Tunnels routiers
Guide de solutions
Edition
2003
Introduction
Etes-vous Transparent Ready ?
Sûreté
Alimentation électrique
Automatismes
Ventilation
Expertise
Panorama de l’offre
4 — 5
6 — 7
8 — 9
10 — 19
20 — 23
24 — 27
28 — 33
34 — 35
1 2 3 4 5 6 7 8
so m m a i r e
Tunnels routiers
Guide de solutions
1 Introduction
Schneider Electric, 30 années d’expérie
Les tunnels routiers sont l’un des points clés de l’infrastructure routière d’une ville ou d’une région et ont un impact important sur leur développement économique.
L’Europe est la région au monde comportant le plus grand parc de tunnels, tant en nombre qu’en kilomètres construits. L’Italie compte plus de 1 200 tunnels routiers en exploitation soit plus de 700 km de tubes, la France plus de 900 tunnels soit plus de 300 km de tubes, la Suisse plus de 340 tunnels, etc… De nombreux projets sont actuellement en phase d’étude.
Chaque tunnel est un cas particulier, cependant 5 critères permettent d’établir une classification qui rend ensuite possible la définition des équipements à mettre en œuvre pour atteindre le niveau de sûreté requis :
■longueur du tunnel
■volume du trafic
■circulation uni ou bi-directionnelle
■tunnel urbain ou non urbain
■niveau de service (ou classe de l’itinéraire)
éclairage réseau eau-incendie CO.NO. opacimètr
e anémomètr e
énergie ventilation
désenfumage
signalisation contrôle du trafic
protection incendie salles techniquescontrôle vidéo détection hauteur véhicule
Une préoccupation majeure : concevoir et maintenir la sûreté optimale du tunnel
Au niveau international, seul le comité des tunnels routiers de l’AIPCR (Association Mondiale de la Route) travaille sur l’exploitation et la sécurité des tunnels routiers et propose des recommandations. A ce jour, il n’existe pas encore de directive européenne définissant des règles de sécurité à appliquer aux tunnels routiers.
Chaque pays, par le biais de circulaires ou directives, définit les équipements à mettre en œuvre afin d’assurer le niveau de sécurité voulu. Pour la France, la circulaire 2000-63 du 25 août 2000 précise les besoins en équipement de sécurité.
En Suisse, les recommandations sont issues de l’Office Fédéral des Routes, alors qu’en Allemagne ce sont les directives pour l’équipement et l’exploitation des tunnels routiers (RABT) qui listent les équipements obligatoires pour les tunnels routiers.
Décider rapidement, en toute connaissance de cause, pour maintenir le tunnel dans des conditions de sûreté optimale, c’est l’un des points forts de
Transparent ReadyTM. Transparent ReadyTMest l’intégration par Schneider Electric des technologies Web à ses produits afin de les rendre transparents pour les utilisateurs habilités. Etes-vous Transparent Ready ? Réponse dans le chapitre 2.
Un lot essentiel : les équipements électriques
Ils ne représentent que 6 % de l’investissement total d’un tunnel et pourtant ils sont le cœur de l’ouvrage. Ces équipements peuvent être globalement répartis en 4 grandes familles :
■alimentation et distribution électrique (chapitre 4)
■automatismes (chapitre 5)
■ventilation, hors mécanique (chapitre 6)
■équipements spécifiques (éclairage, DAI, vidéo, signalisation, péage, radio, etc…)
Le choix des équipements mis en œuvre détermine de manière importante, et pour une longue durée, les conditions d’exploitation des tunnels. Il convient donc que les décisions prises par les concepteurs permettent ensuite aux exploitants d’assurer le niveau de service et de sécurité souhaité.
Les produits et équipements sont de plus en plus intégrés et interconnectés à des réseaux ce qui rend plus complexe la mesure du niveau de sûreté global et l’impact des dysfonctionnements. Schneider Electric a largement contribué au développement des techniques de sûreté de fonctionnement (SDF) qui permettent de calculer de manière rationnelle la confiance justifiée. Ces techniques
permettent également de comparer plusieurs architectures d’installation… la plus coûteuse n’étant pas toujours la meilleure ! Cela est développé dans le chapitre 3 consacré à la sûreté.
Enfin, découvrez au chapitre 7 comment nos experts peuvent vous aider à concevoir les tunnels et les maintenir dans les conditions de sûreté optimale.
Nos équipes vous proposent les méthodes, les formations et les outils qui faciliteront votre tâche pour :
■identifier et formaliser les objectifs à atteindre
■analyser l’installation existante et comprendre ses points faibles
■guider votre choix sous l’angle de la sûreté de fonctionnement
nce dans les tunnels routiers
sonorisation
appel d’urgence radio
2 Etes-vous Transparent Ready ?
Maintenir le tunnel dans des conditions de sûreté optimale est l’enjeu majeur des exploitants et des bureaux d’études qui ont la responsabilité de leur conception.
La prise rapide de décision contribue fortement à l’atteinte de cet objectif.
Les solutions Transparent ReadyTMde Schneider Electric consistent à intégrer les technologies Web à nos produits afin de les rendre « transparents » pour tous les utilisateurs habilités. Transparent ReadyTMpermet un partage simple, rapide, et sécurisé de l’information en tout lieu et à tous moments pour tous les acteurs concernés, et habilités, par l’exploitation et la maintenance des équipements d’un tunnel. Transparent ReadyTMpermet ainsi d’améliorer la sûreté des tunnels.
Bénéfices Transparent Ready
TMpour les exploitants : plus de sécurité
Accès à l’information simple et rapide grâce à
■des outils standard (PC, navigateur Web classique, téléphone mobile)
■des temps de réponse optimisé
■une ergonomie intuitive
Accès à l’information partagé en toute sécurité
■contrôle des droits utilisateurs
■utilisation de VPN (Virtual Private Network) pour l’accès depuis l’extérieur du tunnel
■plus d’information sans impact sur la charge de la GTC (Gestion Technique Centralisée)
■des architectures de réseau de communication évolutives capables de s’adapter aux différents niveaux de sûreté requis
Accès à l’information en tout lieu et à tout moment
■depuis le poste de contrôle : toutes les données des équipements sont accessibles y compris celles qui ne sont pas prises en compte par la GTC
■depuis chaque niche l’agent de maintenance accède à toutes les données du tunnel pour lesquelles il est habilité
Accès à l’information en tout lieu, à tout moment et à distance du tunnel.
■pour les utilisateurs habilités uniquement
■depuis un poste de contrôle distant, tel un poste de surveillance régionalisé, l’équipe de maintenance est alertée en cas de dysfonctionnement et peut faire un diagnostic rapide avant de se déplacer
■partenaires-fournisseurs extérieurs et intervenants-experts peuvent réaliser le suivi des installations et définir les actions permettant leur optimisation
Bénéfices Transparent Ready
TMpour les installateurs et les intégrateurs systèmes : mise en œuvre plus facile et plus rapide
Accès à l’information simple et rapide
Durant la phase de conception et de tests, l’utilisation des standards du Web et la mise à disposition de librairies d’objets graphiques facilite l’intégration des produits Schneider Electric.
