Poste électrique – Wikipedia – choix des appareils

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Éléments d'un poste de transformation
A: Côté du responsable principal de l'énergie B: Côté du responsable principal de l'énergie
1. Lignes électriques primaires 2. Fil de terre 3. Lignes principales
4. Transformateur pour mesurer la tension électrique
5. Interrupteur de déconnexion 6. Interrupteur
7. Transformateur de puissance
8. Barres lumineuses
9. Transformateur principal
10. Bâtiment de contrôle
11. Barrières de sécurité
12. Lignes électriques secondaires

Une station électrique 50 Hz à Melbourne, en Australie. Cela montre trois des cinq transformateurs 220 kV / 66 kV, ainsi que des barrières coupe-feu pour transformateurs haute tension, chacune d’une capacité de 150 MVA. Ce poste de transformation est construit à l'aide de structures en treillis d'acier pour supporter des lignes de bus et des appareils étroits.[1]

Un variateur 115 kV à 41,6 / 12,47 kV, 5 MVA 60 Hz, avec disjoncteur, contrôleurs, relais et bâtiment de contrôle à Warren, au Minnesota. Cette sous-station montre des éléments de construction discrète; L'appareil est monté sur des colonnes individuelles.

FR sous-station fait partie d'un système de production, de transmission et de distribution d'électricité. Les sous-stations transforment la tension de haut en bas ou inversement, ou remplissent certaines des fonctions les plus importantes. Entre la centrale de production et le consommateur, l’énergie électrique peut transiter par plusieurs centrales du réseau à différents niveaux de tension. Un transformateur peut inclure des transformateurs pour modifier les niveaux de tension entre des tensions de transmission élevées et des tensions de distribution inférieures, ou en interconnectant deux tensions de transmission différentes.

Les postes peuvent être possédés et exploités par un outil électrique ou par un grand client industriel ou commercial. Généralement, les stations réseau ne sont pas surveillées, en fonction du SCADA pour la surveillance et le contrôle à distance.

le mot sous-station venant des jours avant que le système de distribution est devenu un réseau. À mesure que les centrales centrales grandissaient, de plus petites centrales étaient transformées en stations de distribution, recevant de l'énergie d'une plus grande usine plutôt que d'utiliser leurs propres générateurs. Les premières stations ont été connectées à une seule centrale, où se trouvait le groupe électrogène, et étaient des filiales de la centrale.

Station 220 kV / 110 kV / 20 kV en Allemagne

Les sous-stations peuvent être décrites par leur classe de tension, leurs applications dans le système d'alimentation, la méthode utilisée pour isoler la plupart des connexions, ainsi que par le style et les matériaux de la structure utilisée. Ces catégories ne sont pas incohérentes. Par exemple, pour résoudre un problème particulier, une station de transmission peut inclure des fonctions de distribution importantes.

transmission station[[[[éditer]

FR boîte de vitesse relie deux ou plusieurs lignes de transmission.[2] Le cas le plus simple est celui où toutes les lignes de transmission ont la même tension. Dans de tels cas, la sous-station contient des commutateurs haute tension permettant de connecter ou d'isoler des lignes pour la détection ou la maintenance en cas de panne. Une station de transmission peut avoir des transformateurs pour convertir entre deux tensions de transmission, des dispositifs de contrôle de la tension / correction du facteur de puissance tels que des condensateurs, des réacteurs ou des compensateurs VAR statiques et des équipements tels que des transformateurs à décalage de phase pour contrôler le courant entre deux réseaux adjacents.

station haute tension minimale en Allemagne

Les stations de transmission peuvent varier du simple au complexe. Une petite "station de commutation" peut être un peu plus qu'un bus plus quelques interrupteurs d'alimentation. Les plus grandes stations de transmission peuvent couvrir une grande surface (plusieurs hectares / hectare) avec plusieurs niveaux de tension, de nombreux commutateurs et un grand nombre d'équipements de protection et de contrôle (transformateurs de tension et de courant, relais et systèmes SCADA). Les entraînements modernes peuvent être mis en œuvre à l'aide de normes internationales telles que la norme CEI 61850.

