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Remerciements En premier lieu, je tiens à présenter mes remerciements à l’entreprise l’ONE qui nous a permis de suivre la formation en qualités des stagiaires, cette formation nous a était d’une importante utilité, pour élargir mon horizon de vision et à contribuer à l’amélioration de nos connaissances, forger notre savoir faire par le retour d’expérience. Je voudrais aussi adresser mes remerciements à M. Abdelghani SALMI chef d’AD Errachidia, à notre encadrant Houcine EL HADDAD et Omar HIDA pour leur suivi et leur disponibilité pour l’élaboration de ce travail. Mes remerciements vont aussi à M. Abdeloihed LAADIOUI de l’unité postes/AD Errachidia et à toute personne ayant contribué de près ou de loin à l’accomplissement de ce travail. Enfin, je réserve mes chaleureux remerciements à tous le personnel le l’AD Errachidia pour leurs aides, leurs soutiens et leurs gentillesse et toute personne ayant contribuée, de près ou de loin, à l’élaboration de ce travail en l’occurrence.

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Dédicace A mes parents, RABHA et ABDELKARIM, modèle de foi et de persévérance, Aucune expression ne serait exprimer toute l’affectation et tout l’amour que je vous porte. Que ce travail soit l’exaucement de vos vœux tant formulés, de vos prières et le fruit de vos innombrables sacrifices. A mes bien aimés sœurs et frères A toute ma famille, A mes respectueux professeurs A mes très chers Amis

Driss EL KHOUKHI

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Sommaire : Avant propos : présentation de secteur de l’énergie électrique au Maroc……………………………………………………..4 Chapitre 1 : aperçue sur l’ONE 1 : Historique…………………………………………………………………………………………………………………………………………………8 2 : Missions de l’ONE …………………………………………………………………………………………………………………………………..10 3 : Objectifs de l’ONE : …………………………………………………………………………………………………………………………………10 4: Activités de l’ONE: …………………………………………………………………………………………………………………………………..10 5 : Organigramme de l’ONE :……………………………………………………………………………………………………………………….15 Chapitre 2: principaux appareillages des postes HT/MT I. II.

III.

Description générale de poste d’ERRACHIDIA……………………………………………………….16 Appareillage des postes HT/MT …………………………………………………………………………...16 1: Appareillage de coupure…………………………………………………………………………………….18 1.1 Disjoncteur……………………………………………………………………………………………………..18 1.2 Sectionneur…………………………………………………………………………………………………....23 Appareillage de transformation: …………………………………………………………………………….25 Transformateur triphasé :...................................................................................28 a) Construction: ……………………………………………………………………………………………………29 b) Types de transformateurs : …………….................................................................33 Chapitre 3 : Protection des transformateurs 1. 2. 3. 4.

Protection mécanique………………………………………………………………………..35 Protection statique………………………………………………………………………….…35 Protection numérique ……………………………………………………………………….35 Protection des transformateurs :……………………………………………………….36

Conclusion: …………………………………………………………………………………………………………………………………………..42

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Avant propos : Présentation du secteur de l’énergie électrique au Maroc :

L’électricité est une forme d’énergie d’un emploi particulièrement commode en raison de l’aisance avec laquelle elle peut être transportée et utilisée comme une source sous des formes diverses : Mécanique pour les moteurs    

Thermique pour les résistances de chauffage ; Lumineuse pour l’éclairage électrique Chimique pour l’électrolyse Etc. … Aussi, ses applications industrielles sont-elles des plus nombreuses et variées. Cet aspect quasi universel lui a conféré un rôle indispensable pour tout développement socio-économique e donc un intérêt général que définit le secteur public. Pour cette raison d’une part et en raison de sa contribution au fonctionnement d’autres services publics d’autre part, l’énergie électrique fait l’objet d’une règlementation particulière au Maroc : la gestion du secteur est exercée par des personnes publiques et privées qui opèrent toutes sous la tutelle et le contrôle de l’ETAT. Le secteur d’électricité est organisé en trois sous-secteurs : la production, le transport et la distribution.

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I.

Sous secteur de la production :

La demande d’énergie électrique connait une croissance soutenue estimée a 7% annuellement, notamment avec le programme d’équipement en moyens de besoins, la production en concession a été mise en place. D’autres operateurs interviennent dans le secteur : les producteurs industriels autonomes qui ont installé des moyens de production pour satisfaire totalement ou partiellement leurs besoins exclusifs en énergie électrique. Il s’agit principalement des exploitations minières des complexes de traitement du phosphate, d’industrie de raffinage du pétrole. De plus, ils sont connectés au réseau national pour disposer soit du complètement a leurs besoins soit pour s’assurer du secteurs d’alimentation en cas de non disponibilité de leur source propre, ce qui leur permet de conclure des contrats d’achat d’énergie avec l’ONE. En outre, il, reste à signaler que dans le cadre des conventions de coopération, l’ONE procède à des échanges d’énergie électrique avec ses voisins immédiats l’ALGERIE et l’ESPAGNE. La production de l’électricité au MAROC se fait dans des centrales utilisant différentes sources d’énergie et différents procédés de production, à savoir principalement :  Des centrales thermiques à vapeur consommant du fuel-oil ou de Charbon.  Des centrales thermiques à turbine à gaz.  Des centrales thermiques diesel.  Des centrales hydrauliques.  Des parcs de générateurs éoliens.

