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Postes intérieurs modulaires
à haute et très haute tensions
par
Yves MIGNARD
Ingénieur de l’École Supérieure d’Électricité
Chef du Département Postes et Lignes à la Direction des Études
et Recherches d’Électricité de France
1.
Présentation et définition ......................................................................
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2.
Poste intérieur modulaire : schéma ....................................................
—
2
3.
3.1
3.2
3.3
3.4
Particularités techniques du poste......................................................
Coordination des isolements.......................................................................
Thermoconditionnement .............................................................................
Arc interne.....................................................................................................
Tensions de pas et de toucher.....................................................................
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3
3
4
5
5
4.
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
Constituants du poste .............................................................................
Technologie des travées ..............................................................................
Sectionneurs .................................................................................................
Isolateurs.......................................................................................................
Transformateurs de mesure ........................................................................
Extrémités des câbles HT.............................................................................
Disjoncteurs ..................................................................................................
Transformateurs de puissance ....................................................................
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5
5
5
6
6
7
7
8
5.
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.6
Exploitation du poste ..............................................................................
Circulation dans l’ouvrage...........................................................................
Accès dans les locaux contenant les installations HT ...............................
Conditions d’exécution des opérations de condamnation .......................
Contraintes d’exploitation ...........................................................................
Télécondamnation........................................................................................
Maintenance .................................................................................................
—
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8
8
8
8
8
8
8
6.
Installation. Mise en œuvre ...................................................................
—
8
7.
7.1
7.2
Quelques réalisations ..............................................................................
Différents plans de masse ...........................................................................
Différentes réalisations ................................................................................
—
—
—
9
9
9
8.
Conclusions ................................................................................................
—
9
Références bibliographiques ..........................................................................
—
10
ans les années quatre-vingt, la croissance de la consommation et la politique d’amélioration de la qualité de service ont fait apparaître, dans les principaux pays industrialisés, un besoin important de créations de postes sources
destinés à alimenter le réseau à moyenne tension (MT), 20 kV en France, à partir
du réseau à haute tension (HT), à 63 kV ou à 90 kV. La réalisation de cet important
programme pour l’alimentation des agglomérations, même de taille moyenne,
devait provoquer des problèmes d’insertion des ouvrages dans un environne-
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ment urbain ou suburbain, acceptant difficilement une technologie aérienne
pour les lignes et les postes.
La question du développement industriel d’un nouveau type de poste, susceptible de s’intégrer facilement en toutes circonstances, s’est donc posée. Les
avantages tels que la diminution de surface au sol, la simplification de la maintenance, la protection du matériel contre la pollution ou l’intégration esthétique
dans l’environnement étaient escomptés, mais également l’intérêt économique,
par rapport notamment aux solutions existantes qui apportaient déjà un certain
nombre de réponses, comme le poste sous enveloppe métallique.
Apparus en France dès 1962, les premiers postes intérieurs à 63 kV qui équipaient plusieurs régies de villes françaises et quelques clients industriels étaient
à isolement dans l’air et installés dans un bâtiment traditionnel en béton. L’appareillage utilisé était alors isolé dans l’huile, les parties sous tension surélevées et
protégées par un simple grillage, les barres ou connexions étant parfois isolées.
En s’appuyant sur cette expérience et sur le savoir-faire acquis dans le domaine
des cellules à moyenne tension, les constructeurs ont su atteindre les niveaux de
qualité et de sécurité exigés par le cahier des charges de ce qu’on appelle maintenant des postes intérieurs modulaires (PIM).
1. Présentation et définition
Intermédiaires entre les postes extérieurs à isolement dans l’air et
les postes sous enveloppe métallique [2] (ensemble modulaire de
connexions et d’appareils enfermés dans des enveloppes reliées à la
terre et isolées au moyen d’un diélectrique sous pression qui est
généralement l’hexafluorure de soufre) les postes intérieurs modulaires (PIM) sont des postes en bâtiment à isolement dans l’air à distance entre les pièces sous tension et les masses métalliques
réduite, réalisés sous forme de modules dont une partie est préfabriquée en usine ; la mise hors de portée des pièces sous tension se fait
par interposition d’obstacle (technique compartimentée) ou par
éloignement (technique non compartimentée).
On distingue, selon le nombre de matériels installés dans le bâtiment, deux conceptions différentes :
— les PIM, qui regroupent dans un seul bâtiment les installations
HT, les transformateurs HT/MT, les départs MT, le contrôle commande et les locaux d’exploitation ;
— les cellules industrialisées compactes : les seules installations
HT d’un poste sont regroupées dans un bâtiment particulier ; les
autres matériels (transformateurs, départs MT, contrôle commande,
locaux d’exploitation) sont implantés séparément à l’extérieur.
Ces deux conceptions, qui répondent à des spécifications différentes, sont néanmoins regroupées ici sous la terminologie générale de poste intérieur modulaire (PIM). On explicitera dans le
texte qui suit, pour les différents types de poste présentés, les différences qui apparaîtront dans les caractéristiques.
On retiendra désormais la définition générale suivante : le
poste intérieur modulaire est un poste qui utilise une technologie de type protégé à isolement dans l’air et qui peut recevoir,
dans un bâtiment, au minimum les installations à haute tension
et, de plus, tout ou partie de l’ensemble des autres fonctions
d’un poste source HT/MT, à savoir :
— les transformateurs HT/MT ;
— les départs moyenne tension ;
— le contrôle commande ;
— les locaux d’exploitation.
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2. Poste intérieur modulaire :
schéma
Dans la plupart des pays, les fonctions de grand transport et
d’interconnexion sont assurées par les réseaux à très haute tension
(THT), en France le réseau à 400 kV et dans une moindre mesure le
réseau à 225 kV.
La fonction de répartition est assurée par les réseaux à haute tension (HT), en France le réseau à 90 kV ou à 63 kV et, dans une certaine mesure, le réseau à 225 kV.
La fonction distribution est assurée par les réseaux à moyenne
tension (MT), en France le réseau à 20 kV.
Dans le texte, les appellations très haute tension (THT), haute
tension (HT) et moyenne tension (MT), utilisées dans le langage
courant, sont employées, notamment pour distinguer les
niveaux de tension 63, 90, 225 et 400 kV.
Toutefois, les dénominations actuelles (UTE C 18-510) sont
HTB pour les tensions supérieures à 50 kV et HTA pour les tensions comprises entre 1 et 50 kV.
Les postes intérieurs modulaires présentés dans cet article sont
des postes sources HT/MT à 90 kV/20 kV ou 63 kV/20 kV qui assurent l’alimentation d’un réseau à 20 kV.
La grande majorité des postes sources HT/MT est réalisée suivant
le schéma dit de type « d » à un jeu de barres et dont la structure
permet à terme le raccordement de trois lignes et de trois transformateurs de puissance. Le régime de fonctionnement normal de ces
postes est le régime bouclé mais certains postes de type « d » peuvent également être installés en antenne ou en coupure d’artère.
La construction d’un poste HT/MT suivant le schéma de type « d »
(figure 1) se fait de façon progressive en fonction de la croissance
plus ou moins rapide des besoins locaux en énergie. En règle générale, les étapes sont les suivantes :
— étape ➀ : installation de la première travée, comprenant une
cellule ligne HT, une cellule transformateur HT/MT, dix cellules MT
et la totalité des locaux de conduite et des locaux annexes ;
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HT
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HT
étape
3
HT/HT
étape
1
x
x
HT
étape
5
étape
x
x
HT/MT
MT
4
x
HT/MT
MT
— étape ➁ : garantie transformateur, comprenant l’installation
supplémentaire d’une autre cellule transformateur HT/MT et de dix
cellules MT ;
étape
2
HT/MT
MT
Figure 1 – Schéma d’évolution du poste
de type « d » [1]
3. Particularités techniques
du poste
— étape ➂ : garantie ligne, comprenant l’installation supplémentaire d’une cellule ligne HT ;
— étape ➃ : installation du troisième transformateur, comprenant l’installation supplémentaire d’une cellule transformateur HT/
MT et de vingt cellules MT ;
3.1 Coordination des isolements
— étape ➄ : installation éventuelle d’une troisième ligne pour
l’alimentation d’un client industriel.
Le réseau de répartition d’Électricité de France possède deux
niveaux en haute tension, 63 kV et 90 kV. Dans un souci de standardisation, destiné notamment à réduire le coût du poste intérieur
modulaire, une étude de coordination des isolements a été conduite
dans le but de définir un poste unique avec le même niveau d’isolement pour les deux tensions ; pour des raisons technico-économiques, le choix s’est porté sur l’isolement à 63 kV, des mesures de
protections supplémentaires permettant de couvrir le cas des postes installés sur le réseau à 90 kV.
Ces étapes de construction sont adaptées aux contraintes du
réseau et ne respectent pas systématiquement l’ordre indiqué cidessus, ainsi la garantie ligne (étape ➂) peut intervenir avant la
garantie transformateur (étape ➁).
Les transformateurs de puissance installés ont une puissance
maximale de 36 MVA.
Au-delà du respect du schéma du poste de type « d », la modularité du poste intérieur modulaire permet une adaptation à des schémas particuliers, comprenant par exemple deux jeux de barres et
des cellules supplémentaires, dans le cas des postes dits de répartition HT. On peut également prévoir le raccordement à terme de quatre lignes et de deux transformateurs de puissance.
