Ce document a été élaboré dans le but de diffuser la connaissance dans le groupe
Schneider Electric, notamment aux CEAT France et Etranger. Il contient les
informations théoriques et pratiques permettant de concevoir un réseau électrique
industriel et de comprendre les phénomènes qui se produisent dans ce réseau. Il
constitue un outil de travail pour un ingénieur d'études et un support de connaissances
pour un technico-commercial, un marketeur, ...
Sommaire:
SYMBOLES GRAPHIQUES DES SCHEMAS
1. LES ARCHITECTURES DE RESEAUX
1.1. Structure générale d'un réseau privé de distribution
1.2. La source d'alimentation
1.3. Les postes de livraison HTB
1.4. Les postes de livraison HTA
1.4.1. Les postes de livraison HTA à comptage BT
1.4.2. Les postes de livraison HTA à comptage HT
1.5. Les réseaux HTA à l'intérieur du site
1.5.1. Modes d'alimentation des tableaux HTA
1.5.2. Structure des réseaux HTA
1.6. Les réseaux BT à l'intérieur du site
1.6.1. Modes d'alimentation des tableaux BT
1.6.2. Les tableaux BT secourus par des alternateurs
1.6.3. Les tableaux BT secourus par une alimentation sans interruption (ASI)
1.7. Les réseaux industriels avec production interne
1.8. Exemples de réseaux typiques
2. LES REGIMES DE NEUTRE
2.1. Introduction
2.2. Les différents régimes de neutre
2.3. Influence du régime du neutre
2.3.1. Schéma équivalent d'un réseau
2.3.2. Influence du régime du neutre
2.3.2.1. Régime du neutre et courant de défaut
2.3.2.2. Tensions de contact
2.3.2.3.Surtensions
2.3.2.4. Dommages causés aux équipements
2.3.2.5. Perturbations électromagnétiques
2.3.2.6. Différence de potentiel le long du conducteur de protection - Perturbation des systèmes communicants
2.3.2.7. Risque d'incendie ou d'explosion
2.4. Régimes de neutre et schémas des liaisions à la terre utilisés en basse tension
2.4.1. Neutre isolé ou impédant (schéma IT)
2.4.2. Neutre mis directement à la terre (schéma TT)
2.4.3. Mise au neutre (schéma TN)
2.5. Le contact indirect en basse tension suivant le régime du neutre
2.5.1. Neutre isolé
2.5.1.1. Mise en oeuvre du schéma IT et exploitation
2.5.2. Mise au neutre (schéma TN)
2.5.2.1. Mise en oeuvre du schéma TN
2.5.3. Neutre mis à la terre (schéma TT)
2.5.3.1. Mise en oeuvre du schéma TT
2.6. Particularités des dispositifs différentiels résiduels
2.6.1. Description, principe général
2.6.2. Particularités de mise en oeuvre des DDR
2.6.2.1. Courants de fuite permanents
2.6.2.2. Courants de fuite transitoires
2.6.2.3. Influence des surtensions
2.6.2.4. Remèdes
2.6.2.5 Composantes continues
2.6.2.6. Recommandations d'installation des DDR à tore séparé
2.6.2.7. Recommandations d'emploi des dispositifs différentiels résiduels (DDR) à haute sensibilité
2.7. Dimensionnement protection et coupure du conducteur neutre
2.7.1. Dimensionnement du conducteur neutre (NFC 15-100)
2.7.1.1. Schémas TT, TN-S
2.7.1.2. Schéma TN-C
2.7.1.3. Schéma IT
2.7.2. Sectionnement
2.7.3. Protection du conducteur neutre
2.8. Protection et coupure des conducteurs de phase
2.8.1. Coupure des conducteurs de phase
2.8.2. Protection des conducteurs de phase (norme NFC 15-100 § 473.3.1)
2.9. Influence sur l'appareillage des règles de coupure et protection du conducteur neutre et des conducteurs de phase
2.10. Interaction entre haute tension et basse tension
2.11. Comparaison des différents régimes du neutre basse tension-choix
