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TitlePostesHT MT
TagsElectric Power Electricity Magnetic Field Power (Physics) Electrical Grid
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ELEC International Symposium Edition 1998

SYSTÈMES D’ÉNERGIE ÉLECTRIQUE
GUIDE DE RÉFÉRENCE

Les postes HT / MT

SYSTÈMES D’ÉNERGIE ÉLECTRIQUE
GUIDE DE RÉFÉRENCE

Les postes HT / MT

ELEC International Symposium Edition 1998

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2.2 ◆ Les postes HT / MT

2 G U I D E D E R É F É R E N C E 1 9 9 8
Equipe rédactionnelle AVEC LE SUPPORT TECHNIQUE DU GIMÉLEC

Jean-Pierre BEAUDET SCHNEIDER ELECTRIC

Jean FERLAY ALSTOM
Jean-Claude VIAU BOUNEZOU ALSTOM
1. Description des postes
HT/MT .........................................p 4

INTRODUCTION

1.1. GÉNÉRALITÉS

1.2. CONDITIONS D’ENVIRONNEMENT

1.3. STRUCTURE DES POSTES

1.4. TYPES DE POSTES HT

1.5. RAPPEL SUR LES COMPOSANTS ELECTRIQUES D’UN

POSTE HT/MT

2. Le disjoncteur ........................p 14
2.1. NOUVELLE TECHNIQUE DE COUPURE POUR DISJONCTEUR

UTILISANT LE SF6 COMME MOYEN D’EXTINCTION -

REDUCTION DES ÉNERGIES DE COMMANDE
2.2. MODÉLISATION DU SOUFFLAGE DE L’ARC POUR OPTIMISER
LES CHAMBRES DE COUPURE POUR DISJONCTEURS

UTILISANT LE SF6 COMME MOYEN D’EXTINCTION DE L’ARC
2.3. FIABILITÉ DES DISJONCTEURS HAUTE TENSION

3. Le transformateur ................p 19
3.1. LA TENUE AUX COURTS-CIRCUITS DES TRANSFORMATEURS
3.2. LA CAPITALISATIONS DES PERTES
3.3. LE BRUIT DES TRANSFORMATEURS DE PUISSANCE
3 .4. CONNEXIONS POUR LES TRANSFORMATEURS DE PUISSANCE

4. Le poste...................................p 27
4.1. SÉCURITÉ DU PERSONNEL EXPLOITANT EN CAS DE

DÉFAUT INTERNE DANS L’APPAREILLAGE
4.2. DISPONIBILITÉ D’UNE SOUS STATION HT/MT
S Y S T È M E S D ’ É N E R G I E É L E C T R I Q U E

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2.2 ◆ Les postes HT / MT

22
Ces valeurs peuvent varier sensiblement suivant l'utilisation
de l'appareil. Par exemple, un transformateur élévateur de
centrale fonctionne à pleine charge. En conséquence, on
considèrera le même prix pour évaluer les pertes à vide et les
pertes dues à la charge.
D'autre part, certains clients peuvent avoir besoin de valeurs
de capitalisation de pertes très supérieures ou très
inférieures aux valeurs typiques mentionnées ci-dessus.
Exemple - Recherche d'un optimum :

Solution Prix du Pertes Pertes à Pertes dues Pertes P r i x c a p i t a l i s é
transformateur totales = vide + à la charge + auxiliaires 1 2 3

A 100 100 16.4 80.7 2.9 100% 100% 100%
B 106 92.3 17 73 2.3 99.9% 97.5% 103.4%
C 97 115.6 15.1 97.6 2.9 105.3% 108.5% 100.2%
Le prix et les pertes sont établis en comparaison avec la
solution A prise comme référence.

Le prix capitalisé a été établi avec 3 hypothèses de prix
de pertes.

1. Niveau de prix de pertes courant.
2. Niveau de prix de pertes élevé.
3. Niveau de prix de pertes faible.

Avec la première hypothèse, la solution A est la meilleure :
A et B ont le même prix capitalisé, mais A a un prix de
transformateur plus faible.

Avec la seconde hypothèse, la solution B est la meilleure.

Avec la troisième hypothèse, la solution C est la meilleure :
A et C ont le même prix capitalisé, mais C a un prix de
transformateur plus faible.

Sur cet exemple on peut voir l'importance d'une
évaluation pertinente du prix des pertes, afin de
comparer et choisir les meilleures solutions, suivant les
besoins du client.

3.3. LE BRUIT DES TRANSFORMA -
TEURS DE PUISSANCE

Le bruit des transformateurs a une origine interne de
nature électromagnétique et une origine externe liée aux
ventilateurs (pour les types de réfrigération à air forcé).

Le bruit d'origine électromagnétique met en jeu trois
types de forces alternatives. Les fréquences à considérer
sont 100 Hz ou 120 Hz, et leurs premiers harmoniques :
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1. Forces de magnétostriction qui s'exercent dans le plan
des tôles magnétiques.

2. Forces de Maxwell qui se produisent là où il y a une
discontinuité du circuit magnétique (joints, espaces
entre tôles).

