Partie B DANS. transformateur et le disjoncteur DG1. Vérification. Étude de la. protection. Ce dossier pages. et Réponses) - 15 pages B1

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1 Partie B DISTRIBUTION DE L ÉNERGIE ÉLECTRIQUE DANS LE CONSERVATOIRE Étude du transformateur de distribution des TGBT Choix du disjoncteur DG1 Vérification de la section des câbles entre le transformateur et le disjoncteur DG1 Étude de la protection des personnes Étude de l alimentation d une tourelle de désenfumage Ce dossier est constitué de : - 13 pages numérotées de B1 à B13 (Questionnement et Réponses) - 15 pages numérotées de DT B1 à DT B15 (Documents techniques) B1

2 Objectifs Étudier la distribution électrique du conservatoire. Étudier les différents Schémas de Liaison à la Terre (SLT) présents dans l installation électrique du conservatoire. Données techniques de la distribution principale Le Tableau Général Basse Tension 1 (TGBT1) et le TGBT 2 permettent la distribution principale basse tension de l Auditorium (Bât A), des 3 corps de bâtiments (Bât B, C et D) et de l éclairage extérieur (doc DT B8). Le TGBT 1 et le TGBT 2 sont alimentés à partir d un transformateur triphasé 20kV/400V, 50 Hz. Puissance du transformateur : 800 kva Transformateur à isolement dans l huile, sur fosse d extinction Tension secondaire à vide (U 20 ) 410 Volts triphasé Tension composée : 400 Volts triphasé Tension simple : 230 Volts monophasé Fréquence : 50 Hz Couplage : Dyn 11 (neutre sorti) Tension de court circuit : 4,5 %. Le schéma de liaison à la terre est du type TN. Le disjoncteur principal de protection basse tension, DG1, est situé dans le poste de transformation. Il est alimenté depuis les bornes secondaires du transformateur par des câbles unipolaires, série U1000 R02V, de 10 m, en cuivre de section 300 mm², isolés en polyéthylène réticulé (PR), avec 2 câbles par phase. Ces câbles seront posés sur des chemins de câbles perforés disposés en plancher haut du local transformateur. La température ambiante du local transformateur est considérée égale à 35 C. B2

3 B.1. ÉTUDE DU TRANSFORMATEUR DE DISTRIBUTION DES TGBT 1 ET TGBT 2 B.1.1. Calculez le courant nominal I 2N au secondaire du transformateur pour U = 410 V. B.1.2. Précisez la signification de Dyn 11 indiquée sur la plaque du transformateur HT/BT. B.1.3. Complétez le couplage des enroulements du transformateur ci dessous : B3

4 B.2. DIMENSIONNEMENT ET CHOIX DU DISJONCTEUR DG1 On souhaite déterminer le courant de court-circuit triphasé Icc1 présumé aux bornes aval du disjoncteur DG1. Les données et les hypothèses sont les suivantes : la puissance de court-circuit P cc du réseau amont est de 500 MVA. On néglige l impédance des jeux de barres de l armoire. Pour les disjoncteurs : on négligera la résistance des pôles ; la réactance d un pôle est de 0,15 m. La résistivité du cuivre est de 22,5 m.mm²/m. La réactance linéique des câbles unipolaires est de 0,09 m/m par conducteur à diviser par le nombre de conducteurs en parallèle. B.2.1. A l aide du document technique DT B1 et des hypothèses ci-dessus, complétez le tableau suivant en justifiant vos réponses. Résistance R (m) Réactance X (m) Réseauamont: Réseau amont V Transformateur T1 Réseau aval 400 V Câble C1 Disjoncteur DG1 A B4

5 Rappel : B.2.2. Calculez le courant de court circuit triphasé Icc1 présumé aux bornes aval du disjoncteur DG1 (point A). B.2.3. Pour quelles raisons est-il nécessaire de calculer le courant de court circuit Icc1? B.2.4. En vous aidant des résultats précédents et de la documentation technique DT B2, déterminez et justifiez la référence du disjoncteur DG1. Le déclencheur Micrologic 2.0 A associé au disjoncteur DG1, permet d assurer les protections contre les surcharges et les courts circuits. La protection magnétique est réglée à 11,26 ka. Pour des raisons de sélectivité on règle la temporisation tr à 1s. B.2.5. Indiquez les réglages du disjoncteur (documents techniques DT B3, DT B4 et DT B5). Ir = tr = Isd = B5

6 B.3. VÉRIFICATION DE LA SECTION DES CÂBLES ENTRE LE TRANSFORMATEUR ET LE DISJONCTEUR DG1 On souhaite vérifier si la section des câbles entre le secondaire du transformateur et le disjoncteur DG1 a été correctement choisie (voir schéma DT B8). Rappel : et : courant nominal du dispositif de protection de la canalisation ; : courant d emploi de la canalisation ; : intensité fictive admissible ;. (doc DT B6) B.3.1. A l aide des documents techniques DT B6 et DT B7, déterminez la section des câbles et comparez-la avec la section effectivement installée. (Vous détaillerez toutes les étapes de votre démarche). B6