Après la période de garantie, l’utilisation des standards du Web garantit l’évolution facile des architectures, la pérennité et l’amélioration constante des technologies.
Les solutions Transparent Ready
TMAccès à l’information partagé en toute sécurité
■contrôle des droits utilisateurs
■utilisation de VPN (Virtual Private Network) pour l’accès depuis l’extérieur du tunnel
■plus d’information sans impact sur la charge du réseau de supervision
■des architectures de réseau de communication évolutives capables de s’adapter aux différents niveaux de sûreté requis
Accès à l’information en tout lieu et à tout moment
■pendant l’installation des équipements, les pages Web embarquées dans les produits sont accessibles depuis tout point du réseau ce qui permet une mise au point plus rapide
■après la mise en service et suivant habilitation, possibilité d’accéder à toutes les informations du réseau ce qui permet de réaliser le diagnostic et la maintenance à distance
Solutions Transparent Ready
TMDes produits qui embarquent :
■des serveurs Web pour rendre les données accessibles depuis un navigateur Web standard
■des fonctions disponibles pour les e-services (diagnostic, optimisation,…) et pour l’envoi automatique d’e-mails ou de SMS
■une auto identification
■un auto diagnostic
■un historique des opérations de maintenance réalisées
■la documentation de maintenance en ligne
Des logiciels applicatifs qui permettent l’intégration et l’interfaçage facile et rapide avec la GTC
Des e-Services pour :
■gérer l’historique des données issues des équipements
■traiter les données et proposer des améliorations et optimisations (consommation d’énergie, plan de maintenance)
Des architectures réseaux :
■conformes aux standards du Web
■conçues pour optimiser les échanges et le stockage des données
■qui intègrent les contraintes de sécurité
Transparent Ready
TMfait partie intégrante de l’offre
Schneider Electric aussi bien pour l’alimentation électrique, la ventilation et les automatismes
■optimisation de la solution en fonction de la topologie des tunnels (longueur, mono/bi tubes,…)
■architecture de distribution électrique et d’automatisme parfaitement intégrée à la GTC
■simplicité et évolutivité permettant d’adapter l’architecture en fonction du niveau de sûreté requis
■ouverture grâce à l’utilisation des standards Web
■produits intégrants les pages Web pour la configuration, la visualisation de données, le diagnostic et la maintenance
■des services de communication temps réel permettant d’optimiser les performances du système
■des services de communication pour le diagnostic et la maintenance permettant de réduire les temps de réparation
3 Sûreté
Les catastrophes des tunnels du Mont Blanc en France/Italie, du Tauern en Autriche ou du Gothard en Suisse ont amené à reconsidérer l’approche de sûreté des tunnels. La sécurité des personnes et des biens constitue la préoccupation majeure dans la conception, la rénovation et l’exploitation des tunnels routiers.
L’énergie électrique prend un rôle de plus en plus critique pour assurer le bon fonctionnement des équipements des tunnels. La disponibilité des équipements électriques est un élément clé pour assurer le niveau de sûreté recherché.
Sûreté, sécurité ? Ces notions sont parfois confondues, aussi il peut être utile de rappeler quelques définitions.
La sécurité n’est qu’un élément de la notion plus globale de sûreté qui comprend 4 composantes :
■disponibilité, aptitude à être en état d’accomplir une fonction requise dans des conditions données et à un instant donné
■fiabilité, aptitude d’une entité à accomplir une fonction requise dans des conditions données pendant une durée définie
■maintenabilité, aptitude d’une entité à être maintenue (ou rétablie dans un état dans lequel elle peut accomplir une fonction requise) lorsqu’une opération de maintenance est réalisée avec une procédure et des moyens donnés durant un temps déterminé
■sécurité, aptitude d’une entité à éviter de faire apparaître, dans des conditions données, un événement critique et/ou dangereux.La notion de sécurité est étroitement liée à celle de risque, lui-même fonction de la gravité de l’évènement
La sûreté de fonctionnement
La SDF (Sûreté de Fonctionnement) est une aide à la conception sûre et à l’exploitation optimale. Elle mesure la qualité de service, délivrée par un système, de manière à ce que l’utilisateur ait en lui une confiance justifiée.
La confiance justifiée s’obtient à travers les analyses qualitatives et qualitatives des différentes propriétés du service délivré par le système.
Les études de SDF permettent de réaliser l’adéquation entre les besoins en disponibilité du réseau, électrique ou d’automatisme, avec le réseau à mettre en œuvre. Elles permettent également de comparer deux architectures d’installation… La plus coûteuse n’étant pas toujours
la meilleure… Ces études sont applicables à tous types de réseaux qu’ils soient électriques ou d’automatisme.
Le résultat de ces études permet de :
■s’assurer du meilleur niveau de disponibilité à moindre coût
■garantir le bon comportement des systèmes dès leur conception
■réduire les risques économiques
■optimiser les architectures du réseau électrique et d’automatisme
■quantifier, comparer et optimiser la solution retenue
■vérifier que le système global est en adéquation avec le cahier des charges
■définir la politique de maintenance
Qu’est ce qu’une étude de Sûreté ?
Quel que soit le besoin exprimé par l’exploitant ou le concepteur d’un tunnel, le déroulement d’une étude de sûreté comporte 4 étapes successives :
■analyse fonctionnelle définissant les fonctions à étudier, leurs interactions et contraintes ainsi que les limites de l’étude
■analyse dysfonctionnelle décrivant le comportement de chaque constituant en cas de défaillance
Sûreté : concepts et bénéfices
■modélisation par laquelle on analyse le comportement fonctionnel et dysfonctionnelle de l’ensemble des constituants
■calcul ou évaluation des critères de sûreté
Les bénéfices de la sûreté de fonctionnement pour les tunnels.
Besoins (non exhaustifs) en terme d’exploitation :
■ventilation : assurer la continuité de service
■énergie électrique : garantir le fonctionnement des systèmes de sécurité
■tenue à la CEM (Compatibilité ElectroMagnétique) : expertiser la conception et l’installation sur site
■télésurveillance : garantir la disponibilité de la GTC pour le contrôle commande
■maintenance : optimiser la maintenabilité de l’installation (dimensionner les équipes en fonction de la fiabilité prévisionnelle)
■gestion des pièces de rechange : optimiser le dimensionnement et/ou la mutualisation des stocks en fonction des objectifs de disponibilité Besoins (non exhaustifs) des tunnels routiers en terme de sûreté fonctionnelle :
Les fonctions Les événements redoutés Détecter les incidents Ne pas détecter un incident
Extraire la fumée Ne pas commander les trappes de désenfumage Assurer la ventilation Ne pas garantir l’air pur dans les refuges auxiliaire des refuges
Gérer la signalisation Signalisation erronée Gérer l’éclairage Eclairage inadapté Maintenir la qualité Ventilation inefficace de l’air
Appliquée à ce contexte, une étude sûreté de fonctionnement permet de :
■définir les objectifs de sécurité et de disponibilité
■comprendre et identifier les risques
■envisager les conséquences
■quantifier, comparer, optimiser les solutions
■ajuster la politique de maintenance et de définir les opérations de maintenance préventive
■dimensionner les stocks de pièces de rechange
■vérifier que le système global est en adéquation avec le cahier des charges
Schneider Electric, une notoriété mondiale
Schneider Electric met à votre disposition plus de 30 années d’expérience dans les applications à haute criticité (nucléaire, chimie, process…).