Les niveaux de tenue spécifiés sont les suivants :
— niveau d’isolement au choc de foudre phase-terre : l’utilisation
de parafoudres à oxyde de zinc permet d’abaisser le niveau d’isolement au choc de foudre du réseau à 90 kV à une valeur crête de
325 kV, qui est la valeur normalisée du réseau à 63 kV ;
— niveau d’isolement à 50 Hz phase-terre : les surtensions temporaires sont évaluées à une valeur efficace de 100 kV et restent
inférieures de 40 % à la valeur normalisée pour le réseau à 63 kV, à
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savoir une tension efficace de 140 kV ; elles ne posent donc pas de
problèmes particuliers ;
— niveau d’isolement au choc de manœuvre phase-terre : la stratégie habituelle de coordination des isolements en haute tension ne
spécifie pas de valeur de tenue au choc de manœuvre ; pour les
PIM, l’abaissement des niveaux de tenue au choc de foudre et à fréquence industrielle ne garantit plus automatiquement la bonne
tenue aux surtensions de manœuvre ; un niveau de tenue a donc été
choisi à la valeur crête de 240 kV ;
— tenue entre phases : les travaux de la Commission électrique
internationale (CEI) préconisent des valeurs de tenue entre phases
identiques aux valeurs de tenue phase-terre pour les surtensions de
foudre et à 50 Hz ; par contre, l’apparition de contraintes de polarités
opposées conduit à majorer la surtension de manœuvre entre phases, ce qui conduit à spécifier un niveau crête de 360 kV ;
— isolement longitudinal : par analogie avec le raisonnement
développé pour la tenue entre phases, on a choisi les niveaux de
tenue entrée-sortie des sectionneurs en position ouverte à une tension crête de 385 kV pour la tenue au choc de foudre et à une tension
crête de 320 kV pour la tenue au choc de manœuvre ; il convient de
noter, dans le cas des sectionneurs à traversées rotatives qui sont
utilisés dans ce type de poste (§ 4.2), que la notion de tenue entrée/
sortie est modifiée et remplacée par deux tenues de type phase/
masse.
S’agissant des matériels HT (disjoncteurs, sectionneurs, isolateurs...), la tension nominale est fonction de la tension du réseau sur
lequel le poste intérieur modulaire est installé, à l’exception toutefois d’un certain nombre de matériels, dont le sectionneur rotatif
séparant les travées et les traversées de cloison, pour lesquels le
souci de standardisation a conduit à choisir la même tension nominale de 90 kV.
L’ensemble des principales caractéristiques électriques apparaît
dans le tableau 1 (quelques différences peuvent être observées
selon les différentes conceptions de poste).
3.2 Thermoconditionnement
L’un des enjeux de l’installation des matériels en bâtiment est
d’obtenir une certaine insensibilité aux perturbations d’origine
atmosphérique. Cela permet par exemple de s’affranchir des problèmes de fort enneigement, diminue la dégradation des matériels par
les atmosphères polluées et autorise un plus grand recours aux isolants synthétiques. Mais il convient de s’assurer que ces avantages
ne sont pas remis en cause par les problèmes de condensation,
inhérents à l’installation en intérieur, et pouvant présenter un risque
pour l’isolement.
Des modélisations permettent d’évaluer par le calcul le risque de
condensation et de voir l’influence des différents paramètres climatiques ou dimensionnels. On peut, à partir de la description du bâtiment et des différentes cloisons, calculer les températures sèche et
de rosée dans l’ensemble du poste pour des conditions météorologiques données. Ces températures dépendent évidemment des
échanges avec l’extérieur et des échanges entre compartiments,
prenant en compte les apports internes et le renouvellement d’air.
La condensation par brouillard est identifiée lorsque température
sèche et température de rosée sont égales.
Des essais préliminaires ont été nécessaires pour réaliser le
calage du modèle numérique et pour apprécier le taux de renouvellement d’air du bâtiment, les échanges avec l’extérieur et avec les
compartiments adjacents, les apports internes et les transferts thermiques par le sol. Le modèle a ensuite été utilisé pour tenir compte
de la variété des conditions climatiques extérieures représentées
par différents scénarios fournis par la Météorologie nationale.
Les dispositions technologiques retenues permettent d’assurer un risque de condensation nul pour un courant supérieur à
16 % du courant assigné et l’inertie thermique du poste garantit,
en cas de mise hors tension, une reprise de service sans risque
dans les 24 heures.