2.11.1.Comparaison des différents régimes du neutre
2.11.1.1. Schéma TT157
2.11.1.2. Schéma TN157
2.11.1.3. Schéma IT
2.11.2.choix d'un régime de neutre
2.11.2.1. Performances des régimes du neutre
2.11.2.2. Choix et recommandations d'emploi
2.11.2.3. Bilan économique
2.12. Régimes de neutre utilisés en haute tension
2.12.1.Principes et schémas utilisés en haute tension
2.12.2.Schémas recommandés dans les installations industrielles ou tertiaires
2.12.3.Le contact indirect en haute tension suivant le régime du neutre
2.12.3.1. Cas des schémas TNR-TTN et TTS
2.12.3.2. Cas des schémas ITR-ITN et ITS
2.12.3.3. Conclusion concernant les tensions de contact en haute tension
2.12.4.Mise en oeuvre du neutre mis à la terre par résistance de limitation
2.12.4.1. Choix de la valeur du courant limité
2.12.4.2. Réalisation de la mise à la terre du point neutre
2.12.4.3. Dispositifs de protection
2.12.5.Mise en oeuvre du neutre isolé
2.12.5.1. Non coupure au 1er défaut
2.12.5.2. Coupure au premier défaut
2.12.5.3. Surveillance de l'isolement
2.12.5.4. Recherche du premier défaut d'isolement
2.13. Principes de réalisation d'un système de mise à la terre
3. LES RECEPTEURS ET LEURS CONTRAINTES D'ALIMENTATION
3.1. Les perturbations dans les réseaux industriels
3.2. Les remèdes pour se prémunir contre le flicker
3.3. Les moteurs électriques
3.3.1. Les moteurs asynchrones
3.3.2. Les moteurs synchrones
3.3.3. Entraînement à vitesse variable par moteurs électriques
3.3.3.1. Moteur asynchrone à cage alimenté par gradateur
3.3.3.2. Moteur asynchrone à rotor bobiné (ou à bagues) avec cascade hyposynchrone
3.3.3.3. Moteur asynchrone à cage alimenté par redresseur-onduleur autonome
3.3.3.4. Moteur synchrone alimenté par redresseur-onduleur autopiloté
3.3.3.5. Moteur asynchrone ou synchrone alimenté par cycloconvertisseur
3.3.3.6. Caractéristiques et domaines d'application des variateurs électroniques de vitesse
3.3.4. Démarrage des moteurs électriques
3.3.4.1. Démarrage des moteurs asynchrones triphasés
3.3.4.1.1.Démarrage des moteurs à cage
3.3.4.1.2.Démarrage des moteurs asynchrones à rotor bobiné (ou à bagues)
3.3.4.2. Démarrage des moteurs synchrones triphasés
3.3.5. Freinage des moteurs asynchrones
3.3.6. Choix du type de moteur
3.3.7. Effets des perturbations sur les moteurs
3.4. Les autres récepteurs
3.4.1. Les fours à arcs
3.4.2. Machines à souder par résistance
3.4.3. Machine à souder par arc
3.4.4. Equipements haute fréquence ou micro-ondes
3.4.5. Les fours à induction
3.4.6. Les fours à résistance
3.4.7. Ensembles électronique de puissance
3.4.8. Chaudières électriques
3.4.9. Eclairage
3.4.10.Torches à plasma
3.4.11.Electronique sensible
3.5. Tableaux récapitulatifs des perturbations engendrées et des sensibilités des récepteurs
4. LES SOURCES D'ALIMENTATION
4.1. L'alimentation par les réseaux de distribution publique
4.1.1. Solution pour se prémunir contre les variations lentes de la tension
4.1.2. Solutions pour se prémunir contre les creux de tension et les coupures brèves du distributeur
4.2. Les alternateurs (générateurs synchrones)
4.2.1. Caractéristiques et comportement des alternateurs
4.2.1.1. Alternateur débitant sur un réseau de puissance "infinie"
4.2.1.2. Alternateur débitant sur un réseau indépendant
4.2.2. Fonctionnement en moteur synchrone
4.2.3. Description des différents systèmes d'excitation des machines synchrones
