ETUDE DE DIMENSIONNEMENT, D’ INSTALLATION, PROTECTION ET MAINTENANCE D’UN GROUPE ELECTROGENE DE SECOURS

UNIVERSITE D’ABOMEY-CALAVI

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ECOLE POLYTECHNIQUE D’ABOMEY-CALAVI

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CENTRE AUTONOMEDE PERFECTIONNEMENT

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DEPARTEMENT DE MAINTENANCE INDUSTRIELLE

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RAPPORT DE STAGE DE FIN DE FORMATION POUR L’OBTENTION DU DIPLOME DE LICENCE PROFESSIONNELLE

THEME

Présenté par:

EHAKO S.M. Lucrèce

Sous la Supervision de : Sous la Direction du :

Mr Jean Mathieu ALLAGBE Pr Emile A.SANYA

Année académique : 2015–2016

ETUDE DE DIMENSIONNEMENT, D’ INSTALLATION, PROTECTION ET MAINTENANCE D’UN GROUPE

ELECTROGENE DE SECOURS

DEDICACES

A l’Eternel des Armées, Dieu Tout-Puissant, pour son secours et sa protection divine.

A mon époux, mes enfants et à mes très chers parents pour leur soutien sous toutes les formes.

REMERCIEMENTS

Ce travail a été pour moi, l’occasion de traverser des moments exceptionnels. Ces moments, je les ai vécus avec un certain nombre de personnes à qui, il m’est particulièrement agréable d’adresser mes remerciements.

 Au Professeur Félicien AVLESSI Directeur de l’EPAC

 Au Docteur Christophe AWANTO, Maitre de conférences,Chef du Centre Autonome de Perfectionnement pour avoir autorisé que ce document soit soutenu et présenté publiquement afin de le rendre plus amélioré.

 Au Professeur Gérard DEGAN ex Chef du Centre Autonome de Perfectionnement, qui a toujours essayé de comprendre mes difficultés.

 Au Professeur Emile A. SANYA pour avoir accepté d’encadrer ce travail malgré ses multiples occupations.

 A Monsieur Maurice THOMAS Directeur de la société MR-International.

 A Monsieur SANNY Fatiou Coordonnateur de la société MR-International.

 A Monsieur ALLAGBE Jean Mathieu superviseur du site de MR- International à vèdoko pour ses conseils chaleureux.

 A mes collègues de la MR-International qui m’ont encouragé durant toute ma formation ;

 A tous mes professeurs de l’EPAC qui n’ont ménagé aucun effort pour m’accompagner durant ma formation. Qu’ils reçoivent à travers ce rapport, mes sincères gratitudes

LEXIQUE

SBEE : Société Béninoise d’Energie Electrique CEB : Communauté Electrique du Bénin MRI : Maurice Relations International

MT : Moyenne Tension

BT : Base Tension

HT : Haute Tension

AVR : Automatic voltage Regulator

AG : Administrateur Général

SD : Secrétariat de Direction

DT : Direction Technique

DAF : Direction des Affaires Financières

DC : Direction commerciale

DAA : Direction Administration et Approvisionnement

DJ : Direction Juridique

BEM : Bureau d’Etudes et des Méthodes

GPICP : Gestion des Projets Ingénieurs Chefs Projets

SP : Service des Prix

SCF : Service Comptable et Financier

SPP : Service des Programmes et de la Prospection

SA : Service Administratif

SA : Service Approvisionnements

SL : Service Logistique

BTS : Brevet de Technicien Supérieur DTI : Diplôme de Technicien Industriel CAP : Certificat d’Aptitude Professionnelle CTN : Compagnie des Transports Nigérian

TABLE DES MATIERES

DEDICACES.. ………i

REMERCIEMENTS .. ………ii

LEXIQUE ……….iii

TABLE DES MATIERES ………iv

LISTES DES FIGURES ………..vi

LISTE DES PHOTOS……….vii

LISTE DES TABLEAUX………viiii

INTRODUCTION ……….1

CHAPITRE 1 : DEROULEMENT DU STAGE ET CHOIX DU THEME .. …2

1.1. Présentation de la sociéte………....2

1.2. Domaines d’activité……….3

1.3. Présentation de la MR –international du site de vedoko………7

1.4. Travaux executés au cours du stage………...8

1.4. 1Relevé des paramètres………...8

1.4.2.Dépotage en gas-oil………8

1.5. Section des groupes électrogènes……….11

1.6. Choix du thème : problématique, méthodologie et résultats attendus . ………13

1.6.1.Problématique . ………....13

1.6.2.Méthodologie ……….13

1.6.3.Moyens matériels et logiciels . ………14

1.6.4.Résultats attendus ... ………14

1.6.5.Indicateurs ………..14

1.6.6.Difficultés et suggestions ………...14

1.6.7.Suggestions . ………15

CHAPITRE 2 : DIMENSIONNEMENT, INSTALLATION, PROTECTION ET MAINTENANCE DES GROUPES ELECTROGENES ……….17

2.1. Généralites sur les groupes électrogènes . ………17

2.1.1.Définition. ………...17

2.1.2.Constitution d’un groupe électrogène ………18

2.1.2.1. Le moteur thermique .. ………18

2.1.2.2. L’alternateur………20

2.1.2.3. Le stator .. ………22

2.1.2.3.1.Le rotor . ………22

2.1.2.3.2.Le système de refroidissement ……….22

2.1.2.3.3. Les filtres ……….23

2.1.2.3.4.Le tableau de commande . ……….23

2.1.2.3.5. Le disjoncteur .. ………24

2.1.2.3.6.Le chassis et le réservoir à combustible ... ………24

2.1.2.3.7.La protection ………25

2.1.2.3.8. La qualité du courant alternatif ………25

2.1.2.3.9. La technologie classique………25

2.1.2.3.10. La technologie inverter . ………25

2.1.2.3.11. Système de synchronisation des groupes électrogènes sur le réseau….25 2.2. Dimensionnement d’un groupe électrogène ……….26

2.2.1.Notion de dimensionnement d'un groupe électrogène ………...26

2.2.2.Etude comparative liée aux avantages des centrales . ………...27

2.2.3.Exemple du dimensionnement du groupe de secours de l'agence diamond bank de bohicon ………...31

2.3. Installation et protection d’un groupe électrogène ………...34

2.3.1.Installation d’un groupe électrogène ………..34

2.3.2. La protection d’un groupe électrogène ………...37

2.3.2.1. Le système d’invertion………...38

2.3.2.1.1.Composition d’un inverseur. ………...39

2.3.2.1.2. Commentaire du schema………...41

2.3.2.1.3. Domaines d’application d’un inverseur ………...42

2.3.3.La maintenance d'un groupe électrogène ... ………43

2.3.3.1. La maintenance préventive .. ………43

2.3.3.2. La maintenace curative ………45

2.3.3.2.1.Le moteur thermique . ……….45

2.3.3.2.4.Battérie de démarrage. ………...55

CONCLUSION………57

BIBLIOGRAPHIE .. ………58

ANNEXES .. ………60

LISTES DES FIGURES

Figure 1 : Principe de transformation de l’énergie thermique en énergie mécanique...19 Figure 2: Moteur Thermique d’un groupe électrogène ………19 Figure 3 : principe de transformation de l’énergie mécanique en énergie électrique………..21 Figure 4 : Sens d’aération ………23 Figure 5 : Schéma d’ensemble groupe-secteur-inverseur ………39 Figure 6 : Schéma d’ensemble groupe-secteur sur démarrage automatique sur

inverseur .. ………41

Figure 7 : Système d'inversion d'onduleurs réalisé . ………43

LISTE DES PHOTOS

Photo 1 : Vue des groupes életrogènes CAT installés par MRI à vèdoko en année

2008-2009 ………..4

Photo 2 : Lignes MT/BT et groupes électrogènes ……….5

Photo 3 : Quels équipements de climatisation .. ………5

Photo 4 : Equipement de télécommunication ………6

Photo 5 : Quelques matériels de vidéo surveillance et équipements industriel …….6

