Postes sous enveloppes métalliques à isolation gazeuse jusqu à 420 kv, 50 ka, 5000 A Type 8DQ1

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1 Postes sous enveloppes métalliques à isolation gazeuse jusqu à 420 kv, 50 ka, 5000 A Type 8DQ1 Answers for energy.

2 2 Efficacité économique et grande fiabilité sont les points forts de nos sous-stations

3 Leader mondial grâce à une technologie innovante Notre gamme 8D d appareillages haute tension à isolation gazeuse (GIS) s appuie sur un concept extrêmement réussi. Depuis l introduction en 1968, Siemens a installé plus de postes à travers le monde dans toutes les zones climatiques de la planète. A ce jour, la durée d utilisation totale a dépassé l équivalent de années d exploitation. Des travaux de recherche intensifs et le perfectionnement continu des premiers types d appareils ont donné naissance à notre génération actuelle d appareillage blindé à isolation gazeuse, réputés dans le monde entier pour les caractéristiques suivantes: Nous fournissons des solutions clés en main qui répondent exactement à vos critères. Rentabilité économique, Sécurité d exploitation élevée, Enveloppes sécurisées, Grande étanchéité aux gaz, Longue durée de vie, Coûts de maintenance et d exploitation faibles, Bonnes accessibilité et ergonomie, Haute disponibilité, Exploitation sécurisée, même dans des conditions extrêmes. En 1976, nous avons livré le premier poste à isolation gazeuse pour une tension nominale de 420 kv. Notre type actuel 8DQ1 conçu pour une plage de tension nominale jusqu à 420 kv répond à toutes les exigences en matière de performance et de fiabilité que l on est en droit d attendre d un appareillage de haute technologie. Notre 8DQ1 ouvre la route des PSE compacts en 420 kv: Testé en usine, Expédié en travées complètes, Temps de montage sur site très réduit. 3

4 Grande flexibilité grâce au concept modulaire Une caractéristique fondamentale de nos appareillages à isolation gazeuse est leur haute flexibilité, obtenue grâce au système modulaire. En outre, selon leur fonction, les équipements sont placés individuellement ou collectivement dans des enveloppes résistantes à la pression et étanches au gaz. Toutes les variantes de schémas habituellement rencontrées dans la construction d installations peuvent être réalisées avec un nombre réduit de modules actifs et passifs. Les postes de type 8DQ1 sont entièrement sous enveloppe unipolaire, ce qui minimise les sollicitations diélectriques et dynamiques. L aluminium utilisé comme matériau des enveloppes garantit la protection contre la corrosion et allège le poste. Le faible poids par travée réduit la charge au sol. Les points de jonction des modules sont équipés des brides munies de joints toriques qui garantissent une étanchéité élevée. Les conducteurs sont reliés entre eux par des contacts qui encaissent les variations de longueur dues à la température. En cas de besoin, les points de jonction sont aisément accessibles par des orifices de montage obturés par des couvercles. Le gaz utilisé comme isolant et gaz d extinction est de l hexafluorure de soufre (SF 6 ). L enveloppe extrêmement étanche empêche toute pollution de l environnement. Des filtres statiques sont fixés sur la face interne des orifices de montage des enceintes à gaz pour recueillir l humidité et les produits de décomposition. 4

5 Toutes les variantes de schémas courants peuvent être réalisés avec un nombre réduit de modules Structure typique avec double jeu de barres 9 1 Traversée air /SF 6 libre 2 Transformateur de tension 3 Sectionneur de départ 4 Sectionneur de terre pour maintenance 5 Jeu de barres I 6 Sectionneur de jeu de barres I 7 Sectionneur de jeu de barres II 8 Jeu de barres II 9 Sectionneur de terre pour maintenance 10 Armoire de commande locale 11 Sectionneur de terre à pouvoir de fermeture 12 Transformateur de courant 13 Elément de coupure du disjoncteur (ono-chambre) 14 Commande à accumulation d énergie par ressort

