CONTRIBUTION A LA FIABILISATION DES PROTECTIONS AU POSTE SOURCE D’AKPAKPA :

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UNIVERSITE D’ABOMEY – CALAVI

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ECOLE POLYTECHNIQUE D’ABOMEY – CALAVI

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DEPARTEMENT DE GENIE ELECTRIQUE

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Option : Energie Electrique

POUR L’OBTENTION DU

DIPLÔME D’INGENIEUR DE CONCEPTION

Thème

Réalisé par : Carmel DANSOU

Sous la direction de :

Dr Luc NASSARA : Enseignant à l’EPAC, Maitre de mémoire

M. Saturnin YEDONOU: DPME/SBEE, Encadreur

Année Académique : 2012 – 2013

6^ème Promotion Présenté par :

CONTRIBUTION A LA FIABILISATION DES PROTECTIONS AU POSTE SOURCE D’AKPAKPA : CALCUL DES COURANTS DE COURT-CIRCUIT ET REGLAGES DES PROTECTIONS 50/51 et

50N/51N DES DEPARTS HTA

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Je dédie ce travail :

À Dieu le miséricordieux, À mes parents,

À tous ceux qui m’aiment,

À tous ceux que j’aime

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Nous ne saurions présenter ce mémoire sans remercier l’ensemble des personnes qui ont œuvré pour son aboutissement.

Nous remercions le Directeur de l’EPAC, le Prof. Félicien AVLESSI et le Directeur Adjoint de l’EPAC, le Prof Clément BONOU.

A M. Saturnin YEDONOU Directeur de la DPME, pour nous avoir encadrés, beaucoup conseillé, aidé et pour avoir œuvré pour que ce travail aboutisse nous lui exprime toute ma gratitude.

À tous les professeurs du département de Génie Électrique de l’EPAC à qui nous devons notre formation en particulier Messieurs François- Xavier FIFATIN, Théophile HOUNGAN, Ramanou BADAROU, Léonard MONTEIRO, Richard EGOUNLETY, Léopold DJOGBE, Robert HANGNILO, Vincent HOUNDEDAKO …, nous exprimons nos sincères gratitudes.

A tous mes amis et à toutes les personnes qui nous ont aidés pour l’aboutissement de ce travail, disons merci. Merci à tous les amis de la DRA en particulier ceux du Service travaux neufs et du dépannage pour l’ambiance de travail. Que Dieu accorde pour chacun le meilleur pour son avenir.

Nous remercions spécialement les ingénieurs René SOTOMEY, Wilfried ADJAMASSOUHON, Michaël AGBO en service à la DPME pour leurs conseils, discutions et échanges ainsi que la compréhension dont ils ont fait preuve au cours des travaux.

Au Dr Luc NASSARA, enseignant à l’EPAC, Maître de mémoire, pour sa disponibilité et son coaching tout au long de ce travail, nous disons merci.

Nous remercions également Mr et Mme AGOSSOU pour leur soutien matériel et moral durant la rédaction de ce mémoire.

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Réalisé par Carmel DANSOU Page iii

Enfin, nos remerciements vont à l’endroit de notre famille. Chaque fois que nous avons pu les retrouver, cela nous a procuré des moments de repos salutaires. Leur soutien moral et leur accompagnement pendant toutes nos années d’études nous ont été bénéfiques. Nos pensées affectueuses à nos oncles Pacôme, Jean, Boniface, Constantin…, à tous ceux qui nous ont donné le goût certain pour les études et nous ont permis d'arriver à cette étape importante. A vous, nos profondes reconnaissances pour le devoir accompli.

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ANSI : American National Standards Institute BT: Basse Tension

Cot : Cotonou

DPME : Direction de la Production et des Mouvements d’Energie DRA : Direction Régionale Atlantique

HTA : Haute Tension catégorie A HTB : Haute Tension catégorie B KV: Kilovolt

KWh: kilowattheure MVA : Méga Voltampère MW : Mégawatt

MICOM : Micro Computer

ONAB : Office National du Bois

SBEE : Société Béninoise d’Energie Electrique T1 : Transformateur 1

SONEB : Société Nationale des Eaux du Bénin 50/51 : Protection contre les surintensités

50N/51N : Protection homopolaire

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Tableau 5.1 : Paramètre des transformateurs du poste source ... 44

Tableau 5.2 : Calcul de la résistance des lignes ... 45

Tableau 5.3 : Paramètres calculés des départs HTA ... 48

Tableau 5.4 : Récapitulation des calculs de courant de court-circuit biphasé effectués ... 51

Tableau 5.5 : Valeurs obtenues après simulations... 55

Tableau 5.6 : Tableau comparatif des calculs et simulations ... 55

Tableau 5.7 : Valeur du coefficient k ... 58

Tableau 5.8 : Tableau comparatif des réglages de phase ... 66

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Réalisé par Carmel DANSOU Page vi

Figure 4.1 : Les zones de protection d’un réseau électrique ... 26

Figure 4.2: Couplage des enroulements des transformateurs ... 28

Figure 4.3: Protection à maximum de courant à temps Indépendant ... 34

Figure 4.4: Protection à maximum de courant à temps dépendant, ... 34

Figure 5.1: Schéma synoptique du système ... 45

Figure 5.2 : illustration du calcul du courant capacitif résiduel ... 47

Figure 5.3 : Fenêtre de calcul des paramètres du départ Sonaci ... 48

Figure 5.4 : Fenêtre de calcul du courant capacitif résiduel du départ Sonaci 49 Figure 5.5 : Fenètre de calcul de courant de court-circuit biphasé ... 50

Figure 5.6 : Schéma synoptique du logiciel NEPLAN ... 53

Figure 5.7 : Fenêtre d’entrée des paramètres du départ Sonaci ... 54

Figure 5.8 : Affichage du courant de court-circuit du départ Sonaci ... 54

Figure 5.9 : Histogramme comparatif des résultats ... 56

Figure 5.10: Histogramme des réglages existants et calculés sur les différents départs ... 67

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Compte tenu de la hausse de la demande en énergie de la ville de Cotonou entrainant des connexions au réseau existant, l’extension du poste source de la centrale d’Akpakpa, la reprise du système de protection sur ces réseaux s’avère indispensable.

Ce travail a pour but d’améliorer la protection sur les départs HTA du poste source de la centrale d’Akpakpa. Pour y parvenir, il nous a fallu calculer le courant de court-circuit sur chacun des réseaux HTA de la ville de Cotonou. Pour plus de précision de calcul, nous avons utilisé le logiciel de calcul Excel. Afin de valider les résultats obtenus, des essais expérimentaux ont été faits. L’erreur relative maximale obtenue est de 2%, ceci nous permis de valider nos calculs.

A partir des résultats obtenus, nous avons calculé et choisir des réglages prenant en compte les extensions futures et offrant une meilleur sélectivité sur ces réseaux.

Mots clés : Réseau, poste source, court-circuit, réglage, sélectivité.

