protection d'un alternateur de centrale electrique

bonjour
je fais l'étude des protections électrique d'un alternateur de centrale, j aimerais pouvoir partager mon travail avec d'autre étudiants ou professionnels qui pourront aussi m'aider.
je veux axer mon travail pratique sur la spécification des capteurs (TC et TT).

j'attends vos questions et vos conseils.
j espere que sa vous interessera, et qu on va s'entreaider.

cordialement Alietre

Bonjour Alietre,

Les TC et TT sont des réducteurs de mesures qui servent à donner des images du courant et de la tension respectivement.


Maintenant ton mémoire est de quel niveau car si tu désires spécifier les réducteurs, il faudra éventuelement complèter par des calculs de saturation entre autres..

La centrale sur laquelle tu travailles est une centrale de quel type ? et de quelle puissance ? le niveau de tension en sortie d'alternateur est en HTA , je présume ?

Si tu travailles sur les protections d'une centrale alors tu devras comprendre les fonctionnalités de celles-ci et les démontrer en régime permanent et transitoire.

J'ai quelques idées pour ton projet par contre , il me faut des éléments de réponse ...sur la fameuse centrale ..

Cordialement

Pascal

bonjour Pascal,
merci de m'avoir répondu aussi vite.

mon mémoire est de niveau ingénieur,

la centrale ou se déroule mon stage, est une centrale thermique, la tension de sortie de l'alternateur est 11.5 KV.


l'étude du fonctionnement de l'alternateur au régime transitoire avec tout les paramétrés et toutes les formules, n'est pas chose aisé, pour un mémoire axé sur le dimensionnement des protections, cependant je suis prés a suivre vos conseils si l'étude est nécessaire.

cordialement Alietre

Bonjour Alietre,


Je veux bien aider des futurs ingénieurs mais par contre pas effectuer le travail..


Je le dis afin de responsabiliser le futur professionnel ..

La centrale thermique est une classique ou nucléaire ?

Existe t'il un cahier des charges précis ou pas ?

Il faudra effectuer des recherches sur l'existant et ensuite le "transfèrer" sur un nouveau palier technologique..

S'il n'existe pas d'installation positionnée alors dans le cadre de l'ingénierie , il faudra se caler sur des systèmes normalisés..

Disposes tu de connaissances en automatisme et en électrotechnique (oui pour l'électrotechnique ) ?

Il faut envisager aussi les protections en régime dynamique de la centrale avec ses divers fonctionnements (couplage au réseau - montée en puissance - ilotage - etc. ..). Que se passera t'il si un défaut se présent au moment de chaque fonctionnement ? et en fonction de la position du défaut sur le circuit ?

Voici dans un premier temps les éléments sachant qu'il faudra étoffer les items par des chapitres remplis..

Cordialement

Pascal

il s'agit d'une centrale thermique a gaz,
j'ai déjà commencé le travail dans sa partie théorique par description du comportement de l'alternateur et étudié sa stabilité dynamique.

j'ai aussi défini tout les types de défauts sur l'alternateur, avec les protection nécessaire pour chaque défaut.



pour ce qui est de l'étude des protections existante (protection analogique) dans la centrale, je compte faire une description globale dans la partie pratique de mon stage, et faire état des insuffisances pour ensuite proposer de nouvelle protection avec les dimensionnements de chacune.

pour, les connaissance en automatisme, j'ai les connaissance nécéssaire pour pouvoir me documenter seul.

précision, je parle des protections électrique d'un alternateur de puissance 30MW.

cordialement Alietre

Bonjour Alietre,


Je vois que tu es bien décidé à agir avec une volonté d'autonomie aussi..

Quelques photos peuvent rendre plus vivant ton mémoire en annexe mais pas trop sinon le jury considérera ton travail comme "commercial" !!

D'après ce que je lis , tu travailles sur une tac ou turbine à combustion ; tu disposes donc de schémas en partie HT et aussi BT .je présume ?