Photo 6 : Vue d’ensemble des générateurs sur le site de MR-Internationnal de VEDOKO.………11

Photo 7 : Moteur Thermique d’un groupe électrogène ... ………119

Photo 8 : alternateur d'un groupe électrogène ... ………..211

Photo 9 : Tableau de commande d’un groupe électrogène………..214

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 : Détail pour la réception du gas-oil annuel ………..9

Tableau 2 : Inventaire des charges à alimenter par le groupe électrogène . ………31

Tableau 3 : Diagnostic établi sur un moteur thermique en maintenance curative ……….45

Tableau 4 : Diagnostic établi sur un alternateur ………..51

Tableau 5 : Diagnostic établi sur un régulateur ………...53

Tableau 6 : Diagnostic établi sur une batterie de démarrage ………...55

INTRODUCTION

L’énergie électrique est aujourd’hui un facteur important dans le processus de développement de toute nation car les industries et autres consommateurs en ont besoin pour leur fonctionnement. Au Bénin, cette énergie est commercialisée par la Société Béninoise d’Energie Electrique (SBEE). Elle est produite dans les centrales thermiques et hydroélectriques ou achetée à la Communauté Electrique du Bénin (CEB). Elle est acheminée vers les clients par des lignes qui forment le réseau électrique. Depuis quelques années, la SBEE rencontre d’énormes difficultés à satisfaire ses clients non seulement à cause de l’accroissement sans cesse des besoins en énergie électrique, mais aussi à cause de la raréfaction des sources d’approvisionnement. Cela se traduit par l’indisponibilité du réseau électrique qui conduit les populations vers les groupes électrogènes. La place importante qu’occupe cette énergie chez les consommateurs nous a motivé à nous intéresser aux différents contours des générateurs et leurs modes de fonctionnement.

C’est dans cette optique que nous avons effectué un stage de trois (03) mois à la MR-International (MRI) qui est spécialisée dans la production de l’énergie électrique à partir des groupes électrogènes.

A l’issue de ce stage, nous vous présentons ce document de rapport qui s’articule autour de deux chapitres. Le premier chapitre présente d’une part la société MR-International, d’autre part il retrace l’ensemble des travaux exécutés au cours de notre stage et le choix de notre thème.Le second chapitre traite du thème, objet de notre travail concernant le dimensionnement, l’installation, la protection, et la maintenance du groupe électrogène choisi.

CHAPITRE 1 : DEROULEMENT DU STAGE ET CHOIX DU THEME Il sera abordé dans ce chapitre la présentation générale du cadre du stage, les conditions de travail et les raisons du choix de notre thème.

1.1. PRESENTATION DE LA SOCIETE

La MR-International est une société de réalisation et de maintenance des installations et équipements techniques. Située à GBEGAMEY Gbèdiga.

Elle dispose d’une équipe dirigeante forte et expérimentée, qui regroupe des cadres supérieurs venant d’horizons divers et dont les expériences professionnelles ne sont plus à démontrer.

Son organigramme se présente comme suit.

Les bureaux de la Direction Générale sont situés à l’Immeuble à deux (02) étages, sis à Gbégamey Gbèdiga carrée 636, 1^èreVon à droite après le carrefour du collège secondaire Notre Dame des Apôtres.

La Direction Générale dispose de treize (13) bureaux affectés aux différents services comme suit :

Au Rez-de-chaussée

 Réception ;

 Direction commerciale ;

 Assistance commerciale ;

 Salle de réunion ;

 Archive ;

 Atelier de câblage.

Au 1^er Etage

 Direction Générale ;

 Secrétariat de direction ;

 Comptabilité.

Au 2^e Etage

 Direction technique ;

 Bureau d’étude.

La société MR-International dispose d’une annexe située à KOUHOUNOU (quartier ZOGBOHOUE Lot TF 2930 Cotonou). Cette annexe de KOUHOUNOU abrite la base industrielle qui est composée de :

 Un entrepôt de matériels ;

 Un (01) atelier de travaux lourds ;

 Un parking d’engins lourd ;

 Un garage auto.

Outre les importants matériels et équipements dont dispose MR- International, la société, en fonction des marchés dont elle est adjudicataire, se procure (achat ou location) les matériels nécessaires pour la réalisation des travaux qui lui sont attribués.

1.2. DOMAINES D’ACTIVITE

La société MR-International fournit des prestations dans plusieurs domaines :

 Location de groupes électrogènes

La société MR-International a, par le passé, louédes groupes de société Energyst CAT à la SBEE pour une puissance de 20MWcomme l’indique la photo1.

Photo 1 : Vue des groupes életrogènes CAT installés par MRI à vèdoko en année 2008-2009

Cette année, 2015, suite au délestage, la MRI a encore été sélectionnée adjudicataire pour fournirune puissance de 30MW. Les groupes installés cette fois-ci sont de type Bredenoord.

 Tous travaux d’énergie électrique

La MR-International fournit aussi des prestations dans les secteurs de : - La vente de matériels et accessoires électriques ;

- Le transport MT/ BT, tertiaire, groupes électrogènes, énergie solaire, extension de centrales électriques, etc. (figure1) ; - La construction de sous station HT/HT ;

- La construction et l’équipement de postes de distribution HT/BT ; - La construction de lignes aériennes et Souterraines HT et BT.

Photo 2 : Lignes MT/BT et groupes électrogènes

 Tous travaux de climatisation

La MR-International intervient dans les travaux de climatisation, à savoir : - Centrale à eau glacée ;

- Centrale à traitement d'air.

Photo 3 : Quelques équipements de climatisation

 Télécommunications

La MR-International fournit les équipements suivants : - La radiocommunication ;

- Le téléphone et l’autocommutateur.

Photo 4 : Equipements de télécommunication

 Réseaux

La MR-International fournit les équipements suivants : - Réseauxinformatiques ;

- Vidéo surveillance, anti-intrusion, contrôle d’accès, etc...

- Sonorisation ;

- Détection et extinction d’incendie ;

- Outils de travail (multimètre, tournevis, pinces, casque…etc.).

Photo 5 : Quelques matériels de vidéo surveillance et équipements industriels.

1.3. PRESENTATION DE LA MR –International du site de VEDOKO Dans le but de mieux faire face aux problèmes énergétiques que traverse notre pays, le gouvernement a fait appel à deux entreprises privées la MR- International et le groupe AGGREKO.

Dans ce cadre, la MRI installée sur le site de la CEB à vèdoko, a pour mission de produireune puissance électrique de 20MW. Pour ce faire, la MR- International a déployé un ensemble de 26 générateurs, 6 transformateurs, 5 tanks de gas-oil et autres équipements. Cette société conduite par une équipe dynamique est composée de Béninois et d’Européens.

Elle produit 20MW avec ses 26 générateurs G composés comme suit :

les G1 à G4 développent une puissance de 1000KVA chacun ; les G5 à G26 délivrent une puissance de 1250KVA chacun. Pour produire 5,2MW, il faut qu’on alimente 5 générateurs de 900KW (1250KVA) plus un générateur de 700KW (1000KVA).

Nous disposons de :

 deux tanks à gas-oil de 150 dont la CEB est propriétaire ;

 Six tanks dont un principal et 5 tanks nourrisses ;

 Une centrifugeuse qui est alimentée par le tank principal ;

 Sixtransformateursdont trois doubles.

