N° 05 2008

Dossier : Les matériels électriques de postes HT & MT (1ère partie) : Influence entre produits et environnement

L'utilisation des liquides à base d'ester naturel dans les transformateurs

L'étude suivante concerne l'utilisation des esters naturels dans les transformateurs de puissance et de distribution.Une comparaison basée sur des résultats expérimentaux entre les caractéristiques fondamentales (tension de claquage, viscosité et stabilité au vieillissement) de différentes huiles végétales et d'autres types d'huile (liquides synthétiques et huile minérale) est présentée en première partie.
Une seconde partie traite des aspects techniques, de la fabrication et du monitoring des transformateurs de puissance remplis d'huile végétale. Pour cela, deux projets récents concernant un transformateur de 132kV/90MVA en Angleterre et un autre de 242kV au Brésil (réactance) seront décrits
.Une dernière partie présentera des essais d'échauffement qui ont été réalisés sur des transformateurs de distribution remplis d'huile minérale et végétale.

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Comparaison des stabilités à l'oxydation d'huiles isolantes,minérale et à base d'esters naturels

EDF a mis au point à partir d'esters végétaux un liquide diélectrique destiné à remplacer les huiles minérales isolantes dans les transformateurs de distribution (HTA/BT). L'évolution de ses principales propriétés, comparée à celles d'une huile minérale standard après divers vieillissements accélérés, en présence ou non de papiers et de métaux simulant l'environnement dans un transformateur réel, montre que ces deux types de diélectriques liquides n'ont pas des comportements fondamentalement différents. Ces résultats laissent présumer une bonne stabilité de cette huile d'origine végétale dans les appareils HTA/BT actuels qui ne devrait pas en modifier le comportement ni la durée de vie actuelle.

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Protection du matériel et sauvegarde de la boucle HTA en cas d'inondation d'un poste de transformation HTA/BT

Les brusques changements climatiques actuels qui ont pour origine les effets de serre provoquent toutes sortes de problèmes dont un qui est directement en liaison avec la qualité de fourniture d'électricité ; l'inondation des postes.
Cette inondation peut provoquer le non fonctionnement des matériels des postes lorsqu'ils sont soumis à une montée d'eau importante, totale ou même partielle pouvant entraîner l'arrêt de fourniture d'énergie électrique. Dans ce cas, il existe plusieurs façons de limiter la non distribution d'énergie ; en effet il est très difficile voire impossible d'empêcher l'eau de pénétrer dans un poste de transformation, tout au moins avec des solutions simples, fiables et peu coûteuses. Par contre, il est envisageable de limiter les dégâts causés par les inondations en utilisant certains matériels de postes ainsi que des systèmes annexes adaptés.
Cet article, après avoir relaté les problèmes rencontrés habituellement dans les postes de transformation, présente des solutions qui optimisent la fourniture d'énergie électrique en cas d'inondation du poste et qui protègent aussi les matériels des postes qui sont soumis à ces inondations

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Prise en compte des risques résiduels provenant des effets d'arc interne, pour le matériel sous enveloppe installé en local intégré en immeuble

Afin d'atteindre un niveau de risque lié à l'arc interne acceptable dans toutes les configurations susceptibles de se présenter lorsqu'il est nécessaire d'intégrer une sous-station dans un immeuble, des simulations basées sur des essais en vraie grandeur avec mesures de pression ont été réalisées. Elles ont permis aux GRD belges de généraliser des règles de bonnes pratiques quant au mode d'installation et aux impositions minimales constructives du local.
L'article proposé illustre ces règles et les justifie par des analyses de risques tenant compte de l'origine de l'arc, de l'occurrence, de l'exposition aux risques, et de la constitution du matériel sous enveloppe

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Progrès dans l'analyse de l'humidité dans les transformateurs de puissance par des méthodes de diagnostic de diélectriques

Cet article débute par une évaluation systématique des performances de trois méthodes de diagnostic de diélectriques du commerce : RVM (méthode de la tension de rétablissement), PDC (courants de polarisation et de dépolarisation) et FDS (spectroscopie dans le domaine de la fréquence) intégrées dans un grand modèle de transformateur. Un instrument plus sophistiqué d'analyse des forces et des faiblesses de ces méthodes a été développé avec son logiciel. Ce nouvel instrument appelé « Dirana » associe des mesures dans les domaines de la fréquence et du temps permettant essentiellement de réduire la durée des mesures. Le logiciel correspondant utilise une nouvelle banque de données mesurées dans des presspahns récents et anciens à différentes températures et avec des contenus variés d'humidité et d'imprégnation d'huile. L'algorithme d'analyse opère dans le domaine de la fréquence et met l'accent sur l'importance les données basses fréquences et sur la compensation de l'influence des sous-produits conducteurs dus au vieillissement. Une évaluation sur site de l'humidité compare ce nouveau système aux autres méthodes de mesure.

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Installation de nouveaux moyens de compensation de puissance réactive sur le réseau électrique de RTE

Cet article décrit dans une premier temps les études entreprises pour définir les moyens de compensation de puissance réactive nécessaires pour maintenir la tension sur le réseau 225 kV de RTE dans deux régions de la France. Dans un second temps les études de dimensionnement de ces équipements sont présentées et des précisions sont données sur les principaux composants ainsi que sur leur installation sur le site.

