impact sur le plan de protection

impact sur le plan de protection
ÉLECTRICITÉ DE STRASBOURG
Référentiel Technique
RACCORDEMENT D'UNE PRODUCTION DÉCENTRALISÉE SUR
LE RÉSEAU HTA
IMPACT SUR LE PLAN DE PROTECTION
A 1232p1d V1.1
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Objet de l'étude
Déterminer au vue du plan de protection contre les courts-circuits entre phases, la possibilité de
raccordement ainsi que le type des protections ampèremétriques à installer (classique ou
directionnelle) ainsi que les plages de réglage des protections suivantes :
•
•
générale NFC 13-100 du site à raccorder
ampèremétrique de phase du départ HTA de raccordement du site à
raccorder
A) Hypothèses et modélisation
Ce qui est dénommé puissance de court-circuit HTB normale correspond à la valeur atteinte
lorsque le réseau HTB est en schéma normal.
Ce qui est dénommé puissance de court-circuit HTB minimum correspond à la valeur atteinte avec
un schéma d’alimentation du poste HTB/HTA en situation peu fréquente quelques semaines par
an, c'est à dire pendant au moins 5 % du temps sur une année.
Ce qui est dénommé P*max est la somme des contributions des charges HTA à la pointe à
température normale toute(s) production(s) décentralisée(s) découplée(s).
Le calcul des courants de court circuit triphasés et biphasés apportés par les machines sera fait
selon la norme CEI 60-909 dans le régime transitoire.
Ce qui est dénommé défaut biphasé sur un ouvrage correspond au défaut biphasé minimum
(courant de défaut le plus faible) sur l'ouvrage considéré.
Ce qui est dénommé schéma départ secourant correspond au schéma usuel de secours HTA
dans lequel le départ N du producteur reprend le départ S.
Ce qui est dénommé schéma départ secouru correspond au schéma usuel de secours HTA dans
lequel le départ N du producteur est repris par le départ S.
Ce qui est dénommé schéma transformateur secourant correspond au schéma usuel de secours
dans lequel le transformateur desservant le producteur en schéma normal reprend une partie ou la
totalité de la charge d'un autre transformateur du poste source.
Ce qui est dénommé schéma transformateur secouru correspond au schéma usuel de secours
dans lequel la charge du transformateur desservant le producteur en schéma normal est reprise
par un autre transformateur du même poste source.
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Modélisation des sources HTB et producteurs :
Les producteurs sont modélisés selon le type de machine :
machines synchrones :
• puissance nominale Sn
• réactance subtransitoire x''d
• réactance inverse xi
• facteur de puissance cos ϕn
machines asynchrones :
• puissance nominale Sn
• rapport Id/In
• nombre de paires de pôles
• facteur de puissance cos ϕn
Cas particulier des producteurs éoliens :
Les aérogénérateurs éoliens sont classées en 6 familles représentatives des différentes
technologies existantes. Ces familles sont définies dans le document « Mode d’emploi des fiches
de collectes détaillées » disponible sur le site internet d’ÉS à la rubrique Accès aux réseaux, Accès
pour les producteurs. Les hypothèses de modélisation suivantes sont retenues :
Eoliennes de Famille type 1
Elles se modélisent comme des machines synchrones.
Eoliennes de Familles types 2 et 3
Elles se modélisent comme des machines asynchrones. Pour la famille 3, on réalise l’étude
avec la machine donnant le plus grand produit suivant : Sn x Id/In (normalement, il s’agit de
la machine de plus forte puissance).
Eoliennes de Famille type 4
Chaque constructeur sera analysé par le groupe de travail « Production Autonome
d’Electricité » sur la base de rapport d’essai ou de simulation fournis par le producteur.
Si les machines ne se comportent pas comme une machine asynchrone ou une machine
synchrone, elles sont modélisées suivant les préconisations faites par la CEI 60-909 pour
les moteurs asynchrones à convertisseurs statiques pouvant fonctionner au freinage par
récupération d’énergie.
Eoliennes de Famille type 5
Pour la famille 5, on réalise l’étude avec les caractéristiques propres de la machine, c’est à
dire sans tenir compte de l’impédance d’enroulement rotorique que peut rajouter le
dispositif couplé au rotor.
Eoliennes de Famille type 6
Chaque constructeur sera analysé par le groupe de travail « Production Autonome
d’Electricité » sur la base de rapport d’essai ou de simulation fournis par le producteur.
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Si les machines ne se comportent pas comme une machine asynchrone ou une machine
synchrone, elles sont modélisées suivant les préconisations faites par la CEI 60-909 pour
les moteurs asynchrones à convertisseurs statiques pouvant fonctionner au freinage par
récupération d’énergie.
