Etude et dimensionnement de la station de pompage d'eau SR2 (SPIE_Maroc) PDF

Preview

Summary

´ Hassan Premier Universite Rapport de stage effectu´ e au sein de : Sp´ecialit´e : G´enie ´electrique Sous le th`eme : Etude et dimensionnement de la station de pompage d’eau SR2 Encadr´e par : R´ealis´e par : Mr.AYAD Radouane AATIQ Oussama Mr.BAHY El mehdi jeudi 15 septembre, 2016 0 Remerciement A...

Description

´ Hassan Premier Universite

Rapport de stage effectu´ e au sein de :

Sp´ecialit´e : G´enie ´electrique Sous le th`eme :

Etude et dimensionnement de la station de pompage d’eau SR2

R´ealis´e par : AATIQ Oussama

Encadr´e par : Mr.AYAD Radouane Mr.BAHY El mehdi

jeudi 15 septembre, 2016

0

Remerciement A l’issue de ce modeste travail, je tiens a` exprimer mes sinc`eres et chaleureux remerciements envers toute personne ayant contribu´e de pr`es ou de loin a` la r´eussite de mon stage. Je tiens a` remercier tout particuli`erement monsieur EL YOUSSEFI Abdelouahid, le responsable du bureau d’´etude du Pˆole Industriel et tertiaire a` SPIE Maroc pour sa disponibilit´e et pour l’opportunit´e de stage qu’il m’a offert. Je remercie ´enorm´ement Mr.AYAD Radouane, Responsable Cellule Etude a` SPIE, qui, tout au long de mon stage, malgr´e ses nombreuses pr´eoccupations et ses grandes responsabilit´es ´etait toujours pr´esent afin de m’´ecouter, me guider et me transmettre son savoir qui m’a ´et´e vraiment tr`es b´en´efique. Mes vifs remerciements sont adress´es `a Mr. BAHY El mehdi, ing´enieur charg´e d’´etude, qui s’est toujours montr´e `a l’´ecoute et tr`es disponible tout au long de la r´ealisation de ce projet, ainsi pour l’inspiration, l’aide et le temps qu’il a bien voulu me consacrer. Enfin, je remercie tout le personnel de SPIE Maroc, et tous les membres du bureau d’´etudes, qui m’ont permis de profiter brillamment de cette formation en termes de savoir technique et relationnel.

1

0

R´ esum´ e La nouvelle strat´egie nationale de l’eau au Maroc se base sur trois leviers : (i) satisfaction des besoins en eau et accompagnement du d´eveloppement socio-´economique du pays ; (ii) utilisation et gestion convenables des ressources en eau ; et (iii) gestion durable de l’eau. Dans le cadre de ce projet, l’Office National de l’Electricit´e et de l’Eau Potable-Branche Eau(ONEE), envisage de r´ealiser les travaux de renforcement de la production `a partir du barrage Al Massira pour l’alimentation en eau potable de trois pˆoles : Al Haouz, Marrakech et Rehammna, et en eau industrielle trois sites miniers de l’OCP : Ben Gueirr, Bouchane et Youssoufia. Parmi les travaux pr´evus dans ce projet la r´ealisation de trois stations de pompage d’eau. Ce grand projet n´ecessite une ´etude ´electrique bien profonde,c’est dans ce sens que mon stage au sein de l’entreprise SPIE MAROC, vient pour r´epondre a` ce besoin et le pr´esent rapport d´ecrit le travail r´ealis´e dans ce cadre. C’est dans cette optique que mon travail s’est reparti selon trois volets principaux : d’abord l’´etude de l’installation ´electrique Moyenne Tension, puis la pr´esentation des ´equipement de protection utilis´es en moyenne tension. Enfin, l’´elaboration du plan de protection afin de bien prot´eger toutes les ´equipements de l’installation.

2

Table des mati` eres 1 Pr´ esentation de l’organisme d’accueil et cahier des charges 1.1 Pr´esentation de SPIE MAROC . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.2 Historique de SPIE Maroc . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.3 Fiche technique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.4 Organigramme de SPIE Maroc . . . . . . . . . . . . . 1.1.5 Domaines d’activit´es . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.6 D´epartement ´electricit´e industrielle et tertiaire . . . . . 1.1.7 Bureau d’´etudes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.8 Le service PIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.9 Le service IGE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Description g´en´erale du projet . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.2 Outils de travail . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.3 Pr´esentation du projet station de pompage SR2 . . . . 1.2.4 Pr´esentation du cahier des charges . . . . . . . . . . . 1.2.5 Planning du stage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

2 Dimensionnement de l’installation de moyenne tension 2.1 Structure g´en´erale des postes HTA/HTA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Bilan de puissance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.2 Application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 Dimensionnement du transformateur de la station de pompage HTA . . . . . . . . 2.4 D´etermination des sections de conducteurs en moyenne tension (suivant la norme NF C 13-205) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.1 Principe de la m´ethode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.2 D´etermination du courant maximal d’emploi . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.3 Courants admissibles dans les canalisations . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4.4 Application : Canalisation reliant le jeu de barre 5.5 kV au d´emarreur du moteur MT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5 Compensation de l’´energie r´eactive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.2 Les diff´erentes type de compensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.3 Emplacement des condensateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.4 Relation entre la puissance des condensateurs et l’am´elioration du cosϕ . . ´ 2.6 Etude des court-circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

. . . . . . . . . . . . . . . .