Tableau 1 – Principales caractéristiques électriques pour les PIM [1]
Caractéristiques
Disjoncteurs
Sectionneurs
Autres éléments
(isolateurs, têtes de câbles)
Tension assignée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (kV)
72,5 ou 100
100
72,5 ou 100
Courant assigné . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (A)
1 250
1 250
1 250
Courant de courte durée admissible (pendant 1 s) . . . . . . . . (kA)
16 (en 100 kV)
20 (en 72,5 kV)
20
20
1 600
1 600
1 600
Ligne de fuite minimale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (mm)
Pouvoir de coupure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (kA)
16 (en 100 kV)
20 (en 72,5 kV)
Durée de coupure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3 cycles
Tenue à la masse
50 Hz, 1 min (tension efficace). . . . . . . . . . . . . . . . . . . (kV)
140
140
140
choc de foudre (tension crête). . . . . . . . . . . . . . . . . . . (kV)
325
325
325
choc de manœuvre (tension crête) . . . . . . . . . . . . . . . (kV)
240 (en 100 kV)
240
240
50 Hz, 1 min (tension efficace). . . . . . . . . . . . . . . . . . . (kV)
140
140
140
choc de foudre (tension crête). . . . . . . . . . . . . . . . . . . (kV)
325
325
325
choc de manœuvre (tension crête) . . . . . . . . . . . . . . . (kV)
360 (en 100 kV)
360
360
50 Hz, 1 min (tension efficace). . . . . . . . . . . . . . . . . . . (kV)
140
160
choc de foudre (tension crête). . . . . . . . . . . . . . . . . . . (kV)
325
385
choc de manœuvre (tension crête) . . . . . . . . . . . . . . . (kV)
240 (en 100 kV)
320
Tenue phase-phase
Tenue entrée-sortie
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3.3 Arc interne
3.4 Tensions de pas et de toucher
Dans le cas des postes pour lesquels la mise hors de portée des
pièces sous tension est faite par interposition d’obstacle (technique
compartimentée), le compartimentage du poste permet de rendre
ses différentes zones électriquement indépendantes et procure une
grande sécurité aux exploitants. Pour conserver en toutes circonstances la sécurité apportée par ce choix, la conservation du compartimentage est imposée par le cahier des charges pour un défaut
interne correspondant au niveau nominal de court-circuit, en France
20 kA pendant 500 ms.
Par suite d’un défaut d’isolement éventuel, un courant de défaut
s’écoule à travers les masses métalliques et le réseau de mise à la
terre dont les potentiels électriques varient (généralement dans le
sens de l’augmentation). La tension de pas est la différence de
potentiel qui apparaît entre les deux pieds d’un opérateur situé à
proximité. La tension de toucher est la différence de potentiel qui
apparaît entre sa main (lorsqu’il est en contact avec une pièce métallique) et son pied.
Les effets redoutés d’un arc interne sont de deux types :
— d’une part, le percement des cloisons et des planchers ;
— d’autre part, les déformations mécaniques importantes des
structures.
Les caractéristiques importantes qui déterminent la surpression
pendant la phase de compression sont la tension d’arc et son rendement ainsi que le volume des compartiments : ceux de grand
volume permettent de supporter les contraintes correspondantes,
ceux de petit volume risquent de subir des efforts trop importants
pour les parois métalliques du poste.
Nota : on rappelle que la tension d’arc est la différence de potentiel qui apparaît entre
les deux extrémités de l’arc électrique. Le rendement de l’arc définit la part de l’énergie qui
est dissipée dans l’air pour en augmenter la température et la pression.
Pour éviter un dimensionnement irréaliste des parois et limiter les
contraintes à des valeurs acceptables, un dispositif limiteur de
pression est prévu. Il est constitué :
— soit de volets unidirectionnels à la partie supérieure des compartiments (figure 2), qui communiquent avec un volume d’expansion lui-même relié à l’extérieur par des ouvertures libérées par des
attaches calibrées ;
— soit de volets unidirectionnels ouvrant directement à l’extérieur du bâtiment ;
— soit de panneaux soupapes éjectables.
Ces dispositions technologiques permettent, pour le défaut prévu
dans le cahier des charges, de limiter la surpression à une valeur
facilement supportable par les parois et la structure mécanique du
poste. Aucune répercussion dangereuse n’atteint les autres compartiments et les dégâts provoqués par l’arc sont d’une ampleur limitée.
Arrivée ligne
Expansion
Le risque d’électrocution n’est pas dû à l’élévation du potentiel du
réseau de terre, mais au courant traversant le corps de l’opérateur et
passant par le cœur (fibrillation ventriculaire) [3]. Le fait de se trouver à proximité d’une prise de terre ou de toucher une structure qui
lui est reliée peut donc constituer un risque si une partie même très
faible du courant de défaut écoulé par la prise de terre passe par
l’opérateur.
Les dispositions technologiques retenues dans le poste intérieur
modulaire permettent de garantir, pour le niveau nominal de courtcircuit et les hypothèses les plus défavorables du guide IEEE – Institute of Electrical and Electronics Engineers – (personne ayant la
peau humide et portant des chaussures usées et détrempées), qu’un
opérateur se trouvant dans le poste ne peut subir au maximum
qu’un courant de l’ordre du milliampère. Ces résultats assurent
l’exploitant d’une protection efficace et nécessitent une grande qualité des liaisons équipotentielles entre toutes les masses du poste et
le sol.
4. Constituants du poste
4.1 Technologie des travées
La modularité du poste intérieur modulaire repose sur l’utilisation
de composants standards ; ils peuvent être agencés de façon à
s’adapter d’abord à la disposition spatiale correspondant au schéma
unifilaire, ensuite à l’évolution temporelle du poste.
