Soutenance mémoire
Le système de production national
Le système électrique national est composé des réseaux interconnectés d’Antananarivo, de Tamatave, de Fianarantsoa et de centres autonomes. Les centres autonomes sont constitués par :
Les centrales thermiques de la JIRAMA,
Les centrales privées : les P.I.E ou Production Indépendante d’Energie qui utilisent, soit l’énergie thermique, soit les énergies renouvelables (hydraulique, éolienne, solaire) et revendent l’électricité à la JIRAMA.
1 Puissance installée
La puissance installée totale de la JIRAMA est de 472,806 MW. Elle est fournie à 73% par une centaine de centrales thermiques à moteurs stationnaires..
La JIRAMA totalise 12 centrales hydroélectriques qui ne fournissent que 27% de la puissance installée, et produisent pourtant les 60% de l’électricité consommée sur le territoire national. Ces centrales fournissent en grande partie l’électricité des réseaux interconnectés.
Une centrale hybride solaire photovoltaïque-diesel 7 kW à Benenitra, Tuléar.
2 Chiffres-clefs de la production Le rendement global de consommation (vente) de la production est de 71% en 2010. Le réseau interconnecté d’Antananarivo consomme 49,3 % de la production nationale d’électricité. On représente dans le tableau ci- après la répartition régionale de cette production. Ces rapports se traduisent, dans les régions interconnectées, par une exploitation basée sur des centrales hydroélectriques (régime intermittent) tandis que la plupart des centrales thermiques fonctionnent en mode veille. Elles démarrent seulement à l’appel de puissance pendant les pointes ou les pannes des centrales hydroélectriques.
3 Production basée sur les centrales thermiques Sur le plan national, le parc de production est constitué à 90% de centrales thermiques (diesel ou fioul). Les centrales thermiques fonctionnant avec le fioul sont depuis quelques années les plus exploitées. Le fioul est moins raffiné que le gas-oil, et coûte moins cher.
Rôles de l’électrification rurale
L’électrification rurale permet le développement social, économique et industriel par
l’amélioration de la qualité de vie rurale : éclairage, utilisation des appareils électroménagers, sécurité,
l’épanouissement de la culture générale : accès à l’informatique, aux nouveautés et à la communication,
le progrès technique dans les méthodes de production :
o pompage pour l’irrigation,
o machines électriques pour les constructions et usinages,
o utilisation du froid pour la conservation.
le développement des institutions de base : éducation, santé, infrastructures publiques,
le développement des activités artisanales et micro industrielles,
la création d’emploi,
le ralentissement de l’exode rural garantissant ainsi le potentiel de production de la région.
l’ORE
Créé le 04 Mars 2003 selon le décret DECRET n°2001-803, l’ORE est l’organe chargé de la régulation, du suivi et du contrôle des activités relatives au secteur. Les principales missions de l’ORE consistent à [26] :
Déterminer, publier et surveiller les prix d’électricité dans le respect des méthodes et procédures fixées par la Loi,
Veiller à l’intérêt des consommateurs et assurer la protection de leurs droits : respect de la qualité de service, des normes,
Elaborer des plans de développement du secteur de l’électricité,
Promouvoir la participation du secteur privé en matière de production, et de distribution d’énergie électrique dans des conditions objectives et non discriminatoires,
Contrôler et faire respecter une concurrence saine entre les opérateurs,
Veiller au respect, par les opérateurs, des conditions d’exécution des contrats de concession et d’autorisation,
Appliquer les sanctions prévues par la Loi.
Le choix du conducteur avec A.H.N.S
Le conducteur « ALMELEC 54,6mm²_NF_EN_50182_/_CEI_60104 » apparaît au premier choix et dans la catégorie « section minimum respectant la chute de tension ». Son choix est d’autant plus justifié car l’almélec (98,7 % Al, 0.7 % Mg, 0.6 % Si) est le matériau de prédilection de la JIRAMA pour les transports régionaux HTA. En effet, la section en cuivre avoisinant 54,6mm² est trois fois plus lourde et n’offre que 30% de résistance mécanique en plus. L’intensité du courant pour le transit a une valeur efficace acceptable et ne nécessite donc pas de disjoncteur à haut pouvoir de coupure. Les interrupteurs aériens à commande manuelle ont les plus faibles valeurs de courant assignés dans le catalogue CAT RETIS SOLUTIONS. Si on respecte les critères imposés par HFF, le courant de court-circuit admissible et la puissance de court-circuit admissible obtenu avec le conducteur almélec 54,6 sont plus grands par rapport à ceux des conducteurs alu-acier et cuivre. Le dépassement des ces courants provoquent la ruine de l’ouvrage avant le déclenchement des disjoncteurs : notre conducteur contribue alors à l’augmentation de la sécurité des installations. La chute de tension de 2.48% permet une qualité optimale de fourniture de l’énergie. Le moment de puissance de la ligne est de 13.27 [MWkm].