En terme d'automatisme regarde les intérférences possibles avec tes protections ..

Quels sont les automatismes en place et comment fonctionnent ils ?

Régulateurs à plusieurs boucles de régulation ou pas ?

As tu pensé aux chapitres de ton mémoire et si oui peux tu me les décrire directement ou par mp si ça te gène ?

Pense aussi au rendement énergétique du système global de l'entrée à la sortie en terme de puissance électrique ..

Bilan à synthétiser sur un synoptique avec modélisation des éléments en thermiques puis mécanique et électrique ..

L'alternateur positionné dispose d'un diagramme précis avec des limites à ne pas franchir , il faudra l'afficher et l'expliquer aussi.

Pour les protections précise , il existe peut être des écarts en terme de signalisations ou d'alarmae suite à des retours d'expérience ou des REX..

Quelles sont les plages de fonctionnement des protections et pour quelles raisons ?
Demain en prenant d'autre protections numériques que vais je apporter de plus et pourquoi ?

Les automatismes en place sont ils justifés et cohérents avec les protections ou pas ? si non , quelles sont les possibilités d'amélioration ?

Démonstration par des calculs depuis les réducteurs de mesure jusqu'aux protections ..

Voici quelques pistes complémentaires ..

Cordialement

Pascal

Bonjour Pascal,

je vous remercie pour toutes ces pistes.

pour ce qui est des chapitres de mon mémoire:

dans le chapitre 1: on fait une présentation de l'entreprise et de la centrale électrique et on décrit le fonctionnement d'un groupe turboalternateur (avec déscription des différents blocs du groupe); son démarrage séquentiel.

dans le chapitre 2: on décrit le comportement d'un alternateur de centrale électrique, en insistant sur l'angle interne, et en parlant de son fonctionnement synchrone, son couplage avec différent types de charges, ses limites de fonctionnements, son diagramme de performance, et sa stabilité transitoire.

dans le chapitre 3: on va présenter les calcul des courant de court circuit pour les différents types de défaut. puis on va présenter les types defauts pouvant se présenter sur l'alternateur, avec la protection nécessaire pour chaque défaut; je vais ensuite étudié toutes les protections.
et je fini le chapitre par une définition des différents mode de sélectivité existant,
dans le chapitre 4: on va faire une étude des capteurs (TC et TP) avec toute les formules nécessaires pour leurs spécification.

le chapitre 5 : qui va constitué la partie pratique du mémoire commencera par les calcul des courant de court circuit, du dimensionnement des capteurs avec un choix préalable de relais numérique.
ensuite nous allons faire une déscriptions pas trop détaillé des protections existantes en montrant leurs inconvéneants et insuffisances.
et enfin conclure sur le choix des protections numérique et l'evolution technologique dans le domaine.


cordialement Alietre

Bonjour Alietre,


Trés bon début de mémoire,par contre il faudra probablement insister sur les chapitres en leur donnant un titre précis..

" le chapitre 5 :

ensuite nous allons faire une déscriptions pas trop détaillé des protections existantes en montrant leurs inconvéneants et insuffisances. "


Justement si la priorité porte sur les protections, il faudra démontrer l'existant afin de vous propulser vers les nouvelles protections numériques..


Un question de base sur les protections , qu'attendons nous de celles -ci ? en quatre ou cinq mots ?

Cordialement

Pascal

bonjour,

j'ai trouvé que dans une protection différentielle de terre restreinte à pourcentage le courant de retenue est calculé par l'équation suivante:

Iret = {(Maximum de Ia, Ib ou Ic) + (Ineutre x Facteur d'échelle)} / 2

Avec: Facteur d'échelle =(Ratio TC neutre)/(ratio TC phase)

sachant que le TC neutre et les TC de ligne ne sont pas raccordé de façon différentielle, ce qui permet également son utilisation pour une protection masse stator 100%

ma question est:

pourquoi l'introduction d'un facteur d'échelle dans l'équation ?

