Techniques des postes Haute Tension (HTB)
Les bases des techniques des postes électriques Haute Tension HTB pour la transmission de l'énergie.
- Généralités
- Architecture et schémas de postes
- Familles de postes
- Composants
- Montage, installation et mise en service
- Maintenance & exploitation
Généralités
Nous abordons ici les techniques relatives aux installations dont la tension est supérieure à 52kV. En France, cela correspond au domaine de la HTB. On parle parfois également de THT (Très Haute Tension).
Les postes électriques Hautes Tension servent à transformer la tension, aiguiller le courant électrique et protéger les installations et les personnes.
Il existe deux grandes catégories de postes Haute Tension :
- Les postes de transformation
Les postes de transformation permettent de passer d'un niveau de tension d'entrée donné à un niveau de tension de sortie qui peut être supérieur (on parle alors de transformateurs élévateurs) ou inférieur (abaisseur). En général, on augmente la tension en sortie de centrale pour transporter l'énergie électrique avec le moins de pertes possibles, et on diminue la tension aux abords des centres de distribution (agglomération, industrie, etc.)
- Les postes d’interconnexion
Les postes d'interconnexion sont les nœuds du réseau électrique d'un pays. Ils permettent de relier entre eux plusieurs sections d'un réseau.
Les postes électriques Haute Tension peuvent raccordés à des lignes électriques, à des câbles ou également directement à une centrale électrique (on parle alors de poste « sortie de centrale »).
Pour en savoir plus sur la manière dont est transportée l'énergie électrique, vous pouvez consulter le guide "Les chemins de l'électricité", édité par le Réseau de Transport d'Electricité français (RTE).
Architecture et schémas de postes
Il existe plusieurs manières de raccorder les éléments entre eux (disjoncteurs & sectionneurs). On appelle cela le "schéma" du poste.
Le tableau suivant récapitule les différentes schémas existant et leurs principaux avantages et inconvénients :
| Schéma | Avantages | Inconvénients | Application principale |
|---|---|---|---|
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Simple jeu de barres |
Simple et économique. |
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Postes industriels, postes sources. |
| Simple jeu de barres sectionné |
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Identique au simple jeu de barre sur une moitié de poste. |
Postes industriels, postes sources. |
| Double jeu de barre |
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Cout d'acquisition élevé. |
Postes d'interconnexion, postes de sortie de centrale. |
| Un disjoncteur et demi |
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Postes où la continuité de service est le critère prioritaire (peu courant en Europe, très utilisé en Amérique). |
| Poste en anneau (Ring) |
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Postes industriels, principalement Amérique. |
On trouve également des postes équipés de "barres de transfert". Ces barres permettent de "shunter" une travée en cas de défaillance ou de maintenance d'un disjoncteur.
Familles de postes
Postes AIS "ouverts"
Les postes à isolation dans l’air, également appelés postes « conventionnels » ou AIS (Air Insulated Switchgear). On parle parfois de « postes ouverts ».
Postes GIS "blindés"
Les postes à isolation gazeuse, appelés en France PSEM (postes Sous Enveloppe Métallique), ou GIS (Gas Insulated Switchgear). On parle parfois de « postes blindés ».
Comparatif
La principale différence est que les postes ouverts sont constitués de composants reliés entre eux par des liaisons et des jeux de barres à l’air libre. La distance entre ces composants doit donc respecter les distances d’isolement dans l’air et rend ces installations particulièrement encombrantes.
Dans les postes à isolation gazeuse, les composants sont encapsulés dans une enveloppe métallique remplie d’un gaz ayant des propriétés diélectriques : le SF6. Le SF6 est en général sous pression afin de diminuer la distance et donc l’encombrement du poste.
Les deux types de postes réalisent exactement la même fonction et le choix de l’un et de l’autre dépend de différends facteurs.
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Critère |
AIS (postes "ouverts") |
GIS (postes "blindés") |
|---|---|---|
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Cout initial |
Faible |
Elevé |
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Encombrement au sol |
Important |
Réduit |
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Maintenance |
Maintenance régulière sur les parties à l'air libre. Possibilité de facilement remplacer un composant. |
Peu de maintenance mais nécessite le support du constructeur en cas d'intervention (souvent critique). |
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Flexibilité |
Facile à étendre et à modifier (sous réserve de place au sol disponible). |
Extensions et modifications réalisables mais cout élevé. Forte dépendance vis-à-vis du constructeur de l’équipement |
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Fiabilité |
Selon les composants |
Excellente (durée de vie de 30 ans) |
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Pollutions : environnement salin, pollution chimique, conditions climatiques extrèmes |
Sensible au niveau des parties à l’air libre. |
Très résistant aux conditions extrêmes. |
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Installation |
Réalisable par une société de services. |
Nécessite le support du constructeur. |
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Gestion des déchets industriels |
SF6 dans les chambres de coupure des disjoncteurs, volume limité |
Gros volumes de SF6 dans les cuves |
Composants
Quels que soit le type de poste, les éléments principaux qui le composent sont :
- Les disjoncteurs, qui servent à couper le courant
- Les sectionneurs, qui servent à isoler une partie du poste
- Les dispositifs intégrés de mise à la terre (assimilables à des sectionneurs), qui permettent de s’assurer qu’une section du poste est bien au potentiel de la terre.
A noter : sur certaines installations non munies de sectionneurs de mise à la terre, la mise à la terre de sécurité est effectuée à l'aide de perches.
- Les transformateurs de puissance, qui convertissent la tension (ils peuvent être abaisseurs ou élévateurs)
- Les transformateurs de mesure (Transformateurs de Courant, Transformateurs de Tension, Combinés de Mesure)
- Pour commander un poste, il faut également du matériel dit de contrôle / commande et de supervision. Ces installations permettent entre autre la détection des défauts et la commande des appareillages.
Les postes GIS intègrent l'ensemble de ces composants dans une même enveloppe.
Montage, installation et mise en service
L'installation et le montage d'un poste Haute Tension différent sensiblement selon qu'il s'agit d'un poste AIS "ouvert" ou d'un poste GIS "blindé".
Montage, installation et mise en service d'un poste AIS "ouvert"
Les sociétés d'installations électriques dont le personnel est habilité peut proposer le montage et l'installation d'un poste ouvert. En effet, cela consiste principalement à fixer au sol les composants en respectant les distances d'isolement et le schéma électrique du poste ainsi qu'à raccorder les organes basse tension de contrôle et de commande.
En revanche, il est préférable de faire appel au constructeur pour la mise en services des équipements, afin d'une part de s'assurer que l'appareillage a été monté de manière conforme, et d'autre part à ne pas invalider la garantie du matériel.
Montage, installation et mise en service d'un poste GIS "blindé"
La majorité des travaux de montage, d'installation et de mise en service d'un poste GIS doit se faire au travers d'un constructeurs. il est en effet très risqué pour une société de service indépendante de faire les travaux sans avoir une parfaite connaissance du matériel. Chaque erreur peut entrainer des conséquences graves, aussi bien en terme matériel que humain.
Maintenance & exploitation
Les gammes de maintenance des appareillages Haute Tension varient d'un exploitant à l'autre. Même si les constructeurs de matériel ont coutume de proposer des produits "sans maintenance", il est prudent de bien planifier sa maintenance pour assurer l'exploitation continue des installations.
L'association des constructeurs de matériel électric, le GIMELEC, a rédigé un guide de maintenance complet. Ce guide est gratuit et disponible à l'adresse : http://www.gimelec.fr/Content/Default.asp?PageID=208.
De nombreuses sociétés de services proposent également de la maintenance sur les installations Haute Tension.