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II.

Sous secteur du transport :

Le transport, fonction exclusif de l’ONE, consiste à assurer l’approvisionnement des régions consommatrices du réseau interconnecté. L’office dispose d’un dispatching national qui est un département chargé de gérer instantanément les systèmes de production et de transport de l’électricité en vue de satisfaire la clientèle sur l’ensemble du territoire national, au moindre cout avec la meilleure qualité de service. Le réseau de transport comprend : Les lignes à très haute tension à 400KV et 150KV qui permettent d’cheminer l’énergie produite par les centrales et les usines vers les centres importants de consommation. Les lignes à haute tension 60KV qui alimentent l’ensemble d’une région en se connectant aux centres de distribution et aux clients industriels importants. Les postes de transformation d’interconnexion THT/HT, de répartition HT/MT et de distribution MT/BT. La gestion de l’ensemble des équipements de l’ONE, est centralisée au niveau du DISPATCHING NATIONAL qui se trouve à Casablanca.

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III.

Sous secteur de la distribution :

La fonction de distribution est une fonction à double caractère commercial et technique. Elle consiste à :  Assurer la fourniture de l’énergie électrique aux abonnés directs en moyenne et basse tension ;  Elaborer les études de planification et de construction de lignes et postes de distribution ;  Réaliser les travaux d’équipement, d’extension et de renforcement des réseaux de distribution ;  Assurer la gestion commerciale des abonnés ; La fonction distribution à l’ONE s’occupe d’autres fonctions, à savoir, la production électrique par les petites unités autonomes installées dans les petites agglomérations trop éloignées du réseau (exemple : DAKHLA, SMARA, etc. …) pour assurer ces fonctions multiples et savoir sa clientèle répartie sur plus de 1000 communes urbaines et rurales du pays, l’ONE s’est dotée d’une structure décentralisée basée sur le découpage administratif du royaume. Cette structure repose sur la création de services régionaux qui se chargent de la gestion locale de la clientèle. Le développement du réseau de distribution est axé sur l’extension et le renforcement de l’alimentation des grandes et petites agglomérations. L’orientation actuelle est de développer d’avantage l’électrification rurale globale (PERG) qui a été mis en place et est en cours de réalisation.

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Chapitre 1 :

Aperçue sur l’ONE 1. Historique : Crée par dahir en août 1963 l’Office National de l’Electricité à été substitué à la société Electrique du Maroc pour prendre en main le secteur électrique : production, transport et distribution. C’est un établissement public ayant un caractère industriel et commercial et possédant une autonomie financière. Les droits et obligations de l’ONE sont définis dans un cahier de charge approuvé par décret en 1974, qui indique les conditions techniques, administratives et financières relatives à l’exploitation des ouvrages de production, de transport et de distribution de l’électricité. Les ouvrages de production dont dispose l’ONE, sont constitués de 24 usines hydroélectriques totalisant une puissance installée de 1175MW, de 5 centrales thermiques vapeur totalisant 2505MW, de 7 centrales à turbines à gaz et plusieurs centrales Diesel totalisant 786MW et un parc éolien de 50MW, soit une puissance installée totale de 4516MW . Parmi ces ouvrages de production, la centrale thermique de Jorf Lasfar de 1320MW ainsi que le parc éolien d’Alkodia Al Baida de 50 MW, sont exploités par des opérateurs privés dans le cadre de contrats de production concessionnels. Le cout de l’énergie électrique produite est fixé contractuellement. L’ONE garantit l’achat de tout l’énergie produite par la centrale de Jorf Lasfar et le parc d’Alkodia Al Baida.

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Le réseau de transport, reliant les moyens de production aux centres de consommation, qui couvre une très grande partie de territoire national, est constitué de lignes 400KV, 225KV, 150KV et 60KV d’une longueur totale de l’ordre 17107 KM environ. Il est par ailleurs, interconnecté avec le réseau algérien au moyen de deux lignes 225KV et avec le réseau espagnol au moyen de deux câbles 400KV sous marins. Les réseaux de distribution de l’ONE sont constitués de prés de 36955 KM en moyenne tension et de 92 130 KM en basse tension. L’énergie électrique est distribuée par :  L’ONE en zone rurale et dans plusieurs centres urbains ;  Les régimes municipaux ou intercommunaux, placées sous la tutelle du Ministère de l’intérieur pour les grands centres urbains ;  Les concessionnaires privés, cas de LYDEC à Casa, REDAL à Rabat et VIVENDI à Tanger et Tétouan.

La coordination de gestion de l’ensemble du réseau de l’ONE est assurée à partir de Dispatching national, implanté à Casablanca et doté de moyens modernes permettant une surveillance permanente et une exploitation optimale.