3. Forces de Laplace qui ont leur origine dans les
enroulements et qui sont proportionnelles aux
courants. Ces forces sont importantes pendant un
essai de court-circuit.

Il existe plusieurs solutions pour limiter le niveau de bruit.

Pour le bruit d'origine interne :

● Utiliser des tôles magnétiques HI.B.

● Diminuer l'induction magnétique : abaisser l'induction
de 1.75 Tesla à 1.50 Tesla, réduit le niveau de bruit de
7 dB. Si on utilise en plus une conception à joints
décalés (Step Lap Core) on peut obtenir une réduction
supplémentaire de 4 dB.

● Ajouter des barrières acoustiques autour de la cuve.

Pour le bruit des ventilateurs :
● Choisir des ventilateurs à faible vitesse, avec

rendement optimum.

● Utiliser un ou deux stades de réfrigération.

● Inclure des silencieux dans le système de réfrigération.

● Pour des niveaux de bruit spécifiés très faibles, utiliser
un refroidissement naturel, avec des radiateurs.
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Les postes HT / MT ◆ 2.2
Nous montrons deux exemples relatifs à des appareils de
réseau :

● Le premier est un autotransformateur 336 MVA535 /
141kV conçu avec un faible niveau d'induction (1.5
Tesla) installé aux USA.

Niveau de bruit : 69dB Nema Standard

● Le second exemple montre une réactance 85MVAR
315kV installée au Canada, à l'intérieur d'une enceinte
acoustique. Cette réactance est équipée de radiateurs
montés à l'extérieur de l'enceinte.

Niveau de bruit : 55dB Nema Standard
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3.4. CONNEXIONS POUR LES
TRANSFORMATEURS DE
PUISSANCE

Un des problèmes importants à résoudre pour
l'installation d'un transformateur est son raccordement
aux réseaux d'alimentation et d'utilisation. Toutes sortes
de solutions sont possibles à l'extérieur, à l'intérieur, avec
des liaisons huile ou SF6 selon les utilisations, les
tensions et les intensités en jeu.
Aujourd'hui, l'environnement intervient dans les solutions.

3.4.1. LIAISONS NON PROTÉGÉES
PAR TRAVERSÉES

Sur la partie extérieure de la traversée, l'extrémité a une
forme cylindrique ou plate permettant l'adaptation de
cosses de raccordement. Ces liaisons non protégées
doivent être conformes avec les normes de sécurité.

3.4.2. LIAISONS PROTÉGÉES

Elles peuvent se faire par bornes embrochables, boîtes à
câbles ou liaisons SF6

● Normes embrochables ou traversées :
ce type de traversée limitée à 1250 A et 36 kV, permet
la connexion directe des câbles isolement sec au
transformateur. Une traversée embrochable est
constituée essentiellement de deux parties : une pièce
fixe située sur le couvercle du transformateur et une
pièce mobile recevant le câble. La connexion entre la
partie fixe et la partie mobile se fait par contact
embrochable (du type à tulipe).

Remarque : la connexion ou la déconnexion du
transformateur doit toujours se faire hors tension . Pour
éviter les fausses manœuvres il est possible de monter
un système de verrouillage évitant toute manipulation
lorsque le transformateur est sous tension.
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Les postes HT / MT ◆ 2.2
6.3. DISJONCTEUR LIMITEUR DE
COURANT (HT)
L'utilisation de coupe-circuit limiteur de courant est d'une
utilisation très courante en MT jusqu'à 36 kV,
malheureusement un coupe-circuit est un élément limiteur
qui ne fonctionne qu'une seule fois.

Avec l'augmentation en puissance des réseaux,
inévitablement à plus ou moins long terme, les courants de
défaut vont devenir de plus en plus contraignants pour le
matériel et les installations. Les limiteurs de courant, au
même titre qu'actuellement les limiteurs de tension à semi-
conducteur ZNO sont donc amenés à jouer un très grand
rôle dans l'électrotechnique de demain pour la protection des
installations.

Avec les essais de recherche effectués de nos jours, on peut
espérer dans un futur plus ou moins lointain, avec l'utilisation
des matériaux supraconducteurs, trouver des solutions
industrielles permettant une réduction importante des
contraintes électrodynamiques avec la réduction des
courants de court-circuit.

6.4. ÉVOLUTION PROBABLE DES
TRANSFORMATEURS DE
PUISSANCE

Le transformateur actuel construit avec les matériaux
traditionnels suivants :

● Bobinages en cuivre,
● Isolation cellulosique imprégnée,
● Circuit magnétique en tôle à cristaux orientés au silicium,
● Refroidissement par circulation d'huile minérale,

a atteint sa maturité technique.

Une évolution significative des performances des
transformateurs proviendra des sauts technologiques
effectués sur ses matériaux constitutifs.

Par exemple :
● L'utilisation de tôles amorphes déjà utilisées dans de

petits transformateurs de distribution pourrait
permettre une diminution importante des pertes à vide.

● L'utilisation de bobinages en supraconducteurs haute
température pourrait permettre la construction de
transformateurs à pertes en charge quasi nulles et auto-
protégés contre les courts-circuits.

