Distribution HTA

HB pour MELEC

Version 1.0Mai 2016

Table desmatières

Objectifs 3

Introduction 4

I - Distribution HTA (Activité) 5

1. Exercice : Distribution initiale ...................................................................................................... 6

2. Exercice : Conséquence d'un incident. ........................................................................................... 6

3. Exercice : Proposition de modification .......................................................................................... 7

4. Exercice : Identification des cellules HTA .................................................................................... 7

5. Exercice : Identification normes ................................................................................................... 8

6. Exercice : Fonctions cellule .......................................................................................................... 8

7. Exercice : Choix d'une cellule ...................................................................................................... 8

8. Exercice : Procédure d'accès à une cellule .................................................................................... 9

9. Fin ................................................................................................................................................ 9

II - Distribution HTA (Cours) 10

1. Transport de l'énergie ................................................................................................................ 10

2. Classification des tensions des réseaux ....................................................................................... 11

3. Poste HTA /BT ......................................................................................................................... 12

4. Types de structure de livraison en HTA .................................................................................... 14

5. Cellules HTA .............................................................................................................................. 15

6. Comptage et normalisation ........................................................................................................ 16

III - Fin 18

Contenus annexes 19

Glossaire 27

3

Les objectifs du cour :Comment est organisé le réseau de transport de l'énergie.Qu'est ce qu'un poste source et quelle est son rôle?Comment sont alimentés les différentes types de postes ?Comment sont ils constitués ?

Objectifs

4

Ce chapitre est décomposé en deux parties :L'activité basée sur un thème d'épreuve E2 de Bacpro EleecLe cours avec des compléments d'information (non développé dans l'activité)

Introduction

Distribution HTA (Activité)

5

Exercice : Distribution initiale 6Exercice : Conséquence d'un incident. 6Exercice : Proposition de modification 7Exercice : Identification des cellules HTA 7Exercice : Identification normes 8Exercice : Fonctions cellule 8Exercice : Choix d'une cellule 8Exercice : Procédure d'accès à une cellule 9

Fin 9

Cette activité est basé sur l'épreuve E2 BACPRO Eleec de 2011.L'objectif de cette activité est d’être capable de décoder les documents d'un ouvrage afin deproposer une amélioration de la continuité de service.

Le contexte :Les besoins de consommation d'eau de la CAC deColmar, imposent la création d'un nouveau champcaptant.En cours de projet, plusieurs améliorations sontenvisagées afin de réaliser des économies d'énergietout en assurant la sécurité des personnes et desbiens.La distribution de l'eau potable étant essentiellepour la population,il est donc nécessaire de garantirl'alimentation en énergie du poste Kastenwald.On vous demande :

d'étudier l'installation existante.de proposer une amélioration utilisant unsecond réseau électrique.d'identifier les cellules du poste HT et leursgrandeurs caractéristiques.

Distribution HTA(Activité) I

Distribution HTA (Activité)

6

1. : Distribution initialeExercice

Vous devez dans un premier temps, identifier le type du poste Kastenwald.d'alimentation * - p.25

Schéma de la distribution du secteur

Coupure d'artère

Double dérivation

Antenne

2. : Conséquence d'un incident.Exercice

Que se passe t il si un incident se produit sur laligne d'alimentation du poste de Kastenwald

Schéma de la distribution du secteur

Aucune conséquence, la continuité de service est toujours présente.

Cela provoque une coupure de tous les postes en aval

Les postes qui sont privés d'électricité vont être alimentés par l'autre côté.

Distribution HTA (Activité)

7

3. : Proposition de modificationExercice

Modification proposée

On décide d'améliorer la distribution sur le poste dedistribution du Kastenwald par :- la création d'une deuxième arrivée depuis le postede WIDENSOLEN- la création d'une troisième arrivée depuis le posted'APPENWHIR.Cette arrivée va permettre de modifier la boucleVoie Romaine -Vogelgrun -Appenwhir –Widensole

ExerciceQuel type de réseau de distribution propose cette solution ?