Celà signifie qu’il est encore possible de transporter en 20kV et avec la chute de tension précédente, la puissance fournie par la centrale, sur 13.27 km. Notre conducteur permet alors une grande capacité de transit avec un courant très modéré. La densité économique pour les distributions HTA est comprise entre 0.6 [A/mm²] et 1[A/mm²], une valeur supérieure à 1 traduit des pertes joules, et une valeur inférieure à 0.6, des pertes de matière. La densité de courant est de 0.70943 [A/mm²]. Elle est incluse dans l’intervalle de densité économique HTA Pour tous les conducteurs de la base de données, les pertes joules diminuent avec la chute de tension ; plus la densité du courant s’approche de 0.6 [A.mm²] , plus la chute de tension augmente. Le matériau « aluminium-acier » a été écarté car il présente une résistance électrique 1.8 fois supérieure à l’almélec dans cette catégorie de section, et accuse ainsi un échauffement considérable.
De plus le terrain ne nécessite pas une grande résistance mécanique. Le choix de l’almélec, vis-à-vis de l’aluminium-acier limite donc les pertes Joules, l’écartement entre conducteurs de phase et la hauteur des supports. Le surplus de résistance mécanique et de résistance électrique de ces conducteurs provient des sections d’acier qui composent leurs brins centraux. Le cuivre est cependant meilleur conducteur : pour respecter la chute de tension de 3% , il faut une section de 22 mm² en cuivre. En effet le CuER 22 mm²_NFC_34_110_3 a à peu près la même résistance électrique que l’almélec 54,6mm². De plus, le cuivre évacue mieux la chaleur ; et la capacité thermique élevée réduit énormément l’échauffement. Les seuls inconvénients pour le cuivre sont le coût et la longueur maximum de portée.
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Table des matières
INTRODUCTION
PARTIE I : PARTIE INTRODUCTIVE
Chapitre I : L’ELECTRIFICATION
I-1 HISTORIQUE DE L’ELECTRIFICATION NATIONALE
I-2 TRANSPORT ET DISTRIBUTION DE L’ENERGIE ELECTRIQUE
I-2-1 Les centrales électriques et les lignes de transport d’énergie
I-2-2 Les postes électriques
I-2-3 Le système de production national
I-2-4 La consommation nationale de l’électricité
I-3 ELECTRIFICATION RURALE
I-3-1 Généralités
I-3-2 Rôles et problèmes de l’électrification rurale
I-3-3 Les organismes d’Etat opérant dans le secteur de l’électricité
Chapitre II : LA SITUATION ENERGETIQUE A TSIROANOMANDIDY
II-1 Les données électriques du réseau électrique de Tsiroanomandidy
II-1-1 La centrale thermique de la JIRAMA
II-1-2 Données des lignes et des branches MT
II-1-3 Schéma unifilaire du réseau de distribution MT de Tsiroanomandidy
II-2 Données d’exploitation du réseau de Tsiroanomandidy
II-2-1 Statistiques de consommation de pointe
II-2-2 Evolution annuelle de la demande
II-2-3 Prévision de la puissance de pointe pour les années à venir
II-2-4 Vente de l’énergie
II-3 Position de la problématique et solutions proposées
II-3-1 Synthèse de la problématique
II-3-2 Solutions proposées
PARTIE II : METHODOLOGIE
Chapitre III : CALCUL MECANIQUE DES LIGNES AERIENNES
III-1 Equation de la chaînette et tension mécanique
III-1-1 Equation de la chaînette
III-1-2 Tension mécanique en un point d’abscisse quelconque
III-2 Portée de niveau
III-2-1 Tension mécanique admissible
III-2-2 Flèche minimum
III-2-3 Longueur de câble
III-3 Portée dénivelée
III-3-1 Tension mécanique admissible
III-3-2 Flèche minimum
III-3-3 Longueur de câble
III-4 Variation d’état physique d’un conducteur métallique
III-4-1 Poids apparent et angle d’inclinaison
III-4-2 Equation de changement d’état
III-4-3 Application à la recherche de la portée critique
III-5 Canton de pose – Portée équivalente