Station de distribution[[[[éditer]

Une station de distribution à Scarborough, en Ontario, déguisée en maison, avec une allée, une priorité et une pelouse tondue et des arbustes dans la cour arrière. Un avertissement peut être clairement défini sur la "porte d'entrée". Les disques pour les stations sont courants dans de nombreuses villes.[3]

FR Station de distribution transmet l'énergie du système de transmission au système de distribution dans une zone.[2] Il n’est pas rentable de connecter les consommateurs d’énergie directement au réseau de transport principal, à moins qu’ils ne consomment beaucoup d’énergie, de sorte que la station de distribution ramène la tension à un niveau approprié pour la distribution locale.

L'entrée d'une station de distribution est généralement constituée d'au moins deux lignes de transmission ou de sous-lignes de transmission. Par exemple, la tension d'entrée peut être de 115 kV, ou de ce qui est commun dans la région. La sortie est un nombre de feeders. Les tensions de distribution sont généralement de moyenne tension, entre 2,4 kV et 33 kV, en fonction de la taille de la zone desservie et des pratiques de l'outil local. Les distributeurs fonctionnent dans les rues en hauteur (ou sous terre, dans certains cas) et exploitent les transformateurs de distribution chez les clients ou à proximité.

En plus de transformer la tension, les stations de distribution isolent également les erreurs dans les systèmes de transmission ou de distribution. Les stations de distribution sont généralement des points de régulation de la tension, bien que sur les circuits à longue portée (plusieurs miles / kilomètres), un équipement de contrôle de la tension puisse également être installé le long de la ligne.

Les zones centrales des grandes villes ont des stations de distribution compliquées, avec des commutateurs à haute tension et des systèmes de commutation et de secours du côté basse tension. Plusieurs stations de distribution typiques ont un commutateur, un transformateur et un minimum de centrales basse tension.

station de collecte[[[[éditer]

Dans les projets de production décentralisée tels que les parcs éoliens ou les centrales photovoltaïques, une station de collecte peut être nécessaire. Il ressemble à une station de distribution, bien que le courant soit dans le sens opposé, de nombreuses éoliennes ou convertisseurs dans le réseau de transport. Généralement, pour des raisons économiques de construction, le système de capteurs fonctionne à environ 35 kV, bien que certains systèmes de capteurs aient une tension de 12 KV, et la station de capteurs crée une tension de transmission pour le réseau. La station de collecte peut également fournir une correction du facteur de puissance si nécessaire, en mesurant et en contrôlant le parc éolien. Dans certains cas particuliers, une station de collecte peut également contenir une station de conversion HVDC.

On trouve également des stations de collecte à proximité de plusieurs centrales thermiques ou hydroélectriques ayant une puissance de sortie similaire. Brauweils, en Allemagne, et Hradec, en République tchèque, sont des exemples de ce type de centrales. Elles sont alimentées par des centrales à lignite situées à proximité. Si les transformateurs ne sont pas obligés d'augmenter la tension jusqu'au niveau de transmission, la station de métro est une station de commutation.

Convertisseurs[[[[éditer]

Les stations de conversion peuvent être connectées à des systèmes de conversion HVDC, dessiner des réseaux actuels ou interconnectés non synchronisés. Ces stations contiennent des dispositifs électroniques de puissance permettant de modifier la fréquence du courant, ou sont converties en alternance en courant continu ou inversement. Les convertisseurs rotatifs précédents ont changé de fréquence pour connecter deux systèmes; Aujourd'hui, ces stations sont rares.

Station de commutation[[[[éditer]

Un poste de commutation est un poste de transformation sans transformateur et ne fonctionne qu'à un seul niveau de tension. Les stations de commutation sont parfois utilisées comme stations de collecte et de distribution. Parfois, ils sont utilisés pour commuter l’alimentation sur des lignes de secours ou pour mettre en parallèle des circuits en cas de défaillance. Les stations de commutation de la ligne de transmission HVDC Inga-Shaba en sont un exemple.

Une station de commutation peut également être appelée station de commutation. Celles-ci sont généralement situées juste à côté ou à proximité d'une centrale électrique. Dans ce cas, les groupes électrogènes de la centrale acheminent leur énergie dans la cour de l’autobus d’un côté du parc et les lignes de transmission sont alimentées par un bus d’alimentation situé de l’autre côté du parc.

