ÉLECTRICITÉ

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ÉLECTRICITÉ

S O U S - S T A T I O N S A U T O M A T I Q U E S

D E T R A N S F O R M A T I O N

(SUITE E T FIN)

4. — Description de quelques dispositifs automatiques.

i° Relais de polarisation R i . — Ce relais appelé ainsi à cause de son emploi, est u n relais à courant continu. 11 est caractérisé par deux bobines électriquement séparées, ayant le m ê m e n o m b r e d'ampères-tours, et par deux jeux de contacts qui se ferment au m o m e n t où le noyau est attiré. L'une des bobines est branchée sur la batterie d'accumulateurs auxiliaire 12, tandis que l'autre est connectée aux bornes de la c o m m u - ta trie e. L'un des jeux de contacts fait partie d u circuit d'excitation de la commutatrice ; l'autre sert à connecter o u à déconnecter aux barres collectrices i4, d'enroulement de tension d u relais à action différée R ? . Supposons maintenant que l'interrupteur de démarrage k se trouve dans sa position de démarrage. A ce m o m e n t , la première des bobines m e n - tionnées est sous la tension continue de la batterie d'accumulateurs, tandis que la seconde est tout d'abord sous la tension alternative du c h a m p de ia commutatrice. La vitesse s'accélérant et tendant vers la vitesse synchrone, la fréquence diminue et le courant de l'enroulement d'excitation, d'alternatif qu'il était, va se transformer en courant continu, d'une polarité arbitraire. Si cette polarité est opposée à celle que l'on désire et de sens contraire à celle de la batterie d'accumulateurs, le c h a m p résultant agissant sur le noyau d u relais R 3 est nul ; par consé- quent le noyau revient en arrière et coupe le circuit d'excitation de la commutatrice. Le rotor de la commutatrice glisse donc en arrière et le relais R 2 reprend en m ê m e temps sa position initiale. Cependant, le noyau d u relais de polarisation reste sous l'action de la bobine branchée sur les barres de la batterie d'accumulateurs. 11 est donc attiré à nouveau et referme le circuit d'excitation de la commutatrice, de sorte que l'interruption de ce circuit ne dure qu'une demi-seconde environ. Si, à la suite de ces opérations, la polarisation n'est pjas encore celle qu'il faut, c'est-à-dire si le glissement d u rotor a été insuffisant, les m ê m e s phénomènes que ci-dessus se reproduisent. E n généra] cependant, ia polarité voulue est atteinte après le premier fonctionnement d u polari- sa teur.

Mentionnons ici, à titre documentaire, qu'on, pourrait obtenir directe- m e n t la vraie polarité par excitation séparée de la commutatrice ; mais l'installation se compliquerait dans ce cas, puisqu'elle exigerait l'aména- gement d'une excitatrice supplémentaire.

20 Retais d u feeder R G et relais à action différée R 7 . — Ainsi que nous l'avons déjà relevé, le fonctionnement des interrupteurs d û feeder dépend de la résistance caractérisant le feeder, à u n m o m e n t donne ; en d'autres termes, la résistance des lignes de départ ne doit pas descendre, pendant u n certain temps, e n dessous d'une valeur donnée.

O n arrive à ce,résultat en shuntant l'interrupteur d u feeder 6 par le relais d u feeder R6. Si lai résistance d u feeder descend en dessous d'une certaine valeur fixée, l'enroulement de tension d u relais R 6 devient le siège d'un courant dont la valeur est limitée par la résistance série i3.

Ce courant provoque le déplacement d u noyau du relais à courant con- tinu RG et détermine ainsi la rupture du circuit de la bobine d u relais R7.

Par conséquent, le jeu de contacts d u relais R 7 et en m ê m e temps le circuit d'enclenchement de l'aimant d'enclenchement M/i s'ouvrent, fl s'en suit que (voir fig. 1) l'interrupteur du feeder déclanche et inter- rompt ainsi le courant continu. Dès que la résistance du feeder aura dc

nouveau atteint une valeur admissible, les contacts du relais R6 se referment et le relais R 7 enclenche l'interrupteur du feeder, au bout du temps pour lequel il est réglé.