Rôle des transformateurs

Dans un premier temps les transformateurs qui ont pour rôle d’abaisser la tension, réduit les 15000V envoyés par la SBEE et délivrent 400V au niveau de chaque générateur en amont de leur disjoncteur.

Dans un second temps les transformateurs qui ont pour rôle d’élever la tension augmentent à nouveau les 400V après la synchronisation des générateurs et renvoient les 15000V sur le réseau de la SBEE.

1.4. TRAVAUXEXECUTES AU COURS DU STAGE

Deux services sont disponibles : le Service de maintenance et le Service de

"quart". Il est procédé à l’entretien préventif tous les matins sur les générateurs.

Cet entretien consiste à vérifier : le niveau d’huile dans le carter en la jaugeant, le niveau de l’eau dans le radiateur, le remplissage régulier des tanks nourrisse s’il y a manque de gas-oil. Nous resserrons les filtres à huile, les filtres à eau et filtres à gas-oil s’il y a eu fuite.

Si un groupe atteint ses heures de marche prévues par le constructeur, nous faisons la vidange de son carter par l’huile à moteur.

Les agents de "quart"ont pour rôle de démarrer les générateurs dès que la SBEE a besoin d’un complément d’énergie de la part de MR-International.

Pendant la production, nous faisons des relevéssur chaque générateur du site.

1.4.1. RELEVE DES PARAMETRES

 la température de l’huile ;

 la température de l’eau du générateur ;

 la pression d’huile donnée par le générateur ;

 la puissance ;

 la tension ;

 l’intensité du courant électrique ;

 le facteur de puissance ;

 le compteur horaire ;

 la température du transformateur en fonctionnement.

1.4.2. DEPOTAGE EN GAS-OIL

Une fois le camion citerne de gas-oil stationné, nous passons aux opérations suivantes :

 Contrôle des compartiments du camion ;

 Prise des bordereaux de livraison et du bon de commande ;

 Vérification du numéro des plombs conformément aux bordereaux de livraison. Ces plombs se situent au niveau des entrées et des sorties des réservoirs (la sortie des réservoirs au niveau des camions citerne est munie des vannes) ;

 Jaugeage de chaque compartiment conformément aux bordereaux de livraison avec l’instrument de mesure en T. (c’est un instrument de mesure qui nous permet de jauger le niveau de gas-oil dans différents compartiments) ;

 Prise de l’échantillon de gas-oil de chaque compartiment pour une vérification à l’œil nu (la vérification de la teneur en eau et des déchets ...etc) ;

 Transfert du gas-oil vers les tanks de stockage par le biais des pompes de la CEB ;

 Transfert du gas-oil de stockage vers le tank principal, ceci grâce à l’une des pompes ;

 Remplissage des tanks nourrissent : Cette opération est due à une machine appelée centrifugeuse.

Tableau 1 : Détails pour la réception du gas-oil annuel

Juin 2014 315000L Juillet 2014 315000L Aout 2014 599000L Septembre 2014 461000L Octobre 2014 645000L Novembre 2014 430000L Décembre 2014 1255000L Janvier 2015 1110000L Février 2015 31000L Mars 2015 1368000L Avril 2015 1254000L Mai 2015 698000L Juin 2015 484000 L

Rôle de la centrifugeuse

C’est une machine qui dans un premier temps permet de séparer l’eau, la boue et quelques déchets dans le gas-oil qui se trouve dans le tank principal et dans un second temps transférer le gas-oil purifié dans les tanks nourrisses.

Au cours de notre stage nous avons eu à faire des dépannages :

 Une panne électrique sur le groupe G19

La tension est instable et varie entre 400V à 350V et nous avons réglé le stabilise qui est sur le régulateur de tension. Et le groupe est revenu à sa tension normale qui est de 400V.

 Une panne électrique sur le groupe G20

Lors d’une production de l’énergie électrique nous avons constaté que le groupeélectrogène G20 qui était en fonctionnement s’est arrêté de lui même produisant un arrêt. La première des choses à faire est que : nous avons appuyé sur le bouton liste alarme afin de lire le défaut sur le tableau de commande (défaut alternateur). Après avoir observé l’alternateur, nous avons décidé de contrôler le régulateur de tension et les diodes tournantes, ce qui nous a permis de voir la panne qui se situe au niveau des diodes tournantes. En contrôlant les diodes tournantes avecnotre ohmmètre, nous avons constaté que deux diodes sont défectueuses et nous les avons remplacées par d’autres.

 Une panne électrique sur le groupe G23

Au cours d’une production nous avons remarqué une baisse de la tension continue et nous avons arrêté le groupe G23 et après notre vérification sur les batteries nous avons constaté que l’alternateur de charge est défectueux, puis nous avons changé et ramener ledéfectueux au rebobinage.

1.5. SECTION DES GROUPES ELECTROGENES

C'est la division la plus active de la société en période de délestage électrique. C'est en son sein que se font l'installation et la maintenance des groupes électrogènes. Nous avons eu l'opportunité de participer à l'installation des groupes électrogènes de marque Bredenoord de puissance 1250 KVA à la centrale vèdoko et d’autres groupes électrogènes de marque Bredenoord de puissance 1000 KVA à la centrale de vèdoko. Dans le cas général, l'installation est accompagnée du montage d'un inverseur automatique qui permet de faire le basculement des charges sur l'une des deux sources présentes. Toutes les sollicitations survenues dans ce département nous ont motivé à orienter notre thème sur cette machine qu’est le groupe électrogène.

Photo 6:Vue d’ensemble des générateurs sur le site de MR-Internationnal de VEDOKO.

Photo 7 : Tableau de commande

Nous procédons en suivant ce tableau au démarrage manuel des groupes électrogènes en appuyant sur le bouton poussoir vert qui se trouve à gauche de l’opérateur.

Une fois le groupe démarré, nous attendons que la fréquence et la tension se stabilisent (50Hz et 400V), puis nous appuyons sur le bouton vert à droite du pupitre pour la synchronisation.Une fois que le groupe est synchronisé sur le réseau de la SBEE, il secharge progressivement selon sa puissance (tel que le groupe de 1000KVA à 700KW et le groupe de 1250KVA à 900KW).

Une fois que la SBEE n’a plus besoin de l’énergie de la MRI, nous procédons à la désynchronisation du groupe en appuyant sur le bouton poussoir rouge qui se trouve à gauche du commutateur (photo 7) et le groupe se décharge progressivement jusqu’à l’arrêt total.

1- Bouton de marche 2- Bouton d’arrêt

3- Commutateur de position 4- Bouton de synchronisation 5- Arrêt d’urgence

6- Automate Programmable 7- Fréquentionmètre 8- 12-Voltmètres du groupe 9- 10-11-Ampèremètres 13-Synchroscope 14-Voltmètres du réseau 15-Bouton d’allumage des lampes

1 2 3 4 5

6 7 8

9 10

1 11 12

13

15 14

1.6. CHOIX DU THEME : PROBLEMATIQUE, METHODOLOGIE ET RESULTATS ATTENDUS

1.6.1. PROBLEMATIQUE

La disponibilité permanente de l’énergie électrique est aujourd’hui un souci majeur pour tous les acteurs de développement en général et le monde industriel en particulier. Cet état de chose, suscitant un état de veille permanent pour répondre instantanément à la coupure éventuelle de l’énergie électrique de la SBEE, amène ces acteurs à se doter au pifomètre de groupe électrogène sans avoir aucune idée précise de leurs charges. Du coup, ils se retrouvent confrontés quelques temps après, soit au coût exagéré de l’énergie produite localement par les groupes (surdimensionnement exagéré) par rapport à leur charge, soit à la faiblesse desdits groupes face aux charges (sous-dimensionnement) et aussi au problème d’exploitation durable (maintenance) des groupes. C’est dans ce cadre que nous avons choisi de faire une étude de dimensionnement, d’installation et de maintenance d’un groupe électrogène de secours pour apporter notre contribution à la solution de cette préoccupation.