6 odules GIS Disjoncteur L élément central d un poste à isolation gazeuse est le module disjoncteur avec ses deux composants principaux: élément de coupure (ono-chambre) et commande à accumulation d énergie par ressort. Le disjoncteur 8DQ1 horizontale. L élément de coupure et la commande à accumulation sont basés sur des conceptions éprouvées identiques à celles déjà largement utilisées dans la technique de commutation à l air libre et sous gaz isolant. La haute qualité de ce concept ainsi que notre longue expérience dans ce domaine garantissent à nos postes une fiabilité sans égale. Le disjoncteur convient pour un réenclenchement automatique rapide unipolaire. Disjoncteur avec élément de coupure Commande à accumulation d énergie par ressort Déclencheur (fermeture) 2. Came 3. écanisme de renvoi 4. Tige de commande 5. Bielle du ressort de fermeture 6. Bielle du ressort d ouverture 7. Ressort de fermeture 8. Armement manuel écanisme anti-retour 10. Arbre d armement 11. Bras de galet 12. Amortisseur (fermeture) 13. Arbre de commande 14. Amortisseur (ouverture) 15. Déclencheur (ouverture) 16. Paroi de l armoire 17. Ressort d ouverture La mise en œuvre des techniques de fabrication et de construction les plus modernes permet l utilisation d un boîtier compact. La disposition des ressorts d ouverture et de fermeture dans la commande offre une conception simple et robuste. Le nombre de pièces en mouvement s en trouve ainsi réduit. L utilisation d organes de roulement et d un mécanisme d armement libre d entretien garantit un fonctionnement sûr pendant des dizaines d années. Des techniques éprouvées telles que le cliquet à découplage antivibratoire et le découplage hors charge du mécanisme d armement augmentent la fiabilité. La commande à accumulation d énergie par ressort offre les avantages suivants: un principe de conception similaire pour les tensions assignées de 72,5 à 550 kv, une haute fiabilité grâce à la faible énergie de commande, un principe de fonctionnement simple, une position de manœuvre contrôlable à tout moment, une durée de vie longue, et nécessitant peu d entretien, un grand respect de l environnement. 6

7 Elément de coupure L élément de coupure utilisé dans le disjoncteur pour l extinction de l arc électrique fonctionne selon le principe d auto-extinction. Ce principe nécessite peu d énergie de commande. Par conséquent, les forces mécaniques qui se produisent sont faibles. Afin que les courants élevés puissent être coupés, l énergie de l arc électrique est utilisée pour accroître la pression dans la chambre d auto-extinction. Au passage du courant par zéro, le gaz compressé est dirigé par une tuyère sur l arc électrique pour souffler ce dernier. Les courants faibles sont éliminés par augmentation de la pression dans la chambre de compression. Là encore, le gaz SF 6 comprimé est dirigé sur l arc. Circuit principal A l état fermé, le courant de service traverse le contact principal (1). Les contacts d arc (2, 4) sont en prise. Principe de fonctionnement de l extinction de l arc électrique 1 Contact principal 2 Tige de contact fixe 3 Tuyère isolante 4 Tube de contact mobile 5 Contact mobile 6 Chambre de coupure 7 Chambre de compression Coupure de courants de service Au cours de l opération de coupure, le contact principal (1) s ouvre en premier, le courant passe alors par les contacts d arc qui sont toujours fermés (2, 4). L érosion du contact principal est ainsi évitée. Les contacts d arc (2, 4) se séparent par la poursuite du mouvement d ouverture et un arc électrique se forme entre eux. En même temps, le cylindre de contact se déplace dans la chambre de compression (7) et comprime le gaz SF 6 qui s y trouve. Le gaz comprimé pénètre dans la chambre de coupure (6) et souffle l arc électrique. Disjoncteur en position de fermeture Coupure: contact principal ouvert Coupure des courants de défaut En présence de courants de court-circuit élevés, le gaz d extinction est fortement échauffé entre les contacts d arc (4) et (2) par l énergie de l arc. Il pénètre sous forte pression dans la chambre de coupure (6). Le courant devient ensuite quasiment nul, le gaz s échappe du volume de coupure (6) et souffle l arc électrique. Coupure: contacts d arc ouverts Disjoncteur en position d ouverture 7