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Considering the rise of the demand in energy of the city of lively Cotonou of connected them to the existing network, the extension of the station source of the power station of Akpakpa, the resumption of the protective system on these networks proves to be indispensable.

This work has for goal to improve the protection on the HTA departures of the station source of the power station of Akpakpa. To arrive there, it was necessary for us to calculate the current of short circuit on each of the HTA networks of the city of Cotonou. For more of calculation precision, we used the software of Excel calculation. In order to validate the gotten results, some simulations have been made. The gotten maximal relative mistake is of 2%, it permitted us to validate our calculations.

From the gotten results, we calculated and choose the regulating taking in account the future extensions and bidder a better selectivity on these networks.

Key words: Network, station source, short circuit, regulating, selectivity.

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... i

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... iv

... v

... vi

... vii

... viii

... ix

... 1

CHAPITRE1 : Présentation du cadre de stage ... 3

1.1. Présentation de la Société béninoise d’Energie Electrique (SBEE)[14] ... 4

1.2. Présentation de la Direction Régionale Atlantique [15]... 5

1.3. Présentation du cadre de l’étude [13] ... 8

CHAPITRE2 : Système électrique de la SBEE et description du projet ... 11

Introduction ... 12

2.1. Présentation du système électrique de la SBEE [14] ... 12

2.2. Description du projet ... 17

CHAPITRE3 : Structure des réseaux HTA et Typologie des défauts ... Erreur ! Signet non défini. CHAPITRE4 : Différents types De protection HtA Au poste source D’AkpAkpA ... 21

Introduction ... 22

4.1. Plan de protection d’un réseau HTA ... 22

4.2. Les éléments d’un système de protection ... 23

4.3. Zone de protection ... 26

4.4. Protections des transformateurs HTB/HTA ... 26

4.5. Protection des départs HTA ... 33

Conclusion ... 36

CHAPITRE 5 : calcul des courants de court-circuit et réglage des protections Des DépArts HtA Du poste source D’Akpakpa ... 37

Introduction ... 38

5.1. Description du poste source de la centrale d’Akpakpa ... 38

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Réalisé par Carmel DANSOU Page x 5.2. Calcul des paramètres de réglage des protections des départs HTA du poste source de

la centrale d’Akpakpa. ... 40

5.3. Réglage des protections ... 56

Conclusion ... 67

... 69

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES... 71

... 72

ANNEXES ... 74

... 83

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Réalisé par Carmel DANSOU Page 1

De nos jours, l’énergie électrique est un bien de consommation à part entière devenu indispensable, non seulement pour la vie quotidienne des citoyens mais, également, pour l’économie d’un pays. En effet, les moindres pannes électriques ont des conséquences socio- économiques considérables. Ainsi la nécessité d’avoir des réseaux électriques fiables et économiques est un enjeu de plus en plus important. Malgré les efforts menés par les exploitants, les réseaux électriques existants connaissent de nombreuses perturbations, dues à de multiples problèmes dont les défauts de court-circuit.

Ainsi l’opérateur de la fourniture et de la gestion de l’énergie à travers le réseau électrique doit être capable de faire face aux aléas du transit de puissance et éviter les dégâts potentiels ainsi que leurs propagations.

Cet enjeu pour assurer la sûreté de fonctionnement en régime normal et en régime perturbé est l’un des principaux objectifs de toute société de production et de distribution électrique.

Avec la forte croissance de nouvelles constructions de lignes dans notre pays, croissance entraînant des interconnexions, les contraintes auxquelles doivent répondre la fiabilité et la sécurité d'exploitation augmentent. Ainsi doter les réseaux électriques d’un bon système de protection devient une contrainte pour les acteurs de l’énergie électrique dans notre pays.

C'est dans ce nouveau contexte que les spécialistes des réseaux électriques, que ce soit dans le domaine de la recherche ou de l'exploitation, sont de plus en plus confrontés à de nombreux défis.

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Face à ces contraintes, la SBEE, dans le but d’assurer la disponibilité permanente de l’énergie électrique, accorde une attention particulière à la protection de son réseau électrique.

Vue la place d’un poste source dans la distribution de l’énergie électrique, durant notre stage à la SBEE, nous avons choisi de porter notre réflexion sur le thème : Contribution à la fiabilisation des protections du poste source d’Akpakpa : Calcul des courants de court-circuit et réglages des protections 50/51 et 50N/51N des départs HTA.

Le premier chapitre de notre travail présente la Société Béninoise d’Energie Electrique, le cadre du stage et de l’étude.

Lors des études de conception d’un plan de protection, il est nécessaire de maitriser le réseau d’étude. C’est pour cela que dans le deuxième chapitre nous avons fait une généralité sur le système électrique de la SBEE. Nous y avons fait aussi la description du projet.

Dans le troisième chapitre, nous avons présenté les types de protection d’une ligne HTA.

Enfin dans un quatrième chapitre, nous avons procédé au calcul de courant de court-circuit des départs HTA du poste source d’Akpakpa, des simulations avec le logiciel NEPLAN ont permis de valider les résultats obtenus et à la lumière de ces calculs, nous avons proposé de nouveaux réglages pour les protections 50/51 et 50N/51N.

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CHAPITRE1 : Présentation du cadre de stage

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1.1. Présentation de la Société béninoise d’Energie Electrique (SBEE)

1.1.1. Historique

La Distribution de l’Energie Electrique était assurée dans les grandes villes COTONOU, OUIDAH et PORTO-NOVO par la CCDEE, Compagnie Coloniale pour la Distribution de l’Energie Electrique créée en 1948 avec un groupe électrogène de 50 KVA comme matériel de production.

Le 1^er Janvier 1973 le gouvernement militaire crée la Société Dahoméenne d’Electricité et d’eau (SDEE) et met ainsi fin aux activités de la CCDEE. C’est l’année où l’Etat prit l’option d’élargir le réseau. Ainsi progressivement, les villes de Parakou, Lokossa et Natitingou sont couvertes à partir de 1975.

Au lendemain du 30 Novembre 1975, suite au changement de l’appellation du nom de notre pays, la SDEE devient la SBEE. Dans le cadre de la réforme institutionnelle des secteurs de l’énergie et de l’eau, la Société Béninoise d’Electricité et d’Eau a été subdivisée, par le décret N°2004-098 du 1^er mars 2004, en deux entités autonomes : La Société Béninoise d’Energie Electrique qui s’occupe exclusivement de la distribution de l’énergie électrique et la Société Nationale des Eaux du Bénin (SONEB) qui gère la production et la distribution de l’eau.

1.1.2. Mission de la SBEE

La SBEE est principalement chargée d’assurer la production, le transport et la distribution de l’énergie électrique sur l’ensemble du territoire béninois. Elle a l’obligation de satisfaire aux exigences de sa clientèle que sont: la bonne qualité de l’énergie distribuée, la disponibilité de

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l’énergie et l’acquisition de l’énergie à moindre coût. Pour améliorer la qualité de ses prestations, la SBEE doit :

 Disposer d’un réseau stable

 Renforcer la capacité de production des usines locales;

 Protéger efficacement ses installations.