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Repères : Éco-conception en génie électrique vers une conception des systèmes d'énergie électrique plus respectueuse de l'environnement

Éco-conception : de nouveaux critères de conception en électrotechnique pour le développement durable

Les systèmes électrotechniques, qu'ils produisent, transportent ou consomment de l'énergie, contribuent massivement aux perturbations environnementales de l'humanité. Ils nécessitent des matières premières coûteuses pour leur fabrication puis, bien qu'ils aient généralement de bons rendements, dissipent de l'énergie en chaleur. Après avoir fait un point rapide sur l'impact environnemental des activités énergétiques et électriques, les auteurs mettent en relief quelques effets des limites de ressources en matières premières. Ensuite, ils précisent les notions d'analyse sur cycle de vie et d'éco-conception qui peuvent permettre de minimiser les impacts environnementaux des dispositifs concernés. L'éco-conception consiste à optimiser le dimensionnement de composants ou de systèmes, voire de services, en vue de minimiser leurs impacts environnementaux ; les optimisations sont donc multicritères. Dans le contexte des systèmes électriques, le critère d'énergie globale sur cycle de vie est privilégié, et les auteurs présentent deux exemples qui font l'objet de travaux de recherche : d'une part des transformateurs électromagnétiques et d'autre part, des systèmes de production photovoltaïque autonomes (incluant un accumulateur). Ces deux exemples permettent de mettre en évidence la problématique générale de l'éco-conception.

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Conception de moteurs électriques pour améliorer le recyclage des automobiles

Lorsqu'un véhicule automobile est retiré de la circulation, il est en général broyé et les principaux constituants doivent pouvoir être recyclés. Il est ainsi important de pouvoir récupérer, après cette opération de broyage, certains composants présents dans le véhicule pour participer à la réalisation de nouveaux véhicules. Parmi ceux-ci le fer représente un enjeu important. Cependant, les procédures classiques conduisent à des métaux pollués par la présence de résidus provenant des conducteurs électriques.

Nous détaillons ici divers procédés qui permettent de faciliter la séparation de ces constituants. On aboutit à des résultats satisfaisants en utilisant des circuits magnétiques friables ou en bobinant des enroulements réalisés en aluminium.

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L'éco-conception, une approche nouvelle pour l'industrie électronique

Cet article décrit les enjeux de l'éco-conception pour les entreprises du secteur électrique et électronique ainsi que le fil conducteur pour la mise en oeuvre d'une démarche et les outils et méthodes. Ces méthodes sont présentées de manière synthétique afin d'évoquer le contexte de leur utilisation. Elles doivent permettre une appropriation simple de la démarche par l'entreprise. Enfin, deux exemples d'entreprises ayant engagé une démarche d'éco-conception concluent notre article, insistant sur le caractère différenciant de cette approche.

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Réussir l'efficacité énergétique du vecteur électrique :Enjeux, méthodologie, éco-conception, solutions, prospective

Afin d'envisager globalement l'efficacité énergétique des solutions électriques, une approche thermodynamique de l'électromagnétisme est proposée. On vérifie en particulier que la loi de Faraday obéit à une condition optimale d'évolution réversible. Afin d'éviter les transferts de pollution, on montre que le formalisme proposé est compatible avec une approche multi-échelles qui permet de décrire indifféremment les exigences de l'exploitation d'un réseau et les méthodes de conception de ses sous-systèmes. Une optimisation de dispositif est proposée. L'objectif d'efficacité énergétique d'un système peut alors s'arbitrer grâce à une analyse du cycle de vie. On souligne enfin que l'enjeu du développement durable doit s'apprécier au regard d'exercices de prospective à long terme.

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Méthodes et outils d'optimisation pour une conception énergétique efficace des composants et systèmes électriques

Les préoccupations énergétiques et écologiques doivent à présent être intégrées dès les phases de conception des systèmes électriques. Cela nécessite des méthodes et outils pour y parvenir. Cet article montre comment des méthodes et outils d'optimisation, développés depuis un certain nombre d'années, peuvent être utilisés à bon escient dans cet objectif. On détaillera ainsi comment l'optimisation de base mono-objectif permet de réaliser des dimensionnements sous contraintes en optimisant des critères écologique tels que les quantités des matières premières utilisées, le rendement... On montrera aussi comment le concept de courbe de Pareto, qui utilise des résultats d'un ensemble d'optimisation de base, permet d'obtenir des outils d'aide à la décision par rapport à des questions telles que : quels sont les compromis possibles entre éco-objectifs contradictoires, ou comment évaluer le potentiel d'amélioration d'une technologie pour des éco-objectifs, ou encore comment comparer des structures et des technologies par rapport à ces mêmes éco objectifs ?

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Pour une conception rationnelle et optimale des actionneurs électromécaniques

Les auteurs proposent dans cet article une méthodologie générale de conception optimale des objets électromécaniques.
Cette méthodologie repose sur la formulation du problème de conception en tant que problème inverse.Il s'agit ainsi de déterminer, à partir d'un ensemble de critères et de contraintes imposé, les causes fonctionnelles, structurelles et matérielles qui définissent l'architecture et les caractéristiques physiques de l'actionneur recherché.
À titre d'exemple, le cas de la conception optimale d'un actionneur piézoélectrique est abordé suivant cette méthodologie.

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Fait marquant

Contrôle de la participation des groupes de production français aux réglages de fréquence et de tension

S'il est un sujet qui a été maintes fois évoqué dans ces colonnes, c'est bien celui des réglages de fréquence et de tension des réseaux interconnectés. L'objectif n'est donc pas ici de revenir une nouvelle fois sur les bases théoriques de ces réglages mais de présenter comment RTE, garant de la sûreté du système électrique, vérifie que les unités de production participent effectivement à ces réglages.
Après un bref rappel sur le principe des réglages de fréquence et de tension, cet article décrit le mécanisme de contrôle mis en place et le logiciel CdP-Prod développé pour répondre à ce besoin.

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