INFORMATIONS DE CELLPACK POWER SYSTEMS. POWERSTORY / 1 Edition spéciale POWERNEWS Distribuer l électricité en toute sécurité. POWERSTORY. FORA ET DENTRA ONT RÉUSSI LES ESSAIS DE TYPE. 3 7 EDITION SPÉCIALE
2 / EXECUTIVE POWER ÉDITORIAL Chers clients, chères lectrices et chers lecteurs. Berlin, octobre 2011. Le ciel est gris, les collaborateurs sont fatigués. Les traits tendus, ils attendent tous la sirène d alarme. Elle se déclenche. Peu après, une grande détonation puis une fumée épaisse. Quelques secondes plus tard, plus rien. Aucun dégât apparent, et les indicateurs sont restés au vert. Des cris de joie percent le silence, les bouchons de champagne sautent: les postes de transformation FORA et DENTRA viennent de réussir tous les tests de la norme EN 62271-202. En septembre et en octobre, une équipe de Cellpack Power Systems avait passé 6 semaines à l institut IPH de Berlin afin de tester nos postes sous diverses configurations, selon la norme SN EN 62271-202 régissant les postes de transformation préfabriqués. La conception et la mise au point avaient déjà demandé plusieurs mois pour que nous puissions effectuer le plus grand nombre possible de tests sous de multiples configurations et optimiser ainsi l efficacité et le coût de ces nouveaux postes de transformation. Déployant tous ses efforts, l équipe présente à Berlin a très largement contribué à ce que toutes les exigences d ordre technique et organisationnel soient respectées dans le délai imparti. Les deux postes de transformation FORA et DENTRA ont été testés jusqu à 31,5 ka en plusieurs versions: d une part, équipés de la WEVA l installation moyenne tension que nous fabriquons nous-mêmes en Suisse et, d autre part, équipés des installations de distribution moyenne tension les plus courantes du marché. Ces tests nous ont confirmé que nous sommes sur la bonne voie quant aux développements que nous avons apportés dans le domaine des constructions et des équipements: nous n avons eu à apporter que de très légères modifications sur les constructions existantes pour réussir ces tests très rigoureux. Je tiens ici à remercier une fois encore tous ceux qui ont contribué à la réussite de ces essais. Leur engagement a été exemplaire. Cordialement vôtre, Patrick Gschwind CEO Cellpack Power Systems AG IMPRESSUM. Magazine clientèle de Cellpack Power Systems AG, Schützenhausstrasse 2, 5612 Villmergen Numéro: édition spéciale Direction de la rédaction: Lutz Daul, Cellpack Power Systems AG; Hannes Müller, BSSM Werbeagentur AG, Bâle Photos: Lutz Daul Mise en page, réalisation: BSSM Werbeagentur AG Impression: Effingerhof AG, Brugg Tirage: 9265 Contact: lutz.daul@cellpack.com
POWERSTORY / 3 Distribuer l électricité en toute sécurité. Les postes de transformation FORA et DENTRA ont réussi les essais de type. TEXTE: lutz daul / PHOTOGRAPHIES: Lutz Daul Cellpack Power Systems est en liesse: les postes de transformation FORA et DENTRA ont été homologués selon la norme SN EN 62271-202 à l IPH Institut «Prüffeld für elektrische Hochleistungstechnik» GmbH de Berlin. Le défi consistait principalement à conser ver à l assortiment existant une architecture intérieure aussi flexible que d habitude. Mais pour pouvoir satisfaire les exigences des tests notamment de ceux portant sur les arcs électriques parasites avec les différents types d installation de distribution moyenne tension, il a fallu procéder à des adaptations d ordre constructif. Un autre challenge consistait à prouver la mesurabilité et l efficacité du refroidissement naturel. Nous avons atteint ces deux objectifs. Nous sommes donc désormais en mesure de proposer à nos clients un choix complet de postes hautement perfectionnés et homologués selon la toute nouvelle norme. Ont été testées trois tailles de postes non accessibles aux opérateurs de type FORA et deux tailles de postes accessibles aux opérateurs de type DENTRA. Les essais sur les arcs électriques parasites ont été effectués au total sur sept constructions de cinq tailles différentes, équipées de sept types d installation de distribution moyenne tension allant jusqu à 31,5 ka/1s. Les essais ont tous été concluant dans les classes IAC A et IAC B. Un FORA et un DENTRA ont passé et réussi l intégralité des tests selon les dispositions de l article 6 de la norme.