1.1.3. Structure organisationnelle

L’organigramme de la SBEE, qui donne une idée claire sur la hiérarchie des différentes sections est présenté en annexe 1.

1.2. Présentation de la Direction Régionale Atlantique 1.2.1. Situation géographique

La Direction Régionale Atlantique est située à Abomey-Calavi au bord de la route inter Etat Cotonou/Bohicon en face du centre de formation et de perfectionnement de la CEB.

1.2.2. Missions et attribution de la DRA

La Direction Régionale de l’Atlantique a pour mission d’exploiter les installations techniques et d’assurer la gestion commerciale de la Région.

A ce titre, elle assure à travers ses Services et Agences :

- l’exploitation directe et le fonctionnement des équipements de distribution de l’électricité ;

- l’identification des besoins de renouvellement ou d’extension des systèmes de distribution de l’électricité ;

- la maîtrise d’ouvrage déléguée et la surveillance des projets d’électricité de la Région.

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- La Direction Régionale de l’Atlantique est gérée par un Directeur Régional qui coordonne les activités de tous les services de la Région. Il représente la SBEE auprès des Autorités de la Région.

Dans l’exécution de sa mission il est assisté d’un Adjoint.

1.2.3. Organisation de la DRA

Le Directeur régional est assisté par un directeur adjoint qui est garant du fonctionnement, de la surveillance et de la maintenance des équipements de production et de distribution de l’électricité ou de la gestion administrative et financière de la région.

Le Directeur Régional Adjoint assume l’intérim du Directeur Régional en cas d’absence de ce dernier.

La Direction Régionale Atlantique est composée de trois services à savoir :

 La Direction Régionale Adjoint ;

 La Cellule Informatique ;

 Le Service Administratif et Financier ;

1.2.3.1 La Direction Régionale Adjoint

Dirigée par un Adjoint au Directeur Régional, elle est garante du fonctionnement, de la surveillance et de la maintenance des équipements de production et de distribution de l’électricité ou de la gestion administrative et financière de la région.

Le Directeur Régional Adjoint assume l’intérim du Directeur Régional en cas d’absence de ce dernier.

Ce service est composé de plusieurs sections. L’organigramme en annexe montre ces sections.

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1.2.3.2. La Cellule Informatique

Placée sous l’autorité du Directeur Régional, elle est chargée : - de gérer le parc micro – informatique de la Direction Régionale ; - d’administrer les serveurs informatiques délocalisés ;

- de facturer les consommations.

1.2.3.3. Le Service Administratif et Financier Il est chargé :

- de mettre à la disposition de la DCB les informations financières et commerciales nécessaires à la tenue de la comptabilité générale et analytique ;

- d’élaborer les budgets des centres de coût de la Direction Régionale ;

- de réaliser l’inventaire annuel des immobilisations, des stocks et des travaux en cours de la Direction Régionale ;

- de gérer et d’évaluer périodiquement le personnel dépendant de la direction Régionale ;

- d’identifier et de répercuter auprès de la DRHC les besoins et excédents en personnel ainsi que les besoins en formation ;

- d’établir les bordereaux des éléments variables de la paye du personnel de la Direction ;

- de tenir informée en temps réel la DRHC des mutations de personnel intervenues dans la Région ;

- de gérer les caisses menues dépenses ainsi que les remboursements de dépôts de garantie aux clients après résiliation ;

- d’envoyer les dossiers de sinistres à l’assureur – conseil de la SBEE et d’informer la Cellule de Contrôle de Gestion et de Prévention des Risques des litiges et contentieux.

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1.2.3.4. Le Service Commercial et SIM

Il est chargé d’assurer la coordination régionale des opérations commerciales. A ce titre le service :

- assure la facturation de consommation des clients ainsi que les pénalités pour fraudes ;

- réalise l’inventaire annuel du portefeuille clients de la Région ; - assure le suivi régional des gros consommateurs, les Collectivités

Locales ainsi que l’Administration Centrale ;

- assure toutes les diligences et opérations commerciales de la Région ;

- recueille et transmet les statistiques d’activités de la Direction Régionale.

1.2.3.5. Les Agences

Les agences sont les centres commerciaux par excellence. Au nombre de quatre(04) dans l’Atlantique, elles sont gérées par un chef d’agence qui traite les demandes, les doléances et les réclamations des clients. Chaque Agence dispose de deux Sections (Branchement et Commerciale) et des Antennes.

1.3. Présentation du cadre de l’étude

La présente étude est faite à la DPME (Direction de la Production et des Mouvements d’Energie).

La Direction de la Production et des Mouvements d’Energie est située au PK 3,5 sur la route de Porto-Novo. Elle est limitée au nord par la voie inter-état Cotonou / Porto-Novo ; au sud par la voie pavée qui passe devant le Ministère de la Santé ; à l’est par la Direction des Travaux Publics et à l’ouest par l’Office National du Bois.

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La Direction de la Production et des Mouvements d’Energie a pour mission d’assurer la production, le transport et la distribution de l’énergie électrique en vue de la rendre disponible au niveau des exploitations en quantité, en qualité et de veiller à la maintenance des ouvrages de production, de transport et de distributions.

Cette mission se décline suivant les attributions ci-après:

 La définition, la vulgarisation et la mise à jour des méthodes et procédures de maintenance des équipements de production, de transport et de distribution de l’énergie électrique ;

 L’exploitation et le suivi des ouvrages de production, de transport et de distribution de l’énergie électrique (centrales, sous-station HTB/HTA, liaison HTB) sur toute l’étendue du territoire national ;

 Le suivi et la planification des différentes sortes de révisions à effectuer sur les moyens de production de la société ;

 L’appui et le soutien aux Directions Régionales pour l’exécution des grosses révisions ou des travaux complexes sur les équipements de production, de transport et de distribution de l’énergie électrique ;

 La participation aux réflexions stratégiques sur l’importation, la production et la distribution de l’énergie électrique ;

 Le suivi technique et financier de l’énergie électrique importée et de l’énergie produite dans les centrales de la SBEE ;

 L’étude et la réalisation en régie des extensions d’ouvrage de production, de transport et de distribution de faible capacité ;

 L’élaboration du plan d’action de production, de transport et de distribution de l’énergie électrique ;

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 La gestion des mouvements d’énergie par la téléconduite et par les équipes de quart.

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CHAPITRE2 : Système électrique de la SBEE et description du projet

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Introduction

Le choix du système de protection et de son réglage nécessite la maitrise du réseau d’étude. Dans ce chapitre, nous allons donc présenter le système électrique de la SBEE et la problématique du projet.

2.1. Présentation du système électrique de la SBEE

Le système électrique de la SBEE est composé de trois (3) niveaux de tension à savoir :

- La haute tension catégorie B (HTB) dont le niveau de tension est compris entre 50 kV et 225 kV. Elle caractérise le réseau de transport.

