Postes intérieurs modulaires à haute et très haute tensions par Yves MIGNARD Ingénieur de l École Supérieure d Électricité Chef du Département Postes et Lignes à la Direction des Études et Recherches d Électricité de France 1. Présentation et définition... D 4 591-2 2. Poste intérieur modulaire : schéma... 2 3. Particularités techniques du poste... 3 3.1 Coordination des isolements... 3 3.2 Thermoconditionnement... 4 3.3 Arc interne... 5 3.4 Tensions de pas et de toucher... 5 4. Constituants du poste... 5 4.1 Technologie des travées... 5 4.2 Sectionneurs... 5 4.3 Isolateurs... 6 4.4 Transformateurs de mesure... 6 4.5 Extrémités des câbles HT... 7 4.6 Disjoncteurs... 7 4.7 Transformateurs de puissance... 8 5. Exploitation du poste... 8 5.1 Circulation dans l ouvrage... 8 5.2 Accès dans les locaux contenant les installations HT... 8 5.3 Conditions d exécution des opérations de condamnation... 8 5.4 Contraintes d exploitation... 8 5.5 Télécondamnation... 8 5.6 Maintenance... 8 6. Installation. Mise en œuvre... 8 7. Quelques réalisations... 9 7.1 Différents plans de masse... 9 7.2 Différentes réalisations... 9 8. Conclusions... 9 Références bibliographiques... 10 D ans les années quatre-vingt, la croissance de la consommation et la politique d amélioration de la qualité de service ont fait apparaître, dans les principaux pays industrialisés, un besoin important de créations de postes sources destinés à alimenter le réseau à moyenne tension (MT), 20 kv en France, à partir du réseau à haute tension (HT), à 63 kv ou à 90 kv. La réalisation de cet important programme pour l alimentation des agglomérations, même de taille moyenne, devait provoquer des problèmes d insertion des ouvrages dans un environne- Techniques de l Ingénieur, traité Génie électrique D 4 591 1
POSTES INTÉRIEURS MODULAIRES À HAUTE ET TRÈS HAUTE TENSIONS ment urbain ou suburbain, acceptant difficilement une technologie aérienne pour les lignes et les postes. La question du développement industriel d un nouveau type de poste, susceptible de s intégrer facilement en toutes circonstances, s est donc posée. Les avantages tels que la diminution de surface au sol, la simplification de la maintenance, la protection du matériel contre la pollution ou l intégration esthétique dans l environnement étaient escomptés, mais également l intérêt économique, par rapport notamment aux solutions existantes qui apportaient déjà un certain nombre de réponses, comme le poste sous enveloppe métallique. Apparus en France dès 1962, les premiers postes intérieurs à 63 kv qui équipaient plusieurs régies de villes françaises et quelques clients industriels étaient à isolement dans l air et installés dans un bâtiment traditionnel en béton. L appareillage utilisé était alors isolé dans l huile, les parties sous tension surélevées et protégées par un simple grillage, les barres ou connexions étant parfois isolées. En s appuyant sur cette expérience et sur le savoir-faire acquis dans le domaine des cellules à moyenne tension, les constructeurs ont su atteindre les niveaux de qualité et de sécurité exigés par le cahier des charges de ce qu on appelle maintenant des postes intérieurs modulaires (PIM). 1. Présentation et définition Intermédiaires entre les postes extérieurs à isolement dans l air et les postes sous enveloppe métallique [2] (ensemble modulaire de connexions et d appareils enfermés dans des enveloppes reliées à la terre et isolées au moyen d un diélectrique sous pression qui est généralement l hexafluorure de soufre) les postes intérieurs modulaires (PIM) sont des postes en bâtiment à isolement dans l air à distance entre les pièces sous tension et les masses métalliques réduite, réalisés sous forme de modules dont une partie est préfabriquée en usine ; la mise hors de portée des pièces sous tension se fait par interposition d obstacle (technique compartimentée) ou par éloignement (technique non compartimentée). On distingue, selon le nombre de matériels installés dans le bâtiment, deux conceptions différentes : les PIM, qui regroupent dans un seul bâtiment les installations HT, les transformateurs HT/MT, les départs MT, le contrôle commande et les locaux d exploitation ; les cellules industrialisées compactes : les seules installations HT d un poste sont regroupées dans un bâtiment particulier ; les autres matériels (transformateurs, départs MT, contrôle commande, locaux d exploitation) sont implantés séparément à l extérieur. Ces deux conceptions, qui répondent à des spécifications différentes, sont néanmoins regroupées ici sous la terminologie générale de poste intérieur modulaire (PIM). On explicitera dans le texte qui suit, pour les différents types de poste présentés, les différences qui apparaîtront dans les caractéristiques. On retiendra désormais la définition générale suivante : le poste intérieur modulaire est un poste qui utilise une technologie de type protégé à isolement dans l air et qui peut recevoir, dans un bâtiment, au minimum les installations à haute tension et, de plus, tout ou partie de l ensemble des autres fonctions d un poste source HT/MT, à savoir : les transformateurs HT/MT ; les départs moyenne tension ; le contrôle commande ; les locaux d exploitation. 