Points importants dans les études d'ingénierie des postes de sectionnement et de coupure à haute tension isolés par gaz (GIS)
Points importants des études d'ingénierie dans les postes à haute tension à isolation gazeuse (GIS)
Études d'ingénierie dans les postes à isolation gazeuse (GIS)
Une fois que l'ingénieur électrique a défini la configuration préliminaire du GIS et déterminé et spécifié les données de l'équipement principal, des études supplémentaires liées aux aspects d'ingénierie, ainsi que la logistique de livraison et d'installation, doivent être menées.
Les études d'ingénierie les plus cruciales sont résumées comme suit :
1. Conditions de tension de récupération transitoire (TRV)
L'ingénieur électrique doit stipuler que le fabricant mène une étude TRV. Cette étude vise à évaluer le taux de montée de tension de récupération (RRRV) le plus défavorable et la tension crête maximale sur les disjoncteurs, en tenant compte de la réponse transitoire du réseau électrique entourant le GIS. Les valeurs de TRV calculées doivent être comparées avec les valeurs de TRV garanties par le rapport de test du disjoncteur et avec les enveloppes TRV standard disponibles dans les normes industrielles.
La TRV subie par un disjoncteur est la tension entre ses bornes après l'interruption du courant. La forme de la courbe TRV est déterminée par les caractéristiques du réseau électrique autour du disjoncteur. Généralement, la contrainte TRV sur un disjoncteur dépend de l'emplacement de la panne, de l'intensité du courant de panne et de la configuration de commutation du poste. Étant donné que la TRV est un paramètre décisif pour l'interruption réussie du courant, les disjoncteurs sont généralement soumis à des essais de type en laboratoire pour résister à une TRV standardisée. Cette TRV standardisée est définie par une enveloppe à quatre paramètres (une enveloppe à deux paramètres pour les disjoncteurs jusqu'à 100 kV). La première période présente un taux de montée élevé, suivie d'une période ultérieure avec un taux de montée plus faible. La pente de la première période de l'enveloppe TRV est définie comme le taux de montée de tension de récupération (RRRV). Dans les cas où l'amplitude du courant de coupure de court-circuit est extrêmement faible, des enveloppes à deux paramètres doivent être prises en compte pour évaluer la contrainte TRV sur un disjoncteur.
Figure 1 : Courbe TRV dans un disjoncteur haute tension
L'objectif de cette étude est d'évaluer le RRRV le plus défavorable et la tension crête maximale sur les disjoncteurs dans le GIS, en se basant sur la réponse transitoire du réseau électrique entourant le poste.
Pour plus de détails concernant la TRV, vous pouvez vous référer à cet article.
2. Conditions de transitoires très rapides (VFT)
L'ingénieur électrique doit exiger que le fabricant mène une étude VFT. Dans les postes à isolation gazeuse (GIS), des surtensions transitoires très rapides (VFT) avec des fréquences d'oscillation dans la gamme des MHz peuvent se produire lors des opérations de sectionneurs. Cela est dû à l'effondrement rapide de la tension en quelques nanosecondes et à la longueur et à la conception coaxiale du GIS.
Dans la zone près du sectionneur opéré, des fréquences supérieures à 100 MHz peuvent être générées. À des emplacements plus profonds dans le GIS, des fréquences dans la gamme de plusieurs MHz peuvent être anticipées.
Les fréquences et amplitudes des VFT sont déterminées par la longueur et la conception du GIS. En raison de la nature des ondes progressives de ce phénomène, les tensions et fréquences varient d'un endroit à l'autre dans le GIS.
Des amplitudes élevées sont susceptibles de se produire lorsque de longs segments de bus isolés à l'air sont commutés et lorsqu'il y a des bus dérivés à la source de la section principale du bus. Si les fréquences naturelles de la source et de l'extrémité commutée du bus sont similaires et que la différence de tension sur le sectionneur est grande, une différence de tension significative sera présente lors de l'ouverture du sectionneur. Généralement, les amplitudes les plus élevées des VFT se trouvent sur les sections ouvertes du GIS.