- La haute tension catégorie A (HTA) dont le niveau de tension est compris entre 1 kV et 50 kV. Elle caractérise le réseau de distribution.

- La basse tension dont le niveau de tension est compris entre 50V et 1000V. Elle caractérise aussi le réseau de distribution.

2.1.1. Réseau de transport Haute Tension (HTB)

Le système de transport électrique Haute Tension (HTB) du Bénin est interconnecté sur le Togo et le Nigéria. Il est constitué en grande partie de lignes en 161kV gérées par la CEB et de quelques segments de lignes en 63 kV se trouvant en grande partie sous la tutelle de la SBEE. Le réseau interconnecté 161 kV géré par la CEB est situé dans le sud du pays où plus de 80% de l’énergie est consommée. Le réseau de transport 63 kV du Bénin est constitué de lignes souterraines (Vêdoko- Gbégamey sur 4,43km et Gbégamey-Akpakpa sur 5,5 km) reliant les

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banlieues Ouest et Est de Cotonou et de lignes aériennes servant à alimenter les postes de Ouando à Porto Novo via Sèmè (la zone franche industrielle), à partir d’Akpakpa à Cotonou et celui de Dassa dans le Zou, à partir de Bohicon. Les localités des départements du Mono-Couffo sont alimentées par la sous-station 63/20 kV de Lokossa. La Configuration du réseau de répartition HTB se trouvant sous la tutelle de la SBEE est présentée en annexe.

2.1.2. Système de distribution HTA et BT

Les réseaux de distribution HTA et BT sont en majorité de type aérien et constitué en grande partie de câble en almélec. La configuration du réseau HTA est de type radial avec des dérivations vers les postes de distribution HTA/ BT. Les interrupteurs aériens à commande manuelle (IACM) constituent les principaux organes de coupure dans le réseau HTA. Ils servent à isoler une partie du réseau en vue d’une intervention en aval de l’IACM. Ils permettent aussi de basculer un certain nombre de postes de distribution d’un départ sur un autre : il s’agit des points de bouclage qui sont ouverts en régime de fonctionnement normal.

Le réseau de distribution basse tension est en câble autoporté de section 3x35 (ou 3x70 ) +1x54,6 + 2x16 ou de plus en plus en 3x95 et dessert les branchements monophasés ou triphasés et le circuit d’éclairage public. Il existe également quelques portions de vieux réseaux BT sur conducteurs nus trâlée aux câbles en cuivre ou aluminium. Il est porté par des poteaux bois, poteaux béton de 9m de hauteur. L’effort au sommet varie suivant leur utilisation (alignement) angle et arrêt. On retrouve également des réseaux mixtes HTA/BT. Le raccordement des clients se fait par l’intermédiaire d’un

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branchement aérien ou souterrain. L’énergie est comptabilisée par un compteur dont le calibre varie selon la demande.

La livraison chez les clients est regroupée en plusieurs catégories : - Livraison HTA pour des puissances souscrites supérieures

ou égale à 630 kVA,

- Livraison BT pour des puissances souscrites comprises entre 50 kVA et 500 kVA,

- Les branchements individuels pour des demandes inférieures ou égales à 60 kVA.

La sortie BT des transformateurs est raccordée à un disjoncteur BT qui protège l’installation contre les surcharges et les défauts de court- circuit. Une terre de masse est prévue par les normes au niveau de l’emplacement de chaque transformateur. La terre du neutre est reportée à 8-50 m du lieu d’implantation de la terre des masses du transformateur afin d’éviter les couplages électromagnétiques.

2.1.3. Les postes sources

Un poste source est un poste de transformation où la tension HTB issue du réseau de transport destiné à alimenter des abonnés domestiques ou industriels par une succession de lignes et transformateurs qui abaissent la tension jusqu'à la tension de type HTA (15 kV pour les réseaux de Cotonou et ses environs).

Le réseau de distribution HTA de Cotonou est alimenté par 3 postes sources qui sont : le poste de Vêdoko, le poste de Gbégamey et le poste d’Akpakpa.

Les postes sources comportent des appareils principaux suivants : transformateurs de puissance, disjoncteurs, interrupteurs, sectionneurs,

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parafoudres, sectionneurs de terre, transformateurs de tension, transformateurs de courant, jeu de barres, tableau HT.

2.1.3.1. Rôle des appareillages d’un poste source 2.1.3.1.1. Disjoncteur

Selon la définition donnée par la Commission Electrotechnique Internationale, un disjoncteur est destiné à établir, supporter et interrompre des courants sous sa tension assignée (la tension maximale du réseau électrique qu'il protège). Il opère à la fois:

 dans des conditions normales de service, par exemple pour connecter ou déconnecter une ligne dans un réseau électrique;

 dans des conditions anormales spécifiées, en particulier pour éliminer un court-circuit dans le réseau provoqué par la foudre ou d'autres causes.

De par ses caractéristiques, un disjoncteur est l’appareil de protection essentiel d’un réseau à haute tension, car il est seul capable d'interrompre un courant de court-circuit et donc d'éviter que le matériel connecté sur le réseau soit endommagé par ce court-circuit.

2.1.3.1.2. Interrupteur

Un interrupteur est un organe ou appareillage de commande qui permet d'ouvrir et de fermer un circuit alimentant un appareil électrique aux valeurs des intensités nominales.

2.1.3.1.3. Sectionneur

Le sectionneur est un appareil électromécanique permettant de séparer, de façon mécanique, un circuit électrique et son alimentation, tout en assurant physiquement une distance de sectionnement

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satisfaisante électriquement. L'objectif peut être d'assurer la sécurité des personnes travaillant sur la partie isolée du réseau électrique ou bien d'éliminer une partie du réseau en dysfonctionnement pour pouvoir en utiliser les autres parties.

Le sectionneur, à la différence du disjoncteur ou de l'interrupteur, n'a pas de pouvoir de coupure, ni de fermeture. Il est impératif d'arrêter l'équipement aval pour éviter une ouverture en charge. Dans le cas contraire, de graves brûlures pourraient être provoquées, liées à un arc électrique provoqué par l'ouverture.

2.1.3.1.4. Sectionneur de mise à la terre

C’est un dispositif de sécurité assurant la mise en service et à la terre des parties de réseaux mises hors tension pour pouvoir travailler sur les lignes, les câbles, les jeux de barres. Le sectionneur de mise à la terre peut être à commande manuelle ou motorisée. Il est également équipé de système de verrouillage avec l’appareil sur lequel il est monté.

Il est conçu pour supporter les courants de court-circuit pendant une durée de 1 à 3 s.

2.1.3.1.5. Parafoudre

Dispositif destiné à préserver les appareils et les lignes électriques ou autre équipement HT contre les surtensions en ligne provenant des décharges atmosphériques et de manœuvre d’organes divers sur le réseau. Le principe est d’écrêter l’onde de choc à la référentielle (valeur).