9 10 10 10 11 11 11 12 12 13 13 14 14 14 15 16 16

. . . . .

18 19 21 21 21 21

. . . .

22 22 23 23

. . . . . . .

24 28 28 28 28 31 33

` TABLE DES MATIERES

0

2.7

2.6.1 M´ethodologie de calcul des courants de court-circuits . . . . . . . . . . . . . 33 2.6.2 Calcul du courant de court-circuit triphas´e maximal Icc3 . . . . . . . . . . . 35 V´erification des r´esultats par le logiciel ETAP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

´ 3 Equipements de protection des r´ eseaux HTA 3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Caract´eristiques principales de l’appareillage HTA 3.3 Les appareils de mesures . . . . . . . . . . . . . . 3.3.1 Transformateur de mesure . . . . . . . . . 3.4 Les appareils de protection . . . . . . . . . . . . . 3.4.1 Les relais . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4.2 Transformateur de Protection (TC) . . . . 3.4.3 Disjoncteur HTA . . . . . . . . . . . . . . 3.4.4 Les appareils de coupure . . . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

´ 4 Elaboration du plan de protection 4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 R´egime du neutre en moyenne tension . . . . . . . . . 4.3 Choix du r´egime de neutre pour la station de pompage 4.4 Choix des disjoncteurs moyenne tension . . . . . . . . . 4.5 Les principales fonctions de protection . . . . . . . . . 4.6 Protection des ´equipements de la station SR2 . . . . . 4.6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.6.2 Protection des moteurs . . . . . . . . . . . . . . 4.6.3 Protection des transformateurs . . . . . . . . . 4.7 Protection a` maximum de courant terre F51N/51G . . 4.7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.7.2 Protection contre les d´efaut phase-terre . . . . . 4.7.3 Verification par le logiciel Etap . . . . . . . . . 5 Annexes 5.1 Mode de pose et section des cˆables HTA . . . . . . 5.2 Dimensionnement des transformateurs 22kV/5.5kV 5.3 Courant de court-circuits . . . . . . . . . . . . . . . 5.4 Chute de tension . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4

. . . .

. . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . .

40 40 40 40 40 43 43 44 44 44

. . . . . . . . . . . . .

47 47 47 51 52 53 57 57 57 59 67 67 67 70

. . . .

75 76 78 78 82

Table des figures 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7

Historique de SPIE Maroc . . . . . Organigramme de SPIE Maroc . . Organigramme du D.I.T . . . . . . Organigramme du bureau d’´etudes Organigramme du service P.I.A . . Organigramme du service I.G.E . . Planification du projet . . . . . . .

2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

10 11 12 13 13 14 17

Poste de livraison HTA de la station de pompage . . . . . . . . . Sch´ema de l’installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Organigramme de d´etermination des sections des cables en HTA . Fcateurs de correction concern´ees . . . . . . . . . . . . . . . . . . principe de la compensation automatique . . . . . . . . . . . . . . principe de la compensation globale . . . . . . . . . . . . . . . . . principe de la compensation par secteur . . . . . . . . . . . . . . . principe de la compensation individuelle . . . . . . . . . . . . . . variation de ϕ en fonction de QC . . . . . . . . . . . . . . . . . . d´ecomposition d’un syst`eme triphas´e en trois syst`emes de tensions sch´emas monophas´ees direct (1), inverse (2) et homopolaire (3) du Imp´edance de chaque ´el´ement du r´eseau . . . . . . . . . . . . . . Impedance de court-circuit `a chaque niveau de l’installation . . . Courant de court-circuit triphas´e `a chaque niveau de l’installation Courant de court-circuit biphas´e `a chaque niveau de l’installation Courant de court-circuit triphas´e totale . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . r´eseau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

19 20 23 24 29 29 30 31 32 33 33 35 36 37 37 39

3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10

Chaine de protection dans les r´eseaux HTA . . . . Les diff´erentes types d’un TC . . . . . . . . . . . Temps ind´ependant . . . . . . . . . . . . . . . . . Temps dependant . . . . . . . . . . . . . . . . . . Courant r´esiduel Irsd . . . . . . . . . . . . . . . . Mesure du courant r´esiduel par tore homopolaire . Mesure par 3 TC . . . . . . . . . . . . . . . . . . Raccordement des TT . . . . . . . . . . . . . . . Compartiment disjoncteur . . . . . . . . . . . . . Tableau HTA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

41 41 42 42 42 43 43 43 44 45

4.1 4.2

Neutre mis directement `a la terre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Neutre isol´e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 5

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

0

TABLE DES FIGURES 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14 4.15

. . . . . . . . . . . .

