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1 ELE6409 SURTENSION ET COORDINATION DE L ISOLEMENT DES RÉSEAUX ÉLECTRIQUES À HAUTE TENSION Contenu et but du cours Plan du cours - hiver 2005 (révisé le ) Le cours décrit de façon très pratiques les différentes parties de la coordination de l isolement des réseaux électriques à haute tension. Les sujets touchent principalement les sujets reliés aux : 1. Générations des divers types de surtension (foudre, manoeuvre, etc.) stressant les isolations internes/externes de l appareillage de postes ou de lignes. 2. Contraintes environnementales 3. Performances de la rigidité diélectrique des types l isolation (neuve et vieillie) face aux contraintes. 4. Divers moyens de mitigation tels l emploi de fils de garde, des éclateurs, des résistances de pré-insertion et des parafoudres pour limiter les surtensions. 5. Processus généraux de coordination de l isolement qui optimiserait l isolation des équipements. Le contenu du cours permet aux étudiants d acquérir suffisamment de connaissances afin de: 1. Déterminer les tenues requises de l isolation et les dégagements phase-terre et phase-phase de l appareillage de postes; 2. Évaluer les performances des lignes de transport en regard de la foudre et de la continuité de services; 3. Spécifier les caractéristiques adéquates des parafoudres et d autres dispositifs de mitigation. Le cours est composé de 12 périodes pour les cours, 1 période de consultation, 1 période d examen, 1 période pour la présentation des projets, Les notes de cours ont été rédigées avec les enrichissements de plusieurs personnes qui ont travaillé dans le domaine ou qui ont donné ce cours au fil des années, Serge Breault, ingénieur de Études réseau et critères performance d Hydro-Québec, Bahram Khodabakhchian,M.Sc.A., ingénieur de TransÉnergie Technologies d Hydro-Québec, Que Bui Van, M.Sc.A. ingénieur de Études réseau et critères performance d Hydro- Québec et de Jean Mahseredjian, Professeur du département de génie électrique Tous les droits réservés

2 Évaluation Cours de 3crédits Exercices 15% Examen de mi-session (1h30) 40% Projet (Rapport + Présentation 30 ) 45% Les projets s effectuent par groupe de 2 étudiants, approfondissement/recherche bibliographique avancée d un sujet choisi parmi la liste proposée ci-dessous: A. Isolation interne des transformateurs de puissance, leur qualification et leur mode de dégradation (durée de vie); B. Avantages et contraintes de l isolation interne des postes blindés THT (GIS) C. Les types d isolateurs de ligne, son mécanisme de claquage et les essais de l isolation externe soumise à la pollution; D. Utilisation des câbles HT, leur application, leur installation leur maintenance. E. Surtensions temporaires (résonance, ferro-résonance, rejet de charge, etc.) et mode de défaillance des parafoudres à oxyde de zinc; F. Étude de coordination d isolement d un projet de ligne et de postes à 500 kv; G. Comparaison des lignes AC et DC, les applications, les équipements H. Description pratique des techniques d essais de l isolation au laboratoire; I. Les appareils de commutation, les types, les performance les diagnostiques J. Autre proposition de sujet par le groupe sujet à l approbation du professeur. Le premier exercice de l année est une présentation orale d une durée maximum de 5 minutes, le 19 janvier. Chaque étudiant doit préparer cet exposé, avec remise au professeur du contenu (1/2 page), concernant son cheminement académique, son sujet thèse de Maîtrise ou de Doctorat et ces attentes du cours. Calendrier Début du cours: mercredi le 19 janvier 2005 Travaux pratiques de EMTP le 30 mars Examen de mi-session : mercredi le 6 avril 2005 Présentations de projets: mercredi le 27 avril 2005 Il y aura 3 périodes de 1h au local A (le 20 avril de 17h à 18h30, le 21 de 17h à 19h où le professeur est disponible aux étudiants) Chargé du cours Duc Hai NGUYEN, Ph.D., ing. Tél : Courriel : Responsable de la coordination des cours graduées Gilles Roy, Ing., Professeur titulaire du département de génie électrique Tél : #4542 Courriel : Professeurs invités Jean Mahsaredjian