2. Poste intérieur modulaire : schéma Dans la plupart des pays, les fonctions de grand transport et d interconnexion sont assurées par les réseaux à très haute tension (THT), en France le réseau à 400 kv et dans une moindre mesure le réseau à 225 kv. La fonction de répartition est assurée par les réseaux à haute tension (HT), en France le réseau à 90 kv ou à 63 kv et, dans une certaine mesure, le réseau à 225 kv. La fonction distribution est assurée par les réseaux à moyenne tension (MT), en France le réseau à 20 kv. Dans le texte, les appellations très haute tension (THT), haute tension (HT) et moyenne tension (MT), utilisées dans le langage courant, sont employées, notamment pour distinguer les niveaux de tension 63, 90, 225 et 400 kv. Toutefois, les dénominations actuelles (UTE C 18-510) sont HTB pour les tensions supérieures à 50 kv et HTA pour les tensions comprises entre 1 et 50 kv. Les postes intérieurs modulaires présentés dans cet article sont des postes sources HT/MT à 90 kv/20 kv ou 63 kv/20 kv qui assurent l alimentation d un réseau à 20 kv. La grande majorité des postes sources HT/MT est réalisée suivant le schéma dit de type «d» à un jeu de barres et dont la structure permet à terme le raccordement de trois lignes et de trois transformateurs de puissance. Le régime de fonctionnement normal de ces postes est le régime bouclé mais certains postes de type «d» peuvent également être installés en antenne ou en coupure d artère. La construction d un poste HT/MT suivant le schéma de type «d» (figure 1) se fait de façon progressive en fonction de la croissance plus ou moins rapide des besoins locaux en énergie. En règle générale, les étapes sont les suivantes : étape ➀ : installation de la première travée, comprenant une cellule ligne HT, une cellule transformateur HT/MT, dix cellules MT et la totalité des locaux de conduite et des locaux annexes ; D 4 591 2 Techniques de l Ingénieur, traité Génie électrique
POSTES INTÉRIEURS MODULAIRES À HAUTE ET TRÈS HAUTE TENSIONS HT HT/HT HT étape 3 étape 1 x HT x étape 5 x x étape 4 étape x 2 HT/MT HT/MT HT/MT MT MT MT Figure 1 Schéma d évolution du poste de type «d» [1] étape ➁ : garantie transformateur, comprenant l installation supplémentaire d une autre cellule transformateur HT/MT et de dix cellules MT ; étape ➂ : garantie ligne, comprenant l installation supplémentaire d une cellule ligne HT ; étape ➃ : installation du troisième transformateur, comprenant l installation supplémentaire d une cellule transformateur HT/ MT et de vingt cellules MT ; étape ➄ : installation éventuelle d une troisième ligne pour l alimentation d un client industriel. Ces étapes de construction sont adaptées aux contraintes du réseau et ne respectent pas systématiquement l ordre indiqué cidessus, ainsi la garantie ligne (étape ➂) peut intervenir avant la garantie transformateur (étape ➁). Les transformateurs de puissance installés ont une puissance maximale de 36 MVA. Au-delà du respect du schéma du poste de type «d», la modularité du poste intérieur modulaire permet une adaptation à des schémas particuliers, comprenant par exemple deux jeux de barres et des cellules supplémentaires, dans le cas des postes dits de répartition HT. On peut également prévoir le raccordement à terme de quatre lignes et de deux transformateurs de puissance. 3. Particularités techniques du poste 3.1 Coordination des isolements Le réseau de répartition d Électricité de France possède deux niveaux en haute tension, 63 kv et 90 kv. Dans un souci de standardisation, destiné notamment à réduire le coût du poste intérieur modulaire, une étude de coordination des isolements a été conduite dans le but de définir un poste unique avec le même niveau d isolement pour les deux tensions ; pour des raisons technico-économiques, le choix s est porté sur l isolement à 63 kv, des mesures de protections supplémentaires permettant de couvrir le cas des postes installés sur le réseau à 90 kv. Les niveaux de tenue spécifiés sont les suivants : niveau d isolement au choc de foudre phase-terre : l utilisation de parafoudres à oxyde de zinc permet d abaisser le niveau d isolement au choc de foudre du réseau à 90 kv à une valeur crête de 325 kv, qui est la valeur normalisée du réseau à 63 kv ; niveau d isolement à 50 Hz phase-terre : les surtensions temporaires sont évaluées à une valeur efficace de 100 kv et restent inférieures de 40 % à la valeur normalisée pour le réseau à 63 kv, à Techniques de l Ingénieur, traité Génie électrique D 4 591 3