Figure 2 : Exemple de courbe VFTO dans un GIS de 750 kV
L'objectif de cette étude est de simuler les surtensions VFT dans le GIS qui sont générées lors de l'alimentation de segments de poste à l'aide de sectionneurs. De plus, les surtensions VFT résultant des opérations de commutation de disjoncteurs doivent être calculées.
3. Études de coordination d'isolement
L'ingénieur électrique doit stipuler que le fabricant mène des études de coordination d'isolement. Une telle étude est nécessaire pour confirmer l'emplacement et la quantité de parafoudres de type métallique clos nécessaires pour protéger l'équipement GIS, tout circuit de câbles souterrains interconnectés, et d'autres équipements à isolation atmosphérique.
L'étude de coordination d'isolement examine les contraintes de surtension présentes au niveau du poste à isolation gazeuse, de ses baies et de ses câbles. Ces contraintes sont induites par les surtensions dues à la foudre s'approchant de la sous-station et des lignes connectées. Ainsi, pour plusieurs configurations de sous-station spécifiées, y compris la configuration de fonctionnement normale, les contraintes de tension maximales à l'intérieur du GIS et dans les baies, causées par des coups de foudre typiques (tels que des coups de foudre lointains, des coups directs sur les conducteurs, et des coups sur les derniers pylônes des lignes aériennes), doivent être simulées.
Le niveau approprié de coordination d'isolement doit être validé en comparant les niveaux d'isolement de chaque équipement avec les contraintes de surtension maximales anticipées. Cette comparaison doit tenir compte des facteurs de correction et de sécurité maximaux selon les normes de l'industrie.
4. Calculs de puissance thermique
L'ingénieur électrique doit exiger que le fabricant fournisse des calculs de puissance thermique pour tout l'équipement et tous les dispositifs dans les voies de courant principales. Ces calculs de puissance thermique doivent être déterminés conformément à la méthodologie de puissance de l'installation de l'utilisateur et de l'Autorité de fonctionnement régionale.
5. Effets de la ferro-résonance
L'ingénieur électrique doit spécifier qu'une étude soit menée pour déterminer s'il y a une possibilité de ferro-résonance en relation avec la commutation en service et hors service des transformateurs de mesure de tension dans le GIS. L'étude devrait non seulement indiquer la gravité de la condition, mais aussi recommander des mesures d'atténuation, telles que l'utilisation d'inductances accordées.
6. Résistance et capacité du GIS
L'ingénieur électrique doit exiger que le fabricant fournisse les valeurs de capacité et de résistance calculées et mesurées pour chaque composant du GIS. Cela inclut, mais sans s'y limiter, les embases, les lignes de bus, les interrupteurs, et les disjoncteurs.
7. Calculs sismiques
L'ingénieur électrique doit exiger que le fabricant fournisse toute la documentation relative aux essais de conception sismique (comme spécifié par le fabricant dans la documentation GIS).
8. Compatibilité électromagnétique
L'ingénieur électrique doit spécifier que le fabricant mène des études sur le blindage et les procédures d'atténuation pour traiter les interférences avec les équipements de contrôle, de protection, de diagnostic et de surveillance.
9. Aspects de génie civil
L'ingénieur doit demander que le fabricant fournisse la documentation pour toute conception civile spéciale rendue nécessaire par des conditions de site spécifiques pour accueillir le GIS.
10. Mise à la terre et liaison
L'ingénieur électrique doit spécifier que le fabricant mène des études de mise à la terre conformément à la version actuelle de la norme IEEE 80. Le fabricant doit s'assurer que la mise à la terre de l'équipement GIS est conforme au Code national de sécurité électrique C2 et à la norme IEEE 80.
Toutes les études doivent être présentées dans des rapports formels et transmises à l'utilisateur dans le délai spécifié après l'attribution du contrat. Toute la documentation pertinente, y compris, mais sans s'y limiter, les calculs, les courbes, les hypothèses, les graphiques et les sorties informatiques, doit être fournie pour appuyer les conclusions tirées.
11. Études logistiques
Figure 2 présente un exemple de courbe VFTO dans un GIS de 750 kV (veuillez vous référer à ce post).
La figure 1 représente une courbe de tension de récupération transitoire après l'extinction finale du courant dans un disjoncteur haute tension.
