Poste de Transformation MT/BT

Si le poids des réglementations et habitudes locales reste important dans le cas des postes MT/BT, la normalisation internationale, s’appuyant sur les publications CEI, s’impose de plus en plus dans tous les pays.

Par ailleurs l’évolution vers des solutions clés en mains (postes préfabriqués) se confirme de jour en jour.

Le tableau ci-après mentionne les principales normes de référence en la matière :

– CEI 529         Degrés de protection procurés par les enveloppes (code IP)

– CEI 695         Essais relatifs du feu

– CEI 1000       Compatibilité électromagnétique (CEM)

– CEI 1330        Postes préfabriqués haute tension/basse tension

Appareillage MT

CEI 694 Clauses communes pour les normes de l’appareillage à haute tension

Transformateur MT/BT Appareillage BT

CEI 76 Transformateurs de puissance (de type immergé)

Appareillage BT

CEI 439-1  ensemble d’appareillage a basse tension; Ensembles de série et ensembles dérivés de série

NORMES SPÉCIFIQUES

CEI 298 Appareillages sous enveloppe métallique

CEI 726 Transformateurs de puissance de type sec

Les postes de structure répondent à la fonction de gestion du réseau manuelle ou télécommandée, ils ne disposent pas de transformateur.

Placés sur le réseau ils abritent des appareils de coupure MT servant à :

• Fractionner les artères pour faciliter la recherche des défauts,
• Isoler des tronçons pour permettre des opérations d’exploitation.

On distingue plusieurs types :

Postes d’étoilement

Ils permettent à partir de l’artère des extensions dans plusieurs directions pouvant être isolées les unes par rapport aux autres par des interrupteurs – sectionneurs.

Armoires de coupure

Positionnées sur les artères elle permettent de tronçonner celles-ci en deux parties.

Dans certains cas à cette fonction est associée une dérivation permettant un départ en antenne raccordé par prises embrochables.

Les postes MT/BT répondent à la fonction de distribution de la puissance BT et de protection des départs BT. Équipes d’appareillages de coupure MT ils assurent la gestion du réseau en manuel ou télécommandé.

On distingue plusieurs types :

5.1.2.1 Postes MT/BT sur réseaux aériens

Généralement ils sont proposés sans appareillage de coupure MT, cette fonction étant réalisée en amont sur le réseau. Ils sont composés d’un transformateur sur poteau et d’un coffret BT.

5.1.2.2 Postes MT/BT sur réseaux souterrains

Postes socles

A l’identique du précédent ils sont généralement proposés sans appareillage de coupure MT. Ils sont composés d’un transformateur et d’un coffret BT. L’ensemble est monobloc pouvant être installé avec ou sans génie civil spécifique (dalle de propreté, cuvelage,…)

Postes en coupure d’artère

Ils sont composés d’un transformateur, d’un tableau BT et généralement de deux interrupteurs sectionneurs pour manœuvrer l’artère et d’un interrupteur fusible ou disjoncteur en protection du transformateur.

L’ensemble est le plus souvent regroupé en une cabine préfabriquée.

Les postes assurent la répartition de l’énergie électrique entre les différents point d’utilisation d’une installation industrielle ou tertiaire nécessitant une puissance importante.

On distingue plusieurs types :

Postes MT/BT alimentés à partir du réseau distribution publique,

Postes MT/BT alimentés à partir du réseau de distribution publique et d’une source autonome d’énergie.

Ils sont composés d’un transformateur, d’un tableau BT adaptés aux contraintes spécifiques du réseau : process industriel, exploitation, généralement de deux interrupteurs sectionneurs pour manœuvrer l’artère et d’un interrupteur fusible ou disjoncteur en protection du transformateur et en arrivée de la source autonome éventuelle.

En complément : le comptage MT, BT, les automatismes de transfert de source d’alimentation.

L’ensemble est le plus souvent regroupé en une cabine préfabriquée.

L’appareillage présent sur les réseaux de distribution est principalement destiné à permettre des modifications de schéma d’exploitation. Le besoin de modifier le schéma peut être lié à des situations d’incident, dans lesquelles on cherche à isoler un tronçon défectueux, à des opérations de maintenance, pour lesquelles on réorganise le réseau afin de maintenir l’alimentation de tous les clients, ou encore à une volonté d’optimisation de fonctionnement par répartition des charges. L’appareillage est donc toujours situé à des points stratégiques du réseau, en fonction du schéma électrique et de la topologie. C’est l’appareillage qui permet l’exploitation du réseau et, à ce titre, il doit répondre à un certain nombre de fonctions et de critères de sécurité et de disponibilité. Les manœuvres sont peu fréquentes – quelques unes par an en moyenne – et les contraintes en service sont plus de type diélectriques et liées au vieillissement que liées à une grande endurance mécanique. Les appareillages de protection transformateur, sur les réseaux souterrains, ne manœuvrent quasiment jamais car le taux de défaillance des transformateurs est très faible et il n’y a pas de raison pour couper l’alimentation de la clientèle hors situation d’incident.

