Lernzettel: Gestion des Réseaux Électriques Industriels

📋 Plan du Cours

1. Niveaux de tension et structure générale
2. Postes de livraison HTB
3. Postes de livraison HTA
4. Structures des réseaux HTA
5. Alimentation des tableaux BT
6. Secours par alternateur et ASI

📖 1. Niveaux de tension et structure générale

🔑 Notions clés & Définitions

• HTB : Niveau de tension alternative défini pour une tension composée strictement supérieure à 50 kV.
• HTA : Niveau de tension alternative défini pour une tension composée comprise entre 1 kV et 50 kV.
• BT : Niveau de tension alternative défini pour une tension composée comprise entre 100 V et 1000 V, avec valeurs normalisées 400 V, 690 V et 1000 V à 50 Hz.

📝 Points essentiels

• L’UTE C 18-510 définit aussi BTB (500 V à 1 kV), BTA (50 V à 500 V) et TBT (≤ 50 V).
• Un réseau industriel privé avec alimentation en HTB comprend typiquement un étage HTB, des transformateurs HTB/HTA, un étage principal HTA à jeux de barres, puis des transformateurs HTA/BT et des tableaux BT.
• Les appellations CEI 38 sont utilisées parfois : HT correspond à une tension composée > 35 kV, et MT à une tension composée entre 1000 V et 35 kV.

💡 Astuce mémo

HTB=Plus de 50kV, HTA=Entre 1kV et 50kV, BT=100–1000V.

📖 2. Postes de livraison HTB

🔑 Notions clés & Définitions

• Poste de livraison HTB : Installation de raccordement entre le réseau HTB et des transformateurs HTB/HTA pour alimenter l’intérieur industriel.
• Alimentation simple antenne : Architecture où un poste HTB est raccordé via une seule source d’alimentation au niveau des arrivées.
• Alimentation double antenne : Architecture HTB où deux sources peuvent alimenter le poste, avec exploitation normale en couplage et bascule en cas de perte d’une source.

📝 Points essentiels

• Les postes de livraison HTB concernent généralement des puissances supérieures à 10 MVA.
• L’installation d’un poste HTB s’étend entre le point de raccordement au réseau HTB et la borne aval des transformateurs HTB/HTA.
• En simple antenne : coût minimal mais disponibilité faible ; en double antenne : disponibilité améliorée avec maintenance possible selon le mode d’exploitation normal/perturbé.

💡 Astuce mémo

Simple antenne = peu cher, peu dispo ; Double antenne = plus dispo, plus cher.

📖 3. Postes de livraison HTA

🔑 Notions clés & Définitions

• Comptage BT : Configuration de poste HTA où le comptage est réalisé en basse tension, avec des contraintes sur le courant secondaire du transformateur.
• Comptage HT : Configuration de poste HTA où le comptage est réalisé côté HT au moyen de transformateurs de tension et de courant.
• NF C 13-100 : Norme citée pour les postes de livraison HTA à comptage BT, qui limitent le courant secondaire du transformateur.

📝 Points essentiels

• Postes HTA : en France, deux types selon comptage en BT ou en HT ; ils couvrent généralement 250 kVA à 10 MVA.
• À comptage BT (NF C 13-100) : le poste ne comporte qu’un seul transformateur avec courant secondaire ≤ 2000 A, soit puissance ≤ 1250 kVA à 400 V.
• À comptage HT : le comptage se fait avec TT et TC, et le TC inclut généralement un deuxième secondaire pour la protection contre les surintensités.

💡 Astuce mémo

Comptage BT = 1 transfo et ≤2000 A ; Comptage HT = TT + TC (TC avec 2e secondaire protection).

📖 4. Structures des réseaux HTA

🔑 Notions clés & Définitions

• Réseau HTA radial : Structure où les tableaux sont alimentés depuis une ou des sources sans organisation en boucle pour permettre une reconfiguration continue.
• Boucle ouverte : Structure en boucle où, en fonctionnement normal, la boucle est ouverte et l’alimentation des tableaux peut être rétablie par reconfiguration.
• Boucle fermée : Structure en boucle où, en fonctionnement normal, la boucle est fermée et les coupures sont évitées.

📝 Points essentiels

• Radial simple antenne : 1 source pour les tableaux et pas de solution de dépannage, adapté si la disponibilité requise est faible.
• Radial double antenne avec couplage : en normal, les disjoncteurs de couplage sont ouverts, et chaque demi-jeu de barres peut être dépanné depuis l’une ou l’autre des sources.
• Boucle ouverte : défaut câble ou perte source est compensé par reconfiguration, avec coupure de quelques secondes si automatisme, sinon au moins plusieurs minutes à dizaines de minutes ; boucle fermée : plus performante mais plus onéreuse (disjoncteurs et protections renforcés).

💡 Astuce mémo

Boucle ouverte = reconfig = coupure (rapide avec automatisme, lente manuelle) ; Boucle fermée = pas de coupure, mais plus coûteuse.

📖 5. Alimentation des tableaux BT

🔑 Notions clés & Définitions

• Tableaux BT radial arborescent : Organisation BT avec une seule source pour un tableau, qui devient hors service en cas de perte de cette source jusqu’à réparation.
• Double alimentation sans couplage : Organisation BT où deux sources alimentent un tableau sans connexion directe de secours entre elles via un couplage en fonctionnement normal.
• Double alimentation avec couplage : Organisation BT où un disjoncteur de couplage permet, en cas de perte d’une source, d’assurer l’alimentation totale depuis l’autre.