1.6.2. METHODOLOGIE

Pour conduire cette étude, la méthodologie suivante a été adoptée. Il s’agit de :

 faire un stage dans une entreprise spécialisée dans la vente, l’installation et la maintenance de groupe électrogène ;

 faire une revue bibliographique orientée vers les études de dimensionnement et de maintenance des groupes électrogènes ;

 faire une synthèse des données obtenues à travers la revue bibliographique ;

 appliquer ces données à un exemple type au cours de notre stage ;

 élaborer un document qui pourra servir de recueil d’informations pour le dimensionnement rapide des groupes électrogènes et leur maintenance.

1.6.3. MOYENS MATERIELS ET LOGICIELS Quelques moyens matériels et logiciels :

 Les cours et documents (livres) scientifiques ;

 Logiciels : Excel et Word ;

 Le Réseau Internet ;

 Les appareils de mesure : voltmètre, ampèremètre, le wattmètre etc.…

 Les outils de travail : les pinces, les tournevis, les mesures de sécurité etc.…

1.6.4. RESULTATS ATTENDUS Les resultats attendus sont :

 Renforcer nos connaissances sur les groupes électrogènes ;

 Permettre aux utilisateurs, de faire le choix de leur groupe électrogène en fonction de leurs charges pour une optimisation du coût d’exploitation ;

 Créer un outil technique et scientifique pour des conseils en matière de dimensionnement, d’installation et de maintenance de groupe électrogène.

1.6.5. INDICATEURS Quelques indicateurs appréciables :

 Le bon rendement des installations ;

 La bonne qualité d’énergie ;

 La continuité dans la fourniture de l’énergie.

1.6.6. DIFFICULTES ET SUGGESTIONS

Le stage de fin de formation effectué à la MR-International s'est passé dans une bonne ambiance avec les techniciens et autres stagiaires de la société.

Néanmoins, on peut retenir certaines difficultés qui ont entravé notre parcours dans cette société. Il s’agit, entre autres :

 les blacks outs anarchiques dus aux changements de ligne sans avertissement (la coupure de la ligne CTN venant du Nigeria et Akosombo venant du Ghana) ;

 la mauvaise fréquence et tension sur le réseau CTN ;

 le déclenchement suite aux travaux de dépannage par la SBEE ;

 le non fonctionnement des deux pompes de la SBEE installées sur le site dû à la détérioration de leurs palettes ; ces pompes remplacées par les motos pompes auxiliaires lentes. Ce qui fait que le dépotage prend du temps.

A titre d’exemples, nous faisons deux heures de temps pour dépoter un camion de 35000L et pour débarrasser les tanks de déchets et d’eaux, nous prenons 1h à 2heures de temps pour transférer le gas-oil vers les tanks nourrisses.

1.6.7. SUGGESTIONS

Afin de permettre à la MR-International tout en visant les grands concepts de l'installation et de la maintenance industrielle, nous faisons les propositions consignées dans les lignes qui suivent :

 La santé étant primordiale pour accomplir un travail, il faudra imposer les mesures de sécurité aussi bien dans l'atelier que sur les chantiers ;

 La MR-International fera en sorte que chaque section de travail ait les outils nécessaires, ce quipermettra de diminuer les pertes de temps et par la suite, d’améliorer le rendement de la société ;

 La MR-International devra prévoir, l'élargissement de la société afin de trouver une place confortable aux groupes électrogènes et câbles de grandes sections qui encombrent les alentours des groupes dans la société ;

 La MR-International devra penser à l'augmentation de la main d'œuvre qualifiée au niveau du département de génie mécanique à cause de la demande sans cesse grandissante de la clientèle ;

 La MR-International devra envisager, le recyclage permanent des agents suivants l’évolution de la technologie dans le domaine du Génie

Mécanique ;

 La MR-International devra revoir la SBEE afin que le contrat puisse permettre effectivement de : livrer suffisamment et à temps du gas-oil nécessaire pour la production ; avertir à tant pour les changements de ligne ; régulariser à tant la fréquence et la tension sur le réseau de la SBEE ;nettoyer les tanks de stockage du gas-oil pour évacuer les dépôts de déchets et eaux ; réparer les pompes non fonctionnelles sur le site pour améliorer la rapidité lors de dépotage.

Ce chapitre a permis d’aborder les raisons qui ont motivé le choix du thème développé dans la suite. Mais avant d’y arriver, faisons la connaissance des groupes électrogènes.

CHAPITRE 2 : DIMENSIONNEMENT,

INSTALLATION,PROTECTION ET MAINTENANCE DES GROUPES ELECTROGENES

Ce chapitre présente la notion de groupe électrogène et ses caractéristiques, son dimensionnement, son installation et sa protection.

2.1. GENERALITES SUR LES GROUPES ELECTROGENES 2.1.1. DEFINITION

Un groupe électrogène est une machine autonome qui permet de produire de l'énergie électrique. En général, le groupe électrogène est constitué d'un moteur thermique qui fait tourner un alternateur.

On peut utiliser les groupes électrogènes de façon ponctuelle ou permanente.

Leurs puissances varient de quelques kilowatts à plusieurs centaines. Les plus petits sont généralement utilisés sur les chantiers, dans les marchés et les maisons.

Ce type d'utilisation permet de se passer provisoirement du branchement du réseau de distribution électrique. Dans l'industrie, les groupes électrogènes ont pour fonction de produire de l'énergie électrique lors d’une coupure secteur afin d’assurer la continuité de la production : ils sont appelés groupes électrogènes de secours. Ils contribuent à la sécurité des patients dans les hôpitaux et cliniques.

Suivant le type de contrat passé avec les sociétés qui fournissent l’énergie, les industriels choisissent de se produire de l’énergie aux heures de pointe pour réduire le déficit énergétique de la SBEE en ce qui nous concerne au Bénin.

Les groupes électrogènes qui servent de secours dans les industries, lors de la coupure de l'énergie du réseau doivent démarrer de façon automatique. Un moteur thermique fonctionnant au gas-oil ou autre combustible entraine un alternateur. II est mis en service par un démarreur (moteur auxiliaire à courant continu). Une batterie en charge permanente, alimente le démarreur lors de la coupure du secteur.Sur les moteurs thermiques, il est parfois installé une résistance de chauffage afin de maintenir le bloc moteur à chaud pour la rapidité dela charge.

Les groupes électrogènes fonctionnent à partir des carburants. Les plus fréquents sont l'essence, le gas-oil, le GPL (Gaz de Pétrole Liquéfié), les biocarburants et pour les plus puissants le fuel lourd.

2.1.2. CONSTITUTION D’UN GROUPE ELECTROGENE

Tous les groupes électrogènes sont constitués de deux parties essentielles que sont le moteur thermique et l'alternateur. On note également d'autres parties qui sont communes à plusieurs groupes électrogènes. Ces parties sont, entre autres, le système de protection, le système de refroidissement, le tableau de commande, les filtres, les disjoncteurs, le châssis et le réservoir à combustible.

2.1.2.1. LE MOTEUR THERMIQUE

Un moteur thermique est toute machine capable de transformer de l'énergie thermique en énergie mécanique. Dans le cas des groupes électrogènes, le moteur thermique est alimenté par du carburant et génère en sortie un mouvement de rotation sur un arbre accouplé à un alternateur afin de produire de l'énergie électrique. Ce mouvement de rotation est obtenu au niveau des moteurs à combustion interne grâce à ses différentes phases de fonctionnement.