3 Détails du calendrier Les cours se donnent tous les mercredis de 18:30 à 22:00 au local B Sem. Date/durée Prof Contenu 12 Janvier Absent 1 19 janvier Concepts de base et plan du cours Terminologie et définitions 3h Vue d ensemble de la génération des surtensions Vue d ensemble des contraintes environnementales Vue d ensemble de la rigidité des types d isolation Vue d ensemble des moyens pour limiter les surtensions Processus général de la coordination de l isolement 26 janvier Absent 2 2 février Propagation des ondes sur les lignes et les câbles Représentation des lignes et câbles Propagation, réflexion et transmissions des surtensions Amortissement de l effet couronne 3 9 février Contraintes électriques : Surtensions temporaires Défauts asymétriques Rejet de charge Résonance Îlotage des banques de condensateurs shunt Manœuvre erronée des disjoncteurs 4 16 février Introduction à EMTP Notion de base de EMTP et simulation numérique Représentation des équipements (sources, commutateur) Représentation des lignes 5 23 février Contraintes électriques : Surtensions de manœuvre Surtensions au poste Mise sous tension des lignes Charge piégée Surtensions phase-phase 2 mars Semaine de relâche 6 9 mars Impact de la foudre sur la conception des réseaux électriques Phénomènes et caractéristiques de la foudre Concept de la distance d attraction et de la protection Contournement électrique des lignes causé par la foudre Paramètres des lignes Calcul de la performance des lignes contre la foudre

4 Sem. Date Prof Contenu 16 mars Grève des étudiants 7 23 mars Discussions sur les projets et les examens Dispositifs de protection contre les surtensions Résistance d insertion Éclateurs Parafoudre : types et caractéristiques Applications 8 30 mars JM 0.5 h JM 3h 6 avril 3h 9 13 avril avril 27 avril 4.5h Note: (Duc-Hai Nguyen) JM (Jean Mahseredjian) Session avancée sur la simulation avec EMTP des lignes de transmission: fonctionnement en régimes permanent et transitoire (local A-342) Représentation des équipements (transformateur, parafoudre, éléments non linéaires) Aperçu de l analyse transitoire des systèmes de control Simulation d un réseau EXAMEN DE MI-SESSION Caractéristiques de la tenue diélectrique Intervalles d air en fonction du type de surtension et des conditions atmosphériques Contournement des isolateurs : Processus, Exigences, Caractéristiques des matériaux, Performance électrique des isolateurs (pollution et glace), Méthodes d essais sous pollution Solide Liquide Gazeux Processus de coordination Isolement les lignes HT Isolation des postes HT Exemple d application du processus normalisé de la coordination de l isolement Présentation des projets des étudiants

5 Assignations aux projets Sujet des projets A. Isolation interne des transformateurs de puissance, leur qualification et leur mode de dégradation (durée de vie) ; B. Avantages et contraintes de l isolation interne des postes blindés THT (GIS) Composition du groupe Rammal, Nasri et Kabbara, Azzam Tiron, Marius Alin et Goga, Ioan C. Les types d isolateurs de ligne, son mécanisme de claquage et les essais de l isolation externe soumise à la pollution ; D. Utilisation des câbles HT, leur application, leur installation leur maintenance. E. Surtensions temporaires (résonance, ferro-résonance, rejet de charge, etc.) et mode de défaillance des parafoudres à oxyde de zinc ; F. Étude de coordination d isolement d un projet de ligne et de postes à 500 kv ; G. Comparaison des lignes AC et DC, les applications, les équipements H. Description pratique des techniques d essais de l isolation au laboratoire ; Duval, Vincent-Michel et Bellavance, Simon Hazzouri, Mariette et Gagné, Sylvain Houle, Laurent et Normandeau, Michel Vlad, Rodica-Gabriela et Bellomo, Luis Daniel Benzine Abderrazak Cater, Florin I. Les appareils de commutation Démosthènes, Lys

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