Postes mobiles : Un guide complet
Les sous-stations mobiles sont un type de système de distribution d'énergie qui peut être transporté et installé rapidement et facilement dans différents endroits. Elles sont utilisées pour fournir une alimentation électrique temporaire ou d'urgence dans des zones où le réseau n'est pas disponible ou a été endommagé, comme sur les chantiers de construction, dans les zones sinistrées, les régions éloignées ou lors d'événements. Elles peuvent également être utilisées pour tester, entretenir ou remplacer des sous-stations existantes, ou pour intégrer des sources d'énergie renouvelables au réseau.
Les sous-stations mobiles comprennent divers composants montés sur un remorque, un skid ou un conteneur qui peuvent être déplacés par route, rail, mer ou air. Les principaux composants sont :
Un transformateur qui convertit la haute tension en basse tension ou vice versa, selon l'application.
Un système de refroidissement qui régule la température du transformateur et empêche la surchauffe.
Un dispositif de manœuvre haute tension qui contrôle et protège le circuit haute tension et connecte la sous-station mobile à la ligne de transport ou au générateur.
Un dispositif de manœuvre basse tension qui contrôle et protège le circuit basse tension et distribue l'énergie à la charge ou au réseau.
Un système de comptage qui mesure et enregistre les paramètres électriques du flux d'énergie, tels que la tension, le courant, la puissance, la fréquence, etc.
Un système de relais de protection qui détecte et isole les défauts et empêche les dommages aux équipements et au personnel.
Une alimentation auxiliaire AC et DC qui fournit de l'énergie pour le fonctionnement de la sous-station mobile et de ses accessoires, tels que les lumières, les ventilateurs, les pompes, etc.
Un système de protection contre les surtensions qui protège la sous-station mobile contre les coups de foudre et autres surtensions de tension.
Un système de connexion de câbles qui relie la sous-station mobile à la source d'énergie et à la charge en utilisant des câbles flexibles et des connecteurs.
Les sous-stations mobiles sont conçues pour répondre aux exigences spécifiques de chaque client et application. Elles peuvent avoir différents niveaux de tension, des puissances nominales, des configurations, des caractéristiques et des accessoires. Elles sont également conçues pour se conformer aux règlements routiers étatiques et fédéraux, ainsi qu'au code du réseau et aux normes de sécurité.
Avantages des sous-stations mobiles
Les sous-stations mobiles offrent plusieurs avantages par rapport aux sous-stations conventionnelles, tels que :
Mobilité : Les sous-stations mobiles peuvent être transportées et relocalisées facilement et rapidement là où elles sont nécessaires. Elles n'ont pas besoin de permis spéciaux ou de travaux civils pour l'installation. Elles peuvent également être pivotées ou repositionnées pour s'aligner avec les lignes électriques ou l'équipement existant.
Flexibilité : Les sous-stations mobiles peuvent être adaptées à différents niveaux de tension, puissances nominales, configurations, caractéristiques et accessoires selon les besoins et préférences du client. Elles peuvent également fournir plusieurs tensions pour différentes charges ou services simultanément.
Fiabilité : Les sous-stations mobiles sont des unités testées en usine et prêtes à être connectées qui garantissent une alimentation électrique de haute qualité et haute performance. Elles sont équipées d'équipements de pointe et de systèmes de contrôle, de protection et de communication avancés qui permettent la surveillance et le contrôle local et à distance. Elles disposent également de systèmes de secours et de fonctions de redondance qui améliorent leur disponibilité et leur résilience.
Économie : Les sous-stations mobiles sont des solutions rentables qui permettent d'économiser du temps et de l'argent aux clients. Elles réduisent les dépenses en capital (CAPEX) en évitant les coûts de construction permanente et les coûts d'acquisition de terrain. Elles réduisent également les dépenses opérationnelles (OPEX) en minimisant les coûts de maintenance et les pertes d'énergie. Elles peuvent également générer des revenus en vendant l'énergie excédentaire au réseau ou à d'autres clients.
Applications des sous-stations mobiles
Les sous-stations mobiles peuvent être utilisées à diverses fins dans différents secteurs, tels que :
Solutions pour les utilities : Les sous-stations mobiles peuvent fournir une alimentation électrique en cas d'urgence ou de coupures planifiées dues à des catastrophes naturelles, des accidents, des opérations de maintenance, des mises à niveau ou des extensions de sous-stations existantes. Elles peuvent également fournir une alimentation temporaire pendant les périodes de demande élevée ou les événements de limitation de charge. Elles peuvent également soutenir la stabilité et la fiabilité du réseau en fournissant une compensation de puissance réactive, une régulation de tension, un contrôle de fréquence, etc.