 Admission : introduction d'une quantité d'air ou de mélange gazeux dans le cylindre ;

 Compression :l'air ou le mélange gazeux est comprimé dans le cylindre ;

 Explosion détente : brûlure du mélange gazeux par une étincelle électrique pour les moteurs à carburateur. Par contre une injection du combustible dans le mélange gazeux s'effectue pour les moteurs diesels. Dans la Détente, un travail mécanique s’effectue grâce au système de piston bielle et vilebrequin.

 L’échapemment : dégagement de la fumée produite après l’explosion.

Le principe de transformation de l’énergie thermique en énergie mécanique est

Figure 1 : Principe de transformation de l’énergie thermique en énergie mécanique

La figure 2 montre une vue globale du moteur thermique d’un groupe électrogène.

Figure 2: Moteur Thermique d’un groupe électrogène Emplacement des organes du moteur

Côté avant gauche du moteur 1 Ventilateur

2 Faisceau de câblage vers capteur de pression de contrôle d’injection 3 Sonde de température d’huile moteur

4 Capteur de position d’arbre à cames 5 Capteur de pression d’huile moteur 6 Amortisseur de vilebrequin

7 Carter d’huile de graissage moteur

8 Sonde de température d’air de collecteur d’admission 9 Collecteur d’injecteurs

Energie Mécanique Energie

Thermique MOTEUR

10 Collecteur d’alimentation

11 Orifice de remplissage et jauge d’huile de graissage 12 Module de gestion moteur

13 Crépine de circuit d’alimentation 14 Cartouche de filtre à carburant 15 Démarreur

Côté arrière droit du moteur 16 Support de levage arrière

17 Tuyau de reniflard du moteur 18 Turbocompresseur

19 Soupape de dérivation 20 Volant moteur

21 Carter de volant moteur

22 Cartouche de filtre à l’huile de graissage 23 Raccord d’admission d’air

24 Support de levage avant

25 Sonde de température de liquide de refroidissement 26 Alternateur

27 Tendeur de courroie d’entrainement

28 Cartouche pour filtre inhibiteur de liquide de refroidissement 29 Pompe de liquide de refroidissement

30 Raccord d’admission de liquide de refroidissement 31 Refroidisseur d’huile de graissage

2.1.2.2. L’ALTERNATEUR

Un alternateur est un générateur de tensions et de courants électriques alternatifs. Les alternateurs appartiennent à la classe des machines synchrones.

Leur vitesse de rotation est synchronisée avec la fréquence des courants alternatifs

types : les alternateurs triphasés et monophasés. La tension en sortie est obtenue grâce au mouvement de rotation appliqué à l'entrée qui fait varier le champ magnétique créé par la bobine contenue dans les encoches du rotor d'après la loi de Faraday :

La puissance indiquée par le constructeur est sa puissance apparente (S). Les pertes font que le rendement d'un alternateur est de 0,95%. La puissance mécanique qu’il faut.

Appliquer à l'alternateur est donc : Pm = S / η.

Le principe de transformation de l’énergie mécanique en énergie électrique est illustré comme sur la figure 3 :

Figure 3 : principe de transformation de l’énergie mécanique en énergie électrique

Photo 8: alternateur d'un groupe électrogène

Dans les groupes électrogènes, on laisse les spires fixes et on fait tourner les pôles excitateurs qui sont des électro-aimants excités par un courant continu.

L'induit est alors au niveau du stator et l'inducteur au niveau du rotor.

Energie mécanique

Energie Électrique

2.1.2.3. LE STATOR

II est de forme cylindrique et comporte des encoches dans lesquelles sont logés des conducteurs de l'enroulement triphasé. L’enroulement est souvent raccordé en étoile et le neutre accessible pour permettre la mise à la terre. La connexion en étoile des enroulements est préférable à celle en triangle car la tension par phase n'est que 58% de la tension composée. Cela permet de réduire l'épaisseur de l'isolant dans les encoches de la machine.

2.1.2.3.1. LE ROTOR

Le nombre de pôles d'un alternateur est imposé par la vitesse du rotor et la fréquence du courant alternatif à produire. On a :

f =

Avec :

f : la fréquence de la tension induite en hertz (Hz) : Le nombre de paires de pôles du rotor

: la vitesse du rotor en tours par minute (tr/mn)

On remarque également d'autres parties complémentaires communes à plusieurs groupes électrogènes qui sont :

2.1.2.3.2. LE SYSTEME DE REFROIDISSEMENT

Deux formes de production de chaleur doivent être dissipées, il s’agit de :

 La chaleur due aux circuits de refroidissement du moteur ;

 Les rayonnements thermiques du moteur et de l’échappement.

Le radiateur ventilé évacue et canalise la chaleur produite par le circuit de refroidissement.Pourlamise en œuvre de ce procédé, le circuit de refroidissement du moteur est raccordé à un radiateur tubulaire à ailettes monté à l'extrémité du châssis.Ce radiateur est refroidi par le ventilateur entrainé directement par le moteur. Dans tous les cas l'air est soufflé du ventilateur vers le radiateur. Le

montre la figure 4.

Figure 4: Sens d’aération 2.1.2.3.3. LES FILTRES

On distingue principalement trois filtres que sont : les filtres à air, les filtres à carburant et les filtres à huile.

Les filtres à air permettent de purifier l'air en le débarrassant de toutes ses impuretés et des petites particules de poussière afin que l'air destiné à refroidir le moteur soit filtré au maximum. Ce processus s'effectue aussi au niveau du carburant et de l'huile.

2.1.2.3.4. LE TABLEAU DE COMMANDE

Comme le montre la photo 4 un tableau de commande comporte des voyants de signalisation, des commutateurs, des boutons de mise en marche et d'arrêt d'urgence et des appareils de mesure qui sont entre autres :

 un voltmètre pour indiquer la tension fournie par l’alternateur ;

 un fréquentionemètre pour indiquer la fréquence de la tension ;

 un ampèremètre pour indiquer le courant absorbé par la charge ;

 un tachymètre pour indiquer la vitesse de rotation du moteur ;

 un compteur d'heure : il est mis en marche dès que le groupe électrogène démarre. Il permet d'apprécier le temps de fonctionnement du groupe et s'arrête une fois que le groupe est mis à l’arrêt ;

 un manomètre pour la pression d’air ;

 un thermomètre pour la température de fonctionnement du moteur ;

 un contrôleur de charge de la batterie ;

 un contrôleur de niveau d’huile.

Photo 9:Tableau de commande d’un groupe électrogène 2.1.2.3.5. LE DISJONCTEUR

Le disjoncteur permet de protéger la charge qui sera connectée au groupe en cas de défaut électrique. C'est un composant électrique qui assure la rupture du courant électrique lorsqu'il y a surintensité.

2.1.2.3.6. LE CHASSIS ET LE RESERVOIR A COMBUSTIBLE

C'est sur le châssis qu'on monte le groupe électrogène. En ce qui concerne le stockage et l'alimentation de carburant, diverses possibilités se présentent selon la situation concrète spécifique :

 alimentation directe du réservoir qui se trouve sous ou à côté du groupe.

Sauf les cas où l'espace manque, les ‘’base fuel tanks’’ (réservoirs montés sous le groupe) sont à déconseiller. Il vaut mieux placer le réservoir à côté du groupe ;

 le réservoir décrit ci-dessus peut aussi faire office de réservoir journalier qui se remplit automatiquement au départ d'un réservoir principal plus important.