POSTES INTÉRIEURS MODULAIRES À HAUTE ET TRÈS HAUTE TENSIONS savoir une tension efficace de 140 kv ; elles ne posent donc pas de problèmes particuliers ; niveau d isolement au choc de manœuvre phase-terre : la stratégie habituelle de coordination des isolements en haute tension ne spécifie pas de valeur de tenue au choc de manœuvre ; pour les PIM, l abaissement des niveaux de tenue au choc de foudre et à fréquence industrielle ne garantit plus automatiquement la bonne tenue aux surtensions de manœuvre ; un niveau de tenue a donc été choisi à la valeur crête de 240 kv ; tenue entre phases : les travaux de la Commission électrique internationale (CEI) préconisent des valeurs de tenue entre phases identiques aux valeurs de tenue phase-terre pour les surtensions de foudre et à 50 Hz ; par contre, l apparition de contraintes de polarités opposées conduit à majorer la surtension de manœuvre entre phases, ce qui conduit à spécifier un niveau crête de 360 kv ; isolement longitudinal : par analogie avec le raisonnement développé pour la tenue entre phases, on a choisi les niveaux de tenue entrée-sortie des sectionneurs en position ouverte à une tension crête de 385 kv pour la tenue au choc de foudre et à une tension crête de 320 kv pour la tenue au choc de manœuvre ; il convient de noter, dans le cas des sectionneurs à traversées rotatives qui sont utilisés dans ce type de poste ( 4.2), que la notion de tenue entrée/ sortie est modifiée et remplacée par deux tenues de type phase/ masse. S agissant des matériels HT (disjoncteurs, sectionneurs, isolateurs...), la tension nominale est fonction de la tension du réseau sur lequel le poste intérieur modulaire est installé, à l exception toutefois d un certain nombre de matériels, dont le sectionneur rotatif séparant les travées et les traversées de cloison, pour lesquels le souci de standardisation a conduit à choisir la même tension nominale de 90 kv. L ensemble des principales caractéristiques électriques apparaît dans le tableau 1 (quelques différences peuvent être observées selon les différentes conceptions de poste). 3.2 Thermoconditionnement L un des enjeux de l installation des matériels en bâtiment est d obtenir une certaine insensibilité aux perturbations d origine atmosphérique. Cela permet par exemple de s affranchir des problèmes de fort enneigement, diminue la dégradation des matériels par les atmosphères polluées et autorise un plus grand recours aux isolants synthétiques. Mais il convient de s assurer que ces avantages ne sont pas remis en cause par les problèmes de condensation, inhérents à l installation en intérieur, et pouvant présenter un risque pour l isolement. Des modélisations permettent d évaluer par le calcul le risque de condensation et de voir l influence des différents paramètres climatiques ou dimensionnels. On peut, à partir de la description du bâtiment et des différentes cloisons, calculer les températures sèche et de rosée dans l ensemble du poste pour des conditions météorologiques données. Ces températures dépendent évidemment des échanges avec l extérieur et des échanges entre compartiments, prenant en compte les apports internes et le renouvellement d air. La condensation par brouillard est identifiée lorsque température sèche et température de rosée sont égales. Des essais préliminaires ont été nécessaires pour réaliser le calage du modèle numérique et pour apprécier le taux de renouvellement d air du bâtiment, les échanges avec l extérieur et avec les compartiments adjacents, les apports internes et les transferts thermiques par le sol. Le modèle a ensuite été utilisé pour tenir compte de la variété des conditions climatiques extérieures représentées par différents scénarios fournis par la Météorologie nationale. Les dispositions technologiques retenues permettent d assurer un risque de condensation nul pour un courant supérieur à 16 % du courant assigné et l inertie thermique du poste garantit, en cas de mise hors tension, une reprise de service sans risque dans les 24 heures. Tableau 1 Principales caractéristiques électriques pour les PIM [1] Caractéristiques Disjoncteurs Sectionneurs Autres éléments (isolateurs, têtes de câbles) Tension assignée................................... (kv) 72,5 ou 100 100 72,5 ou 100 Courant assigné.................................... (A) 1 250 1 250 1 250 Courant de courte durée admissible (pendant 1 s)........ (ka) 16 (en 100 kv) 20 20 20 (en 72,5 kv) Ligne de fuite minimale.............................. (mm) 1 600 1 600 1 600 Pouvoir de coupure.................................. (ka) 16 (en 100 kv) 20 (en 72,5 kv) Durée de coupure........................................ 3 cycles Tenue à la masse 50 Hz, 1 min (tension efficace)................... (kv) 140 140 140 choc de foudre (tension crête)................... (kv) 325 325 325 choc de manœuvre (tension crête)............... (kv) 240 (en 100 kv) 240 240 Tenue phase-phase 50 Hz, 1 min (tension efficace)................... (kv) 140 140 140 choc de foudre (tension crête)................... (kv) 325 325 325 choc de manœuvre (tension crête)............... (kv) 360 (en 100 kv) 360 360 Tenue entrée-sortie 50 Hz, 1 min (tension efficace)................... (kv) 140 160 choc de foudre (tension crête)................... (kv) 325 385 choc de manœuvre (tension crête)............... (kv) 240 (en 100 kv) 320 D 4 591 4 Techniques de l Ingénieur, traité Génie électrique