Antenne

Double dérivation

Coupure d'artère

ExerciceQuels poste sources assureront l'alimentation de T1 et T2 en cas de coupure du réseau ERDF

Le poste source TURCKHEIM

Le poste source WIDENSOLEN

Le poste source APPENWIHR

4. : Identification des cellules HTAExercice

Schémas unifilaires cellules

Indiquez pour chaque cellule son type (IM, DM, QM,CM)Cours : Les cellules HTA * - p.19

Cellule N°1 : IMCellule N°2 : DM2Cellule N°3 : CMCellule N°4 : QM

Distribution HTA (Activité)

8

1. 2. 3. 4. 5. 6.

Cellule N°5 : QMCellule N3 : DMCellule N1 : IMCellule N2 : IM

5. : Identification normesExercice

Schémas unifilaires cellules

Identifier sur le schéma ci-contre à quelle normeappartient  les parties encadrés: (Éléments deréponse)* - p.22

Les parties encadrées en rouge sont soumises à la norme NFC13100La partie encadrée en vert est soumise à la nome NFC13200

Propositions de réponse : NFC13100 ou NFC13200 ou NFC15100

6. : Fonctions celluleExercice

Identifier les fonctions réalisées par les cellules 4 & 5

Consigne : Mettre dans l'ordre (de A à F) les fonctions suivantes :Fonction sectionnement (sectionneur de mise a la terre)Fonction sectionnement (sectionneur)Fonction verrouillage mécaniqueFonction signalisation (voyant de présence tension)Fonction commande (interrupteur)Fonction protection (fusible)

Réponse : ___ ___ ___ ___ ___ ___

7. : Choix d'une celluleExerciceLa protection côté HT des transformateurs est assurée par des cellule SM6 interrupteur fusible

Distribution HTA (Activité)

9

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

combiné .Précisez les éléments suivants ainsi que la référence des cellules.Ressources : - Schéma du poste final (cf. )2011E2_Ext_DR.pdf Documentation cellule SM6 (cf.

)doc_sm6.pdfType de cellule : QMTension assignée : kV24Courant assigné : A200Courant de courte durée admissible : kA20Référence des cellules 4 et 5 : QM 200 24 20

8. : Procédure d'accès à une celluleExercice

Ordonner les actions de la procédure à effectuer sur la cellulepour accéder au transformateur T2 en toute sécurité.Documentation ressource (cf. )2011E2_Ext_DR.pdf

La clé S5 est libéréeOuverte du volet du transformateurAvec la clé S5 déverrouiller l'accès au transformateur.Ouvrir l'interrupteur de la cellule de protection (QM5)La clé reste prisonnièreConsignation de 6QF2.Fermer le sectionneur de terre

Réponse : ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___

9. FinVous venez de faire une activité sur "La distribution HTA".

Distribution HTA (Cours)

10

Transport de l'énergie 10 Classification des tensions des réseaux 11

Poste HTA /BT 12 Types de structure de livraison en HTA 14

Cellules HTA 15 Comptage et normalisation 16

1. Transport de l'énergieL'électricité circule depuis le lieu où elle est fabriquée jusqu'à l'endroit où elle est consommée,par l'intermédiaire d'un réseau de lignes électriques aériennes ou souterraines.Il permet de transporter et de distribuer l'énergie électrique sur l'ensemble du territoire françaiset même vers d'autres pays d'Europe.L'acheminement de l'énergie électrique à partir des lieux de production s'effectue en très hautetension afin de réduire les pertes d'énergie et réduire la section des conducteurs et câbles.Le réseau de transport et de distribution de l'électricité est organisé à la manière d'un réseauroutier avec ses grands axes, ses axes secondaires et ses échangeurs :

Le réseau français d'acheminement de l'énergieélectrique est organisé en 2 niveaux :

le réseau de transportle réseau de distribution.

Le réseau de transport joue le rôle du réseau desautoroutes et des routes nationales.Le  réseau de distribution  joue celui du réseaudes routes départementales.Pour passer d'un réseau à un autre, les postes detransformation jouent le rôle d'échangeurs.