8 Sectionneur Sectionneur de terre à tige Sectionneur A l état ouvert, les sectionneurs garantissent une distance diélectrique sûre entre les parties de poste présentant des potentiels différents. Le sectionneur de jeux de barres sépare par exemple le jeu de barres de l arrivée. Des traversées en résine en forme de cône supportent le système de contact du sectionneur. Le gaz sous pression dans le module assure l isolation entre les parties actives haute tension et l enveloppe métallique. Le raccordement des conducteurs aux modules voisins varie. Il est possible de monter jusqu à deux sectionneurs. Les modules sectionneurs peuvent constituer une enceinte individuelle ou être associés aux modules voisins avec lesquels il partagent alors la surveillance de gaz. Sectionneur de terre Les sectionneurs de terre (tels que les sectionneurs de terre pour maintenance ou les sectionneurs de terre du jeu de barres) sont des appareils de commutation conçus pour établir la liaison à la terre dans les règles de l art de tronçons de postes déjà hors tension. Sur les modèles à pouvoir de fermeture, le sectionneur de terre est généralement utilisé côté départ comme sectionneur de terre rapide, pour dissiper les courants inductifs et capacitifs couplés des câbles ou lignes aériennes parallèles ou pour écarter tout risque pour l appareillage en cas manœuvre erronée. Sur les modèles isolés, il est également utilisé à des fins de mesure et de test des relais de protection. Sur les postes de type 8DQ1, les sectionneurs de terre sont réalisés sous forme de sectionneurs à broche. Selon la structure du poste, ils sont intégrés aux sectionneurs ou montés dans des enveloppes séparées. La broche de mise à la terre au potentiel de terre pénètre dans le contact fixe. Lorsque le sectionneur de terre est utilisé sur un modèle à pouvoir de fermeture, il est équipé d une commande à accumulation d énergie par ressort. Le ressort est armé par le moteur électrique intégré ou manuellement en mode de secours. Caractéristiques communes des sectionneurs et des sectionneurs de terre Les trois pôles d une travée sont couplés mécaniquement. Les trois pôles sont commandés ensemble par une commande motorisée. Les contacts de signalisation et l afficheur de position de manœuvre sont reliés mécaniquement à l arbre moteur de façon sûre et directe. Pour le sectionneur et le sectionneur de terre pour maintenance, des commandes motorisées de conception similaire sont utilisées. Des commandes de secours manuelles sont intégrées. Les enveloppes peuvent être équipées sur demande de hublots. Les sectionneurs de terre à pouvoir de fermeture sont exploités de manière unipolaire. 8

9 Transformateur de courant Transformateur de tension Parafoudre Transformateurs de mesure Des transformateurs de courant et de tension sont utilisés à des fins de mesure et de protection. Transformateur de courant Il s agit de transformateurs de courant inductifs en enveloppe unipolaire. Le transformateur de courant se trouve généralement côté départ du disjoncteur. Toutefois, il peut aussi être placé dans un endroit quelconque du poste ou de l installation. Le conducteur haute tension constitue l enroulement primaire. Les noyaux avec les enroulements secondaires sont conçus conformément aux exigences en matière de classe de précision et de puissance. Les rapports de transformation sont commutables par les prises secondaires des transformateurs de courant sorties dans une boîte à bornes par une traversée étanche au gaz. Le gaz SF 6 sous pression dans le module constitue l isolation de base. Le mode de construction en enveloppe offre une très haute compatibilité électromagnétique (CE). Transformateur de tension Chaque transformateur de tension inductif en enveloppe unipolaire constitue sa propre enceinte. Les transformateurs de tension sont essentiellement constitués: de l enroulement primaire, d un ou de plusieurs enroulements secondaires formant une bobine, ainsi que d un noyau de fer. L isolation haute tension est assurée par le gaz sous pression et des films isolants. La liaison haute tension à l appareillage est assurée via la ligne primaire supportée par une traversée étanche au gaz. Les bornes du secondaire sont sorties dans la boîte à bornes par une traversée étanche au gaz. Parafoudre Des parafoudres sous enveloppe peuvent être raccordés directement sur demande. Leur rôle est de limiter les surtensions éventuelles. Leur partie active est constituée de résistances à oxyde métallique présentant une caractéristique courant-tension très peu linéaire. Le parafoudre est généralement raccordé au poste sur une bride étanche au gaz. La cuve du module parafoudre présente un orifice de montage qui permet d interrompre le conducteur interne lors des tests du poste. Du côté sol le module comporte des raccords de surveillance du gaz et des dispositifs de contrôle du parafoudre y compris un compteur d amorçage. 9