III-6 Effort agissant sur les supports-Dimensionnement
III-7 Echauffement des conducteurs
III-8 Vibrations éoliennes
III-9 Ecartements entre conducteurs
III-9-1 Contraintes électriques de l’écartement
III-9-2 Longueur de chaînes d’isolateurs
III-9-3 Expression de l’écartement entre conducteur
III-10 Organigrammes de calcul mécanique
III-10-1 Calcul mécanique d’une portée isolée
III-10-2 Les sous programmes: calcul de la portée critique et calcul de la tension mécanique horizontale
III-10-3 Le sous programme de calcul des efforts sur les supports
III-10-4 Calcul des constantes thermodynamiques et de la température en fonctionnement normal
Chapitre IV : CALCUL ELECTRIQUE DES LIGNES AERIENNES
IV-1 Modélisation des lignes électriques aériennes
IV-1-1 Les éléments constitutifs des lignes
IV-1-2 Modèle général d’une ligne triphasée
IV-1-3 Calcul des paramètres linéiques propres et mutuels
IV-1-4 Réduction des constantes linéiques longitudinales du modèle général
IV-1-5 Réduction des constantes linéiques transversales du modèle général
IV-1-6 Schémas équivalents monophasés ou modèles symétriques des lignes
IV-2 Modélisation de l’alternateur
IV-2-1 Le rotor ou inducteur
IV-2-2 Le stator ou l’induit
IV-2-3 Modélisation électrique
IV-3 Modélisation électrique du transformateur
IV-3-1 Définitions-principes
IV-3-2 Modélisation électrique et schéma équivalent
IV-3-3 Puissance et rendement d’un transformateur triphasé
IV-4 Modélisation des charges
IV-4-1 Types de charges
IV-4-2 Expression des puissances
IV-4-3 Chute de tension et section minimum admissible d’une ligne
IV-4-4 Compensation du réactif
IV-5 Effet ferranti
IV-6 Adaptation de la ligne – Puissance naturelle
IV-7 Moment de puissance et chute de tension dans une distribution radiale
IV-8 Organigrammes de calcul des paramètres linéiques des lignes
PARTIE III : APPLICATIONS ET RESULTATS
Chapitre V : MONOGRAPHIE ET DESCRIPTION DU SITE D’IMPLANTATION
V-1 Données géographiques du site
V-1-1 La région du Bongolava
V-1-2 Le site hydroélectrique d’Ampitabepoaky
V-2 Données topographiques de la région pour le tracé de la nouvelle ligne
V-2-1 L’altimétrie
V-2-2 La planimétrie
V-2-3 Le profil en long
Chapitre VI : RESULTATS DE CALCULS ELECTRIQUES DE LA LIGNE
VI-1Présentation du logiciel Aerial Nude HTA Selector (A .N.H.S)
VI-1-1 Généralités
VI-1-2 Principe de fonctionnement
VI-2 Projet comparatif
VI-3 Résultat de dimensionnement électrique pour la ligne de la Société HFF
VI-4 Organigramme de sélection d’un conducteur
Chapitre VII : RESULTATS DE CALCULS MECANIQUES DE LA LIGNE
VII-1Présentation du logiciel Aerial HTA Mechanical Calculator (A H.M.C)
VII-1-1 Généralités
VII-1-2 Principe de fonctionnement
VII-2 Résultat du tracé de la ligne
VII-2-1 Résultat du tracé et tableau de pose à 30°C
VII-2-2 Résumé des caractéristiques de la ligne
VII-2-3 Devis matériel
Chapitre VIII : INTERPRETATIONS DES RESULTATS ET DISCUSSION
VIII-1 Le choix du conducteur avec A.H.N.S
VIII-2 Le dimensionnement mécanique de la nouvelle ligne avec A.H.M.C
VIII-3 Discussion et synthèse des résultats
PARTIE IV : ETUDE D’IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX DUS A L’IMPLANTATION D’UNE LIGNE HTA
I-Introduction et définitions
I-1 Définition de l’environnement
I-2 Environnement et développement durable à partir d’un projet
I-3 Charte de l’Environnement Malgache et décret MECIE
II-Etudes d’Impacts Environnementaux relatifs aux réseaux électriques aériens
II-1 Impacts environnementaux relatifs aux réseaux électriques aériens
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
WEBOGRAPHIE
ANNEXES
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