Exploitants, Maître d’œuvre, Bureau d’études, Intégrateurs et Installateurs nos experts sont là pour vous aider à :
■identifier et formaliser vos objectifs
■analyser votre installation existante et identifier les points faibles
■guider votre choix sous l’angle de la sûreté de fonctionnement
■former vos propres équipes à la sûreté de fonctionnement
4 Alimentation électrique
Les besoins liés à l’alimentation électrique des tunnels
Un tunnel est une infrastructure soumise aux contraintes d’un milieu souterrain presque clos nécessitant de déployer des moyens humains et matériels importants tout en conservant une approche de haute sûreté.
L’alimentation en énergie électrique des équipements mis en œuvre dans les tunnels n’est pas fondamentalement différente de celle utilisée dans d’autres types d’infrastructures ou autres environnements industriels, des règles similaires sont mises en œuvre. La spécificité de l’alimentation électrique des tunnels réside dans la diversité des fonctions remplies par les différents équipements.
Cette diversité implique pour chacun de ces équipements la recherche du mode d’alimentation le mieux adapté aussi bien en service normal qu’en service dégradé lors d’événements exceptionnels (accident, panne, grève, etc..) L’alimentation électrique des équipements nécessaires au bon fonctionnement d’un tunnel doit répondre aux dispositions légales et réglementaires (notamment en France les instructions techniques issues de la circulaire interministérielle n° 2000-63 du 25 août 2000), des spécifications du fournisseur d’énergie (EDF par exemple) ainsi que les recommandations du CETU (Centre d’Etudes des Tunnels).
Alimentation de puissance
Dans tous les tunnels comportant une installation de ventilation, l’alimentation électrique doit être maintenue en cas de coupure du réseau extérieur (par exemple au moyen d’une double alimentation assurée par deux liaisons issues de départs distincts du distributeur d’énergie ou par la mise en place d’un groupe électrogène d’une autonomie d’au moins 4 heures) ainsi qu’en cas de défaillance partielle du matériel.
Cette alimentation doit pouvoir reprendre le fonctionnement des équipements alimentés par la source sans coupure. Elle devra assurer à pleine puissance le fonctionnement de certains équipements de ventilation mais elle pourra n’assurer qu’une puissance réduite pour l’éclairage de base et de renforcement.
Pour les tunnels qui ne comportent pas de ventilation, 2 cas sont à considérer :
■la fermeture du tunnel n’est pas compatible avec le niveau de service de l’itinéraire, dans ce cas l’alimentation électrique doit être maintenue comme précédemment afin d’assurer le fonctionnement de l’ensemble des équipements dont l’éclairage de base et de renforcement dont la puissance pourra être réduite
■la fermeture du tunnel peut être admise et il n’y a alors pas lieu de prévoir des dispositions autres que l’alimentation secourue sans coupure définie
précédemment
Bilans de puissance
L’installation doit être conçue de manière à ce que les défaillances possibles n’entraînent aucune conséquence inacceptable pour :
■la sécurité des usagers et des personnes travaillant dans le tunnel (exploitants, service de sécurité, etc..)
■le trafic des véhicules
■l’exploitation de l’ouvrage
Une première étape consiste à identifier les fonctionnalités à assurer en service normal et en service dégradé. Cela conduit à réaliser un bilan prévisionnel des puissances susceptibles d’être appelées. Il faut ensuite prévoir l’architecture des réseaux électriques nécessaire pour fournir les puissances définies.
Globalement on distingue 3 types de bilan de puissance :
■Le bilan de puissance correspondant au fonctionnement des différents équipements en service normal. Il faut prendre en compte l’alimentation de l’ensemble des équipements
Exemple d’un tunnel urbain monotube unidirectionnel de 2 km : 2 transformateurs secs de 630 kVA en parallèle pour la ventilation
2 transformateurs secs de 250 kVA en parallèle pour l’éclairage et autres équipements
1 onduleur de 30 kVA
■le bilan de puissance correspondant à une situation dégradée dans laquelle une source d’alimentation de puissance reste disponible (2eréseau d’alimentation ou groupe électrogène)
Une partie seulement des équipements est alimentée, l’autre est délestée.
Certains équipements pourront fonctionner en mode limité (ventilation, éclairage, etc…), par contre la totalité des équipements de contrôle et de secours doit rester alimentée. L’exploitation du tunnel doit pouvoir être maintenue dans des limites pré-définies. L’expérience montre que la puissance nécessaire à ce mode est de l’ordre de 35 % à 50 % de la puissance en mode normal.
■le bilan de puissance correspondant à une situation dégradée sans disposer d’une source d’alimentation de puissance
Ce mode doit permettre l’évacuation du tunnel dans des conditions de sécurité définie. L’alimentation doit être maintenue pour les équipements de contrôle et de commande du tunnel ainsi que l’éclairage de sécurité.
Source d’alimentation électrique
La conception de l’installation électrique doit être telle que l’interruption de fonctionnement d’un élément n’entraîne pas la défaillance complète de l’ensemble du réseau ou de sous-ensemble jugé « critique ».
On distingue 2 sources d’alimentation électrique :
■le raccordement au réseau d’un distributeur d’énergie (EDF, régie,...)
■les sources d’alimentation autonomes (onduleur, groupe électrogène,…)
Les équipements sont généralement alimentés à partir du réseau relié au distributeur d’énergie, les sources autonomes intervenant en mode dégradé ou lors d’évènements particuliers.
Les dispositions à prendre sont fonction des objectifs fixés et des solutions disponibles :
■secours n’entraînant pas de diminution de la puissance disponible nominale (ex. double alimentation EDF par 2 postes capables de fournir chacun la puissance totale)
■secours entraînant une réduction de la puissance disponible (Ex. secours d’un poste par un autre sur reprise par un groupe électrogène après délestage de certains équipements)
■secours maintenant le fonctionnement des équipements indispensables à l’évacuation des usagers en cas de besoin
Afin de faciliter l’exploitation du tunnel, il est recommandé d’utiliser des systèmes de comptage et sous comptage permettant de séparer
les consommations d’énergie des postes principaux (ventilation, éclairage, poste de commandement, etc…).