2.1.2.3.7. LA PROTECTION

La protection est faite surtout sur les pièces en rotation notamment au niveau du ventilateur du moteur et au niveau de l’alternateur qui sont placés dans des grilles métalliques.

2.1.2.3.8. LA QUALITE DU COURANT ALTERNATIF

Le courant alternatif fourni par un groupe électrogène doit être régulé. Le choix de la technologie de la régulation de tension est un élément capital pour préserver les appareils alimentés.

2.1.2.3.9. LA TECHNOLOGIE CLASSIQUE

Le régime du moteur détermine la fréquence du courant tandis que la qualité du courant dépend du fonctionnement de l'alternateur. Pour améliorer la qualité du courant délivré par l’alternateur, on utilise un Régulateur Automatique de Tension (AVR : Automatic Voltage Regulator). Le transformateur utilisé pour les plus fortes puissances assure un courant de bonne qualité.

2.1.2.3.10. LA TECHNOLOGIE INVERTER

Elle ne consiste plus à corriger, mais à retraiter complètement et électroniquement les anciens principes fondamentaux de l'alternateur pour approcher le courant sinusoïdal parfait. Ainsi, la fréquence du courant ne dépend plus de la vitesse du moteur, mais d'une horloge électronique. La technologie INVENTER, développée exclusivement par Honda, apporte en plus d'un courant parfait, l'asservissement du régime moteur à la demande de courant. Elle prédispose naturellement ces groupes électrogènes à l'alimentation de tous les appareils électroniques et notamment ceux équipés de composants sensibles et demandant une régulation parfaite.

2.1.2.3.11. SYSTEME DE SYNCHRONISATION DES GROUPES ELECTROGENES SUR LE RESEAU

Le groupe à synchroniser, étant déjà en marche, la mise en synchronisme

se fait de la façon suivante :

Nous commençons par observer la stabilité des paramètres suivantes sur l’écran du tableau de commande tels que : la fréquence qui doit être à 50Hz puis la tension à 400V. Ces paramètres des machines de notre centrale qui seront égaux au réseau de la SBEE (50Hz et 400V) puis nous synchronisons le groupe par notre bouton de synchronisation.

En conclusion partielle, la familiarisation est ainsi faite avec la technologie générale du groupe électrogène.

2.2. DIMENSIONNEMENT D’UN GROUPE ELECTROGENE

Il est abordé dans ce chapitre les grands critères qui déterminent le choix d’un groupe électrogène.

2.2.1. NOTION DE DIMENSIONNEMENT D'UN GROUPE ELECTROGENE

Le travail préalable avant toute installation d'un groupe électrogène est d'arriver à faire un bon choix de groupe électrogène. Pour faire ce choix, on se base sur des critères qui permettent de savoir si le groupe électrogène serait utilisé pour un usage domestique, industriel ou dans les centrales thermiques. Cela impose donc la détermination de la puissance et le bilan des charges. Le milieu d'utilisation peut nous imposer un groupe électrogène ayant un effet sonore faible, un respect de l'écosystème, le type de combustible que le groupe utilisera afin d'éviter par exemple la commande d'un groupe diesel alors que le gaz coûte moins cher. Se renseigner sur le type d'équipement qui serait raccordé au groupe pour pouvoir déterminer le type de régulation qui doit suivre le groupe. Il faut inspecter l'installation existante pour savoir si c'est un groupe monophasé ou un groupe triphasé qu'il faut.

2.2.2. ETUDE COMPARATIVE LIEE AUX AVANTAGES DES CENTRALES

Dans les centrales thermiques nous n’utilisons que du gas-oil car les moteurs sont de type diésel ; par contre le gas-oil est plus économique que le JET, la plupart des centrales électriques que nous avons eues à visiter sur notre territoire n’utilisent que du gas-oil, du fuel lourd, du JET et du Gaz. Il est à noter que les constructeurs ne dépassent pas 5 kVA pour l’utilisation du moteur à essence.D’après l’étude comparative des centrales nous pouvons classer ces combustibles dans l’ordre suivant :

 Le Gaz est moins cher que le fuel- lourd ;

 Le fuel lourd est moins cher que le Gas-oil ;

 Le Gas-oil est moins cher que le Jet.

REMARQUE

Nous avons actuellement à Maria-gléta deux centrales à Gaz, une pour la CEB et l’autre pour la SBEE. En effet celle de la SBEE utilise actuellement du Jet.

En conclusion, le plus avantageux parmi tous ces combustibles est le Gazet le plus cher est le Jet.

 Détermination de la puissance du groupe électrogène

Les groupes de secours sont généralement dimensionnés pour un nombre déterminé de KVA et ce, avec une dérivée angulaire entre le courant et la tension qui correspond à un facteur de puissance égal à 0,8 (c'est là une règle à retenir pour déterminer la puissance nécessaire).

En ce qui concerne la puissance :

P en kW fournie par le moteur diesel (puissance active) S en kVA fournie par l'alternateur (puissance apparente)

P = S

S = UI en monophasé (U=220V) Où

S = √ UI en triphasé (U=380V)

 Détermination de la puissance d'installation

Pour mieux choisir son groupe électrogène, il faut déterminer les puissances nominales et de démarrage des appareils électriques à partir des instructions ci- dessous :

1. Déterminer la puissance nominale des appareils à alimenter en regardant sur la plaque signalétique ou dans le mode d'emploi de l'appareil pour accéder à la puissance active. Si le besoin en courant est exprimé en ampères (A), on multiplie alors ce nombre par la tension exprimée en volts (V) et on obtient ainsi sa puissance apparente (S). Cette dernière est multipliée par le facteur de puissance (0,8) pour donner la puissance active.

2. Calculer la puissance active nécessaire au démarrage de l'appareil le plus puissant dans l'installation. Pour cela, on multiplie la puissance active nominale de cet appareil par son coefficient de démarrage qui est donné par le constructeur.

3. Calculer la puissance totale nominale nécessaire pour alimenter simultanément tous les appareils en électricité. Pour cela, on additionne les puissances nominales de tous les appareils électriques que vous souhaitez utiliser.

Si l'on suppose P_I la puissance en watts installée qui est la somme arithmétique des puissances des appareils inscrits dans le cahier de charge, on aura :

PI= PIM+ PIEavec :

PIM= la somme arithmétiques des puissances des moteurs asynchrones (machine à laver, climatiseur, réfrigérateur, ventilateur)

P_IE= Somme arithmétique des puissances des autres charges (éclairage, petits appareils électroménagers)

 Détermination de puissance d'utilisation.

de réduire la puissance d'installation. En effet tous les appareils ne fonctionnent pas à plein temps, ni simultanément, c'est la raison pour laquelle l'usage du coefficient d'utilisation et du coefficient de simultanéité s'impose.

- Le coefficient d'utilisation

Les appareils ne fonctionnant pas tout le temps, on définit donc pour chaque appareil un coefficient d'utilisation noté Ku. Si l'on n'arrive pas à bien apprécier cette valeur, on choisit généralement :

K_u= 0,75 pour les moteurs (usage industriel)

Ku = 1 pour les prises, chauffage, climatisation, éclairage - Le coefficient de simultanéité

Les équipements ne sont pas généralement en service simultanément ce qui se traduit par un coefficient de simultanéité Cs.

Nombre d'appareils en service

Cs= --- Nombre d'appareils installés

La valeur de ce coefficient pour une installation donnée se trouve généralement comprise entre :

0,56 <C_s<0,91 La puissance d'utilisation de l'installation sera donc :

P_u= C_s (k_u1P_l + k_u2P₂+ ...)en kW

 Détermination de la puissance apparente de l'alternateur

La détermination de la puissance que l'alternateur doit débiter prend en compte les pertes dans les liaisons et les appareillages.