4 / POWERSTORY Les postes ont été entièrement équipés de circuits électriques et de circuits de mise à la terre. Tous les postes de transformation de Cellpack Power Systems ont répondu à l intégralité des épreuves et à leurs rigoureuses exigences: Essai diélectrique Echauffement, classe d enveloppe assignée 15 K Système de raccordement à la terre du courant de court-circuit 10 ka 1s Test fonctionnel, fonctionnement satisfaisant du poste Degré de protection contre la pénétration de corps solides étrangers et contre la pénétration de l eau IP23D Essai de contrôle de la résistance aux impacts mécaniques sur les portes, les grilles de ventilation, les capots (contrôle de frappe) IK10 Qualification IAC A et IAC B sur les arcs électriques parasites Essais de type selon la norme EN 62271-202, article 6 Par principe, les conditions et les procédures de tous les essais de type sont précisément définies par la norme même et par les règles prescrites par la norme pour les essais et les composants. Les essais de type doivent être effectués sur un poste de transformation intégralement construit, dont l agencement des composants est représentatif. Essais diélectriques selon la norme EN 62271-202, article 6.2 Partant du principe qu un poste préfabriqué n utilise que des composants homologués, seules les connexions sont à tester. Sont donc testées la connexion haute tension entre l installation de distribution moyenne tension et le transformateur, ainsi que la connexion basse tension entre le transformateur et la distribution basse tension. Des essais de tension de tenue aux chocs de foudre et de tension alternative sont effectués, parmi d autres, dans des conditions réalistes. Si le constructeur utilise des câbles haute tension pour sa connexion haute tension soit avec un connecteur homologué et un blindage à la terre, soit avec d autres connecteurs homologués (côté transformateur et côté installation de distribution moyenne tension), il n est pas nécessaire d effectuer ces tests. Mais d autres types de connecteurs pouvant être utilisés en fonction des souhaits de nos clients, ce test a été néanmoins effectué. Ces essais sont systématiquement réalisés à l aide d un appareil programmable qui permet de s assurer que les tensions d essai normatives et le déroulement des essais sont rigoureusement respectés. Sur le plan de la basse tension, l IPH vérifie en outre que les chemins de fuite sont conformes aux directives de la norme CEI 60664-1, tableau 4. Les postes de transformation de Cellpack Power Systems ont également réussi ce test. Essais d échauffement selon la norme EN 62271-202, article 6.3 L essai d échauffement vérifie que la construction de l enveloppe, à savoir la position et les dimensions des bouches d aération, est conforme, car c est là le seul moyen de s assurer que le refroidissement est suffisant et que les températures des parties accessibles au toucher ne dépassent pas les limites admises. Dans le poste, la principale source de chaleur est le transformateur. C est pourquoi les mesures se font en deux phases. Dans un premier temps, le transformateur est monté à la température de l équilibre thermique, hors du poste et à l air libre, avec pertes maximales. Dans la seconde phase, le transformateur est alimenté par l installation de distribution moyenne tension et les résistances de charge sont raccordées aux sorties de la distribution basse tension. Il est monté à la température de l équilibre thermique avec son courant nominal, avec pertes maximales. Pour effectuer les mesures, une douzaine de capteurs de température sont appliqués sur le poste et ses différents composants. L un des résultats les plus importants est la classe de température de l enveloppe du poste, qui est nécessaire pour déterminer le facteur de charge du transformateur sans dépasser les valeurs limites normatives de température. Le résultat détermine la classification en classes 5 K, 10 K, 15 K, 20 K, 25 K ou 30 K. Les postes de transformation FORA et DENTRA de Cellpack Power Systems ont atteint la très bonne classe 15K. Raccordement à la terre du courant de court-circuit selon la norme EN 62271-202, article 6.4 Pour réussir cet essai, le circuit principal de mise à la terre doit résister au courant de court-circuit et au courant de choc correspondant au système avec neutre à la terre (régime de neutre). Selon l article 5.1, la densité du courant dans le conducteur de terre, s il est en cuivre, ne doit pas dépasser 200 A/mm 2 pour une durée de court-circuit assignée de 1 s. Sur un système de mise à la terre basé sur des barres en cuivre de 8 mm (env. 50 mm 2 ), le courant d essai doit donc être de 10 ka.