4.2.4. Caractéristiques électriques des alternateurs
4.3. Les génératrices asynchrones
4.3.1. Génératrice asynchrone couplée à un réseau de puissance infinie
4.3.2. Génératrice asynchrone alimentant un réseau indépendant
4.4. Avantages comparés des alternateurs et des génératrices asynchrones
4.5. Les alimentations sans interruption (ASI)
5. LES SURTENSIONS ET LA COORDINATION DE L'ISOLEMENT
5.1. Les surtensions
5.1.2. Surtensions à fréquence industrielle
5.1.2.1. Surtension provoquée par un défaut à la terre
5.1.2.2. Résonance et ferro-résonance
5.1.2.3. Rupture du conducteur neutre
5.1.3. Surtensions de manoeuvre
5.1.3.1. Principe de la coupure
5.1.3.2. Manoeuvre des récepteurs
5.1.3.3. Elimination des défauts phase-terre par un disjoncteur
5.1.4. Surtensions atmosphériques
5.1.5. Propagation des surtensions
5.2. Les dispositifs de protection contre les surtensions
5.2.1. Principe de la protection
5.2.2. Les éclateurs
5.2.3. Les parafoudres
5.2.3.1. Parafoudre à résistance variable avec éclateur (voir CEI 99-1)
5.2.3.2. Parafoudre à oxyde de zinc (ZnO)
5.2.3.3. Installation des parafoudres HT et MT
5.2.4. Protection des installations BT
5.3. Coordination de l'isolement dans une installation électrique industrielle.
5.3.1. Généralités
5.3.2. Réduction des risques et du niveau des surtensions
5.3.2.1. Elévation du potentiel des masses BT suite à un défaut MT dans le poste de transformation
5.3.2.2. Elévation du potentiel des masses BT suite à un choc de foudre
6. DETERMINATION DES SECTIONS DE CONDUCTEURS
6.1. Détermination des sections de conducteurs et choix des dispositifs de protection en basse tension
6.1.1. Principe de la méthode
6.1.2. Détermination du courant maximal d'emploi
6.1.3. Choix du dispositif de protection
6.1.4. Courants admissibles dans les canalisations
6.1.5. Détermination pratique de la section minimale d'une canalisation BT
6.1.6. Section des conducteurs de protection (PE), d'équipotentialité et de neutre(NF C 15-100)
6.1.7. Vérification des chutes de tension
6.1.8. Longueurs maximales des canalisations pour la protection contre les contacts indirects (régime TN et IT)
6.1.9. Vérification des contraintes thermiques des conducteurs
6.1.10. Exemple d'application
6.2. Détermination des sections de conducteurs en moyenne tension(suivant la norme NF C 13-205)
6.2.1. Principe de la méthode
6.2.2. Détermination du courant maximal d'emploi
6.2.3. Courants admissibles dans les canalisations
6.2.4. Contraintes thermiques des conducteurs en cas de court-circuit et détermination de la section
6.2.5. Courants de courte durée admissible dans les écrans de câbles à isolation synthétique extrudée (détermination de )
6.2.6. Vérification des chutes de tension
6.2.7. Détermination pratique de la section minimale d'un câble moyenne tension
6.2.8. Conditions de mise à la terre des écrans de câbles
6.2.9. Exemple d'application
6.3. Calcul de la section économique
7. LA COMPENSATION DE L'ENERGIE REACTIVE
7.1. L'énergie réactive
7.1.1. Nature des énergies active et réactive, puissance apparente
7.1.2. Composantes active et réactive du courant
7.1.3. Composantes active et réactive de la puissance
7.1.4. Facteur de puissance
7.1.5. la valeur tg j
7.1.6. Facteur de puissance et cos j en présence d'harmoniques
7.1.7. Circulation de l'énergie réactive