■ Dans un poste du type compartimenté, chaque travée comprend quatre compartiments principaux qui permettent de réaliser
la totalité du poste (figure 3) :
— le compartiment raccordement destiné à recevoir les arrivées
ou départs aériens ou souterrains (repère ➀) ;
— le compartiment disjoncteur (repère ➁) ;
— le compartiment jeu de barres (repère ➂) ;
— le local MT (repère ➃).
On trouve également le volume de décompression (repère ➄), le
couloir d’exploitation (repère ➅), les locaux annexes, les loges de
transformateur et de grille MT.
Surpression
■ Dans le cas d’un poste du type non compartimenté, on
observe, sur la figure 4, les zones suivantes :
— la zone arrivée (repère ➀) ;
— la zone disjoncteur (repère ➁) ;
— la zone jeux de barres (repère ➂) ;
— la zone de circulation et d’exploitation (repère ➃) ;
— la zone contrôle-commande (repère ➄).
Jeu de
barres
Local HTA
Disjoncteur
Couloir
d'exploitation
4.2 Sectionneurs
Figure 2 – Dispositif d’évacuation d’arc interne dans un poste
compartimenté [Schneider]
Les connexions entre compartiments ou cellules sont réalisées
grâce à un sectionneur à traversées rotatives (STR), qui permet de
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5
3
1
4
sectionneur ouvert
2
sectionneur fermé
Figure 5 – Sectionneur rotatif [Schneider]
6
Figure 3 – Travée du poste intérieur modulaire de type
compartimenté [Schneider]
1
2
3
5
4
Figure 4 – Travée du poste intérieur modulaire de type
non compartimenté [Entreprise industrielle]
réaliser des compartiments totalement indépendants les uns des
autres. Le principe de fonctionnement de ce sectionneur est donné
figure 5.
Un sectionneur de mise à la terre peut être intégré au sectionneur
principal avec un interverrouillage mécanique.
Le cas des cellules industrialisées compactes prévoit une disposition particulière qui permet l’extraction pour maintenance du sectionneur rotatif (figure 6) : un ascenseur à cassette permet une
introduction et une extraction aisées de la cassette-sectionneur.
Figure 6 – Extraction du sectionneur rotatif [Garczynski et Traploir]
Les isolateurs synthétiques présentent des avantages de légèreté
et de moindre fragilité par rapport aux isolateurs en porcelaine.
La figure 7 représente des isolateurs supports de barres.
4.3 Isolateurs
4.4 Transformateurs de mesure
Les isolateurs sont, en général, en verre ou en porcelaine pour les
supports de barres et certains appareils (disjoncteur par exemple).
Ils sont souvent en résines synthétiques pour d’autres appareils
(sectionneurs, réducteurs de mesure), ainsi que pour les extrémités
de câbles en cas d’arrivées souterraines et les traversées de cloison.
Les transformateurs de tension (TT) et de courant (TC) sont de
type sec à isolant synthétique. Ils sont situés dans les compartiments HT. Dans le cas où les caractéristiques des transformateurs
de courant sont insuffisantes, il peut être prévu des TC tores placés
autour des câbles HT.
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Isolateur support
de barres
Figure 7 – Isolateurs supports de barres [Schneider]
Figure 9 – Extrémité à bloc déflecteur pour poste intérieur modulaire
[SAGEM - division Câbles]
Figure 8 – Transformateur de courant Balteau [CEGELEC]
La conception des transformateurs de mesure et les matériaux
employés réduisent fortement les risques d’explosion et empêchent
la propagation d’un éventuel incendie du fait de l’inninflammabilité
des matériaux.
La figure 8 montre un transformateur de courant de ce type sec.
4.5 Extrémités des câbles HT
Les extrémités de câbles sont de type dit « allégé », conçues pour
les installations d’intérieur. La technologie choisie est celle de l’isolation synthétique pour les raisons suivantes : absence de maintenance, légèreté et rapidité d’installation.
En outre, la sécurité est notablement accrue, du fait de l’absence
de l’isolateur porcelaine, dans le cas d’un éventuel défaut interne.
La figure 9 représente l’extrémité à bloc déflecteur pour un poste
intérieur modulaire.
4.6 Disjoncteurs
La modularité du poste intérieur modulaire permet l’utilisation de
différents types de disjoncteur en fonction de la tension assignée, de
l’intensité de courant assignée et de l’intensité de court-circuit.
Figure 10 – Disjoncteur GEC Alsthom sur son chariot
de manutention [Garczynski et Traploir]
Les pôles de disjoncteurs sont identiques à ceux des postes extérieurs, mais un certain nombre de modifications peuvent être prévues pour assurer la compacité (réduction de l’entre-axes des pôles)
ou faciliter l’exploitation (déplacement de l’armoire de commande).
La généralisation de l’utilisation de disjoncteur à l’hexafluorure de
soufre contribue à réduire le risque d’incendie. La tendance à la
généralisation de la commande mécanique doit également conforter l’absence de risque pour ce type de matériel.