Carte de France du maillage des réseauxHTA

Distribution HTA(Cours) II

Distribution HTA (Cours)

11

2. Classification des tensions des réseauxL'électricité produite par les centrales est d'abord acheminée sur de longues distances dans deslignes à haute tension (HTB) gérées par RTE (Réseau de Transport d'Électricité).Elle est ensuite transformée en électricité à la tension HTA  pour pouvoir être acheminée par leréseau de distribution géré par ERDF. Cette transformation intervient dans les postes sources.Une fois sur le réseau de distribution, l'électricité haute tension HTA alimente directement lesclients industriels. Pour les autres clients (particuliers, commerçants, artisans...), elle estconvertie en basse tension (BT) par des postes de transformation avant d'être livrée.

Tableau des classifications des tensions des réseaux.

Les centrales

Les centrales électriques (1) sont des ouvrages qui transforment une source d'énergie primaire enénergie électrique.Il existe un certain nombre d'énergies primaires capables de produire de l'électricité :

l'uranium (centrale nucléaire),le charbon - pétrole - gaz naturel (centrale thermique),l'eau (centrale hydraulique),la mer (centrale marémotrice),le vent (éolienne),le soleil (cellule photovoltaïque), ...

Le réseau de transport

En France, l'acheminement de l'électricité à haute et très haute tension est assuré par ungestionnaire unique : RTE.Ce réseau comprend l'ensemble des lignes électriques à hautes et très hautes tensions (2, 4) etdes postes de transformation (3, 5) qui relient les centrales de production électriques auxréseaux de distribution.

Distribution HTA (Cours)

12

Les postes sources

Ça sert à quoi ?Les postes sources sont des postes detransformation situés entre le réseau detransport haute tension (HTB) et le réseau dedistribution (HTA).Ils assurent la fonction d'adaptation du niveaude tension, la répartition de l'énergie sur lesréseaux de distribution ainsi que la protectiondes ouvrages et des tiers

Photo Poste de source

3. Poste HTA /BTDès que la puissance demandée atteint 50 kVA,les entreprises industrielles ou tertiaires sontalimentées en haute tension 20 kV (HTA).L'étendue de leur site fait qu'elles sontgénéralement amenées à réaliser un réseauinterne HTA.L'alimentation d'une installation électrique esteffectuée avec un poste de transformationHTA/BT qui est disposé au plus près deséléments consommateurs d'énergie.L'abonné livré en énergie électrique HTA (de 5 à30 kV) peut choisir son schéma de liaison duneutre (voir SLT).Il n'est pas limité en puissance et il bénéficied'une tarification plus économique.Le poste de transformation HTA/BT s'appelleaussi poste de livraison et contiennent desappareils indispensables au bon fonctionnementdu réseau 

Exemple d'implantation des éléments dansun poste HTA/BT

Distribution HTA (Cours)

13

Complément : Les transformateurs 

Transformateur HTA/BT

- Ils modifient la tension électrique à la hausse (parexemple de 20 kV à 400 kV en sortie de centralespour le transport de l'énergie électrique) ou à labaisse (par exemple de 63 kV à 20 kV pour livrerl'énergie aux réseaux de distribution).

Complément : Les disjoncteurs 

Disjoncteur HTA

- Ils protègent le réseau contre d'éventuelles surcharges dues à descourants de défaut (courts-circuits, foudre ... ) en mettant desportions de circuit sous ou hors tension.

Distribution HTA (Cours)

14

Complément : Les sectionneurs ou les interrupteurs sectionneurs 

Interrupteur-sectionneur moyenne tension /extérieur - 12 - 36 kV, 400 - 630 A

Ils assurent la coupure ou l'établissementvisible d'un circuit électrique.