Intégration des énergies renouvelables : Les sous-stations mobiles peuvent faciliter l'intégration des sources d'énergie renouvelables au réseau en fournissant des points d'interconnexion pour les parcs éoliens, les centrales solaires, les centrales hydroélectriques, les centrales biomasse, etc. Elles peuvent également fournir des services de support au réseau tels que la régulation de tension, le contrôle de fréquence, l'amélioration de la qualité de l'énergie, etc.
Réseau intelligent et sous-stations urbaines : Les sous-stations mobiles peuvent soutenir le développement du réseau intelligent en fournissant de la génération distribuée, l'exploitation de micro-réseaux, la gestion de la réponse à la demande, l'intégration de stockage d'énergie, etc. Elles peuvent également fournir des solutions compactes et peu bruyantes pour les zones urbaines où l'espace est limité et les préoccupations environnementales sont importantes.
Électrification des centres de données : Les sous-stations mobiles peuvent fournir une alimentation électrique fiable et sécurisée pour les centres de données qui nécessitent une haute disponibilité.
Systèmes d'alimentation industrielle : Les sous-stations mobiles peuvent fournir une alimentation électrique fiable et sécurisée pour les installations industrielles qui nécessitent une haute qualité, une haute disponibilité et une efficacité. Elles peuvent également fournir une alimentation de secours ou un partage de charge pour des processus critiques, tels que la production de pétrole et de gaz, les opérations minières, les usines chimiques, etc. Elles peuvent également soutenir les projets d'électrification des usines, des études de faisabilité jusqu'à la mise en service, en fournissant une alimentation temporaire pendant les phases de construction ou de mise en service.
Alimentation rive-navire : Les sous-stations mobiles peuvent fournir une alimentation électrique verte pour les navires amarrés dans les ports ou les havres, en les reliant au réseau local ou aux sources d'énergie renouvelables. Cela peut réduire les émissions et le bruit des moteurs et des générateurs des navires, et améliorer la qualité de l'air et l'environnement pour le port et les communautés voisines.
Types de sous-stations mobiles
Les sous-stations mobiles peuvent être classées en différents types en fonction de leur conception, de leur taille et de leurs caractéristiques. Certains des types courants sont :
Sous-stations mobiles compactes et modulaires : Ce sont des sous-stations mobiles qui ont une conception compacte et modulaire, ce qui permet une mobilité facile et un repositionnement rapide sans besoin de permis de transport spéciaux. Elles sont montées sur des remorques ou des skids qui peuvent être tractés par des camions ou d'autres véhicules. Elles peuvent également être pivotées ou repositionnées pour s'aligner avec les lignes électriques ou l'équipement existant. Elles sont adaptées aux applications nécessitant une grande flexibilité et des déploiements rapides, telles que les services d'urgence, les nouveaux services ou les services temporaires.
Sous-stations montées sur skids : Ce sont des sous-stations mobiles qui ont une conception montée sur skids, ce qui permet un déploiement rapide et facile, en minimisant les travaux civils ainsi que les efforts d'installation et de mise en service sur site. Elles sont montées sur des skids qui peuvent être soulevés par des grues ou des chariots élévateurs et placés sur une surface plane. Elles sont adaptées aux applications nécessitant une haute fiabilité et un faible entretien, telles que les systèmes d'alimentation industrielle, l'intégration des énergies renouvelables ou les sous-stations intelligentes et urbaines.
Sous-stations conteneurisées : Ce sont des sous-stations mobiles qui ont une conception conteneurisée, ce qui fournit un abri et une protection pour les composants et les accessoires. Elles sont montées sur des conteneurs qui peuvent être transportés par route, rail, mer ou air. Elles sont adaptées aux applications nécessitant une grande durabilité et résilience dans des conditions environnementales difficiles, telles que des températures extrêmes, de l'humidité, de la pollution, etc.
Sous-stations sur wagons ferroviaires : Ce sont des sous-stations mobiles qui ont une conception sur wagon ferroviaire, ce qui leur permet d'être transportées par chemin de fer. Elles sont montées sur des wagons ferroviaires qui peuvent être accouplés à des locomotives ou d'autres wagons ferroviaires. Elles sont adaptées aux applications nécessitant une grande mobilité et accessibilité dans des zones éloignées ou des terrains difficiles.