POSTES INTÉRIEURS MODULAIRES À HAUTE ET TRÈS HAUTE TENSIONS 3.3 Arc interne 3.4 Tensions de pas et de toucher Dans le cas des postes pour lesquels la mise hors de portée des pièces sous tension est faite par interposition d obstacle (technique compartimentée), le compartimentage du poste permet de rendre ses différentes zones électriquement indépendantes et procure une grande sécurité aux exploitants. Pour conserver en toutes circonstances la sécurité apportée par ce choix, la conservation du compartimentage est imposée par le cahier des charges pour un défaut interne correspondant au niveau nominal de court-circuit, en France 20 ka pendant 500 ms. Les effets redoutés d un arc interne sont de deux types : d une part, le percement des cloisons et des planchers ; d autre part, les déformations mécaniques importantes des structures. Les caractéristiques importantes qui déterminent la surpression pendant la phase de compression sont la tension d arc et son rendement ainsi que le volume des compartiments : ceux de grand volume permettent de supporter les contraintes correspondantes, ceux de petit volume risquent de subir des efforts trop importants pour les parois métalliques du poste. Nota : on rappelle que la tension d arc est la différence de potentiel qui apparaît entre les deux extrémités de l arc électrique. Le rendement de l arc définit la part de l énergie qui est dissipée dans l air pour en augmenter la température et la pression. Pour éviter un dimensionnement irréaliste des parois et limiter les contraintes à des valeurs acceptables, un dispositif limiteur de pression est prévu. Il est constitué : soit de volets unidirectionnels à la partie supérieure des compartiments (figure 2), qui communiquent avec un volume d expansion lui-même relié à l extérieur par des ouvertures libérées par des attaches calibrées ; soit de volets unidirectionnels ouvrant directement à l extérieur du bâtiment ; soit de panneaux soupapes éjectables. Ces dispositions technologiques permettent, pour le défaut prévu dans le cahier des charges, de limiter la surpression à une valeur facilement supportable par les parois et la structure mécanique du poste. Aucune répercussion dangereuse n atteint les autres compartiments et les dégâts provoqués par l arc sont d une ampleur limitée. Jeu de barres Expansion Surpression Arrivée ligne Par suite d un défaut d isolement éventuel, un courant de défaut s écoule à travers les masses métalliques et le réseau de mise à la terre dont les potentiels électriques varient (généralement dans le sens de l augmentation). La tension de pas est la différence de potentiel qui apparaît entre les deux pieds d un opérateur situé à proximité. La tension de toucher est la différence de potentiel qui apparaît entre sa main (lorsqu il est en contact avec une pièce métallique) et son pied. Le risque d électrocution n est pas dû à l élévation du potentiel du réseau de terre, mais au courant traversant le corps de l opérateur et passant par le cœur (fibrillation ventriculaire) [3]. Le fait de se trouver à proximité d une prise de terre ou de toucher une structure qui lui est reliée peut donc constituer un risque si une partie même très faible du courant de défaut écoulé par la prise de terre passe par l opérateur. Les dispositions technologiques retenues dans le poste intérieur modulaire permettent de garantir, pour le niveau nominal de courtcircuit et les hypothèses les plus défavorables du guide IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers (personne ayant la peau humide et portant des chaussures usées et détrempées), qu un opérateur se trouvant dans le poste ne peut subir au maximum qu un courant de l ordre du milliampère. Ces résultats assurent l exploitant d une protection efficace et nécessitent une grande qualité des liaisons équipotentielles entre toutes les masses du poste et le sol. 4. Constituants du poste 4.1 Technologie des travées La modularité du poste intérieur modulaire repose sur l utilisation de composants standards ; ils peuvent être agencés de façon à s adapter d abord à la disposition spatiale correspondant au schéma unifilaire, ensuite à l évolution temporelle du poste. Dans un poste du type compartimenté, chaque travée comprend quatre compartiments principaux