CONSTRUCTION ELECTRIQUE

Transcription

ATI 1 - COURS
TRANSPORT ET DISTRIBUTION
I – Introduction :
L’électricité ne peut pas être stockée. Chaque demande supplémentaire d’énergie implique
une production supplémentaire.
L’unité de production d’énergie électrique peut se trouver plus ou moins éloignée des lieux
de consommation. L’un des avantages de l’électricité par rapport aux autres énergies est sa
facilité de transport. Pour réaliser la liaison entre les lieux de production et de consommation,
il est nécessaire d’utiliser :
• soit des canalisations souterraines
• soit des lignes aériennes
II – Pourquoi un transport triphasé haute tension ?
Les problèmes en matière de transport d’énergie sont les pertes (pertes joules)
engendrées dans les lignes et les coûts de réalisation de ces lignes.
1- Transport haute tension :
Avec l’exemple simple suivant, nous allons voir en quoi il est intéressant de transporter
l’énergie électrique en haute tension.
Supposons que :
le lieu de production soit à 50 km du lieu de consommation ;
le consommateur ait besoin de Pu = 5 MW sous cos(φ) = 1 ;
le transport soit en monophasé.
la densité de courant admissible par les lignes soit de δ = 2 A/mm².
NB : Les câbles de transport étant en tresses d’aluminium, on prendra une résistivité de
l’aluminium chaud de ρ = 3,2.10-8 Ω.m.
08-09 ATI1 Transport
BTS ATI - Lycée Chevalier d’Eon - Tonnerre
page 1/6
ATI 1 - COURS
Que représente δ ?
δ représente la densité surfacique de courant admissible
dans un fil de transport. Elle traduit de la quantité de
courant qui traverse une unité de surface de 1 m² du
conducteur.
Au delà d’une certaine valeur limite, le conducteur se
détériore par échauffement.
Si la densité de courant est uniforme (constante quelque
soit les axes y et z), alors :
δ=I/S
avec
I : Courant traversant le matériau (A)
S : section du matériau (m²)
δ : densité de courant uniforme dans le matériau (A/m²)
Généralement, la densité de courant admissible par les matériaux est de quelques A/mm²
Que représente ρ ?
ρ représente la résistivité d'un matériau. Elle traduit de sa
capacité à s'opposer à la circulation du courant électrique. Elle
correspond à la résistance d'un tronçon de matériau de 1 m de
longueur et de 1 m2 de section ; elle est exprimée en Ω·m. C'est la
grandeur inverse de la conductivité électrique.
Pour un conducteur, si sa résistivité est uniforme dans le matériau,
alors :
R= ρ.l/S
Avec
ρ : résistivité du matériau (Ω·m) ρ=ρ
ρ0[1+α
α(T-T0)]
l : longueur parcourue par le courant dans le matériau (m)
S : section du matériau (m²)
R : résistance du matériau (Ω)
La résistivité des matériaux dépend de la nature et de la température du matériau.
Argent
Cuivre
Or
Aluminium
Résistivité à T0=20°C (Ω·m), ρ0
1,59×10-8
1,7×10-8
2,44×10-8
2,82×10-8
Coefficient thermique (°C-1), α
3,80×10-3
3,90×10-3
3,40×10-3
3,90×10-3
Nom du métal
page 2/6
ATI 1 - COURS
l
1er cas : Uu = 250 V
2nd cas : Uu = 400 kV
Courant en ligne :
I = Pu / Uu, soit I = 5E6 / 250 = 20 kA
I = Pu / Uu, soit I = 5E6 / 400E3 = 12,5 A
Section des conducteurs :
(1600 fois moins)
Sal = I / δ soit Sal = 20 000 / 2 = 10 000 Sal = I / δ soit Sal = 6.25 mm² soit 6.25.10-6
mm² soit 0,01 m²
m²
Résistance totale de la ligne :
R = 2 . ρ.l
ρ. / Sal, soit R = 0.32 Ω
R = 2 . ρ.l / Sal, soit R = 512 Ω
Perte joule en ligne :
Pjl = R . I², soit Pjl = 80 kW
Pjl = R . I²,soit Pjl = 128 MW
Puissance produite :
Pu = 5MW => Pp = 133 MW soit 96% de Pu = 5MW => Pp = 5,08 MW soit 2% de
l’énergie produite perdue dans les fils