4 Alimentation électrique
Raccordement au réseau du distributeur d’énergie
On distingue 2 modes de distributions issus du Distributeur :
■distribution en Moyenne Tension (HTA) : le niveau de tension est variable selon les pays. En France, il est normalisé à 20 kV
■distribution Basse Tension (BT) : comme pour la MT(HTA), le niveau de tension varie selon les pays. En France, il est normalisé à 400 V
Le type de raccordement (MT ou BT) est fonction de la puissance souhaitée pour assurer l’exploitation du tunnel. Exemple pour la France, si la puissance de raccordement est :
< 36 kVA alors le raccordement est réalisé en BT et facturé au tarif bleu comprise entre 36 kVA et 250 kVA alors le raccordement est fait en BT et facturé au tarif jaune
> 250 kVA le raccordement est fait en MT(HTA) et facturé au tarif vert
L’alimentation MT(HTA) par le réseau du distributeur d’énergie est fonction de la structure du réseau. On distingue globalement 3 types d’alimentation :
■simple dérivation (antenne) : le poste MT/BT est alimenté par une seule cellule d’arrivée
■double dérivation : le poste est alimenté par deux arrivées distinctes
■coupure d’artère (boucle) : l’alimentation du poste est placée en série sur la ligne du distributeur d’énergie
Schéma de liaison à la terre
Le câblage des équipements doit bien entendu respecter les normes en vigueur.
En fonction des équipements mis en œuvre, les schémas de liaison à la terre à utiliser pour la basse tension sont principalement :
■mise au neutre des masses (TN) pour tous les équipements situés dans le tunnel même
■neutre isolé ou impédant (IT) pour les équipements situés dans des locaux techniques (exemple : ventilation) dans le cas ou les transformateurs sont séparés
Distribution Basse Tension
Pour les charges uniformément réparties (exemple : éclairage, équipements de sécurité,…) la longueur maximale de la distribution BT est de l’ordre de 1 000 m.
Pour les charges ponctuelles (exemple : ventilation), 2 cas sont à considérer :
■faible puissance (exemple : accélérateur de ventilation) : la longueur maximale de la distribution BT est de l’ordre de 400 mètres
■forte puissance (gros ventilateurs) la longueur est alors limitée à quelques dizaines de mètres
Si la puissance du système de ventilation est importante ou si l’on utilise des variateurs de vitesse, il peut être nécessaire de prévoir un dispositif permettant de limiter les nuisances produites (harmoniques, chutes de tension) sur les autres équipements.
Les besoins liés à l’alimentation
électrique des tunnels
Câblage
Dans les tunnels, les câbles cheminent de 3 manières en respect des normes en vigueur :
■dans les caniveaux ou en buse sous le trottoir (à privilégier lorsqu’une protection au feu est recherchée)
■dans les gaines de ventilation
■sur chemin de câble
Dans la mesure du possible, les cheminements des câbles MT(HTA), BT et courants faibles sont séparés (support différent si possible) afin de réduire les risques d’induction électrique et de faciliter l’exploitation.
Spécificité de l’éclairage
L’éclairage joue un rôle essentiel pour assurer la sécurité et le confort des usagers dans un tunnel routier. Une des particularités des tunnels est le besoin d’un éclairage continu de jour comme de nuit. En effet dans la plupart de ces ouvrages, la lumière naturelle ne pénètre que sur une distance limitée (de l’ordre de 3 fois la plus grande dimension transversale) ce qui ne permet pas d’avoir une luminosité suffisante pour guider les usagers. Il est donc nécessaire d’installer un éclairage artificiel offrant de jour comme de nuit de bonnes conditions de visibilité.
L’alimentation électrique des sources lumineuses est réalisée en basse tension.
En effet le principe utilisé généralement en éclairage public consistant à réaliser la distribution à partir de transformateurs répartis et alimentés par une artère Moyenne Tension (HTA) s’avère inappropriée dans les tunnels en raison de la densité des sources lumineuses.
En fonction de son architecture (longueur, mono/bi-tubes,…) le schéma d’alimentation peut comporter un ou plusieurs postes d’alimentation situés aux têtes du tunnel, voire dans le tunnel lui-même pour des ouvrages de grande longueur.
Eclairage secouru sans coupure :
L’éclairage de sécurité ainsi que le jalonnement lumineux doivent être alimentés par une source d’énergie sans coupure et d’une autonomie d’au moins 1/2 heure, ceci afin :
■d’éviter que les usagers circulant dans le tunnel ne se retrouvent dans une obscurité totale suite à une coupure de l’alimentation électrique extérieure
■de permettre aux usagers de rejoindre rapidement et facilement les abris en cas d’accident intervenant dans le tunnel pendant une coupure de l’alimentation électrique extérieure
Eclairage de sécurité et jalonnement lumineux
Dans les cas ou un éclairage de sécurité et/ou un jalonnement lumineux sont nécessaires leur alimentation électrique doit être maintenue pendant au moins 1/2 heure en cas de coupure de l’alimentation électrique extérieure afin d’éviter leur extinction totale. En outre l’alimentation électrique doit être réalisée suivant le principe du cantonnement, la longueur de chaque canton ne devant pas excéder 600 mètres environ.
4 Alimentation électrique
Architectures de l’alimentation électrique des tunnels
Chaque tunnel a ses propres spécificités, aussi il n’existe pas de schéma standard pour l’alimentation électrique d’un tunnel. Une étude de réseaux (voir chapitre 7 : Expertise) permet de définir l’architecture appropriée au niveau de redondance voulue. Cependant, il nous a paru utile de présenter 3 schémas types (inspirés de schémas de tunnels existants) rappelant les grands principes de mise en œuvre.
De très nombreuses variantes peuvent être définies en fonction des caractéristiques de chaque tunnel. Caractéristiques qui conditionnent le type et le nombre d’équipements mis en œuvre et qui globalement définissent la puissance susceptible d’être appelée tant en mode normal que dégradé.
Nous entendons par réseau secouru un réseau qui est alimenté en secours par un ou plusieurs groupes électrogènes donc qui admet une coupure de quelques minutes.
Par réseau maintenu, nous comprenons un réseau alimenté en secours par un onduleur qui permet de ne pas avoir de coupure.
Alimentation en Basse Tension
Puissance < 250 kVA pour bénéficier du Tarif Jaune EDF. Possibilité de secourir le réseau (ou partie) du tunnel par un groupe électrogène. Onduleur pour maintenir les équipements critiques.
Type 1
UPS
Bypass
Maintenu
Secouru
2 arrivées MT(HTA). Multiples possibilités de secours
■en MT(HTA) par câbles au-dessus des transformateurs
■en BT par câbles au-dessous des transformateurs
■en MT(HTA) et BT (double redondance)
(en cas de secours en BT, la puissance de chaque transformateur devra être égale à la puissance globale secourue)
Puissance « illimitée »
2 arrivées MT(HTA) se secourant mutuellement, alimentation des postes MT/BT en double dérivation. On peut également avoir une solution en boucle ouverte ou doubles boucles ouvertes. En cas d’utilisation d’une installation en double dérivation, il est nécessaire d’obtenir au préalable l’accord du distributeur d’énergie.
Type 2
Type 3
Poste d’alimentation
Nord
Poste d’alimentation
Nord
Poste d’alimentation
Sud Bypass
Maintenu
Secouru
Bypass Maintenu Secouru
Secours MT
UPS
Bypass Maintenu
Secouru UPS
Bypass Maintenu
Secouru UPS
Bypass Maintenu
Secouru UPS
MT
BT
MT
BT
MT
BT
UPS Poste
d’alimentation sud
4 Alimentation électrique
Les technologies Web au service de l’alimentation électrique des tunnels
Transparent Ready
TMC’est l’intégration par Schneider Electric des technologies de communication du Web (Ethernet ; TCP/IP, HTML...) dans ses produits afin de les rendre
transparents pour les utilisateurs habilités. Transparent ReadyTMpermet d’accéder à l’information à tout moment et en tout lieu.