4. Types de structure de livraison en HTADifférentes structures de réseau sont possibles,voici les plus courantes :- Le (zonesraccordement en antenne * - p.24rurales et périurbaines) : le poste HTA/BT estraccordé au réseau HTA au moyen d'une seulecanalisation .- Le raccordement en coupure d'artère * - p.23(zones périurbaines et urbaines) : le poste delivraison est inséré en série sur un départ HTA.- Le raccordement en double dérivation * - p.23(dans quelques grandes agglomérations) : leposte de livraison est desservi par deux câblesposés en parallèle, l'un de travail et l'autre desecours ; chacun de ces câbles est en dérivationsur l'artère qui l'alimente.

Évolution de la tension le long des réseaux

La détermination du type de raccordement deposte HTA/BT se fait en fonction de deuxcritères :

Sn (puissance nominale dutransformateur HTA/BT)Lr (longueur de raccordement au réseauHTA, techniquement etadministrativement réalisable)

Distribution HTA (Cours)

15

5. Cellules HTADifférents types de cellules

Les postes avec cellules préfabriquées sont réalisésavec des cellules remplissant chacune une fonction

Photo cellules préfabriqués

Il existe une multitude de cellules différentes :cellule d'arrivée ;cellule de protection HT;cellule de protection BT (fusible +interrupteur ou disjoncteur)

Elles peuvent être équipées de :sectionneur,interrupteur-sectionneur,disjoncteur,contacteur,fusibles ...

Vues éclatées cellule (Source Schneider Electric)

Distribution HTA (Cours)

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Schématisation cellule HTA

Exemples de cellules HTA (Schneider Electric).

Complément : Identification d'une cellule

Les cellules SM6 (D'aprés Schneider Electric. (cf. sont identifiées par un symbole))doc_sm6.pdf

comprenant:la désignation de la fonction, donc du schémaélectrique: lM, PM, QM, DM1, CM, DM2...l'intensité assignée de l'appareil: 400 - 630 -1 250 Ala tension assignée : 7,2 - 12 - 17,5 - 24 kVles valeurs maximales des courants de courtedurée admissibles: 12,5 - 16 - 20 - 25 kA Exemple d'identification

6. Comptage et normalisationComptage

Le comptage peut s'effectuer :à l'intérieur ou à l'extérieur du point de livraisonComptage côté BT * - p.21 ou en fonction du Comptage côté HT * - p.21 tarif appliqué * -

à l'installation.p.25

Les normes

Le comptage peut s'effectuer :à l'intérieur ou à l'extérieur du point de livraisoncoté BT ou coté HT en fonction du à l'installationtarif appliqué * - p.25

Distribution HTA (Cours)

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Norme NF C 13-100: La norme s'applique aux installations électriques qui constituent leposte de livraison de l'énergie électrique (1 kV < Un 33 kV).En général le poste est alimenté sous une tension nominale de 24 kV, (tension de service 20 kV)pour un courant assigné des cellules HTA d'arrivée ln  400 A.Norme NF C 13-200: La norme s'applique aux installations alimentées en HT (1 kV < Un 63 kV).Norme NF C 15-100: La norme s'applique aux installations alimentées en BT (50 V < Un 1kV).

Fin

18

C'est ici que ce fini le chapitre sur la "Distribution HTA".Version PDF (cf. )Modules_papier_Dist_HTA.pdf du chapitre

FinIII

Ressources annexes

19

> Cellules HTA

Différents types de cellules

Les postes avec cellules préfabriquées sontréalisés avec des cellules remplissantchacune une fonction

Photo cellules préfabriqués

Il existe une multitude de cellulesdifférentes :

cellule d'arrivée ;cellule de protection HT;cellule de protection BT (fusible +interrupteur ou disjoncteur)

Elles peuvent être équipées de :

Contenus annexes

Contenus annexes

20

sectionneur,interrupteur-sectionneur,disjoncteur,contacteur,fusibles ...

Vues éclatées cellule (Source Schneider Electric)

Schématisation cellule HTA

Exemples de cellules HTA (Schneider Electric).