Dans le cas des cellules industrialisées compactes, on prévoit
l’installation d’un disjoncteur débrochable et extractible. La
figure 10 donne un exemple de ce disjoncteur sur son chariot de
manutention.
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4.7 Transformateurs de puissance
5.4 Contraintes d’exploitation
Tous les types de transformateur peuvent être installés, mais
l’expérience montre que ce sont généralement des transformateurs
de puissance 20 et 36 MVA qui le sont. Lorsqu’il existe des contraintes fortes d’environnement, le transformateur est installé dans une
enceinte fermée insonorisée et ventilée. Cette enceinte fermée présente généralement une tenue mécanique importante, aussi lui estil associé un mur fusible.
Une attention particulière est portée au fait que les opérations
d’intervention sur le matériel d’une cellule doivent s’effectuer en
réduisant au minimum leur répercussion sur l’exploitation de
l’ensemble du poste. Cela se traduit par les impositions suivantes :
— une intervention sur une cellule ligne, transformateur, couplage ou tronçonnement est réalisable sans consigner les cellules
voisines ;
— une intervention sur une section (hors sectionneur de sectionnement) est réalisable sans consignation des sections voisines ;
— une intervention sur un côté d’un sectionneur de sectionnement est réalisable en ne consignant qu’un court moment la section
voisine située de l’autre côté du sectionneur.
5. Exploitation du poste
Le poste intérieur modulaire est conçu pour assurer une sécurité
maximale à l’exploitant. Cet objectif se traduit par les dispositions
suivantes (certaines de ces dispositions ne concernent pas les cellules industrialisées compactes).
5.1 Circulation dans l’ouvrage
Les zones de circulation permettent le déplacement des agents
d’exploitation conformément aux règles précisées dans l’arrêté
interministériel du 2 avril 1991 fixant les conditions techniques auxquelles doivent satisfaire les distributions électriques. En particulier,
ces zones de circulation sont conçues pour ne pas occasionner
d’accident de plein-pied (changement de niveau...), ni présenter
d’éléments en saillie (cornières...). Chaque zone comportant des
matériels HT ou MT offre deux issues équipées de dispositifs antipaniques, dont une au moins donne sur l’extérieur.
5.2 Accès dans les locaux contenant
les installations HT
5.5 Télécondamnation
La conception du poste intérieur modulaire (hors cellules industrialisées compactes) permet aujourd’hui la télécondamnation des
lignes HT, opération d’exploitation qui consiste à réaliser à distance
les actions nécessaires à la première étape de consignation d’une
ligne, après ouverture du disjoncteur :
— séparation de l’ouvrage des sources de tension : ouverture des
sectionneurs de ligne et des circuits secondaires des réducteurs de
tension ;
— condamnation : neutralisation des commandes des sectionneurs de ligne et des circuits secondaires des réducteurs de tension,
visualisation de leur état ;
— terre d’exploitation : fermeture des sectionneurs de mise à la
terre et neutralisation de leur commande.
Cette pratique est en cours d’évolution, pour simplifier le schéma
du poste, vers la télécondamnation barres à barres ; on utilisera
alors les sectionneurs de barres à la place des sectionneurs de ligne
dont la suppression est envisagée.
La mise hors de portée du matériel HT installé dans les PIM est
réalisée soit par éloignement, soit par interposition d’obstacle, soit
par isolation [4].
5.6 Maintenance
Concernant la mise hors de portée par éloignement, et pour tenir
compte de l’évolution progressive de la tension du réseau HT vers la
tension unique d’exploitation 90 kV, les distances ménagées correspondent à cette tension.
La maintenance du poste intérieur modulaire peut être réduite,
comparée au poste extérieur. Les opérations se limitent à des tâches
simplifiées (vérification de la propreté des isolants, fonctionnement
des appareils...) espacées de plusieurs années.
Concernant la mise hors de portée par interposition d’obstacle,
les dispositifs retenus sont fixés à demeure (démontage impossible
sans outil) ou fermés à clé. Lorsqu’il s’agit d’une fermeture à clé, un
système de verrouillage interdit l’ouverture du local tant que les
conducteurs HT sont sous tension. L’accès aux locaux dont les appareils ont été séparés et condamnés nécessite une identification de la
cellule, une vérification d’absence de tension et une mise à la terre.
La vérification de l’absence de tension se fait au contact ou à distance. La mise à la terre avant travaux se fait au moyen d’une perche.
Toutefois, l’ensemble des manutentions possibles a été étudié et
les moyens correspondants prévus, qu’ils soient fixes (traverses de
levage, points d’ancrage) ou mobiles (chariots de manutention).