l’énergie produite perdue dans les fils
Tension fournie par le producteur :
Up = Uu + R.I soit Up = 6650 V (très
différent de Uu. C’est le terme R.I qui
prédomine
Si Pu évolue de 5 à 1MW => Up= 1530V => Si Pu
évolue, Up doit évoluer => besoin d’adapter la
tension à produire à la puissance distribuée
Up = Uu + R.I soit Up = 406400 V ( presque
Uu
Up= 401280 V => si Pu varie, Up ne doit pas
beaucoup évoluer => pas besoin de réagir
beaucoup avec la puissance distribuée
Volume de aluminium nécessaire au transport :
Val = 2 . Sal . l , soit 0.625 m3 (1600 fois
moins)
Val = 2 . Sal . l , soit 1000 m3
Conclusion sur la haute tension :
Plus la tension est élevée, pour un même besoin :
- moins on doit produire d’énergie qui s’évapore dans la nature ;
- moins on a besoin d’aluminium pour transporter ;
- moins la tension à produire est dépendante de la puissance distribuée ;
- Plus on est obligé d’avoir des installations dimensionnées pour accepter le niveau de tension
(pylônes plus grands, canalisations souterraines adaptées, transformateurs plus gros).
⇒ On doit donc faire un compromis entre le coût d’installation et le gain de production.
C’est pour cela qu’en France, les tensions utilisées pour le transport peuvent valoir 400kV, 220kV,
150 kV, 90kV, et 63 kV selon la distance à parcourir.
page 3/6
ATI 1 - COURS
2- Transport triphasé :
Le transport se fait en alternatif car cette tension est facile à produire (alternateur =
simple (une bobine+un aimant qui tourne)).
Cas monophasé :
Cas triphasé :
I1~
Production
l
I3~
Utilisation
Pu, cosφ=1
Uu
Uu
Production
Utilisation
Pu, cosϕ=1
Salu3~
Salu1~
l
Courant en ligne :
I3~ = Pu/√
√3/Uu
I1~ = Pu/Uu
Section de aluminium :
Sal1~ = I1~/δδ = Pu/Uu/δδ
Sal3~ = I3~/δδ = Pu/Uu/δδ/√
√3
Volume de aluminium :
Val1~ = 2.l.Sal1~ = 2*l*Pu/Uu/δδ
Val3~ = 3*l*Sal1~ = 3*l*Pu/Uu/δδ/√
√3
Conclusion sur le transport triphasé :
Le rapport du volume d’aluminium triphasé ramené au monophasé est de 0.87. La production se fait
donc en triphasé car le volume de aluminium nécessaire pour le transport est plus faible qu’en
monophasé pour un même besoin.
III – Structure du réseau français :
1- Niveaux de tension :
Le transport et la distribution de
domaines de tensions suivants :
•
Domaine très basse tension :
•
Domaine basse tension A :
•
Domaine basse tension B :
•
Domaine haute tension A :
•
Domaine haute tension B :
l’énergie électrique s’effectuent actuellement avec les
TBT ≤ 50V en courant alternatif
BTA ≤ 500V en courant alternatif
BTB ≤ 1 000V en courant alternatif
HTA ≤ 50 000V en courant alternatif
HTB >50 000V en courant alternatif
page 4/6
ATI 1 - COURS
2- Interconnexion :
Le réseau de distribution français est très
complexe (voir figure ci-contre).
Il est obtenu par l’interconnexion de lignes,
indépendantes au départ, issues soit d’unités de
production françaises soit de l’étranger.
Pourquoi cette interconnexion ?
Admettons que l’on ait 2 producteurs distincts
pour 2 utilisateurs distincts. La puissance
nécessaire à produire dépend de P1(t) et P2(t)
(cf. dessin et courbe ci-dessous).
Les installations du producteur 1 doivent
être dimensionnées pour P1max soit 24 GW et les
installations du producteur 2 doivent être
dimensionnées pour P2max soit 25 GW.
L’installation de production totale sera donc dimensionnée pour être capable de produire
49 GW.
Prod1
Prod2
P1(t)
P2(t)
Util
1
Uti2
1
P1
50
P2
40
P1+P2
30
20
Prod1
Prod2
Pt(t)
Util
1
Uti2
1
10
0
0
5
10
15
20
Maintenant, si l’on interconnecte les 2 réseaux ensemble, le groupe de production devra