Grâce à ce dernier dispositif, on évite que les lignes de départ, ne soient mises sous la pleine tension, au m o m e n t de courts-circuits se reproduisant plusieurs fois de suite.

5. R e m a r q u e s au sujet de différentes conditions de marche.

i° M a r c h e e n parallèle. — Supposons qu'une sous-station automatique de, transformation renferme deux ou plusieurs convertisseurs appelés à certains m o m e n t à travailler en parallèle. La mise en marche et l'arrêt des différents groupes additionnels peuvent être alors opérés simplement par autant de dispositifs qu'il y a de groupes, et cela deux ou trois fois

par jour, suivant les besoins. Il suffit pour cela de régler les dispositifs, de façon qu'ils enclenchent et déclanchent leur groupe respectif aux m o m e n t s voulus.

Cs m o d e de couplage a de l'importance pour tous les services, dans lesquels de longues surcharges se produisent à peu près tous les jour? &

la m ê m e heure. A titre d'exemple, nous citerons les reseaux de tramways locaux.

Le dispositif mentionné ne convient plus cependant, lorsque de forlcs

surcharges se produisent à des époques arbitraires. D a n s ce cas, l'enelen- chôment des' groupes additionnels peut, être provoqué par des relais thermiques o u à m a x i m a ' cl à action différée, qui agissent lorsque la température admissible, c'est-à-dire le courant admissible d u groupe en marché, est dépassé pendant u n certain temps réglé d'avance. D'autre part, le déclanchement de chaque groupe additionnel couplé en paral- lèle est provoqué par des relais à m i n i m u m et à action différée, qui agissent lorsque le courant d u groupe, convertisseur additionnel reste en dessous d'une certaine valeur, pendant u n temps fixé.

Le second m o d e de mise en parallèle est plus compliqué que le pre- mier, et, bien que limité par u n e mise au point judicieuse des relais, le n o m b r e des enclenchements et des déelanehements esl toujours consi- dérable.

20 Réglage a u t o m a t i q u e de la tension. — fl devient nécessaire, dans certains cas, de régler automatiquement la tension du courant débité.

Ce réglage peut se faire sans grandes complications :

a) A u m o y e n d'une bobine de self insérée entre le transformateur et la commutatrice cl d'un enroulement c o m p p u n d o u hypercompound sur la machine ; ceci pour des réglages de tension entre de faibles limites, par exemple pour les cas o ù il suffit de compenser la chute de tension de la machine el d'une courte ligne de départ.

b) A u m o y e n d'une bobine de self c o m m e ci-dessas, conjointement avec une machine, excitatrice destinée à l'excitation séparée de la com- mutatrice et influencée par u n régulateur à action rapide ; ceci pour des réglages de tension entre de larges limites.

c) A u m o y e n d'un régulateur d'induction combiné avec u n régu- la leur à action rapide ; ceci également pour des variations importantes de la tension.

Ces dispositifs permettent de régler la - tension de la commutatrice suhant la tension des barres collectrices du côté courant continu de la sous-station, et cela avant chaque enclenchement d u disjoncteur de l.I machine d u côté courant continu.

Mais c o m m e ces sous-stations automatiques servent principalement pour des services de traction, dans lesquels on tolère en général que des variations dc tension produites sur le côté primaire se répercutent sur le côté continu, ou peut se passer très souvent d u réglage automa- tique de la tension, d'autant plus que la répartition tout à fait ration- nelle des sous-stations automatiques ne donne lieu, qu'à de très faibles chutes de tension dans les lignes de départ.

Fig. 2. — Salle des machines el tableau de distribution de la station automatique de transformation d e Riehen (Bâle).