Les équipements électriques utilisant la technologie Transparent ReadyTMpeuvent ainsi être connectés au réseau Ethernet du tunnel :
■soit par le biais de tableaux intelligents
■soit via un automate programmable (situé dans une des niches du tunnel par exemple) aussi bien par réseau local que par des entrées/sorties classiques
■soit par l’intermédiaire de passerelles (EGX de PowerLogic System) ou d’automates programmables pour l’appareillage électrique concentrés près des postes MT(HTA)
Transparent ReadyTMpermet de construire une architecture d’alimentation électrique parfaitement intégrée au système de GTC (Gestion Technique Centralisée) du tunnel tout en s’adaptant au niveau de sûreté requis.
L’exploitant et l’installateur (durant les tests de mise en œuvre) peuvent accéder à toutes les pages Web embarquées dans les produits Schneider Electric pour visualiser :
■les données du réseau de l’alimentation électrique (même si elles ne sont pas gérées par la GTC)
■la configuration et le diagnostic des appareils (maintenance facilitée)
Exemple d’utilisation de Transparent ReadyTMdans l’alimentation électrique :
Besoin : suite à une alarme de la GTC, comment réaliser depuis le poste de commandement, un diagnostic d’un TGBT situé dans un local technique distant de plusieurs km ?
Solution : le TGBT équipé des produits PowerLogic réalise le contrôle et la mesure de l’alimentation électrique des équipements (tension, intensité, puissance etc..). Ce tableau est relié au réseau Ethernet du tunnel à l’aide d’un simple cordon réseau et embarque des pages Web pour visualiser les informations contenues dans son appareillage. Une adresse IP lui a été préalablement affectée par le responsable réseau du tunnel. A partir du poste de commandement, il suffit alors d’utiliser un simple navigateur Web (exemple : Internet Explorer) et d’indiquer l’adresse IP du tableau. Les pages embarquées dans PowerLogic s’affichent et fournissent à l’opérateur les grandeurs électriques instantanées permettant ainsi un diagnostic immédiat.
~~
L’offre Schneider Electric en alimentation électrique
Les besoins : protection incendie, protection contre les surcharges, protection de l’environnement, maintenance réduite.
Notre offre de transformateurs sec enrobés Trihal auto extinguibles et immergé huile constitue une gamme complète (de 630 à 2500 kVA) pour répondre à vos besoins les plus exigeants.
■couplage Etoile, Triangle, Zigzag, alimentation secondaire dodécaphasée en fonction du niveau souhaité de maîtrise des harmoniques
■primaire triphasé 20 kV, secondaire 400 V / 230 V ou 690 V pour les moteurs/ventilateurs
Les Transformateurs de distribution MT/BT
Les besoins : amélioration de la qualité de l’énergie (dépollution d’harmoniques, réduction des chutes de tension), réduction du coût de l’énergie.
Offre Rectiphase d’équipements de compensation et de filtrage permet d’agir aussi bien au niveau MT(HTA) que BT : équipements de compensation fixe ou automatique BT (Varplus, Rectibloc) ou MT (Propivar).
L’utilisation de nos produits permet de :
■prolonger la vie de vos matériels
■éviter les déclenchements intempestifs et la destruction des composants sensibles
Offre MGE UPS SYSTEMS de compensateurs actifs d’harmoniques SineWave apportant la solution au phénomène de pollution harmonique.
■atténuation des harmoniques
■amélioration du Cos ϕ
■allongement de la durée de vie des équipements
■réduction des puissances consommées
Compensation d’énergie réactive et filtrage de d’harmoniques.
Les besoins : protection adaptée aux transformateurs, sécurité des personnes, respect des standards et normes, maintenance réduite, faible encombrement.
Notre offre est constituée de gammes modulaires permettant d’évoluer selon vos besoins spécifiques. Ces produits ont été conçus pour la téléconduite grâce à leur interface de communication Sepam, ce qui permet d’améliorer la
continuité de service. Les cellules peuvent être motorisées soit en usine soit plus tard après leur installation et sans interruption de service.
■Gamme SM6 (de 3 à 24 kV) se compose de cellules équipées d’appareillage sous enveloppe métallique utilisant l’hexafluorure de soufre (SF6). Au-delà de ses caractéristiques techniques, SM6 apporte la réponse aux exigences les plus fortes en terme de :
■sécurité des personnes
■facilité d’installation et d’exploitation
■compacité
■Gamme MCset (1 à 24 kV) est particulièrement adaptée pour le poste de distribution général lorsque l’on a un Icc élevé (> 20 kA), par exemple lorsque l’on est situé à proximité d’une centrale ou des lignes électriques. MCset est constitué d’appareillage métallique débrochable de type blindé (Metal Clad) sous vide ou SF6
■haute protection des personnes, conformité à la norme CEI 60298 pour résister et protéger (3 ou 4 côtés) les opérateurs en cas de défaut dû à un arc interne
■sécurité d’emploi pour tous. MCset est un appareillage compartimenté blindé
■exploitation simple et performante : simplicité d’utilisation, clarté et fiabilité des informations d’états, inter-verrouillages de sécurité
Tableaux Moyenne Tension (HTA)
4 Alimentation électrique
L’offre Schneider Electric en alimentation électrique
Les besoins : disponibilité maximale du réseau, protection surveillance et commande des équipements, simplicité d’utilisation.
Notre offre Sabine est un système de reconfiguration automatique de boucle moyenne tension (HTA) permettant de rétablir l’alimentation dans un temps minimum.
Easergy – T200 est une unité de conduite de réseaux garantissant la continuité de services grâce à :
■son haut niveau d’intégration de toutes les fonctions en une seule unité
■sa parfaite intégration avec l’appareillage MT(HTA)
■la haute disponibilité de son atelier d’énergie dimensionné pour l’ensemble des fonctions du poste (motorisation de l’appareillage, équipements de télétransmissions)
Sepam est un ensemble d’unités de protection et de contrôle commande simples et fiables basées sur la mesure des courants ou des tensions. Son utilisation apporte un service optimal dans les meilleures conditions de sûreté.
Sepam connecté à un système de supervision et de téléconduite permet :
■la surveillance d’état et de mesures
■la commande à distance des organes de manœuvre
■la télésignalisation des messages d’exploitation (alarmes en cours, causes de déclenchements, état de séquence de fonctionnement)
■la consignation chronologique fine des changements d’états
PowerLogic System fédère l’ensemble de l’offre Schneider Electric pour la gestion des réseaux électriques qui peuvent se regrouper en 3 familles de produits :
■logiciels de gestion d’énergie
■interfaces de communication réseaux (utilisation des standards Ethernet, TCP/IP)
■appareils « intelligents » (centrales de mesures, relais de protection, disjoncteurs, automates, etc…)
PowerLogic System vous permet de gérer la totalité de votre investissement en réseau électrique, consommation d’énergie, vérification de la qualité d’énergie, coût d’exploitation et disponibilité d’alimentation.