10 Boîte à câble Transition SF 6 / ligne aérienne Liaison transformateur Éléments de raccordement Les éléments de raccordement relient les travées du poste à isolation gazeuse aux équipements suivants: Ligne aérienne Transformateur ou bobine d inductance Câble Ils réalisent ainsi la transition entre l isolation SF 6 et les autres moyens d isolation. Boîte à câble Cet élément relie le poste à isolation gazeuse à un câble haute tension. L élément boîte à câble permet de raccorder facilement tous les types de câbles haute tension selon la norme CEI L orifice de montage joue également le rôle de bride de raccordement pour le dispositif de test haute tension du câble. Pour le test, la connexion du conducteur primaire entre l extrémité de câble et le poste peut être interrompue. Transition SF 6 / ligne aérienne Le passage du poste à isolation gazeuse aux composants à isolation dans l air ou aux lignes aériennes s effectue avec l élément prise pour ligne aérienne. Ce dernier combine un élément coudé et une traversée SF 6 / air. La hauteur, la forme des ailettes et la ligne de fuite de la traversée pour ligne aérienne sont déterminés en fonction de la coordination de l isolement, de la distance minimale et du degré de pollution. Liaison transformateur L élément de liaison transformateur permet de réaliser la transition de l isolation SF 6 à l isolation dans l huile des transformateurs et bobines d inductance. Pour ce faire, la traversée vers le transformateur doit être étanche à l huile et au gaz sous pression. Les mouvements dus aux changements de température et le tassement inégal des fondations du poste et du transformateur sont compensés par des joints de compensation. 10

11 Élément prolongateur Élément coudé Jeu de barres Eléments prolongateurs et éléments coudés Ces éléments sont utilisés pour les liaisons à l intérieur d une travée ou pour sortir les conducteurs. Leur forme et leur nombre dépend du schéma et de la position de la travée. Jeu de barres Les éléments jeu de barres des travées voisines sont reliés par des joints de compensation. Ceux-ci compensent transversalement et longitudinalement les tolérances de construction et les mouvements dus aux changements de température. Les contacts glissants axiaux entre les conducteurs compensent les variations de longueur des conducteurs dues à la température. Le montage d un sectionnement de barres pour accroître la disponibilité de l installation est tout à fait possible. 11

12 Commande et surveillance un système de contrôle-commande fiable et flexible Une commande d appareillage éprouvée Des composants électriques robustes sont utilisés pour la commande et la surveillance du disjoncteur et des autres composants du poste. Tous les éléments nécessaires à la commande et à la surveillance du disjoncteur et des sectionneurs et sectionneurs de terre sont placés de manière décentralisée directement dans les appareils. Les commandes des appareils sont essayées en usine. La durée de mise en service s en trouve raccourcie et les erreurs sur le chantier évitées. Surveillance du gaz Des isolateurs étanches aux gaz subdivisent chaque travée en enceintes à gaz séparées (par ex. disjoncteurs avec transformateurs de courant, sectionneurs, transformateurs de tension, parafoudres et éléments de raccordement). Des densimètres avec afficheur intégré surveillent en permanence les enceintes de gaz et fournissent des signaux commutés d alarme et de défaut. Un système de contrôle-commande flexible et fiable pour la protection de l installation, la gestion des travées et la conduite du poste. La commande placée dans l armoire de commande locale est facilement accessible. La protection d installation peut également être intégrée ici sur demande. L armoire de commande locale est disposée en principe en face de l appareillage, mais son installation peut également s effectuer à proximité, dans une salle de contrôle séparée. Le câblage entre l armoire de commande locale et l appareillage haute tension s effectue à l aide de câbles blindés et de connecteurs codés, ce qui réduit les frais d installation et minimise le risque d erreurs de câblage. Bien évidemment, nous fournissons sur demande des appareils haute tension avec tous les systèmes numériques courants de contrôle-commande et de protection. Les interfaces neutres de la commande d appareillage permettent de relier une commande conventionnelle avec verrouillage par contacteur et armoire de commande, des systèmes numériques conviviaux de contrôlecommande et d automatisation de poste avec des terminaux d exploitation de type PC (IH), des systèmes de contrôle-commande intelligents et entièrement interconnectables avec des fonctions supplémentaires de surveillance et de télédiagnostic. L offre étendue de Siemens en matière de systèmes de contrôle-commande nous permet de vous proposer des concepts sur mesure. Surveillance de densité 12