Cordialement Alietre.

Bonjour Aliètre,

En première lecture, je présume que les I phase >> Ineutre en régime normal..

En régime de défaut à la terre , tu auras un défaut homopolaire ..d'où une circulation d'un courant de neutre..

Une question rapide qui me vient à l'esprit : disposes tu d'une impédance qui limites les courants de neutre ? ce qui pourrait expliquer un ratio entre le neutre et la phase .

En France , il existe un rapport Zo /Zd composantes symétriques avec impédance homopolaire Zo et impédance direct Zd..

Je reste en attente de tes réponses sous réserve des autres éléments ..

Cordialement

Pascal

Bonjour Pascal,

dans le cas de mon étude, la protection différentielle de terre restreinte est prévu pour la protection masse stator si le neutre est directement lié à la terre (non impédant) au niveau du générateur.

Iret: est le courant de retenue qui correspond a un seuil de déclenchement

j'ajoute aussi une autre equation du courant différentielle (I DIFF):
I DIFF = IA + IB + IC + (facteur d'échelle x I N ).

j'ai trouvé dans le même contexte que le choix d'un TC du neutre avec un rapport de transfo inférieur au rapport de transformation des TC de ligne améliore la sensibilité aux défauts à la terre.

ma question est toujours la même, pourquoi l'introduction dans l équation du facteur d'echelle? et comment influe t il sur la sensibilité au défaut à la terre?

Merci

Cordialement Alietre

Bonjour Alietre,


Il me semble que des risques potentiels existent pour l'alternateur au niveau du stator déja !!

Je précise en terme de dimensionnement , si aucune impédance de neutre existe alors le courant de court circuit ne sera jamais limité à concurrence de 3 I homopolaires = V / Zo !

Ce qui peut détruire le stator et l'alternateur de ta centrale à mon avis !!

Il faut bien penser que le courant de neutre vectoriel est la résultante des trois intensités des phases.

En cas de déséquilibre ( défaut proche de la centrale ) au niveau du réseau , le stator risque d'être simplement détruit ainsi que le rotor.

Les TC doivent aussi saturer en fonction des protections alimentées et en nombre limité ..

Quelles sont les caractéristiques des protections ? en terme de courant nominal

Peux tu me donner les valeurs des ratios pour le neutre et les phases ?

Je présume en plus des problèmes de réglage et de fonctionnement ..

Dans l'historique de la centrale en cas de défaut polyphasé comment ce sont comporter les stators des alternateurs ?

Les protections ont elles bien fonctionné ?

N'as tu pas eu des déclenchements intempestifs sans explication ?

Existe t'il des oscilloperturbographes pour relever les tensions et intensités lors des défauts ?

Cordialement

Pascal

Bonjour Alietre,

D'après ce que j'ai pu lire sur ton envoi, je présume qu'il existe une sélectivité afi d'éviter de déclencher intempestivement en cas de défauts polyphasés..


En théorie, le courant de neutre dans le cas le plus défavorable est trois Io (intensité homopolaire)..

Les réglages comprennent les intensités directes et aussi une marge de 20 % sur l'Ineutre..

Ceci afin de ne pas déclencher de manière intempestive et d'assurer une sélectivité par rapport à un seuil.

Je présume que la MICOM est temporisée à un temps donné par seuil MAX I ?

Il existe certainement des écarts à apporter afin d'améliorer le système en place ..

Cordialement

Pascal

bonjour Pascal,

merci Pascal, grace a vos réponses j ai pu avoir une idée plus clair sur la DTR.
j'ai fait mes recherche et je crois savoir pourquoi l'introduction du facteur d'échelle:
je t'ai parlé dans le message précédent d'une utilisation du TC neutre pour deux protection; protection DTR à pourcentage et protection 100% masse stator.

en fait le facteur d'echelle, est ajouté automatiquement par l'équipement de protection (MICOM par exemple) lorsque le TC neutre commande une protection 100% masse stator pour compenser d'éventuelle différense et du coup eviter un déclenchement intempestif de la protection.