Une fonction importante remplie par un transformateur est la commutation, à savoir la connexion et la déconnexion de lignes de transmission ou d'autres composants à destination et en provenance du système. Les événements de commutation peuvent être planifiés ou non. Une ligne de transmission ou un autre composant peut devoir être désactivé pour des raisons de maintenance ou de reconstruction, par exemple pour ajouter ou supprimer une ligne de transmission ou un transformateur. Afin de maintenir la sécurité d'approvisionnement, les entreprises ont pour objectif de maintenir le système en état de fonctionnement pendant la maintenance. Tous les travaux à effectuer, des tests de routine à l’ajout de toutes nouvelles stations réseau, doivent être effectués pendant que tout le système fonctionne.

Les événements d'échange non planifiés sont dus à une erreur dans une ligne de transmission ou un autre composant, tel que:

  • une ligne est frappée par la foudre et développe une courbe,
  • une tour est détruite par les vents violents.

La fonction du poste de commutation est d’isoler la partie défectueuse du système dans les plus brefs délais. Un équipement défectueux le protège de tout autre dommage, et l’isolation d’un défaut contribue à maintenir le reste de l’alimentation en fonctionnement avec stabilité.[4]

chemins de fer[[[[éditer]

Les chemins de fer électrifiés utilisent également des centrales électriques, souvent des stations de distribution. Dans certains cas, une conversion du type en cours se produit, généralement avec des redresseurs en courant continu ou des convertisseurs rotatifs pour trains utilisant AC (AC) à des fréquences autres que celle du réseau public. Parfois, ce sont aussi des stations de transmission ou des stations de collecte si le réseau ferroviaire exploite également son propre réseau et des générateurs pour acheminer les autres stations.

La station mobile[[[[éditer]

FR station mobile est une sous-station sur roues qui contient un transformateur, des disjoncteurs et des barres d’autobus montées sur une remorque indépendante, destinée à être tractée par un camion. Conçus pour être compacts pour les déplacements sur la voie publique, ils sont utilisés comme secours temporaire lors de catastrophes naturelles ou de guerres. Les stations mobiles sont généralement considérées beaucoup plus basses que les installations permanentes et peuvent être intégrées à plusieurs appareils pour répondre aux contraintes de trafic.[5]

La station de métro Adélard-Godbout, dans le Vieux-Montréal, est la plus ancienne station de métro au Canada. Elle fonctionne de façon continue depuis 1901. Elle présente une façade en argile ornée d'ornements en pierre grise qui interfèrent avec l'environnement de la ville.

Sous-station d’un bâtiment ressemblant à un château des années 1910, servant de site de distribution à côté de l’étang de Lésna, l’une des nombreuses centrales hydroélectriques de la rivière Bóbr.

Tour de distribution 15 kV / 400 V en Pologne

Éléments d'un poste de transformation[[[[éditer]

Les sous-stations ont généralement des équipements de commutation, de protection et de contrôle et des transformateurs. Dans un grand poste de transformation, les commutateurs sont utilisés pour interférer avec les courts-circuits ou les courants de surcharge susceptibles de se produire sur le réseau. Les petites stations de distribution peuvent utiliser des disjoncteurs de distribution ou des fusibles pour protéger les circuits de distribution. Les sous-stations elles-mêmes n'ont généralement pas de générateurs, bien qu'une centrale puisse avoir une sous-station à proximité. D'autres unités telles que des condensateurs et des régulateurs de tension peuvent également être situées sur un poste de transformation.

Les sous-stations peuvent être à la surface dans des enceintes fermées, souterraines ou situées dans des bâtiments spéciaux. Les immeubles de grande hauteur peuvent avoir plusieurs stations intérieures. Les stations intérieures se trouvent généralement dans les zones urbaines afin de réduire le niveau de bruit des transformateurs, pour des raisons d’apparence, ou pour protéger le tableau des climats extrêmes ou des conditions de pollution.

Un système de mise à la terre doit être conçu. Le potentiel de masse total augmente et les gradients de potentiel en cas de défaut (appelé mettre sur et pas potentiels)[6] doit être calculé pour protéger les passants des courts-circuits dans le système de transmission. Les défauts à la terre sur un poste de transformation peuvent créer une pente potentielle dans le sol. Les courants circulant à la surface de la Terre pendant une panne peuvent entraîner une tension sensiblement différente de celle des objets métalliques par rapport à la terre située sous les pieds d'une personne. Ce potentiel de contact présente un risque d'électrocution. Lorsqu'un transformateur dispose d'une clôture en métal, celle-ci doit être correctement mise à la terre pour protéger les personnes contre ce danger.