13 Transport, montage, mise en service, maintenance Transport Pour pouvoir effectuer l expédition et le montage sur site de manière optimale, nos appareillages sont transportés dans des unités de transport manutentionnables aussi grandes que possible. Les dimensions très compactes étant compatibles avec celles d un container permettent l expédition de travées complètement assemblées depuis l usine, conduisant à des économies substantielles pendant le transport. Toutes les unités de transport font l objet d un contrôle mécanique et diélectrique au moment de la livraison. Pour les unités de transport qui contiennent des appareillages haute tension, tous les accessoires sont livrées réglés d usine. Les points de raccordement des unités de transport sont protégés contre la corrosion et obturés par des couvercles. L emballage des marchandises transportées est choisi en fonction du type et de la durée de transport, de l itinéraire emprunté, ainsi que de la durée et du mode d entreposage. Les livraisons à l intérieur de l Europe se font normalement par camion. Pour toutes les livraisons à l extérieur de l Europe, des emballages étanches adaptés au transport maritime et à l entreposage temporaire sont prévus. Installation et montage Le fait que les travées soient expédiées complètes améliore nettement la qualité du produit, car totalement pré-testée en usine, tout en réduisant considérablement le temps de montage sur site. Des instructions de montage détaillées ainsi que l utilisation d un tout petit nombre d outils spéciaux permettent un montage sûr et rapide des dispositifs par votre propre personnel sous la supervision d un technicien Siemens expérimenté. Au besoin, vous pouvez faire appel à notre offre de formation. ise en service Une fois les travaux de montage sur site terminées, le fonctionnement mécanique et électrique de tous les appareils haute tension et des circuits électriques de commande et de surveillance font l objet de tests fonctionnels électriques et mécaniques. L étanchéité au gaz de toutes les connexions par brides, notamment celles montées sur site, est revérifiée. Les tâches de mise en service de la partie courant fort se terminent par le test haute tension sur site qui atteste que toutes les travaux de montage ont été correctement effectuées, y compris à l intérieur des enveloppes. Tous les tests sont effectués conformément à CEI et documentés par des protocoles de test de conclusion. aintenance Nos postes à isolation gazeuse sont conçus et fabriqués de sorte que le rapport construction, matériaux utilisés et procédures de maintenance est optimal. L enveloppe hermétique réduit la maintenance au minimum. Celle-ci est même totalement inutile dans les conditions de service normales. Des inspections visuelles sont recommandées en fonction des conditions ambiantes. Le contrôle visuel est exécuté travée par travée, l appareillage restant en service et les enceintes à gaz fermées. La première révision n est nécessaire qu après 25 ans. 13