C. — Description de la sous-station de Riehen (Bâle).

Cetle sous-station, dont la vue. intérieure est donnée par la fig.< 2

renferme pour le m o m e n t une excitatrice hexaphaséc de '>.5o K w . "

auto-excitation, d'une tension continue d'environ Coo V. cl d'un1' fréquence de 5o pér/sec, avec : un régulateur centrifuge monté Si»' l'arbre de la machine, un transformateur d'alimentation, une bobine de

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self pour augmenter, avec l'aide d'un enroulement anticompound sur la commutatrice, la chute de tension entre les marches à vide et à pleine charge, u n interrupteur de démarrage et u n rhéostat de c h a m p . Nous n'avons pas pris e n considération des dispositifs spéciaux pour le réglage de la tension entre de larges limites, pour les motifs rappelés ci-dessus ; il serait cependant facile d'installer ces dispositifs pour le réglage auto- matique de la tension. E n plus de ce premier groupe, deux autres (rroupes convertisseurs de a5o K w au m i n i m u m sont prévus dans le projet complet de la sous-station.

La sous-station reçoit son courant primaire de la centrale d'Augst (près de Bâle) sous G.ooo V. 5o pér/sec ; elle débite d u courant continu de Coo V. qu'elle envoie pour le m o m e n t dans deux, plus tard dans 6 câbles do départ, à la ligne de tramways de Bâle-Loerrach, et plus tard encore à d'autres lignes de tramways projetées.

Fig. 3. — C o m m a n d e à distance par m o t e u r de l'interrupteur de d é m a r r a g e .

La sous-station automatique de Riehen fut tout d'abord construite par les S. E. de Bâle cl aménagée c o m m e station normale de transfor- mation avec surveillance continue et personnelle. U n e fois le bâtiment terminé et les machines avec accessoires livrées, les S. E. de Bâle se sont décidés, pour des raisons d'économie, à introduire le fonctionne- ment automatique. L'appareillage pour la marche automatique fut livré par la Société A n o n y m e B r o w n Boveri et Cie. Dans l'installation de ces appareils, il fallait naturellement tenir compte, autant que, possible, des conditions et des appareils existants. On. comprend donc qu'au point de vue de la disposition des machines et appareils, la sous- station automatique de Riehen ne peut passer pour u n modèle typique : mais elle peut revendiquer cette propriété pour ce qui concerne l'exécu- tion de l'appareillage automatique et le schéma complet du couplage

<J«s organes électriques.

La disposition de l'installation ressort en principe de l'illustration donnée fig. O n y voit une partie de la salle des machines et du tableau de distribution. Les lignes d'arrivée à 6.3oo volts entrant du cote droit, en haut, vont aux barres collectrices qui sont logées à gauche

«fons les trois cellules formées de haute tension. C'est dans ces cellules que prennent place les 3 interrupteurs des transformateurs (fig. i) dont

"e premier est déjà installé derrière le panneau U i . D e cet. interrupteur,

l,"< câbles vont à la bobine de self d u côté primaire qui est installée

1 n s ,la salle des machines et, de là, ils sont reliés au transformateur, lignes reliant le transformateur, la commutatrice et l'interrupteur

"«Barrage (disposé au sous-sol) sont constituées par des câbles. O n

«marque encore, sur la fig. a, le tableau de distribution de la com- mulatrice visible derrière la machine ; et, à droite, on voit successive- j

m e n t deux panneaux pour les commutatrices à installer, ainsi que trois panneaux pour les lignes de départ, dont u n seulement est équipé d'appareils pour le m o m e n t .

Sous les trois instruments de mesure du panneau U m f i et les deux lampes-signal, se trouvent les relais à action différée, savoir : à gauche le relais Ui de l'interrupteur d u transformateur ; au milieu le relais l\:>.

à cent secondes qui provoque !a commutation de l'interrupteur de démarrage, de la position de. démarrage à celle de marche, une fois la vitesse synchrone et la polarité voulue obtenues ; à droite, le relais à action différée R/| du disjoncteur du côté courant continu. Plus bas sont encore montés, à gauche, le relais de polarisation R.î et. à droite, le dispositif automatique à m o u v e m e n t d'horlogerie n avec, l'interrup- teur à m a i n 10.

La fig. 3 montre la c o m m a n d e à distance par moteur de l'inlerrup-

Fig. 4. — V u e de derrière d u p a n n e a u d'une eommututrice.

tour de démarrage. O n remarque, en nuire, les jeux de contacts entre la c o m m a n d e à distance par nioleur el l'interrupteur.