Cordialement Alietre

Bonjour Alietre,

Parmis les pistes à examiner , je te propose :

- Réduction des modes communs en séparant les TC Neutre à la place d'un seul

- Dimensionnement du rapport de TC neutre à voir

- Dimensionnement du conducteur de neutre en terme de section

- Limitation du courant de neutre par une impédance à définir

- Circuit de mise à la terre et montée en potentiel

- Calculs précis avec composantes symétriques de tous les courants de défauts sur la partie alternateur.

- Plages de fonctionnement des protections en place et limites de celles-ci

- Remplacement de ces protections par d'autres systèmes numériques ou statiques

- Attention aux nouveaux capteurs car ils restent souvent en essai et à ma connaissance , ils demandent une maintenance annuelle contrairement aux réducteurs classiques..

Il faut bien penser à protèger ton alternateur avec des systèmes fiables et sûrs en un mot robustes !

-Tous les réglages doivent être établis avec précision ..

-La partie maintenance correspond à une stratégie établie pour les technciens et ingénieurs.

-L'exploitation de la centrale correspondra aux limites que tu auras déterminé. Si ces limites sont dépassées, il faudra penser aux conséquences (vieillissement prématuré des composants internes et faire des estimations).

Faire évoluer les systèmes de protections en place par à minima des protections numériques MICOM 544 AREVA ou 7SA 513 de SIEMENS. Ce sont des protections de distance et pas simplement ampermétrique..

Protéger un alternateur de centrale avec des protections ampermétriques donc à MAX de I revient à travailler à l'age de pierre maintenant ..

Voici pour les derniers conseils...

Cordialement

Pascal

Bonjour Alietre,


Suite à la lecture attentive des schéma présentés, je peux t'assurer que le câblage est sérieux et professionnel..

Je présume que l'installateur de l'époque était français sous réserve car je reconnais des manières de pratiquer dans la schématèque..

Même si l'installation est maintenant ancienne, elle peut encore tenir 10 ans au minimum. et 20 ans (maximum).sous réserve d'une maintenance pratiquée et maitrisée.

Maintenant pour changer de palier technique , il faut revoir plusieurs éléments techniques dont la partie HTA aussi et le contrôle commande..

Le remplacement des protections par des numériques ne suffit pas car il faut conserver une cohérence fonctionnelle et gloable.

La partie commandabilité et observabilité de l'alternateur et des signalisations qui informeront l'exploitant doivent être connues et maitrisées de tous.

Si tu penses remplacer qu'une partie , tu peux le faire mais généralement sur un nouveau palier technique on travaille sur plusieurs axes à la fois..

La partie contrôle commande comprend une partie protection et automates de reprise de service mais aussi des éléments de téléconduite et en télécommunication.

L'exploitant ains que les techniciens qui travaillent sur ces tranches et une nouvelle architecture doivent être formés en détail..

Cordialement

Pascal

Bonsoir Pascal,
merci pour ces remarques,

je vois bien que le thème de mon mémoire est plus compliqué que je le pensais.

tu dis qu'il faut revoir les éléments technique de la partie HTA, peux tu être plus précis sur sa?

est ce que le fait de me limiter au dimensionnement des protections (TC, TP et relais) sera suffisant pour être utile. aux futurs installateurs??

pour mon travail, je me suis fixé à l'étude des protections et leurs dimensionnements

pour ce qui est de la partie commande et signalisation, il suffirait de les comprendre et de les citer dans le mémoire.

pour ce qui est de l'architecture, je ne pense pas avoir assez de temps ni de moyens pour pouvoir la faire en détail, toute fois, j aimerais pouvoir présenter de façon "illustrative" le raccordements TC et TP.


Cordialement Alietre

Bonjour Alietre,


Sincèrement, je pense que le dimensionnement seul sera utile et pragmatique..