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2010/2011 2. Missions de l’ONE : Les principales missions de l’ONE consistent à :     

Répondre aux besoins du pays en énergie électrique ; Gérer et développer le réseau du transport ; Planifier, intensifier et généraliser l’extension et l’électrification rurale ; Œuvrer pour la promotion et le développement des énergies renouvelables ; Et, d’une façon plus générale, gérer la demande globale de l’énergie électrique. 3. Objectifs de l’ONE :

Les principaux objectifs de l’ONE consistent à :  Couvrir dans les meilleures conditions techniques et économiques la progression de la demande d’énergie. Réduire les tarifs moyens et hautes tensions pour atteindre des prix concurrentiels au Maroc.  Assurer directement ou indirectement la couverture financière de programmes d’investissements de plus en plus lourds et indispensables au développement de l’économie de pays. Devant la volonté de désengagement de l’état d’autre part, l’ONE s’oriente vers l’approche qui consiste à avoir recours aux producteurs concessionnaires privés, à la coopération par les interconnexions des réseaux avec des puissances garanties.

4. Activités de l’ONE : L’ONE opère dans les trois métiers-clés du secteur de l’électricité : la production, le transport et la distribution.  Production : En tant que producteur, l’ONE a la responsabilité de fournir sur tout territoire national et à tout instant une énergie de qualité dans les meilleures conditions économiques. Il assure cette fourniture par les moyens de production Rapport de stage

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2010/2011 qu’il exploite directement ainsi que par les ouvrages qu’il a confiés à des opérateurs privés dans le cadre de contrats de production concessionnaire. Au-delà de la gestion technique et de l’amélioration des ouvrages de son parc de production, l’ONE développe de nouveaux moyens de production et de nouvelles technologies en conciliant performance économique, expertise technique, modélisation des ressources énergétiques nationales notamment les énergies renouvelables et préservation de l’environnement. Le parc de production de l'ONE est constitué de centrales électriques ayant une puissance totale installée à fin 2009 de 6127,4 MW. Centrales usines hydrauliques STEP (Station Pompage et turbinage d’Afourer)

Puissance installée en MW 1 283,8 464

centrales thermiques vapeur

2 385

charbon (y compris JLEC)

1785

Fioul

600

Centrales turbines à gaz

915

Cycle combiné de TAHADDART

680

Thermique diesel

178,7

Total Thermique

4 158,7

Eolien (ONE et CED) Total ONE

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220.9 6 127,4

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2010/2011  Transport : Ayant pour mission d'assurer le transport de l'énergie électrique et la sécurité d'alimentation du pays, l'ONE développe et renforce son réseau de transport qui couvre la quasi-totalité du territoire national. D'une longueur totale de 20 350 km en 2009, le réseau de transport national est interconnecté aux réseaux électriques espagnol et algérien, dans l'objectif de : 

Renforcer la fiabilité et la sécurité d'alimentation,



Bénéficier de l'économie potentielle sur le prix de revient du kWh,



Intégrer le marché électrique national dans un vaste marché euromaghrébin.

Il a été procédé en 2006 au doublement de la capacité de transit de l'interconnexion électrique entre le Maroc et l'Espagne de 700 à 1400 MW. L'ONE a également mis sous tension en septembre 2009, le renforcement de l'interconnexion Maroc-Algérie augmentant ainsi la capacité de transit de 700 à 1400 MW. Avec le renforcement des interconnexions, le Maroc est devenu un carrefour énergétique entre les deux rives de la Méditerranée et offre l'infrastructure de base à l'émergence d'un véritable marché de l'électricité. Pour répondre aux besoins du pays en énergie électrique, l'ONE a lancé un vaste programme de développement du réseau national de transport et de mise en place de véritables " autoroutes de l'électricité " vers les pays voisins. Ce programme comprend : 

L'extension et le renforcement des lignes 400 kV, 225 kV et 60 kV,



Un nouveau dispatching national pour assurer une meilleure gestion technico-économique des moyens de production et de transport,



La mise en place de la télégestion des centrales.

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Puissance installée à fin 2009 (en MVA) Nombre de Transfos

Puissance installée (MVA)

THT/HT

124

15 780

HT/MT

386

5 752

Total

510

21 532

Longueur de lignes à fin 2009 (en km) Tension

Longueur en km

400 kV

1 361

225 kV

7 724

150 kV

147

60 kV

11 118

Total

20 350

 Distribution : La satisfaction de la clientèle et le service public constituent deux axes prioritaires de l'ONE qui œuvre en permanence pour l'amélioration de la qualité de service sur le plan technique et commercial. L'ONE c'est : Le premier distributeur d'électricité au Maroc avec une part de marché de 55%, 10 directions régionales sur tout le territoire, Rapport de stage

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2010/2011 Un réseau commercial de 51 Agences de Service et plus de 164 Succursales, Une amélioration continue de la qualité de services: externalisation des points d'encaissement, promotion du prépaiement, mise en place de " SIRIUS ", progiciel intégré de gestion commerciale, télé-conduite régionale…

Eclairagepublic L'ONE poursuit sa politique visant l'encouragement des Communes à opter pour la gestion déléguée du service d'éclairage public en confiant ce service à l'ONE ou à des opérateurs spécialisés. Les objectifs étant d'encourager l'utilisation d'équipements moins énergétivores pour l'éclairage public, la rationalisation de la consommation d'énergie électrique dédiée à cette utilisation et à la systématisation de l'entretien des installations. A ce jour, l'ONE assure la gestion de l'éclairage public dans les villes d'Al Hoceima, Béni Mellal, Benslimane, Bouarfa, Chefchaouen, Essaouira, Imzouren, Khemisset, Khouribga, Nador, Tanger, Taza, Zghanghan et quelques quartiers du Grand Casablanca.

