Systèmes de bus pour postes de distribution et de transformation

Pour le transport et la distribution d'énergie électrique, on utilise des lignes aériennes ou des câbles électriques à différents niveaux de tension, et leur sélection est basée sur une analyse des aspects techniques et économiques.

Pour assurer une grande fiabilité d'alimentation, les réseaux électriques peuvent être plus ou moins multi-chaînes. Cela permet, en cas de défaillance des lignes de transmission individuelles, de continuer à approvisionner les consommateurs via d'autres lignes.

Les points sur les réseaux où deux lignes ou plus convergent sont appelés points nodaux. Des dispositifs de commutation conçus pour déconnecter les circuits de ligne individuels en cas de panne ou de maintenance et de réparation sont toujours installés à ces points de jonction.

Tous les appareils de commutation nécessaires à cet effet, ainsi que les équipements de mesure, de commande, de protection et auxiliaires sont situés dans un poste de distribution.

Si, en plus de ces appareils, des transformateurs sont installés dans le poste de distribution pour changer le niveau néanmoins, un tel poste est appelé sous-station.

Les sous-stations de distribution sont équipées des principaux éléments structurels suivants :

• Shina ;
• sectionneur ;
• Interrupteur;
• convertisseurs de courant et de tension;
• limiteur de surtension ;
• Sectionneur de mise à la terre ;
• Eventuellement : transformateur.

Les sous-stations sont équipées d'ensembles et de composants dont les caractéristiques techniques répondent aux exigences et aux éventuelles charges mécaniques et électriques.

Étant donné que les sous-stations modernes sont principalement contrôlées à distance, elles sont équipées de dispositifs de surveillance et de contrôle supplémentaires. De plus, les sous-stations sont équipées d'appareils de comptage et de mesure de l'électricité fournie aux consommateurs, ainsi que de dispositifs de protection contre les surtensions.

L'élément principal du poste de distribution est le jeu de barres. En règle générale, cela ressemble à une courte conduite d'air. Pour les courants très élevés, il est posé dans un tube refroidi à l'huile en interne.

Il existe plusieurs types d'agencements de bus et le choix d'un agencement particulier dépend de divers facteurs tels que la tension du système, la position de la sous-station dans le système, la fiabilité de l'alimentation électrique, la flexibilité et le coût.

D'un point de vue physique, le bus est le nœud du réseau. À ce stade, des lignes séparées commencent et finissent, qui dans ce contexte sont appelées mangeoires.

Les mangeoires peuvent être allumées et éteintes à l'aide d'interrupteurs. Étant donné que ces interrupteurs transportent le courant de fonctionnement et, en cas de dysfonctionnement, le courant de secours, ils sont appelés interrupteurs de puissance.

Interrupteurs de puissance haute tension modernes niveau jusqu'à 380 kV sont capables d'allumer / éteindre de manière fiable et sans dommage des courants jusqu'à 80 kA. Les interrupteurs d'alimentation nécessitent un entretien régulier.

Pour assurer la sécurité de ces travaux, les disjoncteurs sont équipés de ce que l'on appelle sectionneurs… Contrairement aux interrupteurs de puissance, les sectionneurs ne peuvent être activés / désactivés qu'à l'état désactivé, c'est-à-dire. uniquement après avoir ouvert les disjoncteurs correspondants.

Pour éviter les opérations de commutation erronées, les sectionneurs et les disjoncteurs sont mutuellement verrouillés mécaniquement.

De plus, les sectionneurs sont conçus pour créer un point de déclenchement visible, car dans les interrupteurs de puissance, ce point est situé dans la chambre de coupure et est caché à la vue. Selon les règles de sécurité, lors de la déconnexion de sections de lignes électriques, le point de déconnexion doit être visible.

Afin d'effectuer des activités de maintenance sur les jeux de barres sans interrompre l'alimentation, le poste de distribution doit être équipé d'au moins deux jeux de barres parallèles.

Pour augmenter la flexibilité du réseau, il est possible de raccorder des départs individuels aux jeux de barres à l'aide de sectionneurs. De plus, pour augmenter la liberté d'action, le rail peut être divisé en plusieurs sections (la section dite longitudinale du rail).

Grâce à ces mesures, un grand réseau électrique peut être divisé en plusieurs sections avec isolation galvanique, ce qui limite la quantité de courants en cas d'un éventuel court-circuit.