Nota bene : Dans des cas particuliers, hors modèles de la CEI 60-909, les machines
peuvent être représentées différemment dans l'étude de courant de court-circuit et dans
l'étude de plan de protection car la constante de temps est différente. En effet, on
considère :
•
l'ensemble du temps cumulé d'application du défaut dans l'étude Icc
•
seulement les premiers instants correspondant au temps de fonctionnement du plan
de protection.
B) Protection C13-100 : détermination de la solution de raccordement et réglage
Cette étude doit être conduite pour le schéma normal HTA + le schéma normal poste source
On calcule les courants de court-circuit pour les 3 cas de défaut suivants :
•
défaut 1 : court-circuit biphasé chez le producteur (en incluant son réseau), aucun autre
producteur en service (calcul du courant Iccbi au niveau de la protection C 13-100). Ce calcul
s’effectue pour la PCC HTB minimum.
•
défaut 2 : court-circuit triphasé au point de livraison du producteur, producteur à étudier en
service (calcul du courant Icctri G remontant au niveau de la protection C 13-100),
•
défaut 3 : court-circuit biphasé au point de livraison du producteur, producteur à étudier en
service (calcul du courant Iccbi G remontant au niveau de la protection C 13-100).
N.B. : Pour les défauts 2 et 3, le réseau HTB ne contribuant pas au courant de court-circuit
remontant au niveau de la protection C 13-100, la PCC HTB utilisée n’a pas d’influence.
On vérifie qu'un réglage est possible en respectant les conditions suivantes :
Iréglage < 0,8 Iccbi : condition essentielle de sécurité, permet de garantir l’élimination des
courts-circuits les plus lointains dans l’installation du producteur.
Iréglage ≥ 1,3 IM
: condition essentielle de fonctionnement, permet l’injection de la
production sans déclenchement intempestif
Iréglage ≥ 1,2 IcctriG : évite les déclenchements non désirés du disjoncteur général du poste
de livraison lors d’un défaut triphasé sur le réseau HTA
Iréglage ≥ 1,2 IccbiG : évite les déclenchements non désirés du disjoncteur général du poste
de livraison lors d’un défaut biphasé sur le réseau HTA
Iréglage ≥ 5 à 8 IB : évite les déclenchements non désirés à la mise sous tension simultanée
de la totalité des équipements du site
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avec :
IB = Σ des courants assignés des appareils susceptibles d’être mis simultanément sous
tension par le réseau, transformateurs élévateurs des machines compris,
IM : Courant maximal physiquement injecté ou soutiré sur le réseau HTA en régime
permanent par l’installation de production.
N.B. : pour les cas posant difficulté, la valeur de 5 à 8 IB peut être remplacée par la valeur Σ Id/In
des transformateurs mis simultanément sous tension par le réseau.
Détermination de la solution de raccordement
Si 1,3 IM > 0,8 Iccbi, le site avec le raccordement étudié ne pourra pas être protégé, il faut revoir
la structure de raccordement.
Si 1,2 Max(IcctriG, IccbiG) > 0,8 Iccbi, la protection ampèremètrique de phase réglée à un seuil <
0,8 Iccbi sera susceptible de déclencher en cas de court circuit affectant le départ de raccordement
notamment le tronçon de liaison au poste source.
Si 5 à 8 IB > 0,8 Iccbi un réglage est possible mais certaines remises sous tension du site
pourront donner lieu au déclenchement non désiré du disjoncteur général du poste de livraison.
On suivra donc l’arbre de réglage suivant.
1,3 IM < 0,8 Iccbi
Non
Restructuration du
raccordement
Oui
1,2 Max(IcctriG,IccbiG) < 0,8 Iccbi
Non
Protection C13100
de phase
Iréglage =
Oui
0,8 Iccbi
Risque de
déclenchement de la
protection générale
pour un court circuit
affectant un autre
départ HTA
Protection C13100
Max(5 à 8 IB;) < 0,8 Iccbi
Non
Oui
Protection C13100
Iréglage =
0,8 Iccbi
Risque de
déclenchement non
désiré à la mise sous
tension du site
Max(5 à 8 IB; 1,3 IM; 1,2 IcctriG; 1,2 IccbiG)
≤ Iréglage ≤ 0,8 Iccbi
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C) Protection du départ du producteur : détermination de la solution de raccordement et
réglage
Cette étude doit être conduite en schéma départ secourant (N+S) pour le schéma normal du poste
source, la Pcc HTB étant prise à son minimum.
On calcule les courants de court-circuit pour les cas suivants :
défaut 1 : court-circuit biphasé au point le plus impédant du départ HTA du site en
schéma départ secourant (calcul du courant Iccbi apporté par le poste au niveau de la
protection départ).