La vue de derrière du panneau d'une commutatrice est reproduite sur la fig-. l\. Sous les trois instruments de mesure sont fixés, contre la plaque de marbre, les relais à action différée Ri, R:ï, li/|, avec un relais additionnel et u n relais à tension nulle R5. Au-dessus de ces relais sont disposées les barres collectrices « enclenchement n i/| de 220 V. et, au-dessous, les barres collectrices « déclanchement » i5 de

6o V. t

Le disjoncteur de (io A. de la conmiulatrice du côté courant, continu 5 est, monté à côté du rhéostat du c h a m p de la commututrice.

La disposition) des interrupteurs du feeder ressemble à celle des inter- rupteurs de la commutatrice. Relevons encore que dans l'aménagement des c o m m a n d e s , il a dû être tenu compte «les disjoncteurs existants du côté courant continu. II va de soi que dans les installations nouvelles tout l'appareillage avec les c o m m a n d e s nécessaires prend une forme beaucoup plus simple et plus ramassée.

7. — R é s u m é .

Il ressort de ces quelques considérations que le fonctionnement auto- matique d'installations pour cominulatrie.es peut èlre obtenu avec des m o y e n s relativement simples et facile, à réaliser au point de vue tech- nique. La plus-value du prix de revient vis-à-vis d'une installation à surveillance personnelle c H tellement m i n i m e que les frais d'intérêt

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et d'amortissement exigés par l'appareillage automatique sont de beau- coup inférieurs à ceux demandés par l'entretien d'un personnel de surveillance.

A ce premier avantage vient s'en ajouter u n autre, non moins important. Suivant les circonstances, les sous-stations automatiques peu- vent en effet donner lieu à des économies plus ou moins sensibles de matériel des machines et des canalisations de l'installation principale.

Car, à l'encontre des sous-stations à surveillance personnelle qui doivent être situées dans des endroits déterminés par les conditions de service plutôt que par des considérations techniques, les sous-stations automa- tiques peuvent être réparties d'une façon bien plus rationnelle, le long d u réseau récepteur. Les sous-stations automatiques peuvent donc être établies au voisinage immédiat des points d'alimentation d u réseau à courant continu. Il s'ensuit en général u n e diminution de matériel dc la ligne d'alimentation et une moins grande valeur de la chute de tension. E n m ê m e temps, on peut réduire fortement les dispositifs de réglage de la tension toujours relativement très onéreux pour les com-

mutatrices et nécessaires pourtant dans les installations non automati- ques pour compenser les grandes chutes de tension. N o u s citons par exemple des bobines de self de réglage, des régulateurs d'induction, des machines additionnelles, etc. O n comprend donc toute l'importance qu'il y a à fixer dès le début, dans des projets d'installations à courant, continu si la transformation du courant est faite o u n o n dans des sous-stations automatiques ; car dans ces conditions seulement on peut apporter à l'installation les simplifications que nous venons de signaler.

11 ressort de ce qui précède qu'en raison de leurs avantages, tant économiques que techniques, les sous-stations automatiques de transfor- mation joueront à l'avenir u n rôle, important dans la transformation et la distribution de l'énergie électrique. C'est la raison pour laquelle nous avons jugé à propos de présenter aux lecteurs de la Houille, B l a n c h e les principes généraux posés à la base des installations auto- matiques de transformation.

V. S Y L V E S T R E , I n g é n i e u r A.M. el /./•;.G.

C A L C U L P R A T I Q U E

D ' U N E

LONGUE LIGNE DE TRANSPORT DE FORGE

A l'heure actuelle, p u i s q u e d e toute pari o n s'occupe n e la c o n s t r u c t i o n d u s u p e r r é s e a u , il d e v i e n t indispensable d e p o u v o i r calculer r a p i d e m e n t u n e l o n g u e ligne d e transport d e force, afin d e p o u v o i r s e r e n d r e c o m p t e d e s rapports entre les tensions a u d é p a r t et à l'arrivée, d a n s différentes c o n d i t i o n s d e m a r c h e .

L e s f o r m u l e s q u e P e e k {}) et L e w i s (

) o n t d o n n é e s d a n s la General Electric R e v i e w s o n t très pratiques q u a n d o n v e u t calculer r a p i d e m e n t u n e ligne d e transport d e force d o n n é e .