Longueur des lignes et Puissance installée Longueur de lignes en km Année 2008

Année 2009

Lignes MT (en km)

61 634

69 059

Lignes BT (en km)

127 829

134 491

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5: Organigramme de l’ONE:

Direction générale ALI FASSI FIHRI

Agence contrôle des opérations

Direction audit et organisation

Division communication

Direction sécurité, environnement et qualité

Pôle développement

Pôle finance et commercial

Pôle ressources

Pôle industriel

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Chapitre 2 : Principaux appareillages des postes HT/MT

Un poste est une installation comportant de l’appareillage électrique et éventuellement du matériel de transformation, de compensation, de conversion… est destiné a assurer la liaison entre plusieurs installations électriques.

I.

Description générale du poste d’ERRACHIDIA :

Une poste HT/MT type, c’est celui qu’on trouve ici à ERRACHIDIA, est généralement télécommandé par un DCR (Département de Conduite Régionale) ou télé alarmé vers un poste THT/HT ou vers DCR. Il se compose de :  Un ou plusieurs départs HT.  Un ou plusieurs transformateurs HT/MT de puissance maximale de 400MVA dont un seul est en travail , l’autre disponible et prêt à être en service soit manuellement ou automatiquement par l’ intermédiaire d’une permutation automatique.  Un ou plusieurs arrivées MT.

II.

Appareillage des postes HT/MT :

1 : rappel sur les composants électriques d’une poste HT/MT : On cite ci-après les principaux composants électriques entrant dans la composition d’un poste HT/MT :     

Disjoncteur, Sectionneur, Transformateur de mesure (courant, tension), Transformateur de puissance, Parafoudre,

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 Sources auxiliaires : o Courant alternatif o Courant continu (batterie chargeur),  Comptage de l’énergie électrique,  Système de control local,  Système de télé conduite :  Télécommande,  Télémesure, Etc. … Les organes électriques sont présents à tous les endroits d'un réseau électrique où une isolation et une protection sont nécessaires, ainsi qu'un besoin de connexion. Ils peuvent être présents auprès des génératrices, des moteurs, des transformateurs et dans les postes électriques.

Dans les postes électriques, l'appareillage électrique est nécessaire à la fois en amont et en aval du transformateur électrique. L'appareillage de la partie basse tension est parfois regroupé dans un PDC (Power Distribution Center). Ce bâtiment possède généralement des disjoncteurs de moyenne tension (~15 kV) pour assurer la protection du système de distribution. On peut également trouver d'autres équipements tels que relais, équipements de mesure et de communication pour assurer le contrôle du poste électrique. Une sélection de sujets est présentée ci-dessous pour montrer les récentes évolutions concernant essentiellement les équipements électrotechniques. Le premier ensemble de sujets concerne le disjoncteur lui-même : de nouvelles techniques d’interruption, réduisant l’énergie de fonctionnement, l’optimisation des chambres de coupure, via une modélisation de l’arc électrique des différents

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2010/2011 milieux, des méthodes de calcul sophistiqué, et des essais en laboratoire, la fiabilité des équipements électriques prise en compte dès la phase de conception. Le second ensemble de sujets concerne le cœur du poste : le transformateur de puissance ; tenue électromécanique aux courts circuits qui doit être testées, capitalisation des pertes pour permettre le choix d’un conception optimisant la durée de vie de l’équipement, réduction des bruits pour tenir compte des contraintes de l’environnement spécifiques aux zones urbaines, les connections haute et moyenne tensions pour réduire l’impact sur la surface ou le volume nécessaire à l’installation de transformateur de puissance. Le troisième ensemble d’articles considère le poste HT/MT dans sa totalité : sécurité du personnel, avec les essais de tenue à l’arc interne, et propositions visant à améliorer la disponibilité électrique du poste.

1 .appareillage de coupure : 1-1

: Disjoncteur :

Selon la définition donnée par la Commission électrotechnique internationale, un disjoncteur à haute tension est destiné à établir, supporter et interrompre des courants sous sa tension assignée (la tension maximale du réseau électrique qu'il protège) à la fois :

* dans des conditions normales de service, par exemple pour connecter ou déconnecter une ligne dans un réseau électrique * dans des conditions anormales spécifiées, en particulier pour éliminer un court-circuit, ou les conséquences de la foudre

De par ses caractéristiques, un disjoncteur est l’appareil de protection essentiel d’un réseau à haute tension, car il est seul capable d'interrompre un courant de court-circuit et donc d'éviter que le matériel soit endommagé par ce court-circuit. Rapport de stage

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 Principe de fonctionnement La coupure d’un courant électrique par un disjoncteur à haute tension est obtenue en séparant des contacts dans un gaz (air, SF6 ou hexafluorure de soufre...) ou dans un milieu isolant (par exemple le vide). Après séparation des contacts, le courant continue de circuler dans le circuit à travers un arc électrique qui s’est établi entre les contacts du disjoncteur

Arc entre les contacts d'un disjoncteur à haute tension

À ce jour, tous les disjoncteurs à haute tension (52 kV à 800 kV) utilisent le gaz pour l'isolement et la coupure. La technique de coupure dans le vide est limitée aux applications en moyenne tension Dans les disjoncteurs à gaz, le courant est coupé lorsqu’un soufflage suffisant est exercé sur l’arc électrique pour le refroidir et l’interrompre