7 B.4. ÉTUDE DE LA PROTECTION DES PERSONNES : SCHÉMAS DES LIAISONS À LA TERRE Pour cette partie, on fait référence au schéma électrique de distribution simplifié de l auditorium. (Document technique DT B8). Nous allons étudier la protection de l un des circuits lumières de l auditorium. Hypothèses retenues pour l étude Le local est du type sec. Au secondaire du transformateur d alimentation, le neutre est relié à une prise de terre R B de résistance 1. Les impédances des lignes jusqu au disjoncteur de scène QPF sont négligées. Les impédances des disjoncteurs et des interrupteurs sectionneurs sont négligées (ces organes sont fermés à l apparition du défaut). La tension entre la phase en défaut et le PE ou le PEN à l origine du circuit, est prise égale à 80% de la tension simple nominale. Le calcul des longueurs maximales des canalisations sera vérifié à partir de la formule : L max : longueur maximale de la canalisation (en m) V : tension simple nominale (en V) S ph : section des conducteurs de phase (en mm 2 ) : résistivité des conducteurs à température normale soit : 22,5x10-3.mm 2 /m pour le cuivre et 36x10-3.mm 2 /m pour l aluminium m : rapport entre section des phases et du conducteur de protection ; m = S ph /S pe I mag : courant de fonctionnement du déclencheur magnétique (en A) B.4.1. Dans le schéma de liaison à la terre TN, donnez la signification des lettres T, N, C et S. T : N : C : S : B.4.2. Rappelez les caractéristiques du S.L.T TN de l installation. Répondre sur le document réponse 1 (B13) B7

8 Un défaut franc apparaît au niveau du projecteur d appoint à intensité fixe. La phase du câble prolongateur alimentant ce projecteur, en cuivre 3G2,5 et d une longueur de 25m, est en contact direct avec la carcasse métallique. On désire vérifier si le disjoncteur QPF assure la fonction de protection lors du défaut. B.4.3. Tracez en rouge sur le schéma ci-dessous, le parcours du courant de défaut noté Id. B.4.4. Tracez le schéma équivalent du circuit parcouru par le courant de défaut Id. Placez sur ce schéma la tension de contact Uc, la masse métallique du projecteur et la terre. B8

9 B.4.5. Calculez le courant de défaut et la tension de contact Uc au niveau du projecteur (la réactance des câbles sera négligée devant leur résistance). B.4.6. Y-a-t-il danger si une personne venait à toucher la carcasse du projecteur? Justifiez votre réponse en utilisant les documents techniques DT B9 et DT B10. Lors de la mise en place de spectacles, on est susceptible de déplacer le projecteur d appoint. B.4.7. Calculez la longueur maximale de câble possible entre la protection QPF et le projecteur de scène pour que la protection des personnes soit toujours assurée. B.4.8. Proposez des solutions si la longueur de câble du projecteur devait dépasser la longueur maximale permise. B9

10 B.5. ÉTUDE DE LA SÉLECTIVITÉ DES CIRCUITS DE LA SONORISATION SCÉNIQUE La mise en place de gradateurs de lumière pilotant les projecteurs de scène peut créer des perturbations électromagnétiques sur le réseau de distribution électrique. Ces perturbations électromagnétiques sont susceptibles de favoriser l apparition d un phénomène bien connu dans le monde du spectacle : le BUZZ sur les appareils de sonorisation (ampli, micro, etc ). (Voir DT B11). Pour piéger les perturbations électromagnétiques, on utilise un transformateur d isolement qui alimente tous les circuits de sonorisation de l auditorium. Transformateur de séparation de circuits pour sonorisation (voir DT B8) Primaire SLT TN, Secondaire SLT TT, puissance de 25 kva Tension primaire 410 V Tension secondaire 410 V Caractéristiques du Tableau de Distribution sonorisation spectacles : Sonorisation de scène : 20 kva TRI + N + PE Sonorisation de tournée : 20 kva TRI + N + PE Sonorisation salle de répétition : 15 kva Ph + N + PE B.5.1. Rappelez les caractéristiques du S.L.T TT de l installation des circuits de sonorisation. Répondre sur le document réponse 1 (B13) B.5.2. Précisez en quoi consiste la sélectivité des protections. B.5.3. Déterminez la sensibilité et la référence du différentiel à associer au disjoncteur magnéto-thermique QG (placé en aval du transformateur de séparation), pour assurer une sélectivité totale de l installation (documents techniques DT B12, DT B13 et DT B14). B10

11 B.6. ÉTUDE DE L ALIMENTATION D UNE TOURELLE DE DÉSENFUMAGE Comme tous les établissements recevant du public (ERP), le conservatoire est soumis à des règles strictes en ce qui concerne la sécurité incendie, et notamment les règles de désenfumage des locaux (voir DT B15). Pour ce faire, l établissement est équipé d un groupe électrogène, et possède en toiture des tourelles de désenfumage (extracteurs mécaniques). B Justifiez l emploi d un ilot de S.L.T. IT pour désenfumage. l alimentation des tourelles de B Indiquez le matériel minimum à mettre en œuvre pour réaliser cet ilot. B Rappelez les caractéristiques du désenfumage. S.L.T IT de l installation du circuit de Répondre sur le document réponse 1 (B13) B11

12 L alimentation du moteur de la tourelle de désenfumagee est réalisée selon le schéma suivant : B Dans la structure du départ moteur proposé ci-dessus, quellee protection moteur ne trouve-t-on pas? Justifiez cette absence. B En plus de choisir un câble d alimentation du moteur résistant au feu de classe CR1, quelle mesuree doit-on prendre lors du choix de la section de ce câble? B12

13 Document réponse DR1 Synthèse des différents SLT Techniques d exploitation Dispositifs de protection du matériel Dispositifs de protection des personnes Contraintes du SLT Avantages du SLT Question B4.2 SLT TNC SLT TNS Disjoncteur magnetothermique ou dispositif différentiel à courant résiduel Economie d un conducteur, d un pôle sur les disjoncteurs et du DDR Question B5.1 SLT TT Coupure au premier défaut Question B6.3 SLT IT Disjoncteur magnétothermique ou fusibles Personnel qualifié pour rechercher les défauts d isolement B13