Si tu envisages aussi de rentrer dans l'entreprise citée alors, laisses toi des marges de manoeuvres en ingénierie .

Le projet global demande plus pour remettre à niveau le palier technique avec les résultats de recherche qui existent maintenant.

Pour te donner une tendance réelle, c'est un projet qui peut faire travailler une cinquantaine d'ingénieurs et techniciens expérimentés.. sur 2 mois environ..

De vouloir réaliser un mémoire trop ambitieux , peut te créer plus de déboires au final quede gain en cas d'échec (fortement probable).

On demande à l'ingénieur d'aujourd'hui de savoir aussi "renoncer" ou déléguer afin d'éviter des erreurs de "spécialiste"..

La conception et la réalisation créée par une seule personne entraîne des erreurs latente du système..

Je pense que tu peux vendre un futur projet post diplôme d'ingénieur..à l'entreprise concernée.

Cordialement

Pascal

Bonjour Pascal,

j'ai une question:
pour ce qui est des réactance transitoire et subtransitoire de l'alternateur, comment les prendre si elles ne sont pas fournies par le constructeur?

cordialement Alietre

Bonjour Alietre,


L'art de l'ingénieur se dévoile avec la batterie de calculs qui va bien ,pour faire court....

Il faut les déterminer par des essais et des mesures comme sur un "petit" alternateur..

Déja Aliètre , il te faudra un modèle proche de ton alternateur puis ensuite afiner la modélisation (suites aux résultats de mesure)..

Attention suite aux essais, tu n'auras pas directement tous les éléments !

Cordialement


Pascal

Bonjour je travaille à peu prés sur le même sujet. mais dans mon cas je dois chercher l'origine d'une panne d'un rotor grillé d'un alternateur d'une centrale entrainée par un moteur diesel. Les enroulements du rotor sont grillé à la suite de la panne, le stator est resté intact. La puissance de la centrale est de 16 MW. Pouvez vous m'orienter dans ce travail de recherche pour l'obtention du diplôme d'ingénieur en électromécanique. Merci d'avance

Bonsoir Mamadou,


Je te propose d'ouvrir un nouveau message afin qu'on échange sur ton projet..

Bien entendu , les données confidentielles n'apparaîtront pas dans le fil ..

Cordialement

Pascal

Bonsoir Alietre,

J'ai bien reçu ton ducument mais il me semble incomplet malgré une très bonne structure de base..

Tu parles d'un seul type de défaut alors qu'il en existe plusieurs :


- Monophasé
- Biphasé et isolé de la terre
- Biphasé à la terre
- Triphasé et isolé de la terre
- Triphasé et à la terre

L'utilisation des composantes symétriques est bien maitrisée par contre je ne dispose pas de la norme CEI dont tu te sers en référence..

De ce fait, je ne peux pas approuver toute ta démarche scientifique..

Le réseau est exclusivement alimenté que par les 4 alternateurs et par d'autres sources ?

Il faut aussi déterminer en fonction du rapport des régleurs les injections minimales et maximales..

Voici quelques éléments complémentaires dans l'attente de la CEI.

Merci


Cordialement

Pascal

Bonjour Alietre,

J'ai bien reçu ton message ainsi que le précédent avec les mêmes informations.


Je ne peux pas évaluer ton travail sans la CEI et les fameuses courbes en référence..

Tous les défauts ne sont pas tous représentés ainsi que les défauts résistants..

Certaines réponses malgré des efforts de précision importants restent encore absentes.

Par contre tu as réalisé un travail remarquable déja..

Cordialement

Pascal

Bonjour Pascal

je me suis intéressé a un seul type de défaut (triphasé) car jusqu'ici ce type de défaut permet a lui seul, grâce aux calculs selon la norme CEI 60909, de dimensionner les différents appareils de protections ( leurs contraintes).
les autres défauts servant au réglage des seuils de protections ne seront d'aucune utilité, vu que celles ci sont réglé par rapport aux valeurs nominales.

Merci Pascal