Complément : Identification d'une cellule

Les cellules SM6 (D'aprés Schneider Electric. sont identifiées par un)(cf. )doc_sm6.pdf

symbole comprenant:la désignation de la fonction, donc duschéma électrique: lM, PM, QM,

Contenus annexes

21

DM1, CM, DM2 ...l'intensité assignée de l'appareil: 400 -630 - 1 250 Ala tension assignée : 7,2 - 12 - 17,5 -24 kVles valeurs maximales des courants decourte durée admissibles: 12,5 - 16 -20 - 25 kA

Exemple d'identification

> Comptage en BT

Ils sont régis par la norme NF C 13-100, ils necomportent qu'un seul transformateur dont le courantsecondaire est inférieur ou égal à 2000 A, soit unepuissance inférieure ou égale à 1 250 kVA pour unetension composée de 400 V.

Poste de livraison à comptageBT

Exemple : Alimentation HT à comptage sur la basse tension

Comptage BT - Source Legrand

Sauf cas particulier, les postes sont à comptagebasse tension lorsqu'ils comportent un seultransformateur HTA/BT dont le courantsecondaire n'excède pas 2 000 A (1 250 kVAsous 410 V triphasé).

Contenus annexes

22

> Comptage en HTA

Ils comportent plusieurs transformateursou un seul si son courant secondaire estsupérieur à 2 000 A et peuvent comporterdes départs HTA.De façon identique aux postes de livraisonà comptage BT, l'alimentation par ledistributeur peut être en simpledérivation, coupure d'artère ou doubledérivation.

Poste de livraison à comptage HT

Exemple : Alimentation HT à comptage sur la haute tension

Comptage HT - Source LEGRAND

Ce dispositif de comptage est intégré àl'enveloppe mais le comptage se fait sur lapartie HT.Les pertes du ou des transformateurs sontcomptabilisées.L ' u t i l i s a t i o n d ' u n transformateur de tensionTransformateur de tension

, e n p l u s d u - p.27 *§

transformateur de courantTransformateur de courant

, est nécessaire pour réaliser la mesure- p.27 *§

de la consommation d'énergie.

> Comptage et normalisation

Comptage

Le comptage peut s'effectuer :à l'intérieur ou à l'extérieur du point de livraisonComptage côté BT * - p.21 ou en fonction du Comptage côté HT * - p.21 tarif

à l'installation.appliqué* - p.25

Les normes

Le comptage peut s'effectuer :à l'intérieur ou à l'extérieur du point de livraisoncoté BT ou coté HT en fonction du à l'installationtarif appliqué * - p.25

Norme NF C 13-100: La norme s'applique aux installations électriques qui constituent

Contenus annexes

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le poste de livraison de l'énergie électrique (1 kV < Un 33 kV).En général le poste est alimenté sous une tension nominale de 24 kV, (tension de service20 kV) pour un courant assigné des cellules HTA d'arrivée ln  400 A.Norme NF C 13-200: La norme s'applique aux installations alimentées en HT (1 kV <Un 63 kV).Norme NF C 15-100: La norme s'applique aux installations alimentées en BT (50 V <Un 1 kV).

> Raccordement "Coupure d'artère"

Schéma réseau "Coupure d'artère"

Préconisée pour les réseaux très étendus,avec des extensions futures importantes.Le réseau est réalisé à partir d'une seuleligne d'alimentation qui relie tous lespostes de distribution et qui constitue uneboucle ouverte comprenant un pointd'ouverture.Tous les postes de distribution ou delivraison sont équipés de deux pointsd'ouverture, reliés en même temps à laligne d'alimentation.En cas de défaut sur une partie du réseauou sur la boucle, les postes qui sont privésd'électricité vont être alimentés parl'autre côté de la boucle grâce à lafermeture de son point d'ouverture.Le réseau en coupure d'artère est utiliséen milieu urbain et surtout en souterrain.