POWERSTORY / 5 QUESTION À MARKUS GÜHRS, INGÉNIEUR RESPONSABLE DES ESSAIS À L IPH DE BERLIN. 1. Comment s est déroulée la planification du projet avec autant de postes, et combien de temps le projet a-t-il duré? En préparant le projet, nous avons tablé sur trois semaines et demie purement consacrées aux essais. Pour accroître notre efficacité dans la préparation et la réalisation des essais, nous les avons scindés en trois blocs: essais d échauffement, essais d arc électrique parasite et de court-circuit, et autres essais de type. Il était essentiel de planifier le projet aussi précisément que possible pour que l IPH puisse exploiter rationnellement les équipements nécessaires aux essais et optimiser ainsi la durée des tests pour Cellpack. Lors d entretiens préalables, nous avons donc mis au point le déroulement optimal des essais sur le plan technologique. Nous avons tout particulièrement veillé à ce que les postes qui pèsent jusqu à 23 tonnes puissent être manipulés sans difficulté à l intérieur du site de l IPH. Ceci nous garantissait un déroulement sans heurt des essais, même s il nous fallait apporter des modifications de dernière minute au programme des tests. L un des points les plus intéressants résidait dans la multiplicité des essais individuels sur les deux postes de transformation préfabriqués. Je citerais notamment les essais d échauffement qui ont demandé une semaine chacun et pour lesquels il a fallu produire des tensions de plus de 1000 V, ce qui constitue un défi technologique dans le cadre d un essai.
6 / POWERSTORY QUESTION À MARKUS GÜHRS, INGÉNIEUR RESPONSABLE DES ESSAIS À L IPH DE BERLIN. 2. Combien d essais d arc électrique parasite avez-vous effectués et comment se sont-ils déroulés? Pour les essais d arc électrique parasite, nous avons planifié les séries d essais sur cinq journées consécutives. En tant qu IPF, nous avons veillé à ce que la discrétion soit assurée entre les quatre fabricants d installations de distribution qui participaient aux essais. Mais cette planification nous a laissé peu de marge dans le déroulement des tests. Le programme prévoyait au départ 17 essais, mais avec les tentatives de développements supplémentaires, nous en avons effectué 23 au total. Pour pouvoir suivre un planning aussi strict, chaque participant doit savoir, avant même qu un test ne commence, quel sera le prochain. La diversité des ordonnancements, des objets et des conditions dans lesquels ont été effectués les essais ainsi que la multiplicité des paramètres électriques nous ont imposé une grande rigueur dans l organisation de notre travail.