Les principaux problèmes d'un ingénieur en électricité sont la fiabilité et le coût. Une bonne conception essaie de trouver un équilibre entre ces deux aspects afin d’obtenir une fiabilité sans trop de coûts. La conception doit également permettre l’extension du lecteur en cas de besoin.[7]

Location Options[[[[éditer]

Le choix de l'emplacement d'un poste de transformation doit prendre en compte de nombreux facteurs. Un espace suffisant est requis pour l'installation d'équipements dotés de la distance de sécurité électrique nécessaire et pour l'accès à de gros appareils tels que des transformateurs.

Là où les terres sont chères, comme dans les zones urbaines, les équipements de couplage isolés au gaz peuvent faire des économies globales. Les sous-stations situées dans des zones côtières touchées par des inondations et des tempêtes tropicales peuvent souvent nécessiter une structure surélevée pour que l'équipement reste sensible aux courants durcies contre ces éléments.[8] Le site doit disposer d'un espace d'expansion en raison d'une croissance de la charge ou de transferts planifiés. Les effets environnementaux de la station doivent être pris en compte, tels que le drainage, le bruit et les conséquences sur la circulation.

Le site de la station doit être raisonnablement au centre de la zone de distribution à desservir. Le site doit être à l'abri du crime des passants, à la fois pour protéger les personnes contre les chocs électriques ou les arcs électriques, et pour protéger le système électrique des erreurs de fonctionnement dues au vandalisme.

Graphiques de conception[[[[éditer]

Tottenham Substation, située dans la nature sauvage du nord de Londres.

La première étape de la planification d’une installation souterraine consiste à élaborer un schéma unifilaire montrant sous une forme simplifiée le schéma de commutation et de protection requis, ainsi que les lignes d’alimentation entrantes et les lignes de départ ou de transmission. De nombreux outils électriques ont pour pratique courante de préparer des schémas unifilaires comportant des éléments principaux (lignes, commutateurs, disjoncteurs, transformateurs) disposés sur le côté de la même manière que l’appareil sera disposé dans le variateur lui-même.[2]

Dans une conception commune, les lignes entrantes ont un commutateur de déconnexion et un commutateur. Dans certains cas, les lignes n'auront pas les deux, un commutateur ou un commutateur étant tout ce qui est jugé nécessaire. Un sectionneur sert d’isolant car il ne peut pas interférer avec le courant de charge. Un interrupteur à fusible sert de dispositif de protection pour interférer automatiquement avec les courants de défaut et peut être utilisé pour allumer et éteindre les charges ou pour couper une ligne lorsque le courant circule dans le mauvais sens. Lorsqu'un courant de défaut important traverse le commutateur, il est détecté à l'aide de transformateurs de courant. La taille des sorties du transformateur de courant peut être utilisée pour serrer l'interrupteur, ce qui entraîne une déconnexion de la charge accompagnant la coupure de circuit du point d'alimentation. Cela tente d'isoler le point de défaillance du reste du système et de permettre à ce dernier de fonctionner avec un impact minimal. Les commutateurs et les commutateurs peuvent être utilisés localement (au sein de la station) ou de manière externe depuis un centre de contrôle.

Lors du transfert de lignes de transmission, la propagation de la foudre et des courants de commutation peut entraîner des erreurs d'isolation dans les équipements de sous-station. Les travaux de tension d'entrée de ligne servent à protéger l'équipement de transformation en conséquence. Des études de coordination d'isolement sont effectuées de manière approfondie pour garantir que les défaillances d'équipement (et les épidémies associées) sont minimes.

Une fois passé les composants de couplage, les lignes se connectent à une tension donnée à un ou plusieurs bus. On les voit avec des barres omnibus, généralement par multiples de trois, car la distribution électrique triphasée est largement universelle dans le monde.