Avantages du réseau en coupure d'artère: il assure une très bonne continuité deservice.L'inconvénient majeur est coûteux

> Raccordement "Double Dérivation"

Préconisée pour les réseaux très étendus et nécessitant une bonne continuité

Contenus annexes

24

d'alimentation (grandes villes).Tous les postes de distribution sont reliés à deux lignes d'arrivée EDF.S'il se produit un défaut sur une ligne, les postes qui sont en aval sont alimentésrapidement par la deuxième ligne fonctionnant comme une ligne de secours.La permutation de la ligne normale à la ligne de secours peut s'effectuer par uneintervention directe, ou par commande à distance.

Schéma de distribution pour un réseaudouble dérivation

Le poste de livraison est desservi pardeux câbles posés en parallèle, l'un defonctionnement normal et l'autre desecours.Il est équipé:• de deux interrupteurs,• d'un permutateur à manque de tension,qui autorise le basculement automatiquede l'alimentation du poste, du câble defonctionnement normal en défaut sur lecâble de secours,• d'un dispositif de protection HTA, quiprotège le réseau des défauts provenantde l'installation de l'utilisateur del'énergie.

Avantages du réseau en double dérivation: il assure une très bonne continuité deservice.L'inconvénient majeur est qu'il est très coûteux (réseau enterré).

> Raccordement simple dérivation

Le raccordement dit simple dérivation (ou Simple alimentation ou antenne) estpréconisée lorsque les exigences de continuité d'alimentation sont faibles.Elle est très souvent retenue pour les réseaux en zone rurale et à faible densité depopulation.

Structure en Antenne ou simple dérivation

Le poste de livraison est raccordé auréseau public de distribution au moyend'une seule canalisation.Il est équipé d'un interrupteur et d'undispositif de protection HTA, qui protègele réseau des défauts provenant del'installation de l'utilisateurconsommateur.

Avantages du réseau en antenne: il est simple et économique.L'inconvénient majeur de ce type de réseau est que tout défaut sur une ligne provoquela coupure de tous les postes en aval.

Contenus annexes

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Complément : Traitement d'un incident réseau en antenne

> Tarifs réglementés de vente

Il existe trois couleurs différentes pour les tarifs réglementés de vente d'électricitécorrespondant à des niveaux de tension et de puissances souscrites donnés, résumés dansle schéma ci-dessous.

Tarifs réglementés de vente

Chaque couleur tarifaire se décompose entre option et version tarifaire fonctionnotamment du niveau de puissance souscrite et de la durée d'utilisation duconsommateur.

Complément : Pour aller plus loinSite de la commission de régulation de l'énergie

> Types de structure de livraison en HTA

Différentes structures de réseau sontpossibles, voici les plus courantes :- Le raccordement en antenne * - p.24(zones rurales et périurbaines) : le posteHTA/BT est raccordé au réseau HTA aumoyen d'une seule canalisation .- Le raccordement en coupure d'artère * -

(zones périurbaines et urbaines) : lep.23poste de livraison est inséré en série surun départ HTA.- Le raccordement en double dérivation * -

(dans quelques grandesp.23agglomérations) : le poste de livraison estdesservi par deux câbles posés enparallèle, l'un de travail et l'autre desecours ; chacun de ces câbles est endérivation sur l'artère qui l'alimente.

Évolution de la tension le long des réseaux

Contenus annexes

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La détermination du type deraccordement de poste HTA/BT se faiten fonction de deux critères :

Sn (puissance nominale dutransformateur HTA/BT)Lr (longueur de raccordement auréseau HTA, techniquement etadministrativement réalisable)

Glossaire

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Transformateur de courantC'est un transformateur de mesure dans lequel le courant secondaire est pratiquementproportionnel au courant primaire et déphasé par rapport à celui-ci d'un angle approximativementnul.On l'appelle aussi « Transformateur d'Intensité » - TILe courant secondaire normalisé est souvent de 5A

Transformateur de tensionC'est un « transformateur de mesure dans lequel la tension secondaire est pratiquementproportionnelle à la tension primaire et déphasée par rapport à celle-ci d'un angle voisin de zéro.On l'appelle aussi « transformateur de potentiel » - TPLa tension secondaire normalisée est égale à 100V.

Glossaire