qui correspond à la configuration la plus défavorable  si le neutre est distribué : la tension de défaut est en général la tension simple et l’on doit vérifier DISTRIDUTIONBASSETENSION défautdeboucleladeimpedancel'Z simpletensionVAvec 2 S    S D Z V I  si le neutre n’est pas distribué : la tension dans ce cas est la tension composée et l’on doit vérifier S D Z V I    2 3
  • 114.
    Cours de réseauxélectriques 114 DISTRIDUTIONBASSETENSION  Temps de coupure spécifiés pour le schéma IT V/U(V) V Tension simple U Tension composée Temps de coupure(secondes) Neutre non distribué Neutre distribué UL= 50V UL=25V UL=50V UL=25V 127/220 0.8 0.4 5 1 230/400 0.4 0.2 0.8 0.5 400/690 0.2 0.06 0.4 0.2 580/1000 0.1 0.2
  • 115.
    Cours de réseauxélectriques 115  Exemple distribuénonneutre:3110 35 50 5.222 2303 2 3 :alorsestdéfautdecourantleet2.Rest Zsdéfautdeimpédancel'.50mm² sectiondecâbleduportionlaàlimitéeestdéfautdebouclelacas,notreDans HI A R V I HI D         Le seuil du disjoncteur Im doit être choisi tel que : mD II  DISTRIDUTIONBASSETENSION
  • 116.
    Cours de réseauxélectriques 116 DISTRIDUTIONBASSETENSION  Masses mises à la terre par groupe ou individuellement Si toutes les masses ne sont pas reliées à la même prise de terre ou si les masses sont mises à la terre par groupement ou isolement , les deux défauts peuvent se produire dans des groupes différents . La protection à prévoir en plus du premier cas , consiste à installer des DDR en tête de chacun des groupes DDR en tête DDR sur chaque branche
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    Cours de réseauxélectriques 117 DISTRIDUTIONBASSETENSION V – CALCUL DES COURANTS DE DEFAUT DANS UN POINT DU RESEAU V-1-Définition d’ un court circuit Un court circuit est la mise en contact de deux ou plusieurs conducteurs ( nus ) dont au moins est actif . On parle alors d’un court circuit monophasé , biphasé , triphasé et d’un court circuit entre une phase et la terre . V-2-Nature d’un court circuit Modèle d’un court circuit e(t) ZC i(t) Source ligne récepteur cZ te ti tEte )( )( :circuitledansinstalles'icourantLe sin2)( :estonalimentatid'tensionLa   
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    Cours de réseauxélectriques 118 DISTRIDUTIONBASSETENSION ZenoteraOn :estcircuitcourtlesurtotaleimpédancel' ligneladeimpédancl'est générateurduinterneimpédancel'est j       jLRZZZZ jLRZ jLRZ LG LLL GGG A l’instant t = 0 le court circuit apparaît sur la ligne , et on peut représenter l’installation par le schéma équivalent suivant : Source ligne récepteur e(t) ZC icc(t) ZG ZL L’apparition du court circuit est prise origine des temps . Donc à l’instant t = 0 on peut écrire l’équation suivante : membresecondavecordrepremiereduelledifférentiéquationuneestC' )sin(2)( dt di LRitEte cc cc  
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    Cours de réseauxélectriques 119 DISTRIDUTIONBASSETENSION La solution est de la forme pasintervientn'protection desystèmelesiaitsubsiseterquicelui,permanentrégimeducourantleesti tquand0verstendquiansitoirecourant trleestiAvec iii )sin()]sin([ 1 0 10CC      tIeIi M L Rtj Mcc Formes d’ondes des courants de court circuit 1.  =  enclenchement à i = 0 , le courant de court circuit est symétrique e i icc
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    Cours de réseauxélectriques 120 DISTRIDUTIONBASSETENSION 2.  = 0 enclenchement à e = 0 , le courant de court circuit est asymétrique icc= i0 +i1
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    Cours de réseauxélectriques 121 DISTRIDUTIONBASSETENSION V-3- Calcul des courants de court circuit Le calcul du courant de court circuit est nécessaire pour la conception d’un réseau (pouvoir de coupure des protection ,tenue des câbles aux surintensité, sélectivité…) C’est le défaut triphasé dans une installation alimentée par un transformateur qui va être examiner ; il correspond en effet en règle générale à l’intensité du courant de court circuit le plus élevé ( court circuit franc ). Le calcul détaillé peut être développé en cours d’électrotechnique , il fait appel à la notion des composantes symétriques d’un réseau triphasé déséquilibré cependant les pratiques et calculs simplifiés sont une approximation suffisante au calcul de Icc dans la majorité des cas . Méthode de calcul Le courant de court circuit Icc en un point d’une installation est donné par la loi d’OHM défautduamontenréseauduphasepartotaleimpédanceL'Z rmateurdu transfovideàcomposéeTensionU A)(en 3 T 20 20 )(     T tricc Z U I
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    Cours de réseauxélectriques 122 Déterminer résistances et réactances de chaque partie de l’installation DISTRIDUTIONBASSETENSION Partie de l’installation Valeur à considérer résistance mΩ Résistance mΩ Réseau amont (1) 𝑅𝑎 = 0.1𝑥𝑍𝑎 𝑍 𝑎 = 𝑈20 2 𝑆 𝐶𝐶 𝑋𝑎 = 0.995𝑥𝑍𝑎 Transformateur 𝑅 𝑇𝑅 = 𝑊𝑐 𝑥𝑈20 2 𝑆2 𝑥10−3 𝑍 𝑇𝑅 = 𝑈 𝐶𝐶 𝑥𝑈20 2 𝑆 𝑋 𝑇𝑅 = 𝑍 𝑇𝑅 2 − 𝑅 𝑇𝑅 2 Liaison Câbles 𝑅 𝐶 = 𝜌 𝐿 𝑆 𝜌 = 22.5 𝑚Ω. 𝑚𝑚2 𝐾𝑚 (Cu) 𝜌 = 35 𝑚Ω. 𝑚𝑚2 𝐾𝑚 (Al) 𝑋 𝐶 = 0.09𝐿 uni jointifs 𝑋 𝐶 = 0.13𝐿 uni séparés
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    Cours de réseauxélectriques 123 Partie de l’installation Valeur à considérer résistance mΩ Résistance mΩ barres 𝑅 𝐵 = 𝜌 𝐿 𝑆 𝑋𝐵 = 0.15𝑥𝐿 Disjoncteur Rapide Négligeable Négligeable Sélectif Négligeable Négligeable Déterminer résistances et réactances de chaque partie de l’installation DISTRIDUTIONBASSETENSION