La disposition des commutateurs, des commutateurs et des bus utilisés influe sur le coût et la fiabilité de la sous-station. Pour les stations importantes, une configuration de bus en anneau, double bus ou "commutateur et demi" peut être utilisée afin que le défaut d'un commutateur n'interfère pas avec l'alimentation des autres circuits, de sorte que des parties du variateur puissent être désactivées à des fins de maintenance et de réparation. Les sous-stations qui ne fournissent qu'une seule charge industrielle peuvent avoir des exigences de couplage minimales, en particulier pour les petites installations.[7]

Ce schéma unifilaire illustre le commutateur et un demi-concept souvent utilisés dans les commutateurs.

Une fois que vous avez établi des bus pour les différents niveaux de tension, vous pouvez connecter des transformateurs entre les niveaux de tension. Celles-ci auront à nouveau un commutateur, un peu comme les lignes de transmission, si un transformateur a une mal (habituellement appelé "court-circuit").

Parallèlement à cela, un transformateur a toujours les circuits de contrôle nécessaires pour commander l'ouverture des divers commutateurs en cas de défaillance de certains composants.

automation[[[[éditer]

Les premières centrales électriques nécessitent une commutation ou un réglage manuel de l'équipement, ainsi qu'une collecte manuelle des données de charge, d'énergie et anormales. À mesure que la complexité du réseau de distribution augmentait, il devenait financièrement nécessaire d'automatiser la surveillance et le contrôle des stations du réseau à partir d'un point central, de manière à ce qu'il puisse être coordonné en cas d'urgence et réduire les coûts d'exploitation. Les premiers déploiements des stations de contrôle distantes utilisaient des lignes de communication dédiées, souvent reliées aux circuits. Les conducteurs d'alimentation, la radio à micro-ondes, les câbles à fibres optiques et les circuits de commande à distance câblés dédiés ont tous été utilisés pour la surveillance et l'acquisition de données (SCADA) pour les variateurs. Le développement du microprocesseur a entraîné une augmentation exponentielle du nombre de points pouvant être contrôlés et surveillés de manière économique. Aujourd'hui, des protocoles de communication normalisés tels que DNP3, CEI 61850 et Modbus sont utilisés pour en répertorier certains, afin de permettre à plusieurs dispositifs électroniques intelligents de communiquer entre eux et avec des centres de surveillance. La gestion de stations Web automatisées et distribuées est un élément du réseau dit intelligent.

isolation[[[[éditer]

Les commutateurs, les disjoncteurs, les transformateurs et autres dispositifs peuvent être interconnectés avec des conducteurs isolés uniquement à l'air et serrés sur des structures de support. La demande en air requise augmente avec la tension du système et avec la tension de foudre. Pour les stations de distribution à moyenne tension, il peut y avoir un appareillage à couplage métallique et aucune exposition aux conducteurs sous tension. Pour des tensions plus élevées, les appareillages de commutation isolés au gaz réduisent l'espace requis autour du bus de vie. Au lieu de se limiter aux seuls conducteurs, l’autobus et les appareils sont intégrés à des conteneurs sous pression remplis d’hexafluorure de soufre (SF).6) gaz. Ce gaz ayant une valeur d'isolation supérieure à celle de l'air, les dimensions de l'appareil sont réduites. En plus de l'air ou SF6 Au gaz, les appareils utiliseront d’autres matériaux isolants tels que l’huile de transformateur, le papier, la porcelaine et les isolants polymères.

structure[[[[éditer]

Les structures souterraines extérieures et souterraines comprennent les poteaux, les pylônes en treillis et les structures métalliques tubulaires, bien que d'autres variantes soient disponibles. Lorsque la place est abondante et que l'apparence de l'entraînement n'est pas un facteur, la tour de gouttière en acier offre un support à faible coût pour les lignes de transmission et les appareils. Les stations à profil bas peuvent être spécifiées dans les zones suburbaines où l'apparence est plus critique. Les stations intérieures peuvent être des équipements de couplage isolés au gaz (à haute tension), ou des commutateurs à gaine métallique ou recouverts de métal à des tensions plus basses. Les stations intérieures urbaines et suburbaines peuvent être complétées à l'extérieur pour se fondre dans les autres bâtiments de la région.

FR poste compact est généralement un substrat extérieur intégré dans une enceinte métallique, où chaque élément de l'équipement électrique est très rapproché pour créer une encombrement au sol relativement réduit du poste de transformation.