5.3 Conditions d’exécution
des opérations de condamnation
Les organes de manœuvre et de condamnation des appareils HT
sont situés dans les zones de circulation. Depuis l’emplacement de
condamnation de tout sectionneur, l’opérateur voit sans ambiguïté
la position des contacts HT de cet appareil. Un accès permanent aux
mécanismes de commande des disjoncteurs est assuré depuis le
couloir d’exploitation. Tous les organes pouvant être exploités
« appareil sous tension » sont accessibles.
D 4 591 − 8
Enfin, des dispositions sont actuellement étudiées pour assurer la
sécurité ultérieure des interventions en exploitation, par exemple
pour l’accès et la circulation sur le toit.
6. Installation. Mise en œuvre
Pour obtenir des gains de fiabilité et de temps de montage sur
site, le poste intérieur modulaire est d’une industrialisation très
poussée. Aussi tous les matériels HT sont montés, réglés et essayés
en usine, puis transportés sur site où il n’est effectué qu’un travail
d’assemblage de ces sous-ensembles.
La construction du poste intérieur modulaire, pour la partie HT,
comprend les phases suivantes :
— construction de la dalle d’accueil du poste et de son réseau de
mise à la terre ;
— construction du bâtiment à ossature métallique qui constitue la
structure porteuse ;
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_________________________________________________________________________
POSTES INTÉRIEURS MODULAIRES À HAUTE ET TRÈS HAUTE TENSIONS
28 800
Atelier d'énergie
(batteries
d'accumulateurs
et chargeurs)
Raccordement de la ligne
du transformateur
HT3
TR3
Local MT
HT2
TR2
HT1
Tableaux
de services
auxiliaires
TR1
16 200
Couloir de circulation
Organes de manœuvre
HT2
HT3
TR3
TR2
Arrivée des câbles HT
HT1
TR1
Lavabo
WC
Local
sécurité
Cellule transformateur
(TR3)
Cellule transformateur
(TR2)
Cellule transformateur
(TR1)
Télécommande
175Hz
Local shunts
Figure 11 – Plan de masse d’un poste intérieur
modulaire [1]
— montage dans ce bâtiment des sous-ensembles préfabriqués ;
— câblage de contrôle commande pour les éléments non
préfabriqués ;
— vérifications.
La concentration d’équipements induit, dans un poste intérieur
modulaire, des risques spécifiques d’incendie et augmente les conséquences potentielles d’un éventuel incendie. La conception du
poste permet de répondre à ces contraintes grâce aux dispositions
suivantes :
— choix des matériels : transformateurs de mesure sans huile,
extrémités simplifiées d’intérieur ;
— dispositions constructives : compartimentage, cheminement
des câbles, confinement des défauts, évacuation d’arc interne ;
— évolution de la technologie des matériels : isolation synthétique, commande mécanique de disjoncteur.
Pour la majorité des cas d’application, ces dispositions sont suffisantes et ne nécessitent pas de précautions supplémentaires. Seuls
les postes situés en agglomération méritent une étude particulière
pour rendre l’ouvrage compatible avec les diverses contraintes locales imposées.
7. Quelques réalisations
On rappelle que le poste intérieur modulaire peut recevoir dans
un bâtiment unique tout ou partie de l’ensemble des fonctions d’un
poste source HT/MT (§ 1), à savoir :
—
—
—
—
—
les installations à haute tension ;
les transformateurs HT/MT ;
les départs moyenne tension ;
le contrôle commande ;
les locaux d’exploitation.
Le bâtiment comporte une ossature métallique qui participe à
l’équipotentialité générale du poste et qui est prévue pour supporter
les matériels. Les parois extérieures et la toiture font appel à un
matériau ayant une bonne inertie thermique. L’aménagement de la
partie haute tension est modulaire, la réalisation comportant des
compartiments indépendants les uns des autres dans le cas de la
technique compartimentée. Les cloisons entre modules sont constituées de panneaux double peau en tôle d’acier galvanisée.
7.1 Différents plans de masse
Deux exemples permettent d’illustrer les dispositions retenues
sur le terrain :
— le cas du poste intérieur modulaire ; un bâtiment d’environ
29 × 16 m (figure 11) reçoit la totalité des fonctions du poste avec
notamment le repérage suivant :
• HT1 à HT3 pour les installations à haute tension ;
• TR1 à TR3 pour les transformateurs HT/MT ;
— le cas des cellules industrialisées compactes (figure 12) ; cette
disposition nécessite une surface au sol plus importante (environ
48 × 32 m), car les cellules représentent, dans l’ensemble, les seules
installations HT, le reste des installations correspondant à l’implantation d’un poste extérieur à isolement dans l’air.
7.2 Différentes réalisations
À titre d’exemple, on peut signaler quelques réalisations de poste
intérieur modulaire :
— le poste intérieur compartimenté (PIC) de La Salanque du
groupe Schneider ;
— le poste électrique individualisé (PEI) de Génas de la société
Entreprise Industrielle ;
— le poste modulaire intérieur (PMI) de la régie municipale de
Colmar de la société CEGELEC ;
— le poste industrialisé à matériel extractible (PIGME) de
Négresse de la société Garczynski et Traploir ; la figure 13 donne, à
titre d’illustration, une représentation de ce poste.