L’appareillage présent sur les réseaux aériens permet de modifier la structure du réseau arborescent ou bien d’isoler une dérivation ou un groupe de transformateurs. Il s’agit principalement d’interrupteurs-sectionneurs, à coupure dans l’air ou à coupure enfermée selon les performances nécessaires. Les matériels correspondants sont conçus pour être installés sur les poteaux ou portiques, bien que parfois des fonctions équivalentes soient réalisées avec des matériels de type “souterrain” installés au sol.

Les différents types de matériels pour réseaux aériens sont présentés de manière approfondie dans le thème 3 auquel le lecteur intéressé pourra se référer.

Les postes raccordés au réseau souterrain, qu’il s’agisse de postes MT/MT ou de postes MT/BT, comprennent généralement un tableau MT constitué principalement d’interrupteurs-sectionneurs et d’interrupteurs-fusibles.

Ces tableaux sont divisés en compartiments métalliques entièrement fermés qui contiennent l’ensemble des connexions et appareils. Dans ces tableaux simples et nécessitant peu d’entretien dans des conditions normales d’exploitation, il n’est pas jugé utile de rendre débrochables certains éléments. Aussi, la séparation des différents compartiments est-elle réalisée par des dispositifs de sectionnement qui sont soit conçus pour rétablir la continuité des enveloppes en position d’ouverture (sectionneurs rotatifs par exemple), soit protégés par des enveloppes en matériaux synthétiques (interrupteur-sectionneur dans le SF6 par exemple).

Sauf exception, les appareillages utilisés dans les postes raccordés au réseau souterrain sont dans une des deux catégories suivantes (selon CEI298) : compartimenté ou bloc.

Cellule modulaire “raccordement réseau”

1.Les cellules modulaires :

Elles constituent des unités transportables séparément qui peuvent être reliées entre elles sur site par des jeux de barres. Cette conception permet la réalisation de systèmes complets et évolutifs capables de répondre à tous types de schémas de distribution MT, tant pour des besoins de distribution publique que pour des besoins industriels. Les sectionneurs et les interrupteurs-sectionneurs qui équipent ces ensembles comportent, par conception, une fonction cloisonnement qui fait de ces cellules des appareillages compartimentés.

2.Les postes compacts ou monoblocs :

La plupart des réseaux de distribution publique en zones urbaines sont réalisés en boucles moyenne tension exploitées ouvertes. Cela entraîne que la plupart des tableaux MT sont constitués de deux (voire trois) fonctions de raccordement au réseau et d’une (voire deux) fonctions de protection de transformateur. Les postes compacts sont donc conçus pour répondre à ce besoin spécifique avec des caractéristiques optimisées.

Dans le domaine des techniques de coupure et d’isolation en appareillage moyenne tension, les deux techniques d’origine (l’air et l’huile) ont été progressivement remplacées par le SF6. L’isolation dans l’air est utilisée dans les tableaux modulaires, mais la coupure est maintenant exclusivement dans le SF6. L’utilisation du SF6 permet à la fois des encombrements plus faibles et une sécurité accrue, vis à vis du risque d’incendie.

3. Appareillage à isolement dans l’air (tableaux modulaires)

Les tableaux correspondants répondent à la CEI298 qui normalise l’appareillage sous enveloppe métallique. Ils sont constitués d’unités fonctionnelles et divisés en compartiments entièrement fermés sur toutes leurs faces, y compris la face inférieure de l’enveloppe. Chaque compartiment contient un ensemble de connexions ou d’appareils. On distingue le plus souvent deux catégories de compartiments :

1. Les compartiments d’accès autorisé en exploitation,

sous réserve des opérations de mise hors tension et à la terre, qui contiennent :

• les dispositifs de raccordement de câbles, réalisés principalement par des extrémités unipolaires d’intérieur, sur ce type de matériel.
• les fusibles
• les disjoncteurs
• les transformateurs de courant et de tension pour le comptage et/ou la protection.