7.1.8. Energie réactive et éléments du réseau
7.2. Intérêts de la compensation d'énergie réactive
7.3. Relation entre la puissance des condensateurs et l'amélioration du cos j
7.4. Matériel de compensation d'énergie réactive
7.5. Emplacement des condensateurs
7.6. Détermination de la puissance de compensation par rapport à la facture d'énergie
7.7. Compensation aux bornes d'un transformateur pour accroître sa puissance disponible
7.8. Compensation de l'énergie réactive absorbée par un transformateur seul
7.9. Compensation des moteurs asynchrones
7.10. Recherche de la compensation optimale
7.11. Enclenchement des batteries de condensateurs et protections
7.12. Problèmes liés aux condensateurs en présence d'harmoniques
8. LES HARMONIQUES
8.1. Notions de base
8.1.1. Décomposition d'un signal périodique en série de Fourier
8.1.2. Définitions
8.1.3. Les générateurs de grandeurs électriques harmoniques
8.1.4. Méthode de détermination des harmoniques de courant et tension dans un réseau
8.1.5. Caractéristiques des circuits bouchon
8.2. Effets des harmoniques sur l'appareillage électrique et règles d'utilisation
8.3. Normes et réglementations
8.3.1. Définitions
8.3.2. Normes en vigueur
8.3.2.1. Niveaux de compatibilité
8.3.2.2. Les niveaux d'émission
8.3.2.3. Les niveaux d'immunité des matériels
8.4. Les moyens de se prémunir contre les perturbations harmoniques
8.4.1. Installer des sources de faible impédance de sortie
8.4.2. Installation d'une inductance anti-harmonique
8.4.3. Installation de shunts résonnants
8.4.4. Installation de filtres amortis
8.4.5. Installation de filtres actifs
8.4.6. Confinement des harmoniques
9. STABILITE DYNAMIQUE DES RESEAUX INDUSTRIELS
9.1. Comportement d'un réseau électrique industriel
9.2. Etude de stabilité dynamique des réseaux industriels
9.2.1. Objectifs des études
9.2.2. Causes d’instabilité
9.2.3. Les effets de l’instabilité
9.2.4. Maîtrise de l’instabilité
9.3. Etudes de stabilité
9.3.1. Méthodes de calcul employées
9.3.2. Développement d’une étude
9.4. exemple d’étude
10. LA SURETE DE FONCTIONNEMENT D'UNE INSTALLATION ELECTRIQUE
10.1. Définition des termes liés à la sûreté de fonctionnement (selon CEI 50 § 191)
10.2. Les domaines d'application des études de sûreté de fonctionnement
10.3. Réalisation d'une étude de sûreté de fonctionnement
10.4. Exemple
11. TARIFICATION DE L'ENERGIE ELECTRIQUE
11.1. Choix du tarif
11.2. Tarif Bleu
11.3. Tarif "Jaune"
11.3.1.Prise en compte des besoins de puissance
11.3.2.Périodes tarifaires
11.3.3.Prise en compte de la durée d'utilisation : versions tarifaires
11.3.4.Facturation des dépassements de puissance souscrite
11.4. Tarif Vert
11.4.1.Périodes tarifaires
11.4.1.1. Option Base
11.4.1.2. Option EJP
11.4.1.3. Option Modulable
11.4.2.Prise en compte des besoins de puissance
11.4.3.Prise en compte de la durée d'utilisation : versions tarifaires
11.4.4.Facturation de l'énergie réactive
11.4.5.Facturation des dépassements de puissance souscrite
11.4.6.Classes de tension
11.4.7.Optimisation tarifaire
11.5. Tarifs d'achat
11.5.1.Secteur libre de la production autonome
11.5.2.Fondement des tarifs d'achat
11.5.3.Tarif pour fournitures partiellement garanties et tarif simplifié
11.5.3.1. Tarif pour fournitures partiellement garanties
11.5.3.2. Tarif simplifié
11.6. Frais de raccordement et de renforcement des réseaux d'alimentation des clients - Tickets