8. Conclusions
On rappelle les principaux avantages recherchés initialement lors
du développement industriel du poste intérieur modulaire : diminution de surface au sol, protection du matériel contre la pollution,
intégration esthétique dans l’environnement.
Le bilan que l’on peut porter aujourd’hui, à la suite d’une quinzaine d’années d’exploitation, fait apparaître les conclusions suivantes.
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POSTES INTÉRIEURS MODULAIRES À HAUTE ET TRÈS HAUTE TENSIONS __________________________________________________________________________
proche de la surface occupée globalement par un poste sous enveloppe métallique à isolation gazeuse.
Ce gain important de compacité est un avantage non négligeable
lors du choix du site d’implantation.
Cellules
MT
Condensateurs
Poste à
cellules
industrialisées
compactes
Tr.2
Cellule
transformateur
48,00
Tr.1
Bâtiment
principal
ou de
commande
■ Facilité d’intégration dans l’environnement
Outre sa surface au sol réduite, le bâtiment limite les impacts
visuels et sonores sur l’environnement et la technologie blindée
protège les milieux industriels voisins contre les perturbations électromagnétiques rayonnées. Sa faible emprise au sol et des possibilités d’extension sans coupure le rendent particulièrement adapté
aux opérations de rénovation ou d’accroissement de performances
de postes anciens. La technique de bâtiment adoptée, qui consiste à
habiller de panneaux une ossature métallique, permet de disposer
d’un nombre important de variantes pour ce qui concerne les couleurs, les reliefs et les motifs de ces panneaux. Les arrivées haute
tension peuvent également être réalisées par câble souterrain
entrant directement dans le bâtiment sans arrivée extérieure en partie haute, ce qui limite l’impact sur l’environnement.
■ Insensibilité aux conditions climatiques
Les différents matériels électriques sont installés dans des conditions qui les protègent des agressions climatiques ; cela renforce
l’intérêt de cette technologie dans les régions présentant des conditions climatiques difficiles telles que pollution industrielle ou saline,
fort enneigement, ...
Cellules
MT
Condensateurs
32,00
■ Meilleure qualité
Les condensateurs servent à la compensation de l'énergie réactive
Figure 12 – Plan de masse d’un poste à cellules industrialisées
compactes [EDF]
L’industrialisation du produit, qui privilégie largement le travail en
usine par rapport au travail sur site, permet d’atteindre un haut
niveau de qualité : suppression des aléas de montage et des réglages sur site, réalisation d’un maximum de contrôles en usine. En
outre, l’installation en intérieur des matériels les protège contre les
agressions extérieures et contribue à améliorer la qualité de service.
■ Bonne adaptabilité à différents schémas électriques
La modularité de la conception permet une grande flexibilité et
n’est pas figée pour un seul schéma électrique ou une seule architecture. On peut ainsi s’adapter facilement au nombre de cellules
(arrivées ou transformateurs) et au nombre de jeux de barres dans
le cas où le poste évolue vers une autre fonction que celle du poste
de type « d » (interconnexion par exemple)
■ Installation sur site rapide
La préfabrication en usine des différents modules fonctionnels
préréglés et facilement transportables, même dans des zones
d’accès difficile, permet de réduire de manière significative les
durées d’installation.
Figure 13 – Poste industrialisé Garczynski et Traploir à matériel
extractible de Négresse [Garczynski et Traploir]
■ Surface réduite
L’intégration dans un bâtiment unique et de façon optimisée des
parties haute tension, moyenne tension, du contrôle commande et
de toutes les parties annexes, conduit à occuper une surface très
■ Sécurité d’exploitation
La conception modulaire et l’emploi de sectionneurs à double
coupure avec mise à la terre en position ouverte permettent de procéder aux opérations d’exploitation et de maintenance en toute
sécurité.
La sécurité du personnel d’exploitation est particulièrement prise
en compte, tant au niveau de la conception (coupure visible, cloisonnement métallique, équipotentialité des masses, matériaux incombustibles, verrouillages d’accès) qu’au niveau des dispositions
constructives du bâtiment (dispositif limiteur de pression).
Références bibliographiques
[1]
[2]
Le poste intérieur modulaire compartimenté
RGE juillet-août 1987.
JOUCLAR (Ph.). – Poste sous enveloppe
métallique. Traité Génie électrique. D 4 590.
1988. Techniques de l’Ingénieur.
D 4 591 − 10
[3]
AUBER (Ph.) et RÉMOND (Cl.). – Installations
électriques. Caractéristiques générales des
installations. Traité Génie électrique. D 5 030.
1993. Techniques de l’Ingénieur.
[4]
AUBER (Ph.) et RÉMOND (Cl.). – Installations
à haute tension. Génie électrique. D 5 036.
1994. Techniques de l’Ingénieur.
Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite.
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