Les sectionneurs sont exclusivement utilisés en association avec des fonctions

disjoncteurs ou dans les unités fonctionnelles “transformateurs de tension”.

Dans les matériels actuels, les fonctions interrupteurs assurent également le sectionnement des circuits et sont donc systématiquement des interrupteurs-sectionneurs. Dans le cas des cellules équipées d’interrupteurs à coupure dans le SF6, l’enveloppe en résine synthétique assure le cloisonnement entre les compartiments jeu de barres et raccordements.

2. Les compartiments d’accès interdit en exploitation, qui sont les compartiments jeu de barres. Ces compartiments ne doivent renfermer que le jeu de barres et d’éventuels contacts robustes et manœuvrables hors charge. Il est interdit d’incorporer dans ces compartiments des appareils nécessitant de l’entretien. Ces compartiments sont fermés sur toutes leurs faces mais ne sont pas cloisonnés entre chaque unité fonctionnelle (cellule).

Un caisson basse tension, optionnel, permet d’installer sur chaque cellule des auxiliaires à basse tension, des appareils de mesure et des relais. Ce compartiment est accessible en exploitation  normale.

Figure  : tableau monobloc à cuve unique à deux interrupteurs et un disjoncteur de protection transformateur

Les exemples de cellules présentés sur les figures 1 et 2 répondent à la plupart des normes internationales, ainsi qu’à certaines spécifications de  distributeurs d’énergie. Leur conception, de largeur réduite, permet leur intégration dans des locaux exigus et difficiles d’accès, ou dans des postes préfabriqués. Ils comportent chacun un interrupteur-sectionneur dans le SF6 avec une enveloppe en résine synthétique, complété au besoin par d’autres appareillages : fusibles, transformateurs de mesure, disjoncteur ou contacteur SF6.

Figure  : coupe d’une cellule interrupteur-fusibles de protection transformateur

Ils se différencient par la fonction sectionneur de terre, celle-ci pouvant être soit dans le SF6 et faisant partie de l’interrupteur-sectionneur (figure 8, qui illustre une fonction de raccordement au réseau), soit dans l’air et séparé de l’interrupteur-sectionneur (figure 9, qui illustre un interrupteur-fusibles de protection transformateur).

Les performances de ces catégories de matériel permettent de couvrir la quasi-totalité des cas de réseaux de distribution moyenne tension.

Appareillages compacts, ou monoblocs, à isolement dans le SF6

Figure : tableau monobloc à fonctions juxtaposées avec combiné interrupteur-fusibles

Les matériels correspondants répondent également à la CEI298 des appareillages sous enveloppe métallique. Leur conception les destine principalement aux postes MT/BT simples sur réseaux en coupure d’artère. Ils sont constitués d’un ensemble monobloc comportant généralement 3 ou 4 fonctions, interrupteurs-sectionneurs pour la manœuvre du réseau et protections du ou des transformateurs. La protection des transformateurs peut être proposée par combinés interrupteurs-fusibles ou par disjoncteur. L’ensemble est, à priori, non extensible et transportable sur le site d’utilisation en un seul colis, prêt à être posé, fixé et raccordé.

Toutes les fonctions nécessaires (y.c. sectionneurs de terre) ainsi que les liaisons correspondantes (jeux de barres et connexions) sont enfermées dans une enveloppe métallique ou métallisée, remplie de SF6 assurant les deux aspects de diélectrique et de milieu de coupure. Cette enveloppe est scellée à vie (système à pression scellé, tel que défini dans la CEI). Seuls les fusibles, pour des nécessités d’accès en cas de remplacement, sont contenus dans des compartiments séparés, isolés dans l’air et étanches. Ces compartiments ne sont accessibles que lorsque l’interrupteur correspondant est ouvert et que les sectionneurs de terre placés en amont et en aval sont fermés.

Les raccordements des différents câbles sont effectués par des connecteurs embrochables à champ dirigé, utilisant des traversées 400 ou 630 A pour les câbles réseau et 50 ou 200 A pour les câbles de départ transformateur.

Une telle conception compacte et à champ dirigé assure l’absence totale de ligne de champ électrique dans l’air ambiant et confère à ce type d’appareillage une insensibilité totale aux conditions d’environnement, ainsi que la capacité à supporter une immersion accidentelle en service. Des moyens d’accès électrique aux conducteurs du réseau permettent de procéder à des opérations de recherche de défaut ou de vérification diélectrique des câbles.