📝 Points essentiels

• Avec une seule source : les tableaux T1, T2, T3 ont une alimentation radial arborescent et sont hors service lors de la perte de leur source.
• Double alimentation sans couplage : T1 reçoit 2 sources en parallèle via 2 disjoncteurs fermés en normal, tandis que T2 n’a qu’un seul disjoncteur fermé (secours assuré par la deuxième source).
• Double alimentation avec couplage : en normal le disjoncteur de couplage est ouvert pour répartir l’alimentation, puis il se ferme en cas de perte d’une source pour alimenter la totalité du tableau.

💡 Astuce mémo

Sans couplage = tu choisis qui porte ; Avec couplage = couplage ouvert en normal puis fermé en secours.

📖 6. Secours par alternateur et ASI

🔑 Notions clés & Définitions

• Secours par alternateur : Principe où une perte de source normale entraîne une séquence de démarrage et bascule sur alternateur après stabilisation tension/fréquence.
• ASI : Alimentation sans interruption composée d’ensembles redresseur-chargeur, batterie, onduleur et contacteur statique pour basculer le secours sans coupure.
• Contacteur statique : Organe électronique qui permute instantanément l’alimentation vers le réseau de secours (réseau 2) sans temps de permutation mécanique.

📝 Points essentiels

• Secours alternateur : bascule après ouverture du disjoncteur normal/secours, éventuel délestage, démarrage, puis fermeture de D2 quand fréquence et tension sont dans les plages requises, avec relestage ensuite.
• ASI : le basculement onduleur vers réseau 2 est réalisé par contacteur statique en un temps < 1 ms, et intervient notamment en cas d’arrêt ou de surcharge de l’onduleur ou d’anomalie interne.
• ASI : réseau 1 alimente le redresseur-chargeur, réseau 2 est le secours ; l’onduleur est synchronisé fréquence et phase avec le réseau 2 pour permettre la permutation immédiate.

💡 Astuce mémo

ASI = <1 ms grâce au contacteur statique ; Alternateur = délestage + démarrage + bascule quand f et U OK.

⚠️ Pièges & confusions fréquents

1. Confondre HTB et HTA : HTB commence à partir de 50 kV de tension composée, alors que HTA est entre 1 kV et 50 kV.
2. Croire qu’une simple antenne HTB peut dépanner : elle n’offre pas de solution de dépannage, contrairement aux architectures avec deux sources.
3. Mélanger comptage BT et comptage HT : comptage BT utilise un seul transformateur avec courant secondaire limité, tandis que comptage HT emploie TT et TC.
4. Interpréter boucle ouverte comme “sans interruption” : la reconfiguration peut provoquer une coupure de quelques secondes à plusieurs minutes selon automatisme ou manuel.
5. Oublier la logique du couplage en BT : en double alimentation avec couplage, le disjoncteur de couplage est ouvert en normal puis fermé en cas de perte pour alimenter la totalité.
6. Penser que l’alternateur remplace sans gestion de charge : le texte impose un délestage éventuel pour limiter l’impact de charge avant bascule.
7. Confondre réseaux 1 et 2 d’une ASI : le réseau 1 alimente le redresseur-chargeur en normal, et le réseau 2 sert de secours synchronisé pour la permutation.

✅ Checklist Examen

1. Donner les seuils UTE C 18-510 pour HTB, HTA, BTB, BTA et TBT à partir des tensions composées.
2. Associer la valeur normalisée 400 V, 690 V et 1000 V à la zone BT de la CEI 38.
3. Lister les éléments constitutifs typiques d’un réseau privé industriel alimenté en HTB jusqu’aux récepteurs BT.
4. Citer la plage de puissance typique des postes de livraison HTB (supérieure à 10 MVA).
5. Comparer simple antenne et double antenne HTB en termes de disponibilité et de coût.
6. Pour un poste HTA à comptage BT : rappeler la norme citée NF C 13-100 et la limite de courant secondaire ≤ 2000 A.
7. Pour un poste HTA à comptage HT : rappeler le rôle de TT et de TC et la présence d’un 2e secondaire au TC pour la protection.
8. Décrire le comportement d’un réseau HTA radial en simple antenne en cas de manque de source (absence de dépannage).
9. Expliquer la logique “disjoncteurs de couplage ouverts en normal” pour radial double antenne avec couplage.
10. Donner les conséquences de boucle ouverte vs boucle fermée : reconfiguration avec coupure selon automatisme vs absence de coupure mais besoin de protections/disjoncteurs plus élaborés.
11. Pour BT : distinguer une alimentation BT à une source (tableau hors service en cas de perte) d’une double alimentation sans couplage.
12. Pour BT : décrire la différence de fonctionnement en normal et en secours entre double alimentation avec couplage et sans couplage.
13. Pour secours alternateur : ordonner les étapes clefs (ouverture, délestage éventuel, démarrage, fermeture si f et U OK, relestage).
14. Pour ASI : donner la composition fonctionnelle (redresseur-chargeur, batterie, onduleur, contacteur statique, by-pass manuel) et la durée de basculement (< 1 ms).