Bonjour, nous sommes le 22/01/2022 et il est 16 h 19.





République Démocratique du Congo

 

Ministère de lEnseignement Supérieur et Universitaire

INSTITUT SUPERIEUR DE TECHNIQUES APPLIQUEES I.S.T.A / KINSHASA

 

 

 

 

 

B.P.6593 KIN : 31

KINSHASA/BARUMBU

SECTION ELECTRICITE DIEUXIEME-CYCLE

 

 

CONTRIBUTION A LAMELIORATION DES ATTRIBUTS DE LA SURETE DE FONCTIONNEMENT DES APPAREILLAGES ELECTROMECANIQUES DE LA SOUS-STATION KINSUKA A KINSHASA

 

 

Par :

TUKA BIABA SAMUEL Garcia

Ingénieur Technicien en Electrici Industrielle

 

moire de fin détudes présenté et défendu  en  vue  de  l’obtention  du Diplôme d’Ingénieur en Génie Electrique

 

Option : Electrotechnique

 

Directeur : BASSESUKA SANDOKA NZAO Antoine

Ø Professeur Associé

Ø Docteur en Sciences Appliquées

Ø Spécialiste en circuits et systèmes

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Année Académique : 2016-2017


 

 

 

 

EPIGRAPHE

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

« Le  plus fort nest jamais assez fort pour être toujours le maître, s’il

ne transforme sa force en droit et lobéissance en devoir »

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Jean-Jacques ROUSSEAU


 

 

REMERCIEMENTS

Le travail présenté dans ce mémoire a été effectué au Département d’Electricité  Second  Cycle  option :  Electrotechnique  de  l’Institut Supérieur de Techniques Appliquées en sigle ISTA/Kinshasa.

 

 

Nos remerciements vont tout premièrement à Dieu Tout Puissant pour la volonté, la santé et la patience, quil nous a done durant toutes ces longues années.

Nous remercions les Autoris Académiques et Administratives de

l’ISTA/Kinshasa pour la formation mise à notre disposition.

 

 

Nos remerciements vont aussi à tous les enseignants de la section Electricité en géral et ceux de l’Electrotechnique en particulier qui ont contribué à notre formation.

 

 

Ainsi, nous tenons également à exprimer nos vifs remerciements aux Directeur et codirecteur de ce mémoire respectivement le Professeur Docteur Ingénieur BASSESUKA SANDOKA NZAO Antoine, et l’Assistant TUKA SAMUEL Garcia pour avoir d’abord propoce thème, poursuivi continuel tout le long de la réalisation de ce travail de mémoire et qui nont pas cessé de nous donner leurs conseils et remarques.

 

 

Nos sincères remerciements aux membres du jury pour l’honneur qu’ils nous font en participants au jugement de ce travail.

 

 

Nous tenons à remercier vivement toutes personnes qui nous ont aidés à élaborer et réaliser ce mémoire, ainsi à tous ceux qui nous ont aidés de près ou de loin à accomplir ce travail.

 

 

Enfin nous tenons à exprimer notre reconnaissance à tous nos amis et collèguepour le soutient tant moral et matériel.

 

 

 

 

 

 

 

TUKA BIABA SAMUEL Garcia


 

 

 

 

INTRODUCTION GENERALE

 

 

 

1. Problématique et motivation

 

D’une manière générale, les appareillages électromécaniques de la sous-station KINSUKA ne donnent pas les résultats attendus et nécessitent une bonne étude de maintenance afin de les garder toujours à l’état de bon fonctionnement.

 

Le    comportement    des    composants    du    système    (sous-station

KINSUKA) se résume par les questions suivantes :

 

ü Pourquoi la sous-station connait un grand nombre d’arrêt ?

ü Quelle sont les causes d’utilisation des appareillages vétustes ?

ü Pourquoi y a-t-il manque de pièces de rechange ?

ü Pourquoi    y     a-t-il     le     dysfonctionnement    des     certains appareillages ?

ü Pourquoi il y a-t-il la d’explosion des disjoncteurs 30kV et 6,6

kV ?

ü Pourquoi   le    dysfonctionnement   des    certains    relais    de protection ?

ü Plus  gravencore,  pourquole   système  de   contrôle  de   la température de transformateur est-il inexistant ?

 

De ce qui précède, plusieurs causes sont à la base entre autres :

 

ü Phénomène de cannibalisations des équipements ;

ü La légèreté administrative dans le traitement des dossiers

 

Il ressort clairement  que notre système (sous-station KINSUKA) est en dehors des normes exigées par la Commission Electrotechnique Internationale (C.E.I) et mérite une analyse et amélioration de la fiabilité, la disponibilité, la maintenabilité et la curi.

 

D’où le thème de recherche est  intitu « Amélioration des attributs de la sureté de fonctionnement des appareillages électromécaniques de la sous-station KINSUKA à Kinshasa »


 

 

2. Choix et intérêt du sujet

 

Après la récolte de données sur terrain, nous avons constaté que la problématique de déficit énergétique en RDC nest pas seulement liée au dimensionnement des installations, mais   beaucoup plus aussi à leur maintenance en état spécif pour fournir la fonction requise. Ceci étant lélément qui nous a permis dorienter notre recherche dans le domaine de sureté de fonctionnement des installations électriques MT/MT.