Les actions décrites sont généralement appelées opérations de commutation correctives et la configuration optimale du réseau est déterminée à l'avance à l'aide de programmes de répartition de charge et de protection contre les courts-circuits.

En optimisant ces opérations, le plein potentiel du réseau électrique peut être utilisé sans créer de conditions de travail dangereuses.

Les sous-stations de distribution et de transformation sont divisées en panneaux distincts qui remplissent des fonctions spécifiques. Il existe des panneaux d'alimentation, des panneaux d'alimentation de sortie et des panneaux de connexion.

La conception des panneaux individuels est généralement unifiée. Dans les schémas électriques, les panneaux sont toujours représentés sous forme unipolaire. Cela signifie que dans les schémas de ce type, utilisant des symboles standards, seuls les appareils nécessaires au fonctionnement de l'installation sont représentés.

Schéma de principe de l'alimentation

Selon le schéma illustré sur la figure, des panneaux d'alimentation et des panneaux avec des dispositifs d'alimentation sortants sont construits. Les deux sectionneurs sont conçus pour déclencher le disjoncteur avec les transformateurs de mesure de courant et de tension.

Si l'installation est composée de plusieurs bus, le nombre de sectionneurs de bus doit être augmenté du nombre de fois correspondant pour deux bus.

Les transformateurs de mesure enregistrent les paramètres pertinents nécessaires aux dispositifs de fonctionnement, de comptage et de protection.

Un interrupteur de mise à la terre est utilisé pour protéger la ligne des effets inductifs et capacitifs des lignes adjacentes pendant la maintenance, ainsi que pour protéger contre les coups de foudre. En raison de sa fonction, le sectionneur de mise à la terre est parfois appelé sectionneur de mise à la terre de service.

Pour déconnecter de plus grandes sections du réseau en cas d'urgence ou pour effectuer des travaux de maintenance nécessaires, au moins deux bus parallèles sont généralement utilisés.

Système à double rail

À l'aide de l'interrupteur d'alimentation de la plaque de connexion, les deux bus peuvent être connectés à un seul point de nœud. Ce type de connexion s'appelle une connexion croisée. Grâce à la connexion croisée, les jeux de barres peuvent être changés sans interrompre l'alimentation électrique.

Les panneaux d'alimentation et les panneaux avec des dispositifs d'alimentation sortants, si nécessaire, peuvent être connectés à différents bus, de sorte que l'alimentation électrique n'est pas interrompue.

Étant donné que les sectionneurs ne peuvent être activés/désactivés qu'à l'état désactivé, l'interrupteur d'alimentation doit être intégré dans la connexion des deux bus. Si les jeux de barres sont interconnectés, vous devez d'abord fermer les deux sectionneurs et ensuite seulement l'interrupteur d'alimentation.

Lors de la connexion des jeux de barres, des mesures appropriées doivent être prises (par exemple, commuter les changeurs de prise des transformateurs) pour égaliser leurs potentiels, sinon des courants transitoires élevés apparaîtront dans les jeux de barres lors de la connexion des jeux de barres.

Après raccordement des jeux de barres, toute connexion et déconnexion des alimentations peut être effectuée car il n'y a plus de différence de potentiel dans les jeux de barres.

Il suffit de s'assurer que l'autre sectionneur du même départ se ferme avant d'ouvrir un sectionneur. Dans le cas contraire, le sectionneur sera sous charge lors de son ouverture, ce qui peut entraîner la destruction et même l'endommagement d'autres composants de l'installation.Les sectionneurs sont donc protégés contre une ouverture accidentelle au moyen de dispositifs de verrouillage spéciaux (électriques et pneumatiques).

Pour étudier les processus de base se déroulant dans une sous-station de distribution, vous pouvez assembler un circuit expérimental avec lequel vous pouvez effectuer des opérations de commutation de base.

Stand expérimental

Schéma de principe du stand expérimental

Un tel stand expérimental pour l'étude des systèmes de bus des sous-stations de distribution et de transformation (stand de laboratoire de la société allemande Lucas-Nuelle) se trouve dans le centre de ressources "Econtechnopark Volma".

Pour une description de l'équipement du laboratoire d'apprentissage du Centre de ressources, voir ici — et ici —

Capture d'écran SCADA pour Power Lab : bus double

L'analyse des paramètres de tension et de courant est réalisée à l'aide du logiciel SCADA for power Lab (SO4001-3F). Pour tirer le meilleur parti d'un système à double bus, il est recommandé que chaque bus soit connecté à sa propre source de tension.