- Le coefficient des pertes dans les liaisons

Le coefficient de perte dans les liaisons est noté CL. Il représente les pertes dans la liaison alternateur installation.

CL vaut 1,1 en monophasé et 1,05 en triphasé

- Le coefficient des pertes dans les auxiliaires

Une partie de la tension que débite l'alternateur sert à alimenter la pompe à gasoil, le ventilateur. Cette perte d'énergie est traduite par le coefficient noté CAcompris entre 1,03 et 1,05.

La puissance estimée de l'alternateur est donnée par la formule suivante : P = 1,05C_APuen triphasé

P =1,1 CAPuen monophasé

La puissance active délivrée par l'alternateur est donnée par la relation : P = S

S = puissance apparente (en volts ampère VA)

Cosφ= facteur de puissance de l'installation (la SBEE impose un facteur de puissance de valeur minimale égale à 0,8). D'oùS=

 Détermination de la puissance du groupe électrogène - Le coefficient de foisonnement

Ce coefficient permettra au groupe de pouvoir supporter au delà des charges préalablement installées par exemple l'invitation d'un orchestre ou une extension de l'installation. Ce coefficient noté CF varie entre l,1 et 1,5.

Donc la puissance apparente devient : S = CF .

en kVA - Le rendement du groupe électrogène

Le rendement des groupes électrogènes noté est compris entre:

0,85 < <0,92

La détermination de la puissance finale PG du groupe électrogène donne la formule suivante

P =

2.2.3. EXEMPLE DU DIMENSIONNEMENT DU GROUPE DE SECOURS DE L'AGENCE DIAMOND BANK DE BOHICON

Cette démarche de dimensionnement nous a permis de calculer la puissance du groupe électrogène de secours destiné à l'agence de Diamond Bank sise à Bohicon. Ainsi le cahier des charges se présente dans le tableau 2 comme suit :

Tableau 2: Inventaire des charges à alimenter par le groupe électrogène Nombre Appareillage Puissance Facteur de

puissance

Puissance Totale 27 Plafonnier encastré

Fluorescent

72W 1 1944W

11 Diffuseur étanche 36W 1 396W

04 Hublot carré décoratif 72W 1 288W

02 Projecteur 250W 1 500W

06 Hublot rond 40W 1 240W

05 Hublot rond toilette 40W 1 200W

03 Spot d'ampoule économique 250W 1 750W

06 Eclairage autonome 25W 1 150W

04 Climatiseur 9KTBU 1CV 0,8 2944W

03 Climatiseur 12KTBU 1,5CV 0,8 3312W

01 Climatiseur 18KTBU 2CV 0,8 1472W

01 Climatiseur 30KTBU 2CV 0,8 . 1472W

La puissance apparente de l’onduleur à utiliser étant de 12 KVA, sa puissance active est 12000 x 0,8 = 9600 W (0,8 est le facteur de puissance)

 Détermination de la puissance d’installation :PI= PIM + PIE

Avec PI : puissance totale de la charge

P_IM : somme arithmétique des puissances des moteurs asynchrones ;

PIE : somme arithmétique des puissances des autres charges ; Donc :

P_IM= 2944 + 3312 + 1472 + 1472 PIM= 9200W

Considérant que l’onduleur ne fonctionne pas pendant que le réseau est présent mais néanmoins on aurait besoin d’une certaine quantité d’énergie pour son propre fonctionnement et comme cette quantité d’énergie est négligeable, alors les 9600W constituent la puissance fournit par l’onduleur. Le total des charges est donc :

PIE= 1944 + 396 + 288 + 500 + 240 + 200 + 750 + 150 P_IE= 4468W

Donc P_I= 9200 +4468 Soit PI = 13668 W

 Détermination de la puissance d’utilisation Le coefficient d'utilisation Ku dans notre cas est égal à 1 Le coefficient de simultanéité C_s :

En moyenne, nous avons 66 appareils sur les 74 installés qui sont souvent en service simultanément du fait de leur importance dans la chaîne de fonctionnement de la banque. Ce qui donne :

Cs=

soit Cs= 0,89 Ce qui implique :

Pu= 0,89 SoitP_u= 12164,52 W

 Détermination de la puissance apparente S

En tenant compte des pertes dans les liaisons, le coefficient CL à appliquer est de 1,05 car le groupe est triphasé et des pertes dans les auxiliaires le coefficient CA

à appliquer est de 1,04.

P = 1,05 1,04 Soit P =13283,66W

Or S =

Le facteur de puissance de l’installation est donné par :

Avec :

√

Donc :

√ La puissance apparente est donc :

S = 14925,46VA

Soit : S = 15 kVA

 Détermination de la puissance PG du groupe Le coefficient de foisonnement choisi est égal à 1,25 ; Le rendement du groupe est estimé à 90% ;

AinsiPG

PG= 20,83kVA

Cette valeur calculée de la puissance du groupe nous conduit au choix d'un groupe électrogène de valeur normalisée 25kVA.

Ainsi sont abordées les grandes lignes qui déterminent le dimensionnement et le choix d’un groupe électrogène.

2.3. INSTALLATION ET PROTECTION D’UN GROUPE ELECTROGENE

Après avoir dimensionné et choisi le groupe électrogène requis, il sera abordé dans ce chapitre les principes qui guident son installation.

2.3.1. INSTALLATION D’UN GROUPE ELECTROGENE

L'installation d'un groupe électrogène suit un processus bien établicomportant certains impératifs à savoir :

 Réalisation du socle

Le socle est une structure réalisée en béton armé conçue pour supporter le poids du groupe électrogène. Sa surface doit être plane, lisse et située dans le plan horizontal afin d'assurer la stabilité du groupe lors de son fonctionnement.

 Local technique du groupe

Les groupes électrogènes de faibles puissances peuvent être disposés dans un simple local sans dispositions particulières (par exemple un simple hangar en vue d'éviter son exposition directe aux intempéries). Par contre, au niveau des groupes de puissance, il est nécessaire de leur construire un local. L'intérieur de ce local doit respecter un espace de 1 mètre environ autour du groupe comme le minimum indispensable pour effectuer un entretien sans gène. Il y aura lieu de vérifier que les portes du groupe peuvent s'ouvrir entièrement, que l'accessibilité aux matériels pour les entretiens soit possible et qu'un démontage intégral du groupe puisse être effectué.

Le local qui abrite actuellement le groupe dimensionné plus haut à Diamond Bank de Bohicon à une superficie de 8,59 m², ce qui répond largement au critère de 1 mètre autour du groupe.

 Réalisation de la mise à la terre

Un groupe électrogène a besoin de deux mises à la terre pour son bon fonctionnement, d’un côté, et sa protection, de l'autre. Ainsi, on réalise une mise à

à un même potentiel que la terre : on parle de terre de neutre. La terre de neutre est faite avec un câble protégé de couleur vert jaune, pour éviter un contact éventuel avec la carrosserie du groupe. La seconde mise à la terre réalisée en fil de cuivre nu est reliée à la carrosserie du groupe, ce qui protège le groupe en cas d'un défaut de courant. Cette mise à la terre est appelée terre de masse. En effet, lorsque par accident, une phase du groupe touche la carrosserie, elle est drainée vers la terre et fait réagir les dispositifs de protection qui isolent automatiquement la sortie de l’alternateur. Cela permet de protéger l’alternateur des courants de défaut et l’utilisateur des risques d’électrocution.