qui permettent de réaliser la totalité du poste (figure 3) : le compartiment raccordement destiné à recevoir les arrivées ou départs aériens ou souterrains (repère ➀) ; le compartiment disjoncteur (repère ➁) ; le compartiment jeu de barres (repère ➂) ; le local MT (repère ➃). On trouve également le volume de décompression (repère ➄), le couloir d exploitation (repère ➅), les locaux annexes, les loges de transformateur et de grille MT. Dans le cas d un poste du type non compartimenté, on observe, sur la figure 4, les zones suivantes : la zone arrivée (repère ➀) ; la zone disjoncteur (repère ➁) ; la zone jeux de barres (repère ➂) ; la zone de circulation et d exploitation (repère ➃) ; la zone contrôle-commande (repère ➄). Local HTA Disjoncteur Couloir d'exploitation 4.2 Sectionneurs Figure 2 Dispositif d évacuation d arc interne dans un poste compartimenté [Schneider] Les connexions entre compartiments ou cellules sont réalisées grâce à un sectionneur à traversées rotatives (STR), qui permet de Techniques de l Ingénieur, traité Génie électrique D 4 591 5
POSTES INTÉRIEURS MODULAIRES À HAUTE ET TRÈS HAUTE TENSIONS 5 3 1 4 sectionneur ouvert sectionneur fermé 2 6 Figure 5 Sectionneur rotatif [Schneider] Figure 3 Travée du poste intérieur modulaire de type compartimenté [Schneider] 2 1 3 5 4 Figure 4 Travée du poste intérieur modulaire de type non compartimenté [Entreprise industrielle] réaliser des compartiments totalement indépendants les uns des autres. Le principe de fonctionnement de ce sectionneur est donné figure 5. Un sectionneur de mise à la terre peut être intégré au sectionneur principal avec un interverrouillage mécanique. Le cas des cellules industrialisées compactes prévoit une disposition particulière qui permet l extraction pour maintenance du sectionneur rotatif (figure 6) : un ascenseur à cassette permet une introduction et une extraction aisées de la cassette-sectionneur. Figure 6 Extraction du sectionneur rotatif [Garczynski et Traploir] Les isolateurs synthétiques présentent des avantages de légèreté et de moindre fragilité par rapport aux isolateurs en porcelaine. La figure 7 représente des isolateurs supports de barres. 4.3 Isolateurs 4.4 Transformateurs de mesure Les isolateurs sont, en général, en verre ou en porcelaine pour les supports de barres et certains appareils (disjoncteur par exemple). Ils sont souvent en résines synthétiques pour d autres appareils (sectionneurs, réducteurs de mesure), ainsi que pour les extrémités de câbles en cas d arrivées souterraines et les traversées de cloison. Les transformateurs de tension (TT) et de courant (TC) sont de type sec à isolant synthétique. Ils sont situés dans les compartiments HT. Dans le cas où les caractéristiques des transformateurs de courant sont insuffisantes, il peut être prévu des TC tores placés autour des câbles HT. D 4 591 6 Techniques de l Ingénieur, traité Génie électrique
POSTES INTÉRIEURS MODULAIRES À HAUTE ET TRÈS HAUTE TENSIONS Isolateur support de barres Figure 7 Isolateurs supports de barres [Schneider] Figure 9 Extrémité à bloc déflecteur pour poste intérieur modulaire [SAGEM - division Câbles] Figure 8 Transformateur de courant Balteau [CEGELEC] La conception des transformateurs de mesure et les matériaux employés réduisent fortement les risques d explosion et empêchent la propagation d un éventuel incendie du fait de l inninflammabilité des matériaux. La figure 8 montre un transformateur de courant de ce type sec. 4.5 Extrémités des câbles HT Les extrémités de câbles sont de type dit «allégé», conçues pour les installations d intérieur. La technologie choisie est celle de l isolation synthétique pour les raisons suivantes : absence de maintenance, légèreté et rapidité d installation. En outre, la sécurité est notablement accrue, du fait de l absence de l isolateur porcelaine, dans le cas d un éventuel défaut interne. La figure 9 représente l extrémité à bloc déflecteur pour un poste intérieur modulaire. 4.6 Disjoncteurs La modularité du poste intérieur modulaire permet l utilisation de différents types de disjoncteur en fonction de la tension assignée, de l intensité de courant assignée et de l intensité de court-circuit. Figure 10 Disjoncteur GEC Alsthom sur son chariot de manutention [Garczynski et Traploir] Les pôles de disjoncteurs sont identiques à ceux des postes extérieurs, mais un certain nombre de modifications peuvent être prévues pour assurer la compacité (réduction de l entre-axes des pôles) ou faciliter l exploitation (déplacement de l armoire de commande). La généralisation de l utilisation de disjoncteur à l hexafluorure de soufre contribue à réduire le risque d incendie. La tendance à la généralisation de la commande mécanique doit également conforter l absence de risque pour ce type de matériel. Dans le cas des cellules industrialisées compactes, on prévoit l installation d un disjoncteur débrochable et extractible. La figure 10 donne un exemple de ce disjoncteur sur son chariot de manutention. Techniques de l Ingénieur, traité Génie électrique D 4 591 7