Gestion de réseaux électrique, protection, contrôle et téléconduite
Les besoins : fiabilité, sécurité, évolutivité, standardisation des produits.
Nos offres Okken et Prisma sont des ensembles de solutions innovantes, performantes (Masterpact, TeSys, Compact NS, PowerLogic, Multi9…) simples à installer, exploiter, maintenir et à faire évoluer.
Les tableaux généraux basse tension Okken (jusqu’à 6300 A) sont disponibles en versions fixes, déconnectables, amovibles ou débrochables. Ils permettent une solution adaptée à chaque type de charge à protéger (moteurs, éclairage…) et d’indice de service. Les tableaux Okken ont intégré dès leur conception les principaux standards et configurations usuelles :
■alimentation du tableau par canalisations préfabriquées et/ou par câbles, par le haut et/ou par le bas
■appareil d’arrivée en colonne dédiée ou combinée à des départs
■choix des cloisonnements des unités fonctionnelles (formes 3b,4b pour les arrivées, formes 2b,3b,4a,4b pour les départs)
Tableaux Basse Tension
Les besoins : haute disponibilité, facilité de maintenance et d’exploitation.
L’offre MGE UPS SYSTEMS associe onduleur, filtre actif et compensateurs actifs d’harmonique ce qui lui permet d’atteindre un niveau de disponibilité et de performance exceptionnelle.
Gamme d’onduleurs Galaxy 3000 (10 à 30 kVA), Galaxy PW et 1000 PW (de 40 à 800 kVA)
■autonomie jusqu’à 8h
■type de batteries de 5 ou 10 ans
■redondance des onduleurs et redondance d’alimentation (Système de transfert statique) afin d’augmenter la disponibilité
■conception modulaire permettant de multiples évolutions
Pour les applications de très fortes puissances la gamme Galaxy offre également des solutions jusqu’à 4 800 kVA disponibles dans plusieurs points de puissance (de 200 à 800 kVA).
Onduleurs
Les tableaux secondaires et terminaux Prisma (jusqu’à 3200 A) sont des systèmes fonctionnels conçus pour réaliser des tableaux divisionnaires et terminaux. La force du système fonctionnel Prisma est basée sur la standardisation des montages et des raccordements, qui permet :
■un haut niveau de fiabilité
■des capacités d’adaptation et d’évolution quasi illimitée
■d’intégrer plusieurs fonctions (protection, commande, gestion technique, contrôle…) dans le même tableau
5 Automatismes
Pourquoi un système
d’automatisme dans les tunnels ?
Le système d’automatisme et la gestion centralisée des informations est tout d’abord un outil destiné à l’exploitant du tunnel et dédié essentiellement à la sécurité de l’ouvrage et des usagers. L’outil doit être conçu pour fournir la bonne information au bon moment afin de faciliter l’exploitation normale du tunnel et permettre un diagnostic en temps réel des installations. Ceci afin de déclencher les opérations de maintenance, à chaud dans le cas d’incidents intempestifs, à froid dans le cadre d’opérations préventives. Le programme de gestion centralisé devra en cas d’incidents graves (accidents, incendies…) proposer différents scénarios de contrôle à l’opérateur afin de garantir le plus haut niveau de sécurité possible. Enfin, l’ensemble du système doit être homogène de par les solutions techniques retenues et doit permettre une évolution dans le temps des différentes fonctionnalités.
Les besoins en automatisme dans les tunnels routiers
La structure de base
La figure ci-contre présente un exemple type d’un tunnel mono tube.
La localisation peut évoluer en fonction des différents types d’ouvrages avec des salles de contrôle à chaque extrémité du tunnel. Les locaux techniques sont destinés à recevoir les équipements de distribution électrique et les systèmes de contrôle des moteurs de ventilation (soft starter, variateurs de vitesse).
Les niches réparties environ tous les 200 m servent à abriter, entre autres, le dispositif d’appel d’urgence, les appareils d’extinction d’incendie, l’éclairage, différents capteurs (fumée, température…). Environ 200 entrées/sorties sont nécessaires pour acquérir ces informations. Le réseau de communication transmet l’ensemble des information y compris le son et l’image.
Sûreté de fonctionnement :
une constante dans la conception du système
Chaque dysfonctionnement du système de contrôle ou de supervision génère une dégradation de l’exploitation du tunnel. Le niveau de gravité du problème peut entraîner jusqu’à la fermeture de l’ouvrage. Ainsi, l’architecture du système doit intégrer les critères liés à la sûreté de fonctionnement en prenant en compte les risques de perte d’information d’une niche, les risques de défaillance d’un équipement entrant dans la chaîne d’automatisme (composant, capteur, automate…). Pour répondre à ces critères, l’évaluation des paramètres de fiabilité et de disponibilité des appareils mis en œuvre sera déterminante.
Le choix d’automates redondants, de double réseaux de communication, d’entrées/sorties déportées avec double attachement pourra être envisagé.
Un besoin : l’intégration du système
Le contrôle commande est l’outil qui centralise les informations concernant l’exploitation et la maintenance du tunnel. Le choix de l’architecture doit être ouvert à l’ensemble de ces fonctionnalités par l’utilisation de protocoles de communication standard comme Modbus ou Ethernet.
La fonction Transparent ReadyTMest un des éléments de cette intégration.
Automatismes
Galerie principale
Réseaux Gestion centralisée
Niches Réseau
Local technique
Local technique 200 m
Salle de contrôle
Galerie de secours
Les architectures d’automatisme adaptées à chaque tunnel
Comme le montre le diagramme ci-contre, au niveau de sûreté de fonctionnement requis, va correspondre une architecture d’automatisme. Cette architecture sera aussi fonction de la topologie du tunnel : mono tube, double tube, longueur…
elle repose sur :
■le choix des automates
■la redondance passive ou active
■l’acquisition entrées/sorties redondantes
■un double réseau de communication
L’ensemble des architectures présentées :
■s’appuie sur des réseaux et des protocoles standards
■donne accès aux données et aux applicatifs à des systèmes tiers tant en conception qu’en exploitation et maintenance
Exemple d’architecture pour un niveau de sûreté de fonctionnement de type 1
Cette architecture est adaptée aux tunnels mono ou double tubes
d'une longueur comprise entre 1 et 3 km. Elle est développée sur les bases d'automates Premium. Sa conception est liée au niveau de sûreté déjà intégré par chaque fonction du tunnel (signalisation, détection, ventilation...).
Dans ce concept d'automatisme, il est primordial de connaître les niveaux d'intégration entre ces différentes fonctions. Une redondance fonctionnelle est assurée suite à une analyse fonctionnelle précise et l'écriture d'un programme d'exécution adapté.
Avantages
■tout en présentant un niveau de sûreté élevé, cette solution reste économique
■l'accès à l'automate en prise sur le procédé est transparent pour le système de conduite en cas de basculement de la redondance
Exemple d’architecture pour un niveau de sûreté de fonctionnement de type 2
Cette architecture correspondant à un niveau de sûreté de fonctionnement type 2, est développée sur les bases d'automates Quantum pour
les automatismes du tunnel.