Considérations de conception des sous-stations mobiles
Les sous-stations mobiles doivent respecter diverses considérations de conception pour assurer leur fonctionnalité, performance, sécurité et compatibilité environnementale. Certaines des principales considérations de conception sont :
Transformateur : Le transformateur est le principal composant d'une sous-station mobile qui convertit la haute tension en basse tension ou vice versa. Le transformateur doit être conçu pour optimiser sa taille et son poids pour le transport et les paramètres électriques requis. Le transformateur doit avoir un système d'isolation hybride Nomex pour des puissances supérieures (>20 MVA) ou un système d'isolation cellulosique pour des puissances inférieures (<20 MVA). Le transformateur doit avoir une forte impédance (jusqu'à 30%) pour réduire sa taille et son poids, mais cela peut affecter sa régulation de tension et ses pertes. Le transformateur doit avoir un faible niveau de bruit (<65 dB) pour se conformer aux normes environnementales. Le transformateur doit avoir plusieurs tensions (jusqu'à 5) pour offrir flexibilité et polyvalence pour différentes applications. Le transformateur doit avoir des interrupteurs externes désactivés pour la reconnexion en étoile-triangle.
Système de refroidissement : Le système de refroidissement est le composant d'une sous-station mobile qui régule la température du transformateur et empêche la surchauffe. Le système de refroidissement doit être conçu pour dissiper la chaleur produite par les pertes de charge et les pertes de refroidissement auxiliaires du transformateur. Le système de refroidissement doit avoir un système de refroidissement en aluminium pour réduire le poids. Le système de refroidissement doit avoir un système de refroidissement forcé par air (ONAF) ou un système de refroidissement forcé par huile et air (OFAF) pour des puissances supérieures (>20 MVA) ou un système de refroidissement naturel par air (ONAN) ou un système de refroidissement naturel par huile et air (ONAN) pour des puissances inférieures (<20 MVA).
Dispositif de manœuvre haute tension : Le dispositif de manœuvre haute tension est le composant d'une sous-station mobile qui contrôle et protège le circuit haute tension et connecte la sous-station mobile à la ligne de transport ou au générateur. Le dispositif de manœuvre haute tension doit être conçu pour se conformer à la classe de tension (jusqu'à 420 kV) et à l'interruption.
Dispositif de manœuvre basse tension : Le dispositif de manœuvre basse tension est le composant d'une sous-station mobile qui contrôle et protège le circuit basse tension et distribue l'énergie à la charge ou au réseau. Le dispositif de manœuvre basse tension doit être conçu pour se conformer à la classe de tension (jusqu'à 1 kV) et à l'intensité nominale (jusqu'à 2000 A) de l'application. Le dispositif de manœuvre basse tension doit avoir divers composants, tels que des disjoncteurs basse tension, des disjoncteurs différentiels, des fusibles HRC, des isolateurs électriques, des disjoncteurs à air (ACB), des disjoncteurs moulés (MCCB) et des disjoncteurs miniatures (MCB). Le dispositif de manœuvre basse tension doit avoir différents types de montage, tels que châssis, rail DIN, panneau ou rack 19". Le dispositif de manœuvre basse tension doit avoir différents boîtiers, tels que cadre ouvert, fermé ou IP classé.
Système de comptage : Le système de comptage est le composant d'une sous-station mobile qui mesure et enregistre les paramètres électriques du flux d'énergie, tels que la tension, le courant, la puissance, la fréquence, etc. Le système de comptage doit être conçu pour fournir des données précises et fiables pour la surveillance et la facturation. Le système de comptage doit avoir différents types de compteurs, tels que des compteurs analogiques, numériques, intelligents, etc. Le système de comptage doit avoir différents modes de communication, tels que filaire ou sans fil, local ou à distance, etc.
Système de relais de protection : Le système de relais de protection est le composant d'une sous-station mobile qui détecte et isole les défauts et empêche les dommages aux équipements et au personnel. Le système de relais de protection doit être conçu pour fournir un tripping rapide et sélectif du circuit ou de l'équipement défectueux. Le système de relais de protection doit avoir différents types de relais, tels que des relais électromécaniques, des relais à semi-conducteurs, des relais à base de microprocesseur, etc. Le système de relais de protection doit avoir différentes fonctions de protection, telles que la protection contre les surintensités, la protection contre les surtensions, la protection différentielle, la protection de distance, etc.
Alimentation auxiliaire AC et DC : L'alimentation auxiliaire AC et DC est le composant d'une sous-station mobile qui fournit de l'énergie pour le
