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ME RES - 02468_A_F - Rév. 2 27/06/2005 A - PRINCIPE DE LA DISTRIBUTION ÉLECTRIQ

ME RES - 02468_A_F - Rév. 2 27/06/2005 A - PRINCIPE DE LA DISTRIBUTION ÉLECTRIQUE D'USINE I - BUTS ET CONTRAINTES......................................................................................................... 1 1 - But de la distribution électrique.................................................................................................... 1 2 - Contraintes techniques................................................................................................................. 1 II - CONSTITUTION D’UNE INSTALLATION ÉLECTRIQUE ......................................................... 2 1 - Génération ................................................................................................................................... 2 2 - Distribution ................................................................................................................................... 3 3 - Consommateurs électriques......................................................................................................... 3 III - CHOIX DU RÉGIME DU NEUTRE............................................................................................ 4 B - GÉNÉRATION I - RÉSEAU PUBLIC...................................................................................................................... 7 1 - Raccordement simple antenne..................................................................................................... 7 2 - Raccordements double antenne .................................................................................................. 8 II - PRODUCTION LOCALE D’ÉLECTRICITÉ ............................................................................... 9 1 - L'alternateur ................................................................................................................................. 9 2 - Fonctionnement de l'alternateur couplé au réseau public.......................................................... 12 3 - Procédure de couplage d'un alternateur sur le réseau .............................................................. 13 III - ALIMENTATIONS AUXILIAIRES ............................................................................................ 15 1 - Alimentations à courant continu ................................................................................................. 15 2 - Alimentations à courant alternatif............................................................................................... 16 C C 5 5 - -1 1/ /C C ÉLECTRICITÉ INDUSTRIELLE DISTRIBUTION ÉLECTRIQUE INDUSTRIELLE Connaissance et Maîtrise des Phénomènes Physiques et Chimiques  2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training Ce document comporte 38 pages Ingénieurs en Sécurité Industrielle 02468_A_F II C - DISTRIBUTION I - LES TRANSFORMATEURS ET LEUR PROTECTION INTERNE .......................................... 18 1 - Description ................................................................................................................................. 18 2 - Caractéristiques ......................................................................................................................... 18 3 - Propriétés ................................................................................................................................... 19 4 - Protections internes ................................................................................................................... 20 II - TABLEAUX HAUTE TENSION................................................................................................ 20 1 - Constitution ................................................................................................................................ 20 2 - Description ................................................................................................................................. 20 3 - Relais de protection ................................................................................................................... 21 4 - Transformateurs de mesures ..................................................................................................... 22 III - TABLEAUX BASSE TENSION................................................................................................ 24 1 - Construction ............................................................................................................................... 24 2 - Description ................................................................................................................................. 24 IV - LIAISONS PAR CÂBLE........................................................................................................... 26 1 - Constitution d'un câble ............................................................................................................... 26 2 - Comportement au feu................................................................................................................. 28 V - APPAREILS DE COMMANDE ET DE PROTECTION............................................................ 29 1 - Appareils de puissance .............................................................................................................. 29 2 - Sectionneurs .............................................................................................................................. 30 3 - Interrupteurs ............................................................................................................................... 31 4 - Disjoncteurs ............................................................................................................................... 32 5 - Contacteurs................................................................................................................................ 33 6 - Coupe-circuits à fusibles ............................................................................................................ 34 VI - RELAIS DE PROTECTION ..................................................................................................... 35 C C5 5 - -1 1/ /C C  2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training 02468_A_F 1 A - PRINCIPE DE LA DISTRIBUTION ÉLECTRIQUE D'USINE I - BUTS ET CONTRAINTES 1 - BUT DE LA DISTRIBUTION ÉLECTRIQUE Le but de l’installation de distribution électrique est d’alimenter en énergie l’ensemble des récepteurs électriques de l’usine ou de la plate-forme, en répondant aux critères suivants : - elle doit assurer la continuité de fonctionnement des installations, en réduisant au mieux les coupures de courant - elle doit respecter la sécurité des personnes et des biens - elle doit permettre la maintenabilité des matériels, en autorisant des coupures et des isolements partiels et sélectifs de portions de l’installation - elle doit pouvoir évoluer pour suivre les développements de l’entreprise. 