Ces 2 automates fonctionnent en redondance normal/secours.
Les entrées/sorties déportées sont gérées par des micro automates de type Momentum. L'ensemble de ces équipements peut communiquer sur un anneau Ethernet fibre optique utilisant des interfaces Connexium.
Avantages
■la redondance matérielle conduit à une simplification de l'intégration de la redondance normal/secours
■simplification de l'écriture du programme d'application
■l'accès à l'automate en prise sur le procédé est transparent pour le système de conduite en cas de basculement de la redondance
■basculement de la redondance en 150 à 200 ms
■en cas de perte d'un tronçon de ce réseau, le flux de données est automatiquement réacheminé pour assurer la continuité de la communication
Poste local pour : – visualisation – commandes locales
Automatisme du tunnel
Automate dédié
Système de supervision Réseau FIP IO Niches :
entrées/sorties déportées micro automates
Entrées/sorties déportées micro automates
Entrées/sorties déportées pour les niches Vers gestion centralisée
Automatisme du tunnel
Automatisme du tunnel
Réseau Ethernet fibre optique
Anneau Ethernet 100 Mbit/s
Exemple d’architecture pour un niveau de sûreté de fonctionnement de type 3
L'architecture correspondant à un niveau de sécurité type 3 est développée sur les mêmes bases que l'architecture type 2 avec en plus une solution d'entrées/sorties redondantes dans les niches gérées par micro automates Momentum.
Avantages
■tous les avantages du type 2
■redondance du contrôle des entrées/sorties dans les niches
Exemple d’architecture pour un niveau de sûreté de fonctionnement de type 4
L'architecture correspondant à un niveau de sécurité type 4 est développée sur les mêmes bases que l'architecture type 3 avec en plus la mise en œuvre d'un double anneau Ethernet.
Avantages
■tous les avantages du type 3
■permet de résister à 3 défauts successifs sur le réseau par reconfiguration du trafic des données
Une architecture adaptable à chaque type de tunnel
A chaque tunnel, en fonction de sa longueur, de sa nature mono tube ou double tube, d'une exploitation multi tunnels, correspond une architecture d'automatisme adaptée. Cette architecture est normalement fonction des exigences exprimées en terme de fiabilité, de disponibilité et maintenabilité. Schneider Electric dispose d'un haut niveau d'expertise dans ce domaine et propose les études, les simulations et les analyses fonctionnelles qui conduiront au choix de l'architecture optimale.
5 Automatismes
Les architectures d’automatisme adaptées à chaque tunnel
Réseau exploitation Ethernet
Anneau Ethernet
Double réseau exploitation Ethernet
Double anneau Ethernet Entrées/sorties déportées redondantes pour les niches Automatisme
du tunnel
L’offre en automatisme de Schneider Electric
Automate Premium
■destiné aux applications de moyenne capacité
■permet de réaliser des solutions à coût optimisé
■transparence des architectures pour la décentralisation de l’intelligence et la distribution des fonctions
■simplicité des opérations de conception, de mise au point, d’exploitation et maintenance
■conçu pour être intégré à des architectures distribuées
■entrées/sorties intelligentes
■destiné aux applications complexes nécessitant de grandes capacités
■adapté aux applications impliquant un haut niveau de fiabilité et de disponibilité
■conçu pour des solutions redondantes « hot standby »
■dispose d’une biliothèque d’algorithmes de régulation
■ouvert aux réseaux de communication redondants (fibre ou cuivre)
Permet de raccorder un appareil avec une liaison Ethernet cuivre aux 2 anneaux Ethernet en redondance.
■3 ports cuivre
■double alimentation possible
■contact sec d’indication de défaillance
Gère la redondance de l’anneau en réorganisant le sens de transit de l’information en cas de défaillance sur l’anneau.
■2 ports fibre optique (anneau)
■5 ports cuivre (équipements E/S)
■double alimentation possible
■contact sec d’indication de défaillance
■agent SNMP (gestion de réseau)
■serveur Web intégré (diagnostic)
Point de raccordement des automates au réseau.
■2 ports fibre optique (anneau)
■8 ports cuivre (équipements E/S)
■double alimentation possible
■contact sec d’indication de défaillance
Micro automate Momemtum Automate Quantum
Transceiver double RT2-TX-R
Switch RS2 FX/FX
Switch RS1 FX/FX
Des familles de produits d’automatisme de hautes performances permettent de construire des architectures évolutives, modulaires et ouvertes aux standards de communication mondiaux du marché.
Assurer la qualité de l’air ambiant du tunnel dans les conditions normales d’exploitation
Garantir un niveau de sécurité maximal dans les conditions extrêmes du désenfumage
Pourquoi ventiler les tunnels routiers ?
La ventilation en régime normal de fonctionnement
La qualité de l’environnement, la sécurité, le confort des usagers ainsi que la viabilité de l’ouvrage risquent de se dégrader suite aux évolutions de la nocivité de l’atmosphère et aux variations brutales de l’ambiance. Ces pollutions ne sont combattues que grâce à l’apport d’air frais qui aura pour effet de diluer les polluants. Le débit d’air nécessaire à l’obtention de la qualité requise sera obtenu naturellement ou mécaniquement.
La ventilation en cas de désenfumage
Le dimensionnement et le fonctionnement des systèmes de désenfumage sont à la base de la sécurité d'un tunnel. En cas d'incendie, la ventilation devra permettre l'évacuation rapide de gros volumes d'air vicié. Les matériels installés devront être conçus pour fonctionner à des températures de 250°C voire 400°C pendant 2 heures.
La ventilation doit répondre à 3 critères :
■dilution des gaz d’échappement jusqu’à un niveau acceptable par les usagers
■maintien d’un niveau de pollution faible à proximité du tunnel
■traitement de la propagation et extraction des fumées en cas d’incendie dans le tunnel
La ventilation des tunnels est assurée suivant 4 méthodes :
■la ventilation naturelle
■la ventilation longitudinale
■la ventilation semi-transversale
■la ventilation transversale
6 Ventilation Les enjeux de la ventilation
Ventilation
Désenfumage
Performances et disponibilité de la ventilation
La solution globale d'entraînement résulte de la prise en compte :
■des critères mécaniques en terme de couple, d'inertie et de vitesse du ventilateur
■des contraintes environnementales (températures, humidité...)
■de l'adaptation de l'ensemble aux caractéristiques du réseau électrique existant : tension, fréquence, puissance de court-circuit...
Le choix de la solution doit conduire à un raccordement amical au réseau en maîtrisant le facteur de puissance et le taux de réjection harmonique
Critères de choix des matériels
Le moteur électrique
Les moteurs utilisés dans la ventilation des tunnels sont essentiellement des moteurs asynchrones à cage. Ils sont spécialement conçus pour fonctionner avec des contraintes d'environnement très sévères en particulier celles liées à la température. Le niveau de bruit est un critère de choix. Leur conception doit être d'une grande robustesse qui conduit à une meilleure disponibilité et permet un fonctionnement “marche ou crève”.