POSTES INTÉRIEURS MODULAIRES À HAUTE ET TRÈS HAUTE TENSIONS 4.7 Transformateurs de puissance Tous les types de transformateur peuvent être installés, mais l expérience montre que ce sont généralement des transformateurs de puissance 20 et 36 MVA qui le sont. Lorsqu il existe des contraintes fortes d environnement, le transformateur est installé dans une enceinte fermée insonorisée et ventilée. Cette enceinte fermée présente généralement une tenue mécanique importante, aussi lui estil associé un mur fusible. 5. Exploitation du poste Le poste intérieur modulaire est conçu pour assurer une sécurité maximale à l exploitant. Cet objectif se traduit par les dispositions suivantes (certaines de ces dispositions ne concernent pas les cellules industrialisées compactes). 5.1 Circulation dans l ouvrage Les zones de circulation permettent le déplacement des agents d exploitation conformément aux règles précisées dans l arrêté interministériel du 2 avril 1991 fixant les conditions techniques auxquelles doivent satisfaire les distributions électriques. En particulier, ces zones de circulation sont conçues pour ne pas occasionner d accident de plein-pied (changement de niveau...), ni présenter d éléments en saillie (cornières...). Chaque zone comportant des matériels HT ou MT offre deux issues équipées de dispositifs antipaniques, dont une au moins donne sur l extérieur. 5.2 Accès dans les locaux contenant les installations HT La mise hors de portée du matériel HT installé dans les PIM est réalisée soit par éloignement, soit par interposition d obstacle, soit par isolation [4]. Concernant la mise hors de portée par éloignement, et pour tenir compte de l évolution progressive de la tension du réseau HT vers la tension unique d exploitation 90 kv, les distances ménagées correspondent à cette tension. Concernant la mise hors de portée par interposition d obstacle, les dispositifs retenus sont fixés à demeure (démontage impossible sans outil) ou fermés à clé. Lorsqu il s agit d une fermeture à clé, un système de verrouillage interdit l ouverture du local tant que les conducteurs HT sont sous tension. L accès aux locaux dont les appareils ont été séparés et condamnés nécessite une identification de la cellule, une vérification d absence de tension et une mise à la terre. La vérification de l absence de tension se fait au contact ou à distance. La mise à la terre avant travaux se fait au moyen d une perche. 5.3 Conditions d exécution des opérations de condamnation Les organes de manœuvre et de condamnation des appareils HT sont situés dans les zones de circulation. Depuis l emplacement de condamnation de tout sectionneur, l opérateur voit sans ambiguïté la position des contacts HT de cet appareil. Un accès permanent aux mécanismes de commande des disjoncteurs est assuré depuis le couloir d exploitation. Tous les organes pouvant être exploités «appareil sous tension» sont accessibles. 5.4 Contraintes d exploitation Une attention particulière est portée au fait que les opérations d intervention sur le matériel d une cellule doivent s effectuer en réduisant au minimum leur répercussion sur l exploitation de l ensemble du poste. Cela se traduit par les impositions suivantes : une intervention sur une cellule ligne, transformateur, couplage ou tronçonnement est réalisable sans consigner les cellules voisines ; une intervention sur une section (hors sectionneur de sectionnement) est réalisable sans consignation des sections voisines ; une intervention sur un côté d un sectionneur de sectionnement est réalisable en ne consignant qu un court moment la section voisine située de l autre côté du sectionneur. 5.5 Télécondamnation La conception du poste intérieur modulaire (hors cellules industrialisées compactes) permet aujourd hui la télécondamnation des lignes HT, opération d exploitation qui consiste à réaliser à distance les actions nécessaires à la première étape de consignation d une ligne, après ouverture du disjoncteur : séparation de l ouvrage des sources de tension : ouverture des sectionneurs de ligne et des circuits secondaires des réducteurs de tension ; condamnation : neutralisation des commandes des sectionneurs de ligne et des circuits secondaires des réducteurs de tension, visualisation de leur état ; terre d exploitation : fermeture des sectionneurs de mise à la terre et neutralisation de leur commande. Cette pratique est en cours d évolution, pour simplifier le schéma du poste, vers la télécondamnation barres à barres ; on utilisera alors les sectionneurs de barres à la place des sectionneurs de ligne dont la suppression est envisagée. 