Ils sont positionnés de préférence aux bornes des transformateurs, et à l’arrivée des lignes HTB.

2.1.3.1.6. Les transformateurs de courant et de tension (TC et TI) Les TC et TI ont pour rôle de diviser la valeur du courant ou de tension à mesurer (jusqu'à quelques centaines) par un facteur constant.

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Cette démarche permet également de standardiser les équipements de mesure du courant ou de tension et de les isoler diélectriquement du réseau haute tension.

2.1.3.1.7. Jeu de barres

Dans la distribution électrique un jeu de barres désigne un conducteur de cuivre ou d'aluminium qui conduit de l'électricité dans un tableau électrique, à l'intérieur de l'appareillage électrique ou dans un poste électrique.

2.1.3.1.8. Tableau HT

C’est une armoire électrique qui regroupe les équipements de contrôle, de protection et d’isolement d’une ligne électrique.

2.2. Description du projet 2.2.1. Problématique

Le poste source de la centrale d’Akpakpa est un poste source HTB/HTA 63KV/15KV auquel aboutissent deux lignes HTB. Ce poste source alimente une partie de Cotonou et la ville de Porto-Novo. En considérant l’accroissement de la demande en énergie électrique de la Ville de Cotonou, l’extension du poste par l’installation de nouveaux transformateurs et la construction de nouvelles travées, l’on a constaté que l’énergie transitée par le poste d’Akpakpa a augmenté. Avec ce transit de puissance, une attention particulière doit être accordée à son système de protection afin d’éviter au maximum les interruptions de fonctionnement.

Mis en service depuis 1960, les différents équipements de protection au poste source ont amorcé leur courbe de vieillesse. Une révision voire une modernisation des équipements de contrôle du système de

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protection s’avère nécessaire car les installations sont devenues plus vulnérables.

En outre, l’accroissement de puissance peut entraîner des incidents graves allant de la destruction à l’explosion des TC. De même, les unités de protection et de mesure pourraient recevoir des informations erronées qui ne seront pas sans conséquences. Etant donné que les TC fonctionnent en association avec les unités de protection et de mesure, il est nécessaire de modifier leur réglage afin de les rendre plus sensibles.

Les départs HTA du poste source, à cause de leur architecture mixte (aérien-souterrain), font face en permanence à des perturbations diverses. La conception d’un système de protections rapides, sûrs et sélectifs est donc nécessaire. Ceci contribuera à augmenter à la fois la fiabilité de ces lignes et la qualité du produit "électricité".

C’est dans cette perspective, que la DPME envisage de changer les réglages des différentes protections des départs HTA du poste source d’Akpakpa.

2.2.2. Cahier de charge

L’objectif principal de cette étude est de permettre à la SBEE d’exploiter le réseau électrique dans différentes configurations avec la moindre panne possible. Le but de notre étude sera :

 calculer le courant de court-circuit des différents départs du poste source et,

 de proposer de nouveaux réglages pour les protections à maximum de courant de phase et à maximum de courant de terre des différents départs.

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2.2.3. Méthodologie.

Dans le cadre de notre étude, nous nous attacherons au calcul du courant de court-circuit des différents départs HTA du poste source et à la proposition de nouveaux réglages des protections des départs HTA du poste.

Cette étude sera menée suivant les étapes ci-après :

- l’état de l’art sur les réglages de protection en précisant leur mode de protection ;

- le calcul du courant de court-circuit pour tous les départs du poste source d’Akpakpa ;

- le calcul et choix de réglage des relais de protection des départs HTA du poste source;

2.2.4. Moyens et matériels

Dans l’accomplissement de notre projet, nous avons utilisé:

 Les documents de la SBEE nécessaires comme les schémas, les notices sur les différents départs.

 Les relais de protections et les valeurs de réglage.

 Le logiciel de calcul Excel.

 Le logiciel de simulation de réseau NEPLAN.

2.2.5. Résultats attendus

- Sélectivité effective de la protection sur les départs HTA ;

- Fiabilisation des protections des départs HTA du poste de Cotonou-Akpakpa ;

- Garantie une meilleure flexibilité de l’exploitation du réseau ;

- Garantie une bonne disponibilité de l’énergie aux consommateurs ;

(31)

- Assure une sécurité accrue des personnes et des équipements du poste.

(32)

CHAPITRE3 : Différents types de protection HTA au poste source D’AkpAkpA

(33)

Introduction

Les conséquences d’un défaut électrique sont multiples, parfois non évidentes, à priori difficiles à imaginer. Voici quelques exemples :

· en aval du défaut, le réseau mis hors tension entraine un arrêt partiel et inopiné de l’exploitation,

· le siège du défaut est souvent endommagé,

· pendant la durée du défaut, le personnel est confronté à un risque d’électrocution, de brûlures, voire même de traumatismes.

Ces quelques conséquences ci- dessus énumérées nous obligent à la mise en place d’un plan de protection adéquat sur chaque réseau pour la sécurité des personnes et des biens. Dans ce chapitre, nous allons développer tous les éléments qui sont nécessaires dans l’élaboration d’un plan de protection d’un réseau HTA.

3.1. Plan de protection d’un réseau HTA 3.1.1. Définition

C’est un ensemble cohérent et efficace de protections choisies dans le but de satisfaire aux objectifs de disponibilité de l’énergie, de sécurité des personnes et des équipements.

Le plan de protection précise les conditions d’action et de non action des protections en période de défauts.

Il doit :

· éliminer les défauts, en séparant l’élément défectueux par un organe de coupure ;

· en charge, éliminer un défaut par une protection amont quand une protection ou un organe de coupure aval est défaillant et assurer éventuellement des protections de secours (redondance des protections) ;

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· protéger certains matériels spécifiques : transformateurs, tableaux HTA.

3.1.2. Objectifs et buts

Un système de protection doit :

- préserver la sécurité des personnes,

- éviter la destruction partielle ou totale du matériel,

·-assurer la meilleure continuité de fourniture.

Il a pour but d’isoler rapidement l’ouvrage en défaut du reste du réseau afin d’assurer la sauvegarde du matériel et préserver la stabilité du réseau.

3.2. Les éléments d’un système de protection 3.2.1. Les réducteurs de mesure

Ce sont les réducteurs (ou transformateurs) soit de courant soit de tension, nécessaires à l’alimentation des dispositifs de mesure de comptage et de protection.

Leur but consiste à :

· isoler du réseau les dispositifs précités, qui sont d’un niveau d’isolement inférieur,

· délivrer à ce faible niveau d’isolement, des courants et des tensions par transformation des grandeurs primaires correspondantes du réseau.