2 - CONTRAINTES TECHNIQUES Pour atteindre son but, le réseau de distribution électrique doit tenir compte de contraintes techniques qui ne sont pas les mêmes partout dans l’usine : ateliers de production, ateliers de réparation, bureaux, salles d’ordinateurs, locaux sociaux, etc. n’ont pas les mêmes exigences. Ces contraintes techniques peuvent être classées en quatre familles principales. a - Environnement : Public concerné : présence de public non spécialisé, de personnel connaissant l’installation, de personnel habilité seulement, … Ambiance : - conditions climatiques sèches, humides, vents, neige, chaleur, etc. - pollutions : poussières, risques d’incendie, d’explosion, risques chimiques, vibrations, etc. b - Récepteurs Les principaux types de récepteurs sont : les moteurs, les fours, les chaudières, l’éclairage, le chauffage, les équipements électroniques, etc. Les récepteurs ont chacun leurs exigences en matière de puissance consommée, de sensibilité aux perturbations électriques. Leur répartition géographique n’est pas uniforme. Certains provoquent eux- mêmes des perturbations sur le réseau. Certains sont vitaux, d’autres essentiels, d’autres secondaires : leur alimentation électrique, secourue ou non, sans coupure ou non, en dépend. Ils ne fonctionnent pas tous en même temps, leur charge est variable. L’alimentation électrique d’une usine est toujours d’une puissance inférieure au total des puissances unitaires, souvent jusque vers 50 %. C C5 5 - -1 1/ /C C  2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training 02468_A_F 2 c - Réseau source Le réseau électrique de l’usine est alimenté à partir d’un point de livraison : poste EdF en général (en France), mais aussi groupe électrogène ou centrale privée dans les installations isolées comme les plates-formes en mer ou éloignées de tout distributeur. Le point de livraison possède ses caractéristiques propres : tension, puissance disponible, stabilité de la tension, de la fréquence, sujet ou pas à des coupures ou microcoupures (quelques dixièmes de seconde), présence ou non d’une ligne de secours. d - Réglementation La réglementation, qui vise essentiellement à s’assurer que l’installation représente le moins de risques possibles pour l’homme et son environnement, se traduit par des lois, décrets, normes qui sont autant de contraintes complémentaires. Ainsi, bien que les grands principes de la distribution électrique soient les mêmes pour tous, les contraintes locales font que chaque installation est unique. La suite de ce document présente les principes généraux d’un réseau électrique d’usine ou de plate-forme. II - CONSTITUTION D’UNE INSTALLATION ÉLECTRIQUE Une installation électrique comprend 3 parties : (voir schéma en annexe) - la génération qui a pour but de fournir à l’usine le courant électrique dont elle a besoin - la distribution qui assure la répartition, de l’énergie électrique, la transformation en une tension utilisable pour les consommateurs, la commande de la mise sous/hors tension (rôle de l’appareillage) - les consommateurs qui utilisent cette énergie électrique 1 - GÉNÉRATION Elle se fait, en général, par une combinaison d’un réseau public (EdF en France) et d'une centrale privée. L’alimentation de l’usine est définie par la tension d’alimentation U, la fréquence F et la puissance P que peut fournir la génération d’électricité. Le choix entre centrale privée ou réseau public dépend de contingences locales (disponibilité du réseau local, sa capacité, eau de refroidissement disponible) de la tarification locale de l’énergie électrique. La génération comprend : - la génération normale d’énergie Elle provient du réseau public et/ou de la Centrale de Production de l’usine. Elle assure l’alimentation en temps normal de l’usine. - la génération de secours d’énergie Elle provient de la Centrale de Secours comprenant la plupart du temps un seul groupe de secours. Elle assure pendant une durée déterminée l’alimentation des consommateurs dits prioritaires ou essentiels et dont l’arrêt brutal serait dangereux pour les matériels C C5 5 - -1 1/ /C C  2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training 02468_A_F 3 - la génération des sources de “sécurité” Elle provient généralement de batteries, plus rarement de groupes tournants. Elle assure pendant une durée déterminée l’alimentation des consommateurs généralement de faible puissance relevant de la sécurité des personnes (alarme incendie, éclairage d’évacuation, éventuellement des équipements process vitaux, …). 2 - DISTRIBUTION La distribution peut se définir comme l’ensemble des moyens permettant de transporter l’énergie électrique depuis les sources (transformateur, alternateur) jusqu’aux récepteurs. Il faut tenir compte des distances et des puissances à transiter. Ces moyens comprennent : - des liaisons (en câbles ou gaines à barres) - des transformateurs destinés à adapter la tension entre celle des sources et celle des consommateurs (transformation en un ou plusieurs niveaux) - de l’appareillage assurant les fonctions de coupure de protection - la conception d’un réseau (son architecture) est toujours tributaire de contraintes contradictoires : l’économie conduit à - la simplicité du réseau (structure du réseau en simple antenne au lieu de double antenne ou en boucle, …) - une faible redondance (par exemple 1 seul transformateur d’alimentation assurant toute la charge) la sécurité de fonctionnement conduit à : - une structure de réseau plus complexe (distribution double antenne, tableau à double jeu de barre, …) - une forte redondance (par exemple 2 transformateurs en parallèle dont un seul fonctionne en temps normal) - des alimentations de secours (groupe tournant batteries/onduleurs. Les ensembles batteries chargeurs et onduleurs pouvant être eux-mêmes composés d’éléments doublés en parallèle. Par voie de conséquence, de telles dispositions amènent à obtenir une forte puissance de court-circuit, rendant l’appareillage plus coûteux, mais réduisant les chutes de tension notamment lors du démarrage de gros moteurs. - La solution sera un compromis entre un coût acceptable pour une sécurité de fonctionnement acceptable. 3 - CONSOMMATEURS ÉLECTRIQUES Ce sont les récepteurs d’énergie électrique : moteurs, lampes d'éclairage, prises de courant, résistances de réchauffage, alimentations de redresseurs et onduleurs (thyristors). Un consommateur est électriquement défini par sa nature, sa puissance P (kW), son facteur de puissance cos ø, son coefficient d’utilisation, son rendement, sa tension . C C5 5 - -1 1/ /C C  2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training 02468_A_F 4 III - CHOIX DU RÉGIME DU NEUTRE Le régime du neutre d’une installation BT est caractérisé par la “position” du point neutre du secondaire du transformateur HT/BT par rapport à la terre. On définit de la même façon un régime du neutre dans une installation HT. Le régime du neutre joue un rôle très important en cas de défaut. Le régime choisi conditionne les mesures uploads/Industriel/ 1-c-electricite-industrielle.pdf