On trouve 2 types d'utilisation des moteurs :
■les moteurs exploités dans le flux d'air (Jet, Booster) qui doivent supporter des température jusqu'à 400°C durant 2 heures et sont répartis jusqu'à des
puissances de l'ordre de 100 kW
■les moteurs exploités hors du flux d'air (Injection, Extraction) qui supportent des températures jusqu'à 250°C durant 2 heures et peuvent atteindre des puissances de 1500 kW
Tous les moteurs de désenfumages doivent être en possession de l’agrément du CTICM (Centre Technique Industriel de la Construction Mécanique).
L'alimentation électrique et le départ moteur
Le choix et le dimensionnement des composants utilisés pour chaque départ moteur, doit prendre en compte les caractéristiques du réseau électrique existant :
■tension, fréquence
■puissance de court-circuit
■taux d'harmonique préexistant
■niveau de perturbation (creux de tension, microcoupures, foudre...)
L'alimentation électrique est constituée principalement
■d'un disjoncteur général (coupure et protection)
■d'un transformateur d'adaptation de tension
■d'un disjoncteur pour chaque convertisseur de fréquence
L'architecture de l'alimentation électrique prend en compte le choix fait au niveau du contrôle du moteur (Démarrage direct, Soft starter, Convertisseur
de fréquence) afin de maîtriser :
■le taux de réjection harmonique
■le facteur de puissance Exemples :
■mise en place de filtre par rang d'harmonique
■utilisation d'un transformateur à deux enroulements secondaires étoile triangle associé à un convertisseur de fréquence dodécaphasé. Cette solution permet de réduire le taux de réjection harmoniques (élimination des rangs 5 et 7) Le choix de l'architecture d'alimentation électrique est le résultat d'une étude de réseau préalable.
La solution globale d'entraînement
Qualité électrique
Filtre R.F.I.
Filtre
M
Couplage mécanique
6 Ventilation
Contrôle du moteur
Le rôle du contrôle moteur :
contrôle du temps de démarrage du ventilateur contrôle de la vitesse de rotation
en ventilation normale en régime de désenfumage
Différentes solutions pour contrôler le moteur :
Soft starter :
limite le courant de démarrage du moteur (3 In) assure un démarrage en souplesse du ventilateur
limite les contraintes mécaniques des organes de transmission assure la fonction de ralentissement
ne permet pas d’ajuster la vitesse du ventilateur autorise et gère le by pass sur le réseau d’alimentation
Convertisseur de fréquence :
permet un démarrage suivant une loi d’accélération prédéfinie assure le contrôle de la vitesse du ventilateur dans tous les régimes de fonctionnement
gère les protections du moteur
permet le démarrage de ventilateurs de forte inertie
Une conception des variateurs de vitesse adaptée à l’environnement des tunnels :
température ambiante
possibilité de fonctionner pendant 1h à 70°C (suivant spécification et par déclassement)
encombrement évacuation des pertes limitation des niveaux de bruit
Une conception liée à la sûreté de fonctionnement :
redondance passive ou active fiabilité et disponibilité gestion des protections moteur
La vitesse variable appliquée aux ventilateurs
Démarrage de ventilateurs de forte inertie souplesse des démarrages
protection des transferts mécaniques
Démarrage de ventilateurs sur réseau à faible pouvoir de court-circuit
limitation du courant de démarrage
Reprise au vol
Interdiction de fonctionnement permanent à des niveaux de vitesse critique Adaptation de la consommation d’électricité en fonction de la vitesse
La solution globale d'entraînement
L'offre ventilation
de Schneider Electric
Solution globale d'entraînement
Schneider Electric est en mesure de proposer aux concepteurs, bureaux d'étude, ingénieries une solution qui intègre l'ensemble des équipements, études et services. Cette solution globale va du point de raccordement au réseau jusqu'à l'accouplement à l'arbre du ventilateur.
C'est la maîtrise du choix de chaque composant, de l'architecture de leur association et leur adaptation mutuelle qui nous permet de proposer une garantie de résultat.
Offre produits
Elle s'adresse plus particulièrement : aux installateurs électriciens aux constructeurs de ventilateurs
Tableau Moyenne Tension
(voir chapitre 4 : Alimentation électrique) Transformateur
(voir chapitre 4 : Alimentation électrique) Tableau Basse Tension
(voir chapitre 4 : Alimentation électrique)
Soft starter ATS 48
disponible jusqu’à 1 200 kW de 230 V à 690 V triphasé
Convertisseurs de fréquence ATV 38 disponible jusqu’à 315 kW
de 380 V à 460 V triphasé
Convertisseurs de fréquence ATV 68 disponible jusqu’à 1 500 kW
tension d’alimentation : 380 V, 460 V, 690 V. triphasé
Moteurs électriques Smoke duty motor Moteur dans le flux d'air
tenue à 400°C pendant 2 heures
disponible jusqu'à 280 mm de hauteur d'axe
Série H spéciale Moteur hors du flux d'air
tenue à 250°C pendant 2 heures
disponible jusqu'à 630 mm de hauteur d'axe
Ces gammes sont proposées en France en partenariat avec WEG dans le cadre de l'offre Altium.
Services
(voir chapitre 7 : Expertise) Solution globale d’entraînement
Depuis de nombreuses années, on constate une augmentation continue du trafic routier et en particulier celui des marchandises dangereuses. Un accident impliquant ce type de marchandises dans un tunnel peut avoir des conséquences graves et très coûteuses en terme de vies humaines, d’environnement, de dommages causés au tunnel et d’interruption du trafic du tunnel. C’est pourquoi, la principale préoccupation des exploitants de tunnels est de maintenir le tunnel dans des conditions de sûreté optimale.
En outre, les réglementations relatives au trafic dans les tunnels routiers varient considérablement d’un pays à l’autre. Dans la plupart des cas, il n’existe ni règles ni réglementation générales applicables à l’ensemble des tunnels au niveau national c’est pourquoi chaque tunnel est un cas spécifique.
La fiabilité et la disponibilité des différents systèmes (éclairage, ventilation, signalisation,…) dépend de la façon dont ils ont été conçus (choix des équipements, architectures des réseaux,…) mais aussi de la façon dont ils sont exploités (modes de marche, surveillance, maintenance,…).
Afin de déterminer, de mettre en œuvre et de maintenir les conditions de sûreté optimales, Schneider Electric vous propose son expertise de réputation mondiale qui s’appliquent aux 4 étapes majeures de la vie d’un tunnel :
des Etudes initiales jusqu’aux Rénovations .
7 Expertise Des Services pour maintenir le Tunnel
d’Etudes jusqu'aux Rénovations
Schneider Electric propose un catalogue de services, du conseil à la mise en œuvre de politique de maintenance en incluant les études de sûreté de fonctionnement et de réseaux.
Exploitation
■assurer le bon fonctionnement
■maintenir le juste coût
Rénovations
■mettre en conformité
■remettre en état
■améliorer les performances
Réalisation
■faciliter la mise en œuvre
■garantir la performance
■optimiser le coût
Etudes
■exprimer le besoin
■identifier les contraintes
■aider au choix de la bonne solution