être capable de produire (P1+P2)max soit 42 GW.
Conclusion :
Avantages d’interconnecter les réseaux :
• Si 2 réseaux sont totalement indépendants, la puissance installée sur chacun des réseaux
doit correspondre à la pointe maximale de sa propre consommation. Grâce à
l’interconnexion et du fait que les pointes ont peu de chance de se produire simultanément,
on pourra se contenter d’installer une puissance plus faible.
• La sécurité d’exploitation se trouve accrue. En cas de défaillance d’une unité de production,
on peut mettre en service une unité de réserve même très éloignée.
Inconvénients de l’interconnexion :
• En cas de surcharge et donc de coupure d’une ligne, la perturbation risque de se propager
sur les autres lignes qui passeront à leur tour en surcharge mettant en difficulté
l’ensemble du réseau.
page 5/6
ATI 1 - COURS
3- Surveillance du réseau et répartition des moyens de production :
Il faut qu’à chaque instant la puissance demandée par les 25 millions de consommateurs
français soit égale à la puissance fournie par EDF et ses concurrents.
C’est donc la clientèle qui commande la production des centrales.
Puissance appelée en France (MW)
Puissance appelée en France (MW)
100000
80000
60000
40000
20000
0
100000
80000
60000
40000
20000
0
dimanche 22 janvier
2006
vendredi 27 janvier
2006
00
:3
0
03
:0
0
05
:3
0
08
:0
0
10
:3
0
13
:0
0
15
:3
0
18
:0
0
20
:3
0
23
:0
0
00
:3
0
03
:0
0
05
:3
0
08
:0
0
10
:3
0
13
:0
0
15
:3
0
18
:0
0
20
:3
0
23
:0
0
dimanche 22 janvier
2006
dimanche 13 août
2006
http://www.rte-france.com/espace_clients/fr/visiteurs/vie/courbes.jsp
Les variations de puissance sont surtout fonction des heures de la journée (heure pleine,
heure creuse), des jours de la semaine et des saisons.
Pour déterminer le nombre et le type de centrales à démarrer, EDF doit tenir compte des
prévisions établies, des positions géographiques respectives des centrales et de la demande
instantanée.
L’emploi d’un moyen de production est
déterminé en fonction du besoin. Par
exemple, si le besoin est de courte durée,
on préférera utiliser une centrale
hydraulique.
Le rôle des centres de « dispatching »
est donc de déterminer le bon moment
pour lancer le démarrage de moyens de
production.
4- Perturbations :
Les lignes de transport d’énergie peuvent être soumises à deux types de perturbations : Les
surintensités, les surtensions.
Les surintensités peuvent être dues à une surcharge ou un court circuit. Dans ces cas, il
faut couper l’alimentation de la ligne.
Remarque : Sur les postes de transformation autonomes, les disjoncteurs sont dotés de
réarmement automatique. Lorsqu’une surcharge ou un court-circuit est détecté, le disjoncteur
s’ouvre. Au bout de quelques secondes, il se réarme automatiquement. Si le défaut est encore
présent, le réarmement à lieu à trois reprises puis le circuit est coupé jusqu’à l’intervention du
service de maintenance de EDF.
Les surtensions sont surtout dues aux coups de foudre qui peuvent faire monter la tension
au-delà de 5 millions de volts. Les lignes aériennes sont protégées par des parafoudres qui
évacuent les surtensions à la terre.
page 6/6

CONSTRUCTION ELECTRIQUE

Transcription

Documents pareils

Français > University of Pretoria

P4531 : Porte 5 cartouches ATI pour fusil à pompe

ALLOCATION TEMPORAIRE INVALIDITE (ATI) REVISION A LA

Assistant(e) Technique d`Ingénieur (ATI)

La représentativité au CHSCT du service du Déminage est

2010 : Pose des portes en aluminium dans la cour de l

AIR FROID

LETTRE DE SAISINE GENERALE