3.2.1.1. Le Transformateur de Courant (TC)

Le transformateur de courant est un transformateur de mesure dans lequel le courant secondaire est, dans les conditions d’emploi, pratiquement proportionnel au courant primaire et déphasé d’un angle voisin de 0°. Il est utilisé pour la mesure de forts courants électriques. Il sert à faire l’adaptation entre le courant élevé (jusqu’à quelques milliers d’ampères) circulant dans un circuit électrique et l’instrument de mesure

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(ampèremètre ou wattmètre) ou le relais de protection, qui eux sont destinés pour des courants de l’ordre d’ampères. Au secondaire, hors charge, une tension élevée peut apparaitre aux bornes du TC, c’est pour cela qu’il est déconseillé de laisser le secondaire d’un TC ouvert

On rencontre également des TC à double ou triple secondaires donc plusieurs rapports de transformation.

3.2.1.2. Le Transformateur de Tension (TT)

La fonction d’un transformateur de tension est de fournir à son secondaire une tension image de celle qui lui est appliquée au primaire.

L’utilisation concerne autant la mesure que la protection.

Il est utilisé pour la mesure de fortes tensions électriques. Il sert à faire l’adaptation entre la tension élevée d’un réseau électrique (jusqu’à quelques centaines de kilovolt) et l’instrument de mesure (voltmètre ou wattmètre) ou le relais de protection, qui eux sont destinés pour des tensions de l’ordre de la centaine de volt.

Il existe aussi un dispositif dénommé combiné de mesure qui est un appareil qui regroupe les fonctions de TT et de TC.

3.2.2. Les relais de protection

Les relais de protection sont des dispositifs de surveillance continue de l’état électrique du réseau. Ils sont destinés à donner des ordres de mise hors tension du circuit de ce réseau, siège d’un fonctionnement anormal, lorsque les grandeurs électriques qui l’alimentent, franchissent un seuil prédéterminé.

On appelle ces dispositifs relais parce qu’ils sont un intermédiaire entre une grandeur physique contrôlée et un déclencheur. En haute tension, ils sont indirects car ils prennent l’information à travers les capteurs (TC ou TT).

Selon le défaut à contrôler, on peut dénombrer :

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· les relais de phases ou à maximum d’intensité-phase, utilisés pour les défauts biphasés ou triphasés,

· les relais homopolaires pour les défauts monophasés,

· les relais directionnels, qui détectent la direction dans laquelle s’est produit un défaut. Ils nécessitent l’acquisition du courant et de la tension,

· les relais de tension dont la grandeur électrique détectée est une tension,

· les relais de temps qui introduisent une temporisation dans la transmission d’une information (ordre, signalisation,..).

3.2.3. Les disjoncteurs

Un disjoncteur est un organe électromécanique voire électronique de protection dont la fonction est d’interrompre automatiquement un circuit en cas de défaut. Il est capable de couper un courant de surcharge ou de court-circuit dans une installation. Il est doté d’un pouvoir de coupure qui est le courant de court-circuit. En HTA, on retrouve souvent les disjoncteurs différentiels et les disjoncteurs shunt.

3.2.4. Les automatismes de reprise de service

Divers automates sont installés au poste source ou sur le réseau et permettent des reprises de service consécutives à des déclenchements sur défaut :ce sont les réenclencheurs. Le disjoncteur shunt est un exemple de réenclencheur, qui permet d’éliminer les défauts monophasés sans coupure.

De plus, sur certains réseaux, des automates de basculement des sources d’alimentation permettent de réalimenter les départs HTA en cas d’une perte de source HTB ou de transformateur HTB/HTA.

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3.3 Zone de protection

En plus des performances que doivent avoir les relais, il faut savoir les placer correctement pour les rendre plus efficaces. Pour atteindre cet objectif, on découpe le réseau industriel en zones délimitées par les positions des organes de coupure. La figure 4.1 montre une disposition caractéristique des zones de protection, correspondant respectivement à des sections de ligne, des jeux de barres, des transformateurs des machines. Ces zones se recouvrent pour ne laisser aucun point de l’installation sans protection.

Figure 3.1 : Les zones de protection d’un réseau électrique

3.4. Protections des transformateurs HTB/HTA

Un transformateur est une machine statique destinée à transformer un courant alternatif donné en un autre courant alternatif de même fréquence, mais de tension en général différente. Ces appareils sont très

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utilisés sur le réseau de transport où ils servent à convertir à des tensions différentes l’énergie électrique transitée.

En effet, le transport de cette énergie s’effectue avec des pertes dont l’importance est liée à la tension du réseau, puisque ces pertes sont proportionnelles au carré de l’intensité du courant (pertes joule). Il est donc nécessaire de transporter cette énergie en haute et très haute tension. Bien entendu, il faudra procéder à la transformation inverse en arrivant dans les centres de consommation afin de délivrer l’énergie électrique et la tension du réseau de distribution.

Le transformateur est l’équipement le plus important dans un poste de transport. Son coût est extrêmement élevé et son immobilisation en cas d’incident est toujours très longue. Pour cette raison, il doit être envisagé de sorte à réduire au maximum l’effet des éventuels incidents.

Ceci peut s’effectuer via un système de protection très sophistiqué.

3.4.1. Principe de fonctionnement de transformateur

Il existe plusieurs façons de connecter les enroulements, pour les transformateurs triphasés de puissance, on rencontre surtout les couplages étoile-étoile et étoile-triangle. En pratique, on utilise des présentations schématiques telles que celles de la figure.

Les enroulements primaires sont repérés par des grandes lettres A, B, C, N et les enroulements secondaires par des petites lettres a, b, c, n.

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Figure 3.2: Couplage des enroulements des transformateurs

Par ailleurs, pour certains transformateurs de distribution, les enroulements du secondaire sont connectés en «zigzag». Dans ce cas, chaque bobinage est divisé en deux moitiés sur deux noyaux différents et mises en série en sens inverse, [8].

3.4.2. Autotransformateur

Les autotransformateurs possèdent dès la construction une liaison galvanique entre les enroulements homologues primaire et secondaire.

Ils peuvent réaliser des fonctions identiques à celles des transformateurs. Ils sont toujours couplés en étoile, et l’étude est la même que pour les transformateurs triphasés, [8].

3.4.3. Protections externes

3.4.3.1. Protection à maximum de courant de phase

Le transformateur sera en général protégé par deux protections à maximum de courant, protection coté haute tension (HTB) et protection coté moyenne tension (HTA).

Au poste source d’Akpakpa les Transformateurs sont protégés par :

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- Trois relais MICOM P122 (50, 51, 50N, 51N) : un pour le côté 63 kV, un pour le côté 15 kV et un pour l’homopolaire ;

- Un relais MICOM P632 (87T, 64REF primaire, et 64REF secondaire) qui assure la protection différentielle du transformateur, et les protections différentielles de terre restreinte côtés primaire et secondaire.

Les Protections implémentées dans chacun des relais P122 sont:

 Surintensité (Maxi I) instantanée et temporisée (50 et 51) pour les phases ;

 Surintensité (Maxi I) instantanée et temporisée (50N et 51N) pour le neutre et l’homopolaire.

3.4.3.2. Protection de neutre HTA

Un relais est prévu pour assurer la protection de la liaison reliant les bornes transformatrices et les barres MT contre les défauts à la terre.