Voir aussi[[[[éditer]

Références et lectures complémentaires[[[[éditer]

  1. ^ "Document de consultation conjoint: capacité de connexion et de sous-transmission du transport du métropolitain occidental de Melbourne". Yémen. Powercor Australia, Jemena, opérateur australien du marché de l'énergie. récupéré 4 février 2016.
  2. ^ un b c Stockton, Blaine. "Guide de conception pour les sous-stations rurales" (PDF). USDA Développement rural. Département de l'agriculture des États-Unis. récupéré 4 février 2016.
  3. ^ Steinberg, Neil. "Lumières allumées, mais pas de maison: derrière les faux bâtiments conduisant Chicago". récupéré 14 décembre 2013.
  4. ^ "Transformer Fire Video". metacafe. Utilise Eagle Eye. récupéré 4 février 2016.
  5. ^ Boyd, Dan; Rampaul, Glen. "Sous-stations mobiles" (PDF). Chapitre IEEE Winnipeg PES. IEEE Power and Energy Society. récupéré 11 octobre 2017.
  6. ^ John, Alvin. "EE35T – Conception et mise en page de sous-stations". Université des Indes occidentales à Saint-Augustin, Trinité-et-Tobago. récupéré 4 février 2016.
  7. ^ un b Donald G. Fink, H. Wayne Beatty Manuel d'ingénieur électricien Eleven Edition, McGraw Hill 1978 ISBN 0-07-020974-X Chapitre 17 Substasjonsdesign
  8. ^ Baker, Joseph W. ,. "Élimination des dommages causés aux aides électriques par les ondes de tempête causées par les ouragans via la hauteur intégrée des structures et de l'équipement de la sous-structure" (PDF). Postes conditionnés DIS-TRAN. Crest Industries. Classé à partir de l'original (PDF) 5 février 2016. récupéré 4 février 2016.
  1. R.M.S. d'Oliveira et C.L.S. Sobrinho (2009). "Environnement de calcul pour la simulation des coups de foudre dans une centrale avec une méthode de domaine temporel finie-différente". Transactions IEEE sur la compatibilité électromagnétique. 51 (4): 995-1000. doi: 10,1109 / TEMC.2009.2028879.


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Le changement complet d’une installation. Quand une système d’électricité est trop ancienne, sa vétusté peut entraîner des cours-circuits. Le risque d’incendie est par conséquent réel. Chaque année, on déplore plus de 80 000 incendies d’origine électrique et des milliers d’accidents corporels. Si vous obtenez une maison de plus de 15 ans, le vendeur doit nécessairement vous communiquer un audit électrique qui répertorie tous les défauts de l’installation. Si la remise aux normes n’a rien d’obligatoire, elle est quand même particulièrement recommandée bien évidemment. Le changement complet exige la accumule de l’ancienne installation. Ceci occasionne souvent des travaux connexes de peintures notamment, voire même de plâtrerie si la nouvelle installation est réalisée dans les murs pour un rendu invisible. Le raccordement d’une nouvelle pièce. Vous souhaitez accroître votre habitation en aménageant vos combles ou en faisant construire une extension ? Pour raccorder cette nouvelle pièce à vivre à l’électricité, vous allez donc devoir faire vérifier votre installation existante. Afin de vous assurer que l’ajout d’une nouvelle partie de réseau est envisageable. Parfois, le gain de besoin en électricité demande le changement ou l’adaptation d’une portion de l’installation existante. Le raccord de nouveaux appareillages électriques. Vous désirez changer de mode de chauffage ? Ou encore, faire mettre en place une pompe à chaleur ou des chauffage électriques en changement d’une chaudière au fuel ? Votre chauffe-eau se doit d’être remplacé ? Dans certains cas, une remise à plat de l’installation électrique est primordial pour supporter les nouveaux besoins en électricité. Le redéploiement d’un système existante. Vous abattez des cloisons pour réaliser des espaces à vivre plus en accord avec vos attentes ? dans le cadre d’un projet de redistribution de pièces ( conception d’une cuisine ouverte, fabrication d’une suite parentale, etc… ), votre installation existante devra être redéployée en utilisation de vos nouveaux besoins.