Soutenance mémoire
Par : TSIRAHONANA Norbert
Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention de diplôme de Licence Professionnelle en Exploitation des Eaux et Électricité (LP3E)
(Arrêté 8154/2009-MESupReS du 02/09/2009)
Option : Exploitation des Installations Électriques (EIE)
CALCUL DE VERIFICATION DES JEUX DE BARRES AU NIVEAU DE LA SOUS STATION AMPOPOKA DANS LE CADRE DU PASSAGE DE LA TENSION DE SERVICE MT 5 KV EN 20 KV DU RESEAU INTERCONNECTE DE FIANARANTSOA
Ce projet de fin d’études a été effectué à la Société JIRAMA de Fianarantsoa dans le cadre du Projet d’Amélioration de la Gouvernance et des Opérations dans le Secteur de l’Électricité (PAGOSE) qui est appuyé par la Banque Mondiale. D’une façon générale, ce dernier couvrira le territoire national car ses zones d’investissement prioritaires touchent presque toutes les régions de la Grande Île. Il comprend 4 composantes, mais seule la Composante 3 comporte des travaux physiques, les autres étant des composantes liées à la Gouvernance du secteur, à la planification, à la viabilisation financière et à la gestion du Projet. [1] Notre étude se rapporte aux actions s’inscrivant dans la sous-composante 3.2 qui concerne les investissements urgents dans la réhabilitation/mise à niveau des réseaux de distribution et de leur mise en service dans les zones d’intervention couvertes par la Direction Interrégionale de la JIRAMA Fianarantsoa. Cette action consiste à modifier la tension de service de la ligne de distribution moyenne tension 5 kV en 20 kV (passage en 20 kV) des départs CTA2, CTA3, SSA1 et SSA2 dans la ville de Fianarantsoa. Au total, 30 transformateurs 5 kV seront remplacés dans le centre de Fianarantsoa dont 6 au niveau de la ligne de départ CTA2, 6 au niveau de la ligne de départ CTA3, 9 au niveau de la ligne de départ SSA1 et 9 au niveau de la ligne de départ SSA2. Parmi ces transformateurs, 13 sont présumés à Polychlorobiphényles (PCB) (fabriqués jusqu’en 1987, date illisible ou inconnue).
Présentation de la société JIRAMA
Historique
La Société d’État JIRAMA (JIro sy RAno Malagasy – Électricité et Eau malgaches) créée par l’Ordonnance n°75-024 du 17 octobre 1975, assure le service public dans la fourniture de l’eau et de l’électricité à Madagascar. Elle résulte de la fusion de deux sociétés qui exerçaient des activités similaires, à savoir la Société Malagasy des Eaux et Électricité (SMEE) et la Société des Énergies de Madagascar (SEM). Cette fusion s’inscrivait dans un contexte de prise de conscience sur l’importance de l’énergie pour le développement du pays et les enjeux stratégiques liés à la définition d’une politique de l’énergie claire. La fourniture d’eau et d’électricité étaient alors un monopole d’État. C’est une société d’État à gestion privée, c’est-àdire que la totalité de son capital appartient à l’État. Elle est sous la tutelle : Financière du Ministère chargé des Finances ; Technique du Ministère chargé de l’Énergie et des Hydrocarbures ainsi que du Ministère chargé de l’Eau, Assainissement et Hygiène. Son siège social se situe actuellement au 149 Rue RAINANDRIAMAMPANDRY Ambohijatovo, BP 200-Antananarivo 101.
Missions et objectifs de l’entreprise
La JIRAMA a pour principales missions la production, le transport et les ventes de l’électricité et de l’eau potable à la population sur l’ensemble des territoires Malgaches. Son objectif est de satisfaire les besoins en énergie électrique et en eau potable de la population. À travers toutes ses activités, la JIRAMA vise surtout l’optimisation des performances techniques des moyens et équipements mis en œuvre, ainsi que la sécurité et l’amélioration de la fourniture d’électricité et d’eau. Elle prend aussi une large nécessité à la commercialisation de ses produits à travers les actions de développement de vente. Cependant, d’autres mesures plus pratiques ont été prises, à savoir la réduction au strict minimum des couts d’exploitation des centres hydrauliques dans l’extension à moindre coût, l’ajustement des tarifs électriques et eau en fonction de la situation économique du pays.
Présentation du site d’étude
L’électrification de la ville de Fianarantsoa et de ses entourages est effectuée par la société JIRAMA. Pour assurer cette mission qui est confiée à la société, celle-ci a besoin de produire de l’énergie électrique, dont la puissance distribuée est aux environs de 10 MW. En fait, quatre centrales assurent la production d’électricité de la ville de Fianarantsoa et ses environnants, dont deux hydrauliques (AMBODIKIMBA et MANANDRAY) et deux thermiques (ANKIDONA et AMPOPOKA) et constituent le Réseau Interconnecté de Fianarantsoa (RIF), qui relie trois districts : dans la région Nord, c’est le District d’Ambohimahasoa ; dans la région Sud, c’est le District d’Ambalavao et à l’Est, c’est le District d’Ifanadiana.
Le RIF dispose :
– au niveau du transport d’énergie, 43 km de lignes de transport à 63 kV encadrées par deux postes de transformation et de répartition du type extérieur de Namorona (élévateur) et Ampopoka Fianarantsoa (abaisseur) ;
– au niveau de la distribution publique de l’électricité, 55,91 km de lignes MT à 5 kV et 177,44 km de lignes MT 20 kV interconnectées alimentant 162 postes de transformations MT/BT ; 210,01 km de lignes basse tensions desservant 11 029 abonnés (toutes catégories confondues).