• défaut 2 : court-circuit défaut triphasé sur la tête de câble d’un autre départ du poste source
en schéma départ secourant (calcul du courant Icctri G remontant au niveau de la protection
départ),
• défaut 3 : court-circuit biphasé sur la tête de câble d’un autre départ du poste source en
schéma départ secourant (calcul du courant Iccbi G remontant au niveau de la protection
départ).
Pour ces trois calculs, le producteur étudié et les autres producteurs raccordés sur le départ HTA
sont couplés. Seuls les producteurs raccordés sur le départ S et autorisés à produire dans le
schéma de secours sont couplés. Les producteurs raccordés sur les autres départs sont
découplés.
•
On vérifie qu'un réglage est possible en respectant les conditions suivantes :
Iréglage < 0,8 Iccbi : condition essentielle de sécurité, permet de garantir l’élimination des
courts-circuits les plus lointains sur le départ secouru
Iréglage ≥ 1,3 Ip
: condition essentielle de fonctionnement, permet l’injection de la
production ou l’alimentation des charges sans déclenchement intempestif
Iréglage ≥ 1,2 Icctri G : évite les déclenchements non désirés du départ HTA lors d’un courtcircuit triphasé sur un autre départ HTA
Iréglage ≥ 1,2 IccbiG : évite les déclenchements non désirés du départ HTA lors d’un courtcircuit biphasé sur un autre départ HTA
avec : Ip = Courant de transit maximal en régime permanent (en schémas normal et de secours
usuel HTA) sur le départ (en absorption ou en refoulement de puissance).
Détermination de la solution de raccordement
Si 1,3 Ip > 0,8 Iccbi, il y a aveuglement de la protection et le départ ne pourra être protégé contre les
court-circuits les plus lointains, le raccordement étudié n'est pas possible avec la structure du
départ HTA, il faut revoir les modalités du raccordement.
Si 1,2 IcctriG > 0,8 Iccbi il faut prévoir l’adjonction d’une protection directionnelle pour prévenir la
perte de sélectivité et minimiser le risque de déclenchement non désiré en cas de défaut
sur un autre départ HTA.
NB : il faut également s'assurer que Iréglage est compatible avec les courants maximaux de
magnétisation des transformateurs HTA/BT mis sous tension par fermeture d'un appareil de
coupure chez un utilisateur ou en réseau. Cette vérification n'est nécessaire que si le départ est
équipé de réenclencheurs rapides réagissant sur la sortie instantanée de la protection. On vérifiera
donc que le courant maximal de magnétisation (5 à 8 IB) des transformateurs mis simultanément
sous tension par le départ n'excède par Iréglagedépart. Le cas échéant, on pourra affiner l'étude par
une simulation d'enclenchement de transformateur.
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Si une difficulté de réglage apparaît, alors que des producteurs raccordés sur le départ S sont
autorisés à être couplés en schéma départ secourant, on cherchera dans un premier temps à lever
la contrainte en demandant leur découplage dans leur ordre inverse d’arrivée.
1,2 Max(IcctriG ; IccbiG) < 0,8 Iccbi
Non
1,3 Ip < 0,8 Iccbi
Oui
Oui
Non
Raccordement
inacceptable
Restructuration du
raccordement
Protection départ
directionnelle
1,3 Ip ≤ Iréglage ≤ 0,8 Iccbi
1,3 Ip < 0,8 Iccbi
Non
Oui
Raccordement
inacceptable
Restructuration du
raccordement
Protection départ
NON directionnelle
Max(1,3 Ip; 1,2 IcctriG ; 1,2 IccbiG)
≤ Iréglage ≤ 0,8 Iccbi
Etude des schémas de secours :
Schéma transformateur secouru
On réalise les mêmes vérifications que celles conduites pour le départ HTA en considérant cette
fois-ci le schéma départ secourant (N+S) pour le schéma transformateur secouru, la Pcc HTB
étant prise à son minimum.
Si une des conditions essentielles de réglage n’est pas satisfaite du fait de la présence du
producteur étudié, on ne modifiera pas la structure du raccordement pour lever la contrainte. La
convention d’exploitation prévoira un découplage du producteur lorsque le schéma transformateur
secouru sera mis en œuvre.
Schéma départ secouru : protection du départ secourant le départ producteur
On conduit les mêmes vérifications que celles conduites pour le départ HTA pour la protection du
départ S secourant usuellement le producteur (en schéma départ secouru).
Si une des conditions de réglage n’est pas satisfaite du fait de la présence du producteur
étudié, on ne modifiera pas la structure du raccordement pour lever la contrainte. La convention
d’exploitation prévoira seulement un découplage du producteur lorsque le schéma départ secouru
sera mis en œuvre.
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