 Le câblage

Il consiste à tirer un certain nombre de fils vers le coffret d'inversion. Cet acheminement de fils peut être souterrain ou apparent. S'il est souterrain, il est nécessaire de creuser jusqu'à 1 mètre de profondeur et de passer les câbles dans un tube PVC. Il convient ensuite de poser un avertisseur (couleur rouge) pour signaler la présence d'un conducteur électrique. S'il est apparent, il doit passer dans une moulure posée à une certaine hauteur du sol. Les câbles acheminés comportent entre autres les fils de faible section destinés à la commande du groupe électrogène et d'un câble de grande section prévue pour la puissance du groupe. Nous avons utilisé un câble industriel rigide U1000 R2V- 5G 25 mm² pour la puissance et U1000 R2V- 5G l,5 mm² rigide pour la commande. Le câble 5G 25 comporte 5 fils (2 noirs, 1 marron, 1 bleu et 1 vert jaune) et a une section de 25 mm². Les deux fils noirs et le marron ont été utilisés sur les trois phases prévues à la sortie du groupe, le bleu pour le neutre et le vert jaune pour la masse du groupe. Deux fils sont prévus pour la commande du démarrage du groupe et les deux autres pour la charge permanente de la batterie.

 Emplacement de l'orifice d'échappement

L'emplacement et la direction de l'orifice d'échappement sont importants.

L'emplacement le plus évident n'est pas nécessairement le meilleur. Il faut tenir

compte de la direction du vent dominant, des éventuels « manches à air », de la conception du bâtiment, des orifices d'aspiration éventuels pour le conditionnement d'air, de l'aménagement du terrain,de la distance par rapport aux limites du terrain.

Pour réduire au maximum la nuisance sonore et la pollution de cabine, l’emplacement et la direction de l'orifice d'échappement doivent être choisis de telle façon que le gaz d'échappement ne risque de s'introduire dans le bâtiment et que la nuisance sonore et les risques d'un dépôt de particules de carbone sur les structures avoisinantes restent limités au maximum.

 Diamètre requis des tuyaux d'échappement en fonction de la longueur et de la puissance

Le diamètre des tuyaux doit être déterminé en fonction de la longueur du trajet d'échappement et du nombre de coudes à réaliser. La somme de la contre- pression résultant de ces tuyaux et de la contre-pression des atténuateurs du système d'échappement ne peut dépasser la contre-pression maximum admissible.

La contre pression de l'atténuateur est fonction de l'atténuation requise.

 Essai et mise en service

Les essais consistent à faire des simulations de coupure pour vérifier l'état de fonctionnement du groupe électrogène. Les tests se font aussi bien, sur le groupe électrogène, que sur l'inverseur.

Le groupe électrogène de la société Diamond Bank à deux modes de mise en service :

- Le mode manuel

Ce mode impose à l'utilisateur de donner l'ordre de démarrage extérieur en tournant le commutateur sur le mode manuel. Quand on commute sur le mode manuel, le groupe met deux secondes avant d'afficher sur son écran l'état du groupe. Lorsque tout est normal, la LED verte s'allume pour signaler que le groupe est sous tension. On appuie ensuite sur le bouton vert (START) pour la mise en marche. Le groupe met dix secondes pour son système de préchauffage d'air et

c'est au bout de ces 10 secondes que commencent les tentatives de démarrage (trois au maximum). Pendant les tentatives de démarrage, la LED verte clignote jusqu'à ce que le groupe démarre réellement. C'est en ce moment que la LED cesse de clignoter et reste allumée pour signaler que le groupe est enfin prêt à l'utilisation.

Pour l'arrêt du groupe il faut permettre au moteur de tourner à vide pendant une à deux minutes pour se refroidir avant de donner l'impulsion d'arrêt en tournant le commutateur sur OFF pour mettre le groupe hors tension.

Remarque :Pour effectuer ces tests, il faut d'abord vérifier que le disjoncteur du groupe électrogène est ouvert.

- Le mode automatique

Ce mode évite à l'utilisateur de se déplacer pour venir mettre en marche le groupe. Néanmoins il faut au groupe électrogène, un ordre extérieur qui viendra de l'inverseur. C'est pour cela que cette simulation se fait directement sur l'inverseur.

On met le commutateur du groupe électrogène sur AUTO et on isole l'énergie du secteur en coupant le disjoncteur au niveau du compteur. Après cette coupure le groupe met cinq secondes pour vérifier si c'est une microcoupure. Après ce délai le groupe met dix secondes pour le préchauffage et le démarrage réel. Quelques instants après le démarrage réel, on constate au niveau de l'inverseur un basculement de charge du secteur sur le groupe électrogène. Après un temps donné on remet l'énergie du réseau électrique, ce qui agit sur la commande de démarrage du groupe en lançant le processus d'extinction du groupe qui dure deux minutes avant l'extinction réelle du groupe.On observe au niveau de l'inverseur une temporisation du retour secteur qui dure quinze secondes avant le basculement de la charge du groupe au réseau.

2.3.2. LA PROTECTION D’UN GROUPE ELECTROGENE

L’utilisation d’un groupe électrogène de secours nécessite des dispositions pratiques à prendre pour lui assurer une longue durée de vie. Parmi

ces dispositions, on peut citer entre autres, les systèmes d’inversion de l’énergie aux bornes de la charge, la mise à la terre, les systèmes de protection en tension et en courant dont notamment les surcharges en courant etc.

Cette dernière catégorie de protection est assurée essentiellement par un certain nombre de fusibles selon le constructeur de l’inverseur. Ces fusibles servent à protéger le groupe électrogène et la sortie de l'inverseur destinée à l'utilisation.

Les deux fusibles qui protègent le groupe électrogène se trouvent sur la ligne de commande. Il existe parfois un disjoncteur sur la ligne d'utilisation pour d'éventuels courts-circuits. Le coffret de l'inverseur est relié à la terre pour d'éventuels défauts de courant électrique.

2.3.2.1. LE SYSTEME D'INVERSION

L'inverseur montré à la figure 8 est un équipement nécessaire pour toutes applications où l'on dispose de plusieurs sources de tensions surtout quand on utilise les groupes électrogènes comme sources de secours. On peut définir un inverseur comme un interrupteur àdeux positions (va et vient) qui peut basculer sur la position 1 ou la position 2. II est l'intermédiaire entre les différentes sources et l'utilisation.

On distingue deux types d'inverseurs : les inverseurs manuels et les inverseurs automatiques.

L'inverseur automatique vient souvent avec le groupe électrogène sur lequel il doit être utilisé, par contre on peut acquérir facilement les inverseurs manuels sur le marché.

NF : Contact normalement fermé NO : Contact normalement ouvert BT : Basse Tension

HT : Haute Tension

Figure 5: Schéma d’ensemble groupe-secteur-inverseur

2.3.2.1.1. Composition d'un inverseur

 L'inverseur manuel

L'inverseur manuel est souvent fait d'un seul bloc qui en son sein peut être considéré comme deux contacteurs et possédant un levier pour le basculement sur l’un ou l’autre. Mais il est à souligner que ce sont des contacteurs virtuels car il n'y a pas de bobine à exciter et c'est le levier qui permet de faire la sélection.

 L'inverseur automatique

L'inverseur automatique n'a pas une configuration fixe. Il est fait souvent en fonction du groupe électrogène qu'il accompagne. Selon le constructeur du groupe électrogène, existe différents types de schémas de réalisation. Mais pour la plupart des groupes électrogènes, on peut identifier les blocs suivants :

Deux contacteurs de puissance

Un contacteur est un composant électrotechnique de puissance, composé essentiellement d'une bobine et des pôles, et qui peut être assimilé à un relais dans le cas de l'électricité. L'excitation de sa bobine crée un champ magnétique qui sera utilisé pour actionner ses différents contacts. Les deux contacteurs de puissance sont de grande capacité car c’est sur leurs pôles que tout le courant dissipé par la