La protection côté haute tension sera à deux seuils d'intervention à temps constant.

Le premier seuil devra être réglé à:

si on a un seul disjoncteur en aval du disjoncteur au départ MT, avec le courant nominal du transformateur côté HT.

Il est réglé de façon à intervenir pour des courts-circuits intéressant le transformateur, tout en gardant la sélectivité avec les lignes MT. Il constitue aussi la réserve de la protection de la ligne dans les limites permises par son réglage.

Le second seuil devra être réglé à :

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√ Avec : le coefficient d’insensibilité au défaut MT ;

la puissance nominale du transformateur en VA ;

la tension composée nominale du transformateur côté HT en Volt ;

la tension de court-circuit du transformateur en %.

Ce second seuil a pour but d'éliminer rapidement les court-circuits sur le primaire du transformateur et son courant d'intervention est tel qu'il n'est pas sensible aux courts-circuits dans la tranche MT, [8].

3.4.3.3. Protection différentielle

La protection différentielle est obtenue par la comparaison des courants rentrants et des courants sortants du transformateur. L'écart de ces courants ne doit pas dépasser une valeur i₀ pendant un temps supérieur à t₀, au-delà il y a déclenchement.

La protection différentielle transformateur est une protection principale aussi importante que les protections internes transformateur. Cette protection à une sélectivité absolue, il lui est demandé, en plus, d'être très stable vis-à-vis des défauts extérieurs, [8].

Cette protection s'utilise:

 Pour détecter des courants de défaut inférieurs au courant nominal ;

 Pour déclencher instantanément puisque la sélectivité est basée sur la détection et non sur la temporisation.

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La stabilité de la protection différentielle est sa capacité à rester insensible s'il n'y a pas de défaut interne à la zone protégée même si un courant différentiel est détecté.

 Courant magnétisant de transformateur;

 Courant capacitif de ligne;

 Courant d'erreur dû à la saturation des capteurs de courant.

3.4.4. Protections internes

3.4.4.1. Protection par Buchholz

Les gaz produits par la cuve d’un transformateur montent vers la partie supérieure de la cuve du transformateur et de là vers le conservateur à travers un relais mécanique appelé relais BUCHHOLZ.

Il est activé par deux types de défauts :

 Pour un défaut peu grave (faible mouvement de gaz), le dégagement gazeux est recueilli en un point haut du relais, une accumulation trop importante provoque une alarme, [9] ;

 Pour un défaut grave (mouvement important d’huile), les gaz produits en grande quantité refoulent brutalement une partie de l’huile de la cuve vers le conservateur. Un flotteur entraîné par le flux d’huile donne l’ordre de mise hors tension (déclenchement) du transformateur, [9]. Ce principe conduit à un temps de fonctionnement du relais de quelques dixièmes de secondes pour un défaut important.

Pour le régleur en charge il est prévu un seul niveau qui donnera un signal de déclenchement. Le gaz qui s'est accumulé dans la cloche du relais peut être récupéré et analysé, ce qui permet d'obtenir des

(43)

indications sur la nature et l'emplacement du défaut. On peut procéder par l’analyse visuelle, si le gaz est, [8] :

- Incolore: c'est de l'air. On purge le relais et on remet le transformateur sous tension ;

- Blanc: c'est qu'il y a échauffement de l'isolant ;

- Jaune: c'est qu'il s'est produit un arc contournant une cale en bois ; - Noir: c'est qu'il y a désagrégation de l'huile.

3.4.4.2. Protection de masse cuve

Une protection rapide, détectant les défauts internes au transformateur, est constituée par le relais de détection de défaut à la masse de cuve. Pour se faire, la cuve du transformateur, ses accessoires, ainsi que ses circuits auxiliaires doivent être isolés du sol par des joints isolants. La mise à la terre de la cuve principale du transformateur est réalisée par une seule connexion courte qui passe à l’intérieur d’un TC tore qui permet d’effectuer la mesure du courant s’écoulant à la terre.

Tout défaut entre la partie active et la cuve du transformateur est ainsi détecté par un relais à maximum de courant, alimenté par ce TC. Ce relais envoie un ordre de déclenchement instantané aux disjoncteurs primaires et secondaires du transformateur, [8].

3.4.4.3. La protection thermique

Elle est utilisée pour protéger les machines (moteur, alternateur et le transformateur de puissance) contre les surcharges. Pour détecter l’existence d’une surcharge, elle fait une estimation de l’échauffement des bobines primaire et secondaire à protéger à partir de la mesure du courant, [8].

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3.4.4.4. La protection par DGPT

Le DGPT (Détecteur Gaz, Pression et Température) est un dispositif de protection utilisé pour les transformateurs à isolement liquide. Ce dispositif détecte les anomalies au sein du diélectrique liquide telles que émission de gaz, élévation de pression ou de température, et provoque la mise hors tension du transformateur. Il est principalement destiné à la protection des transformateurs immergés étanches à remplissage total, [8].

3.5. Protection des départs HTA

3.5.2. Protection à maximum de courant de phase

Ce seuil protège la ligne contre les surcharges inadmissibles (Premier seuil) et les court-circuits entre phases (Deuxième seuil). Son réglage tient compte du courant de surcharge maximal (défini par le courant admissible des conducteurs ou par le courant de surcharge maximal des transformateurs de courant de la ligne) et du courant de défaut minimal en bout de la ligne (défaut biphasé). Le temps d'action de cette protection ne dépasse en aucun cas une seconde, [8].

 La protection à temps indépendant

La temporisation est constante, elle est indépendante de la valeur du courant mesuré, le seuil de réglage est généralement réglable par l’utilisateur (Figure 3.3), [8].

(45)

Figure 3.3: Protection à maximum de courant à temps Indépendant

 La protection à temps dépendant

La temporisation dépend du rapport entre le courant mesuré et le seuil de fonctionnement. Plus le courant est élevé et plus la temporisation est faible (Figure 4.6), [8]. Elle définisse plusieurs types: à temps inverse, très inverse, et extrêmement inverse. Pour une temporisation réglée à une seconde le courant de déclenchement est .

Figure 3.4: Protection à maximum de courant à temps dépendant, [8]

3.5.3. Protection de maximum de courant homopolaire

Cette protection protège le départ contre les défauts à la terre. Le courant résiduel caractérisant le courant de défaut à la terre est égal à la

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somme vectorielle des trois courants de phase. Le courant résiduel est égal à trois fois le courant homopolaire Io.

Il y a deux méthodes pour caractériser le courant résiduel:

 Par la mesure directe sur le TC tore,

 Par le calcul à partir de trois TC phase.

Le réglage est choisi de façon à rester insensible au courant capacitif circulant dans le neutre lors des défauts proches sur les autres départs du poste. Il doit pouvoir détecter le courant de court-circuit minimal. Sa temporisation est commune au seuil violent du courant de phase. Elle est généralement très basse.

avec le courant capacitif du départ.