11.6.1.Ticket Bleu
11.6.2.Ticket Jaune
11.6.3.Ticket Vert (tarif A seulement)
12. LE CONTROLE - COMMANDE
12.1. Intérêt d'un système de contrôle-commande de la distribution d'énergie électrique
12.1.1. Les économies sur la facture d'énergie
12.1.2. La disponibilité de l'énergie
12.1.3. La programmation horaire
12.1.4. La gestion des groupes de production interne
12.1.5. L'assistance au diagnostic de l'état du réseau
12.1.6. La conduite du réseau de distribution
12.1.7. Optimisation de la maintenance des appareils
12.2. Description des fonctions effectuées sur le réseau électrique
12.2.1. Les automatismes de transfert
12.2.2. L'automatisme de reconfiguration de boucle MT
12.2.3. Le délestage
12.2.3.1. Le délestage gestion tarifaire
12.2.3.2. Le délestage pour protéger les transformateurs contre les surcharges
12.2.3.3. Le délestage pour protéger les groupes de production interne
12.2.4. La mise en charge par groupe de transformateurs
12.2.5. L'asservissement des appareils de coupure et de sectionnement
12.2.6. L' interdéclenchement des appareils de coupure
12.2.7. La commutation des générateurs homopolaires
12.2.8. La compensation de l'énergie réactive
12.2.9. Le sous-comptage et le contrôle de la qualité de l'énergie
12.2.10.La programmation horaire
12.2.11.La programmation tarifaire
12.2.12.La gestion des groupes de production interne
12.2.13.La chronologie fine
12.2.14.L'oscilloperturbographie
12.3 Description matérielle d'un système de contrôle-commande
12.4 Description des fonctions de supervision et contrôle
13. METHODOLOGIE DE CONCEPTION D'UN RESEAU ELECTRIQUE ET EXEMPLE D'APPLICATION
13.1. Recueil des données (étape 1)
13.1.1. Conditions d'environnement
13.1.2. Classement des récepteurs
13.1.3. Attachement géographique ou fonctionnel des récepteurs
13.1.4. Conditions de fonctionnement des récepteurs
13.1.5. Perturbations générées et tolérées par les récepteurs
13.1.6. Extensions futures
13.1.7. Classement des récepteurs par importance
13.1.8. Contraintes du réseau public
13.2. Elaboration d'un premier schéma unifilaire (étape 2)
13.2.1. Bilan de puissance
13.2.2. Choix des niveaux de tension
13.2.3. Sources d'énergie
13.2.4. Choix des régimes de neutre
13.2.5. Choix de la structure du réseau
13.2.6. Gestion de l'énergie - Choix de la tarification optimale
13.3. Etudes techniques et validation du schéma unifilaire (étape 3)
13.3.1. Calcul des courants nominaux
13.3.2. Choix des transformateurs
13.3.3. Choix des générateurs
13.3.4. Détermination des sections des conducteurs
13.3.5. Etude des circuits de terre et des prises de terre
13.3.6. Calcul des courants de court-circuit
13.3.7. Démarrage des moteurs
13.3.8. Etude de la stabilité dynamique du réseau
13.3.9. Compensation de l'énergie réactive
13.3.10.Etude des harmoniques
13.3.11. Coordination de l'isolement dans une installation électrique industrielle
13.3.12. Etude de la sûreté de fonctionnement
13.4. Choix du matériel (étape 4)
13.5. Détermination du plan de protection (étape 5)
13.6. Choix d'un système de contrôle-commande (étape 6)
13.7. Exemple d'application
13.7.1.Description de l'installation
13.7.2.Recueil des données
13.7.3.Elaboration d'un premier schéma unifilaire
13.7.4.Etudes techniques et validation du schéma unifilaire
Guide En PDF de Schneider Electric, 928 pages.
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