5.6 Maintenance La maintenance du poste intérieur modulaire peut être réduite, comparée au poste extérieur. Les opérations se limitent à des tâches simplifiées (vérification de la propreté des isolants, fonctionnement des appareils...) espacées de plusieurs années. Toutefois, l ensemble des manutentions possibles a été étudié et les moyens correspondants prévus, qu ils soient fixes (traverses de levage, points d ancrage) ou mobiles (chariots de manutention). Enfin, des dispositions sont actuellement étudiées pour assurer la sécurité ultérieure des interventions en exploitation, par exemple pour l accès et la circulation sur le toit. 6. Installation. Mise en œuvre Pour obtenir des gains de fiabilité et de temps de montage sur site, le poste intérieur modulaire est d une industrialisation très poussée. Aussi tous les matériels HT sont montés, réglés et essayés en usine, puis transportés sur site où il n est effectué qu un travail d assemblage de ces sous-ensembles. La construction du poste intérieur modulaire, pour la partie HT, comprend les phases suivantes : construction de la dalle d accueil du poste et de son réseau de mise à la terre ; construction du bâtiment à ossature métallique qui constitue la structure porteuse ; D 4 591 8 Techniques de l Ingénieur, traité Génie électrique
POSTES INTÉRIEURS MODULAIRES À HAUTE ET TRÈS HAUTE TENSIONS 28 800 16 200 Raccordement de la ligne du transformateur HT3 TR3 HT2 Organes de manœuvre Couloir de circulation HT3 TR3 HT2 TR2 Local MT TR2 HT1 TR1 Arrivée des câbles HT HT1 TR1 Atelier d'énergie (batteries d'accumulateurs et chargeurs) Tableaux de services auxiliaires Lavabo WC Local sécurité Cellule transformateur (TR3) Cellule transformateur (TR2) Cellule transformateur (TR1) Télécommande 175Hz Local shunts Figure 11 Plan de masse d un poste intérieur modulaire [1] montage dans ce bâtiment des sous-ensembles préfabriqués ; câblage de contrôle commande pour les éléments non préfabriqués ; vérifications. La concentration d équipements induit, dans un poste intérieur modulaire, des risques spécifiques d incendie et augmente les conséquences potentielles d un éventuel incendie. La conception du poste permet de répondre à ces contraintes grâce aux dispositions suivantes : choix des matériels : transformateurs de mesure sans huile, extrémités simplifiées d intérieur ; dispositions constructives : compartimentage, cheminement des câbles, confinement des défauts, évacuation d arc interne ; évolution de la technologie des matériels : isolation synthétique, commande mécanique de disjoncteur. Pour la majorité des cas d application, ces dispositions sont suffisantes et ne nécessitent pas de précautions supplémentaires. Seuls les postes situés en agglomération méritent une étude particulière pour rendre l ouvrage compatible avec les diverses contraintes locales imposées. 7. Quelques réalisations On rappelle que le poste intérieur modulaire peut recevoir dans un bâtiment unique tout ou partie de l ensemble des fonctions d un poste source HT/MT ( 1), à savoir : les installations à haute tension ; les transformateurs HT/MT ; les départs moyenne tension ; le contrôle commande ; les locaux d exploitation. Le bâtiment comporte une ossature métallique qui participe à l équipotentialité générale du poste et qui est prévue pour supporter les matériels. Les parois extérieures et la toiture font appel à un matériau ayant une bonne inertie thermique. L aménagement de la partie haute tension est modulaire, la réalisation comportant des compartiments indépendants les uns des autres dans le cas de la technique compartimentée. Les cloisons entre modules sont constituées de panneaux double peau en tôle d acier galvanisée. 7.1 Différents plans de masse Deux exemples permettent d illustrer les dispositions retenues sur le terrain : le cas du poste intérieur modulaire ; un bâtiment d environ 29 16 m (figure 11) reçoit la totalité des fonctions du poste avec notamment le repérage suivant : HT1 à HT3 pour les installations à haute tension ; TR1 à TR3 pour les transformateurs HT/MT ; le cas des cellules industrialisées compactes (figure 12) ; cette disposition nécessite une surface au sol plus importante (environ 48 32 m), car les cellules représentent, dans l ensemble, les seules installations HT, le reste des installations correspondant à l implantation d un poste extérieur à isolement dans l air. 7.2 Différentes réalisations À titre d exemple, on peut signaler quelques réalisations de poste intérieur modulaire : le poste intérieur compartimenté (PIC) de La Salanque du groupe Schneider ; le poste électrique individualisé (PEI) de Génas de la société Entreprise Industrielle ; le poste modulaire intérieur (PMI) de la régie municipale de Colmar de la société CEGELEC ; le poste industrialisé à matériel extractible (PIGME) de Négresse de la société Garczynski et Traploir ; la figure 13 donne, à titre d illustration, une représentation de ce poste. 8. Conclusions On rappelle les principaux avantages recherchés initialement lors du développement industriel du poste intérieur modulaire : diminution de surface au sol, protection du matériel contre la pollution, intégration esthétique dans l environnement. Le bilan que l on peut porter aujourd hui, à la suite d une quinzaine d années d exploitation, fait apparaître les conclusions suivantes. Techniques de l Ingénieur, traité Génie électrique D 4 591 9