14 Assurance qualité Un système de gestion de la qualité systématique et appliqué par notre personnel garantit la haute qualité de fabrication des postes à isolation gazeuse. Cette qualité est certifiée depuis 1983 selon CSA Z299 et depuis 1989 selon DIN EN ISO Le système de gestion de la qualité est soumis à des améliorations constantes. La certification 2003 reste donc toujours valable selon DIN EN ISO 9001:2000. En 1994, le système de gestion environnementale selon DIN EN ISO a été ajouté au système de management existant et certifié avec succès. L événement marquant pour l établissement de la compétence d essai fut en 1992 l homologation des laboratoires de test selon ISO/CEI (anciennement EN 45001) et la certification en tant que champ de vérification PEHLA indépendant. Le système de gestion environnementale et de la qualité inclut toutes les étapes du cycle de vie du produit, du marketing à la maintenance. Des analyses de gestion régulières et des audits internes concernant tous les processus permettent de surveiller l efficacité et l actualité de ce système et de l améliorer en permanence par des mesures appropriées. Pour ce faire, on se base sur la documentation systématique de toutes les procédures importantes pour la qualité et l environnement. En conséquence, la qualité de nos postes répond aux exigences les plus élevées. En plus de ce management environnemental et de qualité, l aménagement de zones de propreté spéciales dans la production contribue grandement à garantir les normes de qualité élevées de nos postes à isolation gazeuse. De nombreux tests de fabrication et essais individuels au niveau des composants, éléments individuels et modules complets contribuent très largement à la fiabilité de fonctionnement des postes. Les tests mécaniques de routine et enfin le test individuel haute tension réalisé sur les travées complètes ou sur les unités de transport garantissent la qualité produite et la conformité aux normes. Un emballage dans les règles de l art garantit l arrivée du poste à destination sans dommages. Caractéristiques techniques Appareillage de type 8DQ1 Tension assignée jusqu à 420 kv Fréquence assignée 50/60 Hz Tension assignée de tenue à fréquence industrielle de courte (1 min) 650 kv Tension assignée de tenue aux chocs de foudre (1,2 / 50 μs) 1425 kv Tension assignée de tenue aux chocs de manœuvre (250 / 2500 μs) 1050 kv Courant de service assigné du jeu de barres Départ jusqu à jusqu à 5000 A 5000 A Pouvoir de coupure assigné en court-circuit 50 ka Courant de crête assigné 135 ka Courant assigné de courte durée 50 ka Taux de fuite / an et enveloppe 0.5 % Largeur de travée (min. - max.) mm Hauteur, profondeur voir exemples de travées écanisme de commande du disjoncteur Accumulation d énergie par ressort Séquence assignée de manœuvres O 0,3 s CO 3 min CO CO 15 s CO Tension de service des déclencheurs 60 à 250 V DC Durée de vie calculée > 50 ans Plage de température ambiante 25 C à +55 C Normes CEI /IEEE Autres valeurs communiquées sur demande 14

15 Exemples de travées Travée de couplage 4830 La modularité du système permet de réaliser non seulement tous les schémas usuels, mais également dans certains cas des solutions spécifiques en fonction des dimensions des bâtiments, des agrandissements d installations, et bien d autres choses encore Jeu de barres double 6650 Schéma 1 ½ disjoncteur

16 Pour plus d informations Tél.: Fax: h-gis.ptd@siemens.com Nom/Société Adresse CP/Lieu/Pays Téléphone/Télécopie Adresse électronique Veuillez m envoyer des informations sur les sujets suivants: Gamme de postes à isolation gazeuse CD-RO HIS HIS Postes haute intégration jusqu à 145 kv Postes à isolation gazeuse jusqu à 145 kv Postes à isolation gazeuse jusqu à 245 kv Postes à isolation gazeuse jusqu à 300 kv HIS Postes haute intégration jusqu à 550 kv Postes en conteneurs D autres exemplaires de la présente brochure Publication et 2009: Siemens AG Energy Sector Freyeslebenstrasse Erlangen, Allemagne Pour de plus amples informations, veuillez contacter notre service d assistance clientèle. Customer Support Center. Tél.: Fax: (Coût de l appel en fonction du fournisseur d accès) support.energy@siemens.com Power Transmission and Distribution Nº de commande: E50001-G620-A113-X-7700 Imprimé en Allemagne Dispo fb WS 0409 Imprimé sur papier blanchi sans chlore élémentaire.tous droits réservés.les marques de commerce mentionnées dans le présent document sont la propriété de Siemens AG, ses filiales ou leurs propriétaires respectifs. Sous réserve de modifications sans préavis. L information contenue dans le présent document comporte une description générale des options techniques disponibles, qui ne s appliquent pas nécessairement dans tous les cas. Les options techniques requises sont donc à spécifier dans le contrat.