La composante homopolaire de la tension et du courant d'un système triphasé (1, 2 et 3) se calcule grâce à la matrice de Fortescue, [8] :

{

Au poste source d’Akpakpa les fonctions de protection ci-dessus citées sont assurées par :

- Un relais MICOM P142 (51+67N+59N+50BF) : Maxi I Ph et Terre Résiduelle ;

- Un relais MICOM P122 (50/51+50BF) : Maxi I Ph et Défaillance Disjoncteur (jouant le rôle de secours pour la P142)

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Conclusion

L’efficacité d’un système de protection n’est vérifiée que si toutes les protections sont installées. L’implantation des protections dans un réseau HTA doit être conçue pour éliminer les défauts. D’où la nécessité d’avoir fait, dans ce chapitre, l’état de l’art des protections qui existent au niveau d’un réseau de distribution électrique HTA.

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CHAPITRE 4 : calcul des courants de court-circuit et réglage des protections des départs HTA du poste

source D’AkpAkpA

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Introduction

Le dimensionnement d’une installation électrique et des matériels à mettre en œuvre, la détermination des protections des personnes et des biens, nécessitent le calcul des courants de court-circuit en tout point du réseau. L’objet de cette étude consiste à proposer de nouveaux réglages phase du plan de protection, en tenant compte des réglages du plan de protection encadrant. Les réglages devront permettre d’assurer la sélectivité des plans de protection phase et terre de l’installation.

4.1. Description du poste source de la centrale d’Akpakpa

Le poste source de la centrale d’Akpakpa dispose de deux travées arrivées, une travée départ et de quatre travées transformateurs. Les travées arrivées sont issues du postes source de Gbégamey en câble souterrain 63 kV de sections 240 et 400 Aluminium. Elles permettent d’alimenter deux jeux de barres de 63 kV qu’on peut coupler et comportent chacune :

- Un parafoudre par phase

- Un combiné de mesure par phase

- Un sectionneur de ligne et de terre tripolaire - Un disjoncteur tripolaire

La travée départ Porto-Novo est alimentée par les jeux de barres 63 kV et comportent :

- Un sectionneur de ligne et de terre tripolaire - Un transformateur de potentiel

- Un transformateur de courant

- Un disjoncteur tripolaire à commande tripolaire

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Les travées transformateurs prennent leurs sources sur le jeu de barres 63 kV et permettent d’alimenter deux transformateurs :

- T1 : 63/15kV ; 20 MVA

- T2 : 63/15kV ; 20/31,5 MVA (20 MVA ONAN - 31,5 MVA ONAF).

- TG10 : 63/5,5kV ; 10,2 MVA - TG11 : 63/5,5kV ; 10,2 MVA

Les transformateurs TG10 et TG11 permettent d’alimenter les deux jeux de barres 63kV en transformant les 5,5kV produits par chaque groupe G10 et G11pour combler le déficit énergétique tandis que les transformateurs T1 et T2 permettent d’alimenter les trois rames des départs 15 kV par le biais des disjoncteurs de couplage.

4.1.1. Présentation des réseaux d’étude [13]

Les départs HTA alimentant la ville de Cotonou sont constitués en général d’un réseau aérien et d’une portion en réseau souterrain. Les transformateurs de distribution HTA/ BT installés sur ces réseaux sont de type H61 de puissance 100 ou 160 kVA ou de type en cabine (H59) en maçonnerie de puissance 250, 400, 500, 630, 800 ou 1000 kVA. Il y a quelques postes préfabriqués. Les postes H61 sont accrochés aux poteaux en haut et les postes en cabine sont alimentés soit par des descentes aéro-souterraines HTA en antenne soit par des départs souterrains HTA en coupure d’artère. Le réseau aérien est constitué par des lignes d'ossature à trois fils (trois phases) .Le réseau souterrain est constitué par des câbles en grande partie tripolaires à isolant synthétique ou papier et unipolaire.

Les départs en câble ou lignes aériennes plus câbles sont protégés contre les défauts phase-terre par des relais Micom sensibles de type

(51)

P142 et P122. Deux modes de raccordement du neutre de l’installation du réseau sont utilisés : le régime TT et le régime IT, ce qui a des répercussions importantes sur la valeur de l’impédance homopolaire du réseau et, par conséquent sur la valeur des courants de défaut à la terre.

4.2. Calcul des paramètres de réglage des protections des départs HTA du poste source de la centrale d’Akpakpa.

4.2.1. Hypothèses nécessaires à l’étude

Afin d’aboutir à des équations simples tout en gardant une précision acceptable et par excès, il est admis les hypothèses simplificatrices suivantes :

 Sur les réseaux [14]

 Le réseau triphasé est symétrique;

 Les réseaux considérés sont de type radial et sa tension nominale est de 15 kV inférieure à la limite donnée par la norme CEI 909 ;

 Le courant de court-circuit, lors d’un défaut triphasé est supposé s’établir simultanément sur les trois phases ;

 Pendant la durée du court-circuit, le nombre de phases concernées n’est pas modifié : un défaut biphasé reste biphasé, de même un défaut triphasé reste triphasé (pas de défaut évolutif).

 Pendant toute la durée du court-circuit, les tensions qui ont provoqué la circulation du courant et l’impédance de court-circuit ne changent pas de façon significative ;

 Les changeurs de prises ou les régleurs des transformateurs sont supposés être en position moyenne comme prévu par les normes internationales ;

 Les résistances d’arc ne sont pas prises en compte ;

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 Les courants de charge sont négligés (négligeable devant le courant de court-circuit) ;

 Caractéristiques des câbles et lignes aériennes [14]

 Pour toutes les liaisons, le nombre de câbles par phase sera supposé égal à 1,

 En l’absence d’informations, les liaisons en câble reliant les secondaires des transformateurs 63/16.5 kV et les arrivées des postes seront supposées d’impédance négligeable devant celle du transformateur.

 De même, les liaisons en câble reliant les jeux de barres 15 kV et les bancs de compensation seront supposées d’impédance négligeable devant celle du transformateur

 Toutes les capacités de ligne sont négligées;

 Toutes les impédances homopolaires sont prises en compte,

 Les résistances de tous les éléments sont négligeables pour les réseaux HTB car R très inférieure à XL,

 Résistance du cuivre à 90°C = 0.0225 .mm²/m,

 Résistance de l’aluminium à 90°C = 0.098Ω /km en 240mm² et 0.064 Ω/km en 400mm²,

 Résistance des lignes Aster 117mm² = 0.283 Ω /km,

 Résistance des lignes Aster 228mm² = 0.146 Ω/km,

 Réactance des lignes aériennes = 0.3 Ω /km en HTA et 0.4 Ω /km en HTB,

 Réactance des câbles souterrains = 0.11 Ω /km,

 Capacité des câbles souterrains 240mm² = 0.35 μF/km,

 Capacité des câbles souterrains 400mm² = 0.43 μF/km,