POWERSTORY / 7 Cette valeur est très supérieure à celle des courants de terre que l on trouve dans un réseau à neutre isolé ou à extinction, qui est le type de réseau le plus largement répandu en Suisse. Les produits de Cellpack Power Systems ont réussi cet essai. Essais fonctionnels selon la norme EN 62271-202, article 6.5 L essai fonctionnel doit démontrer que le poste fonctionne de manière satisfaisante, c est-à-dire que tous les composants nécessaires sont intégrés et agencés de manière à pouvoir remplir correctement leur fonction, qu ils peuvent être correctement manipulés par le personnel et qu ils respectent les chemins de fuite. Les critères de jugement sont détaillés à l article 6.5 de la norme. Les postes de transformation FORA et DENTRA ont également passé cette épreuve avec succès. Vérification du degré de protection selon la norme EN 62271-202, article 6.6 Cet essai a pour but de vérifier le degré de protection des personnes contre l accès aux parties dangereuses et la protection des équipements contre la pénétration de corps solides étrangers et contre la pénétration de l eau. Selon l article 5.4.1 de la norme, le degré de protection minimal d un poste préfabriqué est le degré IP23D. Les deux postes testés ont atteint ce degré de protection. Effets des contraintes mécaniques selon la norme EN 62271-202, article 6.7 Cet essai a pour objectif de démontrer la résistance aux impacts mécaniques des surfaces externes de l enveloppe qui risquent d être faibles, tels que portes, clapets, capots et ouvertures de ventilation. Le banc d essai provoque des impacts mécaniques d une énergie de 20J sur les composants. Selon l article 5.4.2 de la norme, un essai réussi correspond au degré de protection IK10. FORA et DENTRA ont atteint cette valeur. Essais d arc électrique parasite selon la norme EN 62271-202, article 6.8 Les essais d arc électrique parasite IAC A et IAC B sont deux épreuves très importantes pour démontrer la protection des personnes. La classification IAC A signifie que le poste satisfait les critères prescrits pour la protection du personnel autorisé lorsqu il opère la porte ouverte (porte d entrée dans les postes accessibles aux opérateurs ou porte latérale des installations de distribution moyenne tension pour les postes non accessibles aux opérateurs). Le public n a pas accès au poste, c est-àdire qu un périmètre de sécurité doit être établi pendant toute la durée des interventions. La classification IAC B signifie que le poste satisfait les critères prescrits pour la protection du public durant le fonctionnement «normal» du poste. Dans ce cas, l installation n est pas surveillée et les personnes du voisinage ont libre accès à toutes les faces du poste. Toutes les portes et tous les clapets et capots doivent donc être fermés et verrouillés. Le choix des essais à effectuer, leur procédure et les critères d appréciation sont définis dans l annexe A de la norme. Comme nous l avons vu, Cellpack Power Systems a soumis à ces tests sept constructions au total: cinq constructions FORA en trois tailles et deux constructions DENTRA en deux tailles. La sélection a été opérée en fonction des dimensions extérieures et des volumes intérieurs, de manière à couvrir la quasi-totalité de l assortiment de Cellpack Power Systems. Un DENTRA équipé des installations de distribution moyenne tension isolée dans l air a même supporté et réussi les tests avec un courant d essai de 31,5 ka 1s. L enveloppe du poste, les portes, les grilles de ventilation, les capots et le plancher technique ont «essuyé six tirs», dont trois avec les portes fermées. Le poste de transformation a supporté cette charge extrême sans le moindre signe de fatigue ni le moindre dégât sur son enveloppe, ses portes ou ses grilles de ventilation. Tous les autres test ont été effectcués avec un courant d essai de 20 ka 1s. Suivant le type d installation de distribution moyenne tension et le système d échappement des pressions, la chambre d échappement peut subir des pressions allant jusqu à 400mbar, ce qui équivaut à une charge de près de 4000kg/m 2. Dans le poste même, la pression s élève encore jusqu à 100mbar. Cellpack Power Systems a passé les tests de qualification IAC A et IAC B avec sept différents types d installations de distribution moyenne tension. Toutes l ont réussi haut la main. La construction et la stabilité de nos postes et de leurs composants ont brillamment fait leurs preuves. Vous obtiendrez de plus amples informations sur les postes de transformation FORA et DENTRA de Cellpack Power Systems auprès du chef de produit Lutz Daul. lutz.daul@cellpack.com, téléphone 056 619 88 32.
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