49 50 50 54 54 54 54 55 55 56 58 60

4.16 4.17 4.18 4.19 4.20 4.21 4.22 4.23 4.24 4.25

Neutre mis a` la terre par r´esistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Neutre mis a` la terre par r´eactance faible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Neutre mis a` la terre par r´eactance de peterson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Protection a` temps ind´ependant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Protection a` temps d´ependant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mesure du courant r´esiduel par tore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mesure de courant r´esiduel par 3 TC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Protection diff´erentielle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Protection contre les d´efauts masse cuve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Protection contre contre les surcharges de l’imp´edance Zn . . . . . . . . . . . . . . Courbe du relais de protection du moteur contre les surcharges et court-circuits . courant d’enclenchement du transformateur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Valeur du courant cˆot´e primaire lors d’un court-circuit triphas´e, biphas´e et monophas´e cˆot´e secondaire du transformateur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . sch´ema d’une partie de l’installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sc´enario de d´eclenchement des disjoncteur lors d’un d´efaut biphas´e . . . . . . . . Courbe de s´electivit´e des relais cˆot´e primaire/secondaire du transformateur . . . . Courbe de s´electivit´e des relais cˆot´e primaire/secondaire du transformateur . . . . Circulation du courant de d´efaut phase-terre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sch´ema homopolaire d’un r´eseau affect´e d’un d´efaut phase-terre . . . . . . . . . . r´epartition du courant capacitif dans un r´eseau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . courant de d´efaut phase-terre aux bornes du moteur . . . . . . . . . . . . . . . . . courant de d´efaut phase-terre aux bornes du moteur . . . . . . . . . . . . . . . . . courant de d´efaut phase-terre aux bornes du moteur . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

61 63 64 65 66 67 68 69 71 71 72

5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10 5.11

mode de pose1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . mode de pose (suite) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . mode de pose associ´e `a chaque canalisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Choix des sections des cˆables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . dimensionnement de chaque transformateur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . courant de court-circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . courant de court-circuit au niveau du jeu de barre 22kV . . . . . . . . . . . . . courant de court-circuit au niveau du jeu de barre 5.5kV . . . . . . . . . . . . . courant de court-circuit au borne du moteur MT . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chute de tension et le facteur de puissance au d´emarrage simultan´e des moteurs Chute de tension et le facteur de puissance pour au r´egime permanent . . . . . .

. . . . . . . . . . .

76 77 77 77 78 78 79 80 81 82 83

6

. . . . . . . . . . .

Liste des tableaux 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6

Bilan de puissance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Determination du courant absorb´e par chaque moteur MT . . . . . D´etermination du courant admissible Iz . . . . . . . . . . . . . . . . Section retenue en fonction du courant admissible . . . . . . . . . . Chute de tension en service normale. . . . . . . . . . . . . . . . . . Chute de tension pour un d´emarrage simultan´e de tous les moteurs.

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

22 24 24 25 27 27

4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6

Prix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Choix des disjoncteurs . . . . . . . . . . . Seuils de r´eglages associ´es au relais moteur Seuil de r´eglage . . . . . . . . . . . . . . . Seuil de r´eglage . . . . . . . . . . . . . . . Contraintes de d´efaut . . . . . . . . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

51 53 57 59 63 69

7

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

0

LISTE DES TABLEAUX

Introduction g´ en´ erale Dans le contexte actuel du besoin ascendant en eau, l’Office National de l’Electricit´e et de l’Eau Potable-Branche Eau(ONEE) a lanc´e le projet d’APPROVISIONNEMENT EN EAU DE LA REGION DE MARRAKECH,afin d’accompagner l’´evolution de la demande des populations des zones concern´ees jusqu’`a l’horizon 2030. Ce rapport pr´esente l’int´egralit´e des d´emarches poursuivies pour l’´electrification de l’une des trois stations de pompages d’eau, ayant une bˆache de stockage des eaux d´ebourb´ees pour une capacit´e de 25000m3 , en commen¸cant par la compr´ehension des besoins du cahier des charges et des normes n´ecessaires au dimensionnement des diff´erents ´equipements et installations, et en terminant par l’application de ces normes pour que ce projet soit a` la hauteur des attentes du contractant. Ainsi ce rapport repr´esente le travail effectu´e qui est constitu´e de trois grandes parties : • La premi`ere partie correspond `a l’´etude de l’installation moyenne tension qui a pour objectif d’´elaborer le bilan de puissanc...