GENERALITES SUR LES POSTES ELECTRIQUES ET DIMENSIONNEMENT DES JEUX DE BARRES
Généralités sur les postes électriques
Définition
Un poste électrique est la « partie d’un réseau électrique, située en un même lieu, comprenant principalement les extrémités des lignes de transport ou de distribution, de l’appareillage électrique, des bâtiments, et éventuellement des transformateurs ». Un poste électrique est donc un élément du réseau électrique servant à la fois à la transmission et à la distribution d’électricité. Il permet d’élever la tension électrique pour sa transmission, puis de la redescendre en vue de sa consommation par les utilisateurs (particuliers ou industriels). Les postes électriques se trouvent donc aux extrémités des lignes de transmission ou de distribution.
Types de postes
Les postes d’interconnexion :
Les postes à fonction d’interconnexion, qui comprennent à cet effet un ou plusieurs points communs triphasés appelés jeu de barres, sur lesquels différents départs (ligne ; transformateurs, etc.) de même tension peuvent être aiguillés.
Les postes mixtes :
Les postes mixtes, les plus fréquents, qui assurent une fonction dans le réseau d’interconnexion et qui comportent en outre un ou plusieurs étages de transformation.
Les postes de transformation et les sous-stations :
Un poste ou sous-station électrique regroupe en un même lieu des installations du réseau électrique dont la mission principale est la transmission de l’énergie électrique provenant des centrales vers les centres de consommation. Selon leur fonction et leur localisation sur le réseau, on distingue les différents types de postes suivants :
a) Postes élévateurs de sortie de centrale BT/MT et MT/HT :
Ce sont les postes servant à élever la tension de sortie de centrale pour l’adapter au transport.
b) Postes abaisseurs en distribution publique MT/MT et HT/MT ou poste de répartition :
Ce sont les postes qui servent à alimenter les jeux de barres pour fournir les centres de consommation. Ces centres de consommation sont : soit du domaine public avec l’accès au réseau de distribution MT, soit du domaine privé avec l’accès aux abonnés à grande consommation livrés directement en HT.
c) Le poste HT/MT :
En phase initiale, ce type de poste (fig. 2.1) est constitué d’un transformateur (T1) alimenté par une ligne HT (HT1). Avec l’augmentation des charges à desservir, on peut y adjoindre un deuxième (T2), puis, en stade final, un troisième transformateur (T3) (parfois plus) généralement en double attache. En même temps que le deuxième transformateur, on raccorde généralement une deuxième arrivée HT (HT2), dite garantie ligne, opérant en cas de défaut sur la première.
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Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE 1. PRESENTATION GENERALE DU PROJET
1.1. Présentation de la société JIRAMA
1.1.1. Historique
1.1.2. Missions et objectifs de l’entreprise
1.2. Présentation du site d’étude
1.3. La méthodologie de démarche suivie
CHAPITRE 2. GENERALITES SUR LES POSTES ELECTRIQUES ET DIMENSIONNEMENT DES JEUX DE BARRES
2.1. Généralités sur les postes électriques
2.1.1. Définition
2.1.2. Types de postes
2.1.2.1- Les postes d’interconnexion
2.1.2.2- Les postes mixtes
2.1.2.3- Les postes de transformation et les sous-stations
2.1.3. Architecture et schémas de postes
2.1.3.1- Un jeu de barres avec une source d’alimentation
2.1.3.2- Un jeu de barres sans couplage avec deux sources d’alimentation
2.1.3.3- Deux demi-jeux de barres avec couplage et deux sources d’alimentation
2.1.3.4- Schémas à jeux de barres multiples
2.1.3.5- Schémas de postes
2.2. Dimensionnement des jeux de barres
2.2.1. Définition
2.2.2. Contraintes électriques dans les jeux barres
2.2.3. La tenue thermique des jeux de barres
2.2.3.1- Au passage du courant assigné (Ir)
2.2.3.2- Au passage du courant de court-circuit de courte durée (Ith)
2.2.4. La tenue électrodynamique
2.2.4.1- Efforts entre conducteurs en parallèle
2.2.4.2- Tenue mécanique des barres
2.2.4.3- Fréquence propre de résonance
CHAPITRE 3. PRESENTATION ET INTERPRETATION DES RESULTATS DE VERIFICATION DU JEU DE BARRES
3.1. Pour la tension de service 5 kV
3.1.1. Contraintes électriques dans les jeux barres
3.1.2. La tenue thermique des jeux de barres
3.1.2.1- Au passage du courant assigné (Ir)
3.1.2.2- Au passage du courant de court-circuit de courte durée (Ith)
3.1.3. La tenue électrodynamique
3.1.3.1- Efforts entre conducteurs en parallèle
3.1.3.2- Tenue mécanique des barres
3.1.3.3- Fréquence propre de résonance
3.2. Pour la tension de service lors de passage en 20 kV
3.2.1. Contraintes électriques dans les jeux barres
3.2.2. La tenue thermique des jeux de barres
3.2.2.1- Au passage du courant assigné (Ir)
3.2.2.2- Au passage du courant de court-circuit de courte durée (Ith)
3.2.3. La tenue électrodynamique
3.2.3.1- Efforts entre conducteurs en parallèle
3.2.3.2- Tenue mécanique des barres
3.2.3.3- Fréquence propre de résonance
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
LISTE DES ILLUSTRATIONS