POSTES INTÉRIEURS MODULAIRES À HAUTE ET TRÈS HAUTE TENSIONS Tr.2 Cellule transformateur Figure 12 Plan de masse d un poste à cellules industrialisées compactes [EDF] Figure 13 Poste industrialisé Garczynski et Traploir à matériel extractible de Négresse [Garczynski et Traploir] Surface réduite Cellules MT Condensateurs Tr.1 Cellules MT Condensateurs 32,00 Bâtiment principal ou de commande Poste à cellules industrialisées compactes 48,00 Les condensateurs servent à la compensation de l'énergie réactive L intégration dans un bâtiment unique et de façon optimisée des parties haute tension, moyenne tension, du contrôle commande et de toutes les parties annexes, conduit à occuper une surface très proche de la surface occupée globalement par un poste sous enveloppe métallique à isolation gazeuse. Ce gain important de compacité est un avantage non négligeable lors du choix du site d implantation. Facilité d intégration dans l environnement Outre sa surface au sol réduite, le bâtiment limite les impacts visuels et sonores sur l environnement et la technologie blindée protège les milieux industriels voisins contre les perturbations électromagnétiques rayonnées. Sa faible emprise au sol et des possibilités d extension sans coupure le rendent particulièrement adapté aux opérations de rénovation ou d accroissement de performances de postes anciens. La technique de bâtiment adoptée, qui consiste à habiller de panneaux une ossature métallique, permet de disposer d un nombre important de variantes pour ce qui concerne les couleurs, les reliefs et les motifs de ces panneaux. Les arrivées haute tension peuvent également être réalisées par câble souterrain entrant directement dans le bâtiment sans arrivée extérieure en partie haute, ce qui limite l impact sur l environnement. Insensibilité aux conditions climatiques Les différents matériels électriques sont installés dans des conditions qui les protègent des agressions climatiques ; cela renforce l intérêt de cette technologie dans les régions présentant des conditions climatiques difficiles telles que pollution industrielle ou saline, fort enneigement,... Meilleure qualité L industrialisation du produit, qui privilégie largement le travail en usine par rapport au travail sur site, permet d atteindre un haut niveau de qualité : suppression des aléas de montage et des réglages sur site, réalisation d un maximum de contrôles en usine. En outre, l installation en intérieur des matériels les protège contre les agressions extérieures et contribue à améliorer la qualité de service. Bonne adaptabilité à différents schémas électriques La modularité de la conception permet une grande flexibilité et n est pas figée pour un seul schéma électrique ou une seule architecture. On peut ainsi s adapter facilement au nombre de cellules (arrivées ou transformateurs) et au nombre de jeux de barres dans le cas où le poste évolue vers une autre fonction que celle du poste de type «d» (interconnexion par exemple) Installation sur site rapide La préfabrication en usine des différents modules fonctionnels préréglés et facilement transportables, même dans des zones d accès difficile, permet de réduire de manière significative les durées d installation. Sécurité d exploitation La conception modulaire et l emploi de sectionneurs à double coupure avec mise à la terre en position ouverte permettent de procéder aux opérations d exploitation et de maintenance en toute sécurité. La sécurité du personnel d exploitation est particulièrement prise en compte, tant au niveau de la conception (coupure visible, cloisonnement métallique, équipotentialité des masses, matériaux incombustibles, verrouillages d accès) qu au niveau des dispositions constructives du bâtiment (dispositif limiteur de pression). Références bibliographiques [1] Le poste intérieur modulaire compartimenté RGE juillet-août 1987. [2] JOUCLAR (Ph.). Poste sous enveloppe métallique. Traité Génie électrique. D 4 590. 1988. Techniques de l Ingénieur. [3] AUBER (Ph.) et RÉMOND (Cl.). Installations électriques. Caractéristiques générales des installations. Traité Génie électrique. D 5 030. 1993. Techniques de l Ingénieur. [4] AUBER (Ph.) et RÉMOND (Cl.). Installations à haute tension. Génie électrique. D 5 036. 1994. Techniques de l Ingénieur. D 4 591 10 Techniques de l Ingénieur, traité Génie électrique