 

A cet effet, létude de maintenance basée sur la fiabilité peut nous amener à considérer la sous-station KINSUKA comme « entité » et l’ensemble de ses organes (appareillages électromécaniques) comme

« système ».

 

Ce travail est consacré à la recherche d’une politique de maintenance appropriée dans l’intérêt d’assurer la disponibilité, la fiabilité, la maintenabilité  et  la  curité  des  appareillages  électromécaniques cette entité.

 

3. Objectifs et vision

 

A travers cette étude nous avions, à partir de données récoltées, fait :

 

-   l’analyse  du   comportemenen   service   des   composants  du système (les appareillages électromécaniques),

-   l’évaluation de la fiabilité, disponibilité, la maintenabilité de ces

composants,

-   l’analyse de dysfonctionnement afin d’améliorer les attributs de

la sureté de fonctionnement et enfin,

-   Le choix de la politique de maintenance appropriée et efficace capable de prolonger la durée de vie des composants.

 

4. Méthodes et techniques de recherche

 

Pour atteindre les objectifs et vision assignés par ce présent mémoire, nous avons exploité la méthode d’Actuariat et le modèle torique de Wei bull pour l’analyse de fonctionnement. En ce qui concerne l’analyse de dysfonctionnement des équipements, nous avons mis en


 

 

évidence lanalyse de modes de défaillances, de leurs effets et leur

criticité connu sous le nom de l’AMDEC.

 

Ces approches ont été soutenues par les méthodes et techniques de recherche suivantes:

 

  Méthode analytique : consiste à analyser les dones récoltées sur terrain ;

  Méthode déductive : consiste à une description du particulier

au général ;

  Méthode  statistique :  consiste  au  regroupement  de  données

récoltées pour atteindre lobjectif désiré,   Méthode dobservation.

  Descente sur terrain (visite guidée) ;   Documentation ;

  Interviews auprès des experts en la matière etc…

 

5. Délimitation de la recherche

 

Ce présent travail s’inscrit dans le cadre d’analyse de fonctionnement et dysfonctionnement des appareillages électromécaniques de la sous- station  KINSUKA  suivant  les  périodes  d’observations  couvrant :

2016, 2017 et 2018.

 

6. Structure du travail

 

Hormis l’introduction générale et la conclusion générale, notre travail

de mémoire comprend trois chapitres, à savoir :

 

Le    chapitre 1 :    parle    des    Généralités    sur    la    sûreté    de fonctionnement et concept des réseaux électriques. Dans ce chapitre nous avons abordé les notions de base de la sûreté de fonctionnement en passant par le concept de la maintenance. Et avons mis l’accent sur les réseaux électriques et aux appareillages électromécaniques associés.

 

L chapitre   2  trait le matériels,   outils   e approches méthodologiques. Au cours de ce deuxième chapitre, nous avons présenté la sous-station KINSUKA. Nous avons parlé de la situation géographique, de mode d’alimentation, de son schéma unifilaire et de


 

 

l’organisation technique des équipements électromécaniques de cette sous-station .Nous avons abordé l’analyse fonctionnelle et structurale de la sous-station KINSUKA.

 

Le  chapitre  3 :  aborde  l’étude  de  comportement  du  système  en service et atterrit sur son amélioration.


 

 

Chapitre 1 : Généralités sur la sûreté de fonctionnement et concept des réseaux électriques

1.0. Introduction Partielle

 

Dans ce présent chapitre nous avons abordé les notions de base de la sûreté   d fonctionnemen e passan par   le   concep d la maintenance. Et avons mis l’accent sur les réseaux électriques et aux appareillages électromécaniques associés.

 

1.1. Sure de fonctionnement1

1.1.1. Définition

Le but de la sûreté de fonctionnement est dévaluer les risques potentiels, pouvoir à l’occurrence des faillances et tenter de minimiser  les  conquences  des  situations  catastrophiques lorsqu’elles se présentent. Par définition, la sûreté de bon fonctionnement dun système est la propriété qui permet de placer une confiance justifiée dans le service qu’il délivre.

 

D’après la norme CEI 5O (191) ; Aptitude d’une entité assurer une ou

plusieurs fonctions requises dans des conditions dones.

 

1.1.2. Approche

·   Identifier  les  défaillances  de  la  manière  la  plus  exhaustive possible ;

·   Prioriser l’importance des risque quelles impliquent ;

·   D’un point de vue système il faudra prévoir les défaillances ;

·   Au cours  de la vie  du système il faudra savoir mesurer les défaillances et capitaliser ces observations ; début final étant

bien sûr de maitriser ces défaillances.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1Marcel TSHAONA, Cours de Fiabilité destiné aux étudiants de L2 ETROTECH ISTA/KIN Ed.2016-2017. Inédit


 

 

1.1.3. Les défaillances2

 

1.1.3.1. Définition

Selon la norme CEI 50 (191), la défaillance est la cessