Le rôle des transformateurs de puissance

Principe des disjoncteurs auto-pneumatiques

Le principe du soufflage auto-pneumatique s’est développé au cours des années 1970 et au début des années 1980 pour répondre aux spécifications les plus exigeantes et développer des appareils de plus en plus performants. La figure ci-dessus rappelle de manière schématique le principe de fonctionnement de ces appareils. Lorsque le disjoncteur est en position « fermé », le courant transite par des contacts dits « permanents » qui sont situés sur le diamètre extérieur de la partie active. Lors d’un déclenchement du disjoncteur, la partie mobile se déplace vers le bas, entraînant la séparation des contacts permanents. Le courant passe alors par une autre série de contacts, appelés « contacts d’arc ». Quand la partie mobile a fait une course suffisante, les contacts d’arc se séparent, ce qui provoque l’amorçage d’un arc entre ces contacts. Les contacts d’arc sont réalisés avec des matériaux à base de tungstène de manière à pouvoir supporter sans dommage les effets de l’arc électrique. Pendant la manoeuvre d’ouverture, le disjoncteur produit lui-même la compression du gaz nécessaire au soufflage de l’arc. Le déplacement relatif du cylindre de soufflage par rapport au piston fixe crée une surpression dans le cylindre qui s’évacue à l’intérieur de la buse et refroidit l’arc, permettant ainsi son extinction.

Les impédances homopolaires dans des éléments du réseau électrique Les impédances homopolaire dans les conducteurs de 3 phases électriques sont les mêmes, et ils ont les mêmes sens, alors pour l’écoulement de ce courant il faut avoir le 4ème file. Les neutres des transformateurs et des autos transformateurs mis à la terre sont le 4ème conducteur dont le courant homopolaire existe dans le réseau dont le neutre et mis à la terre. Dans les réseaux moyens tension les courants homopolaires n’existent pas car le neutre est isolé de la terre. III.10 Impédance homopolaire des alternateurs : Si le neutre de alternateur est mis a la terre, le courant homopolaire dans les bobines dans les trois phases sont égaux mais, les bobines des phases de l’alternateur sont décalées c’est pour cette raison que les courants homopolaires dans les trois phases sont aussi décales de Les flux magnétiques de ces courants composent l’un des autres ; le flux magnétique homopolaire total doit très petit ; par conséquence l’impédance homopolaire des alternateurs est très petite ; cette valeur dépend de la construction des machines. X 0.15 0.6.X  » oalter d  Les valeurs o X pour alternateurs sont donnes dans les catalogues des alternateurs. III.11 Conclusion Dans ce chapitre, nous avons présenté la méthode utilisée pour le calcul des défauts qui apparaissent sur les réseaux électriques, l’application de cette dernière diffère d’un type de court-circuit à un autre.

Courants : Pour les défauts biphasés des trois départs, on remarque que le défaut biphasé de la ligne la plus proche à la source (Mekla) est le plus sévère (Iccb= 1417A) par rapport aux deux autres départs. A propos de courant de court-circuit triphasé on voit aussi que le défaut le plus dur est celui de la ligne de Mekla (IccT=1652A) qui est le départ le plus proche de la source. Nous avons remarqué que le défaut triphasé est plus important que le défaut biphasé, dont, on voit que le défaut triphasé à plus d’influence sur les deux autres lignes où ne se produit pas de défaut. Tensions : On voit que les tensions des courts-circuits biphasés et triphasés les plus petites dépondent des courants des défauts biphasés et triphasés les plus élevés.

Courants : Pour les défauts biphasés des trois départs, on remarque que le défaut biphasé de la ligne la plus proche à la source (Mekla) est le plus sévère (Iccb= 1367A) par rapport aux deux autres départs. A propos de courant de court-circuit triphasé on voit aussi que le défaut le plus dur est de celui de la ligne de Mekla (IccT=1604A) qui est le départ le plus proche de la source. Dans le cas de l’essai en charge, le défaut triphasé est plus sévère par rapport au défaut biphasé, d’où le premier est plus influent sur les deux charges ou le défaut n’a pas eu lieu. Tensions : On voit que les tensions des courts-circuits biphasés et triphasés les plus petites dépondent des courants des défauts biphasés et triphasés les plus élevés. Conclusion générale Le travail que nous avons fait, nous a permis d’approfondir nos connaissances sur les défauts. Nous avons traité les défauts les plus sévères (biphasé et triphasé) qui peuvent se produire dans un réseau de moyenne tension. D’après ce qui a été évoqué dans le premier chapitre, on constate que le maillon fort, de la chaîne reliant les sources de production et de consommation, est le transformateur. Etant donné que, le réseau est le sujet de beaucoup de perturbations entre autre les courts-circuits, donc, il est indispensable de mettre en oeuvre des appareils de protection contre ces défauts afin de protéger les différents organes des réseaux électriques (transformateur…etc.).

Ce qu’on peut noter, est que les disjoncteurs jouent un rôle important dans la protection de matériels et du personnel. De ce fait son dimensionnement nécessite la connaissance parfaite de la structure à protéger d’une part, et les conditions de fonctionnement de cette dernière de l’autre part. Et comme nous avons cité dans le troisième chapitre, la méthode utilisée (la méthode des composantes symétriques) pour le calcul des défauts qui apparaissent sur les réseaux électriques, l’application de cette dernière diffère d’un type de court-circuit à un autre. Les méthodes que nous avons utilisées sont ; la méthode des composantes symétriques, la méthode analytique et la méthode de la simulation/Matlab7.0. Le manque des données nous a imposé de ne pas travailler avec la méthode des composantes symétriques, c’est pour cela qu’on a opté pour la méthode analytique qui possède suffisamment de données pour mettre en marche notre modèle de réseau étudié dans Matlab/Simulink. Les deux méthodes de calcul des courants de courts-circuits analysées dans le chapitre quatre donnent des résultats très proches, d’ailleurs, la plus grande différence soulevée en comparant les résultats des courants des courts-circuits entre ces deux méthodes qui ne dépasse pas 3.97% qui est une différence négligeable, ce qui prouve la fiabilité des méthodes appliquées.

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I : ETUDE DE LA STRUCTURE DE RESEAU ELECTRIQUE
I.1 Introduction
I.2 La ligne de transport d’énergie
I. 2.1 Les conducteurs
I.2.2 Les isolateurs
I.2.3 Les pylônes
a-Pylônes d’alignement
b-Pylônes d’ancrage
c-Pylônes d’angle
I.2.4 Fil de garde
I.2.5 Transformateur
I.2.5.1 Définition d’un transformateur
I.2.5.2 Le rôle des transformateurs de puissance
I.2.5.3 Domaine d’utilisation des transformateurs de puissance
I.2.5.4 Construction générale d’un transformateur
I.2.5.4.1 Les enroulements
I.2.5.4.2 Le noyau
I.2.5.4.3 La cuve
I.2.5.4.4 Le couvercle de la cuve et isolateur de sortie
I.2.5.5 Le refroidissement d’un transformateur
I.2.5.5.1 Le refroidissement à ventilation forcée
I.2.5.5.2 Le refroidissement à circulation forcée de l’huile
I.2.5.6 Les défauts dans les transformateurs
a- Electrique
b- Diélectrique
c- Electrodynamique
d- Thermique
e- Mécanique
I.2.5.7 Entretien des transformateurs
I.3 Conclusion
CHAPITRE II : LES DISJONCTEURS
Introduction
II.1 Définition
II.2 Composition du disjoncteur
des pièces enveloppes
des pièces spécifiques
d’ensembles variables
de pièces de finition
II.3 Fonctions assurées par le disjoncteur
II.3.1. Protection contre les surcharges
II.3.2. Protection contre les courts-circuits
II.4 Caractéristiques principales d’un disjoncteur
II.4.1 La tension assignée (Ue).
II4.2. Le courant de réglage (In)
II.4.3 Le courant de réglage (Ir)
II.4.4 Le courant de fonctionnement (Im)
II.4.5 Le pouvoir de coupure (Pdc)
II.5 Courbe de déclenchement
II.5.1. Courbe de déclenchement du relais thermique
II.5.2. Courbe de déclenchement du relais magnétique
II.5.3. Courbe de déclenchement complète
II.6 Choix des disjoncteurs
II.7 Différents types des disjoncteurs
II.7.1 Disjoncteurs SF6
II.7.1.1 Disjoncteur auto-pneumatique
II.7.1.1.1 Principe des disjoncteurs auto-pneumatiques
II.7.1.2 Caractéristiques des disjoncteurs SF6
II.7.2 Disjoncteur à air comprimé
II.7.3 Disjoncteur à l’huile
II. 8 Conclusion
CHAPITRE III : METHODES DES COMPOSANTES SYMETRIQUES
III.1 Introduction
III.2 Méthode de calcul
a- Système direct
b- Système inverse
c- Système homopolaire
III.3 Calcul des réseaux ayant des charges asymétriques
III.3.1 L’asymétrie transversale
III.3.2 L’asymétrie longitudinale
1- asymétrie transversale
2- Asymétrique longitudinale
III.4 Calcul des courts-circuits monophasé mis à la terre
III.4.1 construction du diagramme vectoriel
III.5 Calcul des courants des courts-circuits biphasés ayant contacte avec la terre
III.5.1 Construction du diagramme vectoriel
III.6 Calcul des courants de court-circuit sans contact avec la terre
III.6.1 Construction du diagramme vectoriel
III.7 Calcul (des courants dans le cas d’une ligne est coupée) d’un régime asymétrique longitudinal
III.8 Généralisation du calcul de court-circuit
a) monophasée
b) biphasée sans contact avec la terre
c) biphasée ayant un contact avec la terre.
d) dans le cas court circuit triphasé
III.9 Les impédances homopolaires dans des éléments du réseau électrique
III.10 Impédance homopolaire des alternateurs
III.11 Conclusion
CHAPITRE IV : APPLICATION ET DISCUTION DE RESULTATS
IV.1 Introduction
IV.2 La discrétion du réseau à étudier
IV.3 Méthodes de calculs
IV.3.1 Simulation sous le logiciel MATLAB/Simulink
IV.3.1.1 Essai à vide
IV.3.1.1.1.1 Courant et tension de défaut biphasé de la première ligne
IV.3.1.1.1.2 Influence du défaut biphasé de la première ligne sur la deuxième et troisième ligne
IV.3.1.1.1.3 Courant et tension de défaut triphasé de la première ligne
IV.3.1.1.1.4 Influence de défaut triphasé de la première ligne sur la deuxième et la troisième ligne
IV.3.1.1.2.1 courant et tension de défaut biphasé de la deuxième ligne
IV.3.1.1.2.2 Influence du défaut biphasé de la deuxième ligne sur la première et troisième ligne
IV.3.1.1.2.3 Courant et tension de défaut triphasé de la deuxième ligne
IV.3.1.1.2.4 Influence de défaut triphasé de la deuxième ligne sur la première et troisième ligne
IV.3.1.1.3.1 Courant et tension de défaut biphasé de la troisième ligne
IV.3.1.1.3.2 Influence du défaut biphasé de la troisième ligne sur la première et deuxième ligne
IV.3.1.1.3.3 Courant et tension de défaut triphasé de la troisième ligne
IV.3.1.1.3.4 Influence de défaut triphasé de la troisième ligne sur la première et la deuxième ligne
IV.3.1.2 Essai en charge
IV.3.1.2.1.1 Courant et tension de défaut biphasé de la première ligne
IV.3.1.2.1.2 Influence du défaut biphasé de la première ligne sur la deuxième et troisième ligne
IV.3.1.2.1.3 Courant et tension de défaut triphasé de la première ligne
IV.3.1.2.1.4 Influence de défaut triphasé de la première ligne sur la deuxième et la troisième ligne
IV.3.1.2.2.1 courant et tension de défaut biphasé de la deuxième ligne
IV.3.1.2.2.2 Influence du défaut biphasé de la deuxième ligne sur la première et troisième ligne
IV.3.1.2.2.3 Courant et tension de défaut triphasé de la deuxième ligne
IV.3.1.2.2.4 Influence de défaut triphasé de la deuxième ligne sur la première et troisième ligne
IV.3.1.2.3.1 Courant et tension de défaut biphasé de la troisième ligne
IV.3.1.2.3.2 Influence du défaut biphasé de la troisième ligne sur la première et deuxième ligne
IV.3.1.2.3.3 Courant et tension de défaut triphasé de la troisième ligne
IV.3.1.2.3.4 Influence de défaut triphasé de la troisième ligne sur la première et la deuxième ligne
IV. 3.2 Méthode Analytique
IV.3.3 Comparaison des résultats obtenus par les deux méthodes
IV.3.4 Comparaison des résultats
IV.4 Conclusion
CONCLUSION GENERALE

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