● L'utilisation de gaz pour l'isolation et le refroidissement
pourrait permettre la construction de transformateurs
incombustibles, et moins polluants en cas d'ouverture de la
cuve.
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6.5. CAPTEURS
Les transformateurs de mesure ont la fonction stratégique
de fournir aux équipements secondaires basse tension tels
que : protections, compteurs, calculateurs de tranche,..., des
mesures précises et fiables du courant et de la tension des
lignes électriques.

La technologie conventionnelle, utilisée depuis un siècle, a
progressé fortement et le transformateur de mesure est
considéré comme l’un des appareils les plus fiables de la
sous-station.
Cependant, de nouvelles technologies de capteurs,
destinées à relever de nouveaux défis spécifiés par les
Compagnies d‘Electricité, sont en cours de développement
et presque prêtes pour la commercialisation.

En effet, de nombreux avantages potentiels sont attendus, tels
que :
● une meilleure précision (pas de saturation, bande

passante supérieure),
● une sécurité intrinsèque (explosion impossible),
● une compacité accrue (combinés de mesure U-I

faisables en très haute tension, intégration possible
des capteurs dans d’autres équipements, réduction de
la taille des sous-stations),

● un autocontrôle permanent, et une réduction de la
maintenance,

● des interfaces numériques, une interopérabilité,
● des réductions de coûts.

Suivant la technologie de la sous-station, PSEM (Poste Sous
Enveloppe Métallique) ou Postes Aériens, différentes
technologies de capteurs peuvent être envisagées.
Des essais de type en laboratoire et des expérimentations de
terrain ont été effectués et ont montré la faisabilité de
l’implantation de ces matériels dans les réseaux électriques
en respectant les spécifications.

Le dernier gros problème ralentissant l’évolution de ces
nouvelles technologies est la non-compatibilité du format des
signaux secondaires avec les standards existants.
Cependant, de nombreux Groupes de Travail, issus
d’organismes tels que : IEC, CIGRE, IEEE, EPRI, effectuent
des travaux significatifs pour progresser dans cette tâche.
Des propositions techniques provenant de grosses
Compagnies d’Electricité sont en cours et décrites ci-après.

Dans un domaine complémentaire, la venue de nouveaux
capteurs a contribué à une réelle amélioration de la “
surveillance ” des gros appareillages.
D’importants et stratégiques gros matériels de la sous-
station, tels que : les disjoncteurs, les transformateurs de
puissance, et aussi les gros alternateurs des Centrales, ont
de plus en plus de contraintes et de spécifications
concernant la “ disponibilité/fiabilité ” et la “ maintenance
prédictive ”.
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De nouveaux capteurs de surveillance ont été développés pour effectuer des
contrôles précis et sévères.

Les données sont transmises par liaisons numériques au “
Commande -Contrôle ” de la sous-station pour donner “ l’état
de santé ” de ces matériels.

Dans ces deux applications, les nouveaux capteurs
ont été développés en utilisant les technologies
modernes :
● des capteurs optiques, associés aux fibres

optiques et tous les accessoires
(connecteurs, épissures, traversées
étanches, traversées haute tension,
câbles optiques....),

● de l’électronique : analogique,
numérique, optoélectronique,

● des communications numériques,
réseaux, micro-ordinateurs,
logiciels.

Le chapitre 6 du thème 4-1 de ce
Guide donne un aperçu de la
tendance et de l’état de l’art des
capteurs utilisés dans ces deux
domaines : les transformateurs
de mesure non conventionnels,
et un système de contrôle et de
surveillance d’un disjoncteur, par
exemple.
E d i t é p a r e l e c p r o m o t i o n . C r e d i t i m a g e s ✦ A L S TO M ✦ A M P S I M E L S. A . ✦ B AC O ✦ B E N N I N G C o nve r s i o n d ’ E n e r g i e ✦ C AT U ✦ C. E . E . ✦

P h o t o t h è q u e C E G E L E C ✦ C E G E R S ✦ C H LO R I D E F R A N C E ✦ E N E R D I S ✦ F C I M A L I C O - S A A E Transmission ✦ FERRAZ FRANCE TRANSFO ✦

SCHNEIDER ELECTRIC ✦ I .C.E. ✦ JEUMONT SCHNEIDER TRANSFORMATEURS ✦ MGE UPS SYSTEMS MORS ✦ SAFT ✦ SEDIVER ✦ GROUPE

S. I . C. A . M . E . ✦ S I M P L E X ✦ S O C O M E C ✦ S O U L É M AT É R I E L É L E C T R I Q U E ✦ K a r i n W E S T E R F E L D ✦

French Electrical Equipment and Industrial Electronics Manufacturers’ Association
Groupement des Industries de Matériels d’Equipement Electrique et de l’Electronique Industrielle Associée

11-17 rue Hamelin • 75783 Paris Cedex 16 • France
Tel. : +33 1 45 05 70 77 • Fax : +33 1 47 04 68 57 • Web site : www.gimelec.fr

GROUPE RENAISSANCE
C O M M U N I C A T I O N

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