F o r m u l e s de Peêk. — L e s f o r m u l e s d e P e e k tiennent c o m p t e d e la résistance, d c la r é a c f a n c c et d e la capacité distribuée d e f a ç o n u n i f o r m e . Elles o n t été établies e n d é v e - l o p p a n t u n e é q u a t i o n c o m p l i q u é e s e n série r a p i d e m e n t c o n - v e r g e n t e , d o n t o n p e u t n é g l i g e r la p l u p a r t d e s t e r m e s . Elles sont p l u s exactes et d ' u n e m p l o i p l u s facile q u e les m é t h o d e s dites « a p p r o x i m a t i v e s ».

C e s f o r m u l e s s o n t :

(I) E , = E

( ï + ^ ) ± Z I

( l + Î £ I

= I

f I + ^ j z h Y E ^ I + Z Y

.

ti Z Y \

E n c e q u i c o n c e r n e le d o u b l e s i g n e + s'applique si E

et I

s o n t la t e n s i o n et le c o u r a n t à l'arrivée et — s'ils sont la t e n s i o n et le c o u r a n t a u d é p a r t .

N o u s d é s i g n e r o n s d a n s c e q u i suit :

E

tension a u d é p a r t (usine génératrice) entre p h a s e s . E

t e n s i o n à l'arrivée (usine réceptrice) entre p h a s e s . l

c o u r a n t a u d é p a r t , p a r fils.

E

c o u r a n t à l'arrivée, p a r fils.

e

t e n s i o n entre p h a s e et n e u t r e à l'arrivée.

(l) G e n e r a l Electric Review, juin I O I 3 , volume ifi, n° 6.

(-) G e n e r a l Electric Review, novembre 1919, vol. 21, n° 11.

e

t e n s i o n entre p h a s e et n e u t r e a u d é p a r t . i\ c o u r a n t w a t t é .

1'., c o u r a n t d é w a t t é . L. c o u r a n t d e c h a r g e .

I

c o u r a n t d e capacité d e la ligne.

P o u r calculer la ligne, il esl p l u s facile d e p r e n d r e la tension entre i m e p h a s e el le n e u t r e ; e n triphasé.

e

= E.-/1/3

Puissance E,.

cos o

L- = h + j '

si le c o u r a n t esl décalé e n arrière.

I,. = /,,— j i

si le c o u r a n t est décalé e n a v a n t . r — résistance o h m i q u e e n o h m s p a r k l m .

x = r é a c f a n c e d ' u n c o n d u c t e u r e n o h m s p a r k l m par

r a p p o r t a u n e u t r e . # = ?. % / L ) ( L = o . / i 6 o 5 - L o g

S/^+o.of).

(S distance entre c o n d u c t e u r s , rf d i a m è t r e d e ceux-ci.

(L e n m i l l i h e n r y s p a r k l m .

b -- capacité d e la ligne p a r k l m . = a x C .

g = pertes p a r isolateurs, perles p a r c o r o n a , etc., e n pra- tique il est n é g l i g e a b l e .

Y = g—jb = — y 2 TC / G .

C = capacité e n farads d ' u n seul c o n d u c t e u r p a r l'apport a u n e u t r e .

r

0.02413

^ — p

'

'

° ( i f )

E n introduisant ces v a l e u r s d a n s les f o r m u l e s 1 et 2 après les avoir multipliées p a r la l o n g u e u r d c la ligne en k l m . , o n p e u t f a c i l e m e n t calculer la ligne.

N o u s allons traiter u n e x e m p l e :

Soif u n e ligne d e t r a n s m i s s i o n triphasée d e 3 8 5 k l m . de l o n g u e u r c o m p o s é e d e 3 câbles d e 24/1 m / m

d e section, a y a n t u n d i a m è t r e d e 20.3 m m . , et distant les u n s des autres d e 6100 m / m .

L a résistance a u k i l o m è t r e d ' u n e telle ligne est d e : E n Cuivr

r = 0.08 o h m s

E n Aluminium

/• = 0.146