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À l'état normal, le gaz contenu dans le disjoncteur est isolant, il permet de supporter la tension du réseau connecté à ses bornes. Lorsque les contacts du disjoncteur se séparent, l'intervalle entre les contacts est soumis à un fort champ électrique et la température du milieu devient très élevée (elle peut atteindre 15 000°C ou plus), les molécules de gaz sont décomposées et le milieu est alors un plasma (ou gaz ionisé) avec circulation d'électrons et d'ions qui assurent le passage du courant. Sous l'action du soufflage exercé sur l'arc lors du fonctionnement du disjoncteur, la température de l'arc diminue, les électrons et les ions se recombinent et le fluide retrouve ses propriétés isolantes. La coupure de courant est alors réussie

Pour les disjoncteurs à haute tension, le principe de coupure retenu est la coupure du courant lorsqu'il passe par zéro (ceci se produit toutes les dix millisecondes dans le cas d’un courant alternatif à 50 Hz). En effet, c'est à cet instant que la puissance qui est fournie à l’arc par le réseau est minimale (cette puissance fournie est même nulle à l’instant où la valeur instantanée du courant est nulle), on peut donc espérer, moyennant un soufflage suffisant, mettre à profit cet intervalle de temps pendant lequel le courant est de faible intensité pour refroidir suffisamment l’arc afin que sa température diminue et que l’espace entre les contacts redevienne isolant

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Techniques de coupure:  Disjoncteur à huile : La coupure dans l’huile s’est ensuite imposée en haute tension après avoir été utilisée en moyenne tension. Sous l’action de l’arc électrique, l’huile est décomposée, plusieurs types de gaz sont produits (essentiellement de l’hydrogène et de l’acétylène) lors de cette décomposition. L’énergie de l’arc est utilisée pour décomposer et évaporer l’huile, ceci permet de refroidir le milieu entre les contacts et par suite d’interrompre le courant à son passage par zéro. Par la suite, dans les années 1950, les « disjoncteurs à faible volume d’huile » ont été conçus pour réduire la quantité d’huile nécessaire et surtout limiter le risque d’incendie inhérent aux disjoncteurs à gros volume d’huile. L’arc se développe dans un cylindre isolant afin de limiter sa longueur et de contrôler autant que possible l’énergie contenue dans l’arc. Cette énergie est utilisée pour générer le soufflage par vaporisation de l’huile comme expliqué précédemment. Cette technique que l’on appelle par « auto-soufflage » sera reprise plus tard pour les disjoncteurs à SF6. Elle a été appliquée pour des tensions assignées atteignant 765 kV et des courants de défaut très élevés, pouvant atteindre 50 kA Ces disjoncteurs avaient pour principaux inconvénients de nécessiter de nombreux éléments de coupure en série (pour tenir la tension), et de nécessiter un entretien important et délicat (remplacement de l’huile usagée). Ils ont été supplantés par les disjoncteurs à SF6 qui nécessitent peu de maintenance et ont une longue durée de vie.

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 Disjoncteur à haute tension au SF6 (Hexafluorure de soufre) : Le gaz SF6 est maintenu sous haute tension (20 à 35 bars) à l’aide d’un compresseur. Cette haute pression permet d’assurer la tenue diélectrique et de provoquer le soufflage de l’arc pour la coupure. Le soufflage intense exercé dans ces disjoncteurs a permis d’obtenir de très hautes performances (courant coupé jusqu’à 100 kA sous haute tension) et avec une durée d’élimination du défaut très courte permettant d’assurer une bonne stabilité des réseaux en cas de défaut. Les très bonnes propriétés du SF6 ont entraîné l'extension de la technique SF6 au cours des années 1960 et son utilisation pour le développement de disjoncteurs à fort pouvoir de coupure sous des tensions de plus en plus élevées allant jusqu'à 800 kV et 1100 k.

Disjoncteur à haute tension

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 Performances d’un disjoncteur à haute tension La performance principale qui caractérise un disjoncteur est son pouvoir de coupure en court-circuit, c’est-à-dire le courant maximal qu’il est capable d’interrompre sous sa tension assignée (tension maximale du réseau où il est utilisé). Les valeurs du pouvoir de coupure sont comprises typiquement entre 25 kA et 63 kA (exception faite des disjoncteurs de générateurs). Suivant son utilisation, des performances spécifiques peuvent être exigées par l’utilisateur, par exemple la capacité de manœuvrer des lignes à haute tension sans provoquer de surtensions sur le Réseau électrique. Ces performances sont vérifiées par des essais effectués en vraie grandeur, suivant des normes, dans des laboratoires spécialisés.

1-2 : Sectionneur : 1 définition : Le sectionneur est un appareil électromécanique permettant de séparer, de façon mécanique, un circuit électrique et son alimentation, tout en assurant physiquement une distance de sectionnement satisfaisante électriquement. L'objectif peut être d'assurer la sécurité des personnes travaillant sur la partie isolée du réseau électrique, d'éliminer une partie du réseau en dysfonctionnement pour pouvoir en utiliser les autres parties. Le sectionneur, à la différence du disjoncteur ou de l'interrupteur, n'a pas de pouvoir de coupure, ni de fermeture. Il est impératif d'arrêter l'équipement aval pour éviter une ouverture en charge. Dans le cas contraire de graves brûlures pourraient être provoquées, liées à un arc électrique provoqué par l'ouverture.

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La fonction principale d'un sectionneur haute tension est de pouvoir séparer (un disjoncteur isole mais ne sépare pas : notions de distance) un élément d'un réseau électrique (ligne à haute tension, transformateur, portion de poste électrique, ...) afin de permettre à un opérateur d'effectuer une opération de maintenance sur cet élément sans risque de choc électrique. Le sectionneur doit :   

indiquer sans ambiguïté sa position : on parle parfois de « coupure visible » ; pouvoir être cadenassé pour garantir à l'opérateur qu'un circuit isolé ne sera pas refermé par inadvertance ; posséder une isolation entre les bornes, qui garantisse à l'opérateur qu'une surtension ne puisse pas mettre en défaut cette isolation et remettre malencontreusement le circuit sous tension.

2 Performances de sectionneur : Les performances des sectionneurs à haute tension sont définies dans les normes internationales, telles que CEI. La performance principale qui caractérise un sectionneur est sa tenue au courant de court-circuit, c’est-à-dire le courant maximal qu’il est capable de supporter lorsqu'il est fermé. Les valeurs de tenue au courant de court-circuit sont comprises typiquement entre 25 kA et 63 kA . La tenue diélectrique est un autre paramètre important, caractérisant la capacité à isoler du sectionneur, même en présence de surtensions.

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III.

Appareillage de transformation :

a) Maitrise de l’aspect théorique des transformateurs :  Le calcul des courants de court-circuit : Il est fait conformément aux normes de références ou au cahier des charges. On prend on compte tous les cas possibles court-circuit bi et triphasés, courtcircuit monophasés, aux bornes de tous les enroulements. On considère l’hypothèse la plus pessimiste d’un court-circuit franc, avec asymétrie maximum du courant de court-circuit. Enfin on retient le cas le plus sévère pour le calcul des efforts électrodynamiques de court-circuit et des contraintes qui ont résultent. Le transformateur doit supporter les effets thermiques et mécaniques du court-circuit pendant la durée spécifiée (en général 2 secondes). L’aspect thermique se calcule simplement, avec l’hypothèse d’un échauffement adiabatique des bobinages pendant le court-circuit. Cet aspect est rarement dimensionnant pour les transformateurs de grande puissance.

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L’aspect tenu aux efforts électrodynamiques est de loin le problème principal pour les transformateurs de grande puissance, où ces efforts peuvent atteindre des valeurs importantes. Les efforts électrodynamiques sont calculés d’après la loi de Laplace. La justesse du calcul dépend essentiellement de la détermination du champ magnétique de fuite. Les calculs de champ magnétique peuvent être faits facilement à partir des méthodes analytiques classiques, ou avec des méthodes à éléments finis. Les constructeurs disposent de programmes permettant un calcul rapide et précis des efforts électrodynamiques. Dans tout transformateur, le champ magnétique présente une composante axiale (qui induit des efforts radiaux) et une composante radiale (qui induit des efforts axiaux). Les efforts aussi bien axiaux que radiaux sont à prendre en compte par le concepteur.  Les contraintes liées aux efforts de court-circuit : Les contraintes qui s’exercent sur la partie active sont :  Les contraintes de flexion du cuivre entre cales ou réglettes ;  Les contraintes de compression ou de traction de cuivre ;  Les pressions sur les isolants, liées aux efforts axiaux. On calcul également les contraintes transmises au circuit magnétique ou à son habillage, et éventuellement à la cuve.

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 Maitrise de l’aspect pratique des transformateurs : Les essais de tenue aux courts-circuits Ces essais permettant de vérifier la validité des hypothèses de conception, ainsi que le comportement global de l’appareil, et la qualité de la fabrication. Ils sont effectués en conformité avec la norme spécifiée ou le cahier des charges. Au niveau de la fabrication, les précautions constructives suivantes ont été prises :  Bobinages des enroulements sous tension mécanique contrôlée pour éliminer les jeux entre spires.  Maitrise dimensionnelle des bobinages avec leurs isolants.  Pré-serrage des bobinages à un niveau suffisant pour limiter tout déplacement en cas de court-circuit.

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Les transformateurs triphasés : Définition : Le transformateur est un appareil statique à induction électromagnétique destiné à transformer un système de courants variables en un ou plusieurs systèmes de courants variables, d'intensité et de tension généralement différentes, mais de même fréquence.  Principe :

 Symbole :

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a) Construction d’un transformateur triphasé Un transformateur triphasé est composé de : − 3 enroulements primaires ; − 3 enroulements secondaires ; − D’un circuit magnétique constitué de 3 noyaux reliés par 2 culasses. Sur chaque noyau viennent prendre place un enroulement primaire et un enroulement secondaire.

 Utilisation o o o o o o

transport et distribution d'énergie; adaptation des niveaux de tension, couplage des réseaux; secteur des transports; alimentation de redresseurs ou de convertisseurs; transformateurs spéciaux; transformateurs de mesure.

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 Morphologie :

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 Groupes de couplage :

 pertes et rendement : Les transformateurs ont, d’une manière générale, un très bon rendement. Ce rendement est souvent supérieur à 99.7% pour les transformateurs de puissance. Les pertes ont été considérablement réduites depuis de nombreuses années. En ce qui concerne les pertes à vide, il est apparu sur le marché des tôles magnétiques avec des pertes spécifiques de plus en plus faibles. Les tôles hi persil classiques sont toujours utilisées, mais actuellement les constructeurs disposent de tôles à haute perméabilité, ainsi à des tôles scratchées qui sont actuellement les meilleurs tôles de marché.

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Par ailleurs, les constructeurs ont amélioré la découpe des circuits magnétiques. La découpe de 45° a été remplacée par une découpe à joint décalés élimine l’effet des entrefers au niveau des joints du circuit magnétique, et conduit à une réduction importante des pertes à vide.

En ce qui concerne les pertes dues à la charge, les constructeurs ont également mis en œuvre des améliorations notables. L’utilisation de câbles pré permutés par exemple. Permet une réduction importante des pertes par effet Foucault, dans des bobinages. Les pertes supplémentaires liées au flux de fuite ont aussi été réduites grâce à l’emploi d’écrans magnétiques. Pour toutes ces pertes liées au flux de fuite, les constructeurs utilisent des de plus en plus élaborés de champs magnétiques.

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b) types de transformateur : 1 : Transformateurs de puissance : Dans un ouvrage de transport d’énergie, le transformateur peut être un : Transformateur élévateur de centrale HT/THT ou MT/HT. Autotransformateur d’interconnexion THT/HT ; transformateur d’interconnexion ; transformateur abaisseur THT/HT ou HT/MT. 2 : Les transformateurs de mesure : Les transformateurs de mesure font l'interface entre le réseau électrique et un appareil de mesure. La puissance disponible au secondaire est définie en fonction des besoins de l'appareil de mesure.  Transformateur d’intensité : Ce type de transformateur, appelé aussi transformateur de courant, est dédié à l'adaptation des courants mis en jeu dans des circuits différents mais fonctionnellement interdépendants. Un tel transformateur autorise la mesure des courants alternatifs élevés. Il possède une spire au primaire, et plusieurs spires secondaires : le rapport de transformation permet l'usage d'un ampèremètre classique pour mesurer l'intensité au secondaire, image de l'intensité au primaire pouvant atteindre plusieurs kilos ampères (kA).

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2010/2011  Transformateur de tension : Ce transformateur est l'un des moyens pour mesurer des tensions alternatives élevées. Il s'agit d'un transformateur qui a la particularité d'avoir un rapport de transformation étalonné avec précision, mais prévu pour ne délivrer qu'une très faible charge au secondaire, correspondant à un voltmètre. Le rapport de transformation permet de mesurer des tensions primaires s'exprimant en kilovolts (kV). On le rencontre en HTA et HTB. D'autres technologies existent, comme celle du diviseur capacitif.

 Combiné de mesure (TT-TC) : Le combiné de mesure est un appareil comprenant deux transformateurs incorporés (un TC et un TT). Son rôle est double : la mesure de courant et de tension. Il permet une diminution notable de l’encombrement. Ces appareils rassemblent dans une même enceinte un transformateur de courant et un transformateur de tension, chacun ayant ses enroulements et circuits magnétiques propres. L’ensemble est placé sur un soubassement en tôle d’acier, surmonté d’un isolateur en porcelaine assurant l’isolement à la masse de la tête de borne supérieure. Cette dernière, contenant la partie active de transformateur de courant, comporte éventuellement sur son couvercle, outre les bornes primaires, le système de commutation en cas de rapports multiples. L’isolement de la haute par rapport à la basse tension et par rapport à la masse est assuré par du papier séché en étuve sous vide et imprégné à l’huile.

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Chapitre 3:

Protection des transformateurs :

I.

Protection mécanique :

C’est une protection ancienne basée sur la technique des relais constitués des bobines et contacts. On trouve dans cette catégorie les protections contre les courts-circuits. Exemple le MIC 11 au poste d’Errachidia, le ITGD 7182 aux postes Erfoud et Boudnib, le MISH 1111 au poste Rich et le MISH 2222 au poste Goulmima.

II.

Protection statique :

Les protections ampérométriques de type statique sont composées de cartes de seuils à technologie électronique et de relais électromécaniques. La carte et constituée de plusieurs composants électroniques et de circuits analogiques. Le signal obtenu par le réducteur de mesure est filtré, redressé et transformé en un signal continu proportionnel au premier. Il est comparé ensuite à la valeur de consigne afin d’envoyer la commande au relais électromécanique. Le relais électronique reçoit les signaux analogiques à partir des réducteurs de mesure, il les convertit en signaux analogiques plus faibles. Ces signaux analogiques de valeurs faibles attaquant alors des composants électroniques (diodes, transistor, etc.….) pour élaborer des informations via les contacts de déclenchements vers l’extérieur du relais(disjoncteurs)

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III.

Protection numérique :

Le numérique consiste à transformer les grandeurs analogiques en numérique. Le signal n’est plus qu’une suite de ‘0’ et de ‘1’, une fois sous cette forme, le signal peut être copié et transmis sans pertes car au lieu de transporter un signal d’amplitude doit varier fidèlement à l’original, on transporte un signal formé seulement de deux amplitudes. Ainsi lorsqu’un parasite perturbe un signal analogique, en numérique ce parasite n’aura aucun effet. Après un transport et un stockage en numérique le signal devra revenir à sa forme analogique. La protection numérique est constituée d’un ensemble de cartes à base de combinatoires logiques qui traitent les données sous leurs formes numériques, d’un convertisseur analogique numérique et d’un convertisseur numérique analogique. La protection numérique traite le signal analogique reçu par le transformateur de courant rien qu’avec des combinatoires logiques au sein de microprocesseur, ce qui nécessite un convertisseur analogique numérique avant le traitement des données et un convertisseur numérique analogique après ce traitement.

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IV.

Protection des transformateurs :

1/ Introduction : Un transformateur de puissance est un important dispositif ou partie d’un réseau, tant du point de vue de sa fonction que de son prix élevé. De ce fait, sa disponibilité est très importante pour éviter des pertes de production dues à des pannes. Selon sa puissance, certaines pièces de rechange, ou un transformateur de secours pourront être mise à disposition. La fiabilité du transformateur pourra être accrue par une bonne protection et supervision. Contrairement à un défaut sur une ligne qui peu être réparée sur place, le défaut sur un transformateur peut nécessiter une intervention en usine. 2/ Causes de défauts : Ils sont souvent causés par : *une perte d’isolement entre enroulements ou entre enroulement et noyau, ellemême causée par :     

un vieillissement du transformateur du à un échauffement de longue durée une contamination de l’huile des décharges corona sur l’isolation Surtensions transitoires dues à la foudre ou aux manœuvres Forces électrodynamiques sur les enroulements dues aux courants élevés de défauts externes ou aux courants d’enclenchement lorsque le transformateur est mis sous tension.

*des courts-circuits et défaut terre : causés par une diminution ou perte d’isolement des enroulements. *dommage sur le réservoir du à une surpression Etc.….

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En général, les protections d’un transformateur sont soit externes ou internes selon le type des défauts.

1-protections internes : 1-1. Protection Buchholz :

Ce relais mécanique est placé dans la conduite d’huile (figure au dessous) qui relie la cuve du transformateur au conservateur d’huile. Il est sensible à tout mouvement de gaz ou d’huile. Si ce mouvement est faible, il ferme un contact de signalisation alarme Buchholz. Par ailleurs, un ordre de déclenchement est émis au moyen d’un autre contact se fermant en cas de mouvement important. Ce relais est le seul dispositif qui permette de détecter les amorçages entre les spires du transformateur produisant un dégagement de gaz. Tous les transformateurs et inductances dans l’huile sont équipés de ce type de relais.

Principe de fonctionnement du relais Buchholz

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1-2 Protection masse cuve : Pour utiliser cette protection ( figure au dessous), la cuve du transformateur, ses accessoires (par exemple, les pompes), ainsi que ses circuits auxiliaires doivent être isolés du sol par des joints isolants. La mise à la terre de la cuve principale du transformateur est réalisée par une seule connexion courte qui passe à l’intérieur d’un TC tore qui permet d’effectuer la mesure du courant s’écoulant à la terre.

Protection masse cuve

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1-3 protection de température : Une élévation excessive de température d’huile est signe de défaut du transformateur. Des sondes immergées dans d’huile permettent de contrôler la température. Les seuils utilisés pour les transformateurs sont : Alarme à:  80° pour les transformateurs HT/MT  90° pour les transformateurs TT/HT/MT Déclenchement à :  90° pour les transformateurs HT/MT  100° pour les transformateurs THT/HT/MT

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2 : protections externes : 2-1 protections à maximum de température : Cette dénomination regroupe les fonctions suivantes :  Relais instantané : lorsqu’un seuil de courant est dépassé, le relais émet aussi rapidement que possible un ordre de déclenchement.  Relais temporisé : Lorsqu’un seuil de courant est dépassé, une temporisation est mise en route.si à l’échéance de cette temporisation le seuil est toujours dépassé, le relais émet un ordre de déclenchement  Relais à temps inverse : Le déclenchement est émis au bout d’un temps inversement à la valeur du courant.

proportionnel

Les relais de protection utilisés sur les réseaux sont généralement des combinaisons de ces fonctions.

2-2 protections contre les surtensions atmosphériques : Sous l’influence du champ électrique terrestre des charges statiques prennent naissance sur les lignes aériennes dont elles élèvent le potentiel par rapport à la terre. Lorsque la foudre tombe dans le voisinage d’une ligne, celle-ci fonctionne comme une antenne. Une onde mobile prend naissance sur la ligne dont elle élève brusquement le potentiel. Rapport de stage

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Conclusion : Que l’enseignement professionnel et technique, dont l’objectif est d’apprendre un métier et ses méthodes, doive prendre en compte la réalité des entreprises, leurs besoins et leur évolution, rien de plus normal. Dans l’optique d’ « intégrer l’enseignement professionnel au monde du travail », l’ouverture sur le monde de travail permet une réflexion des élèves stagiaires sur leur avenir professionnel et les moyens à mettre en œuvre pour réussir. Est-elle reproductible à grande échelle. Chaque partenariat doit reposer sur une convention qui définit l’objet de l’intervention, les obligations des contractants et les modalités de résiliation. Un accord gagnant-gagnant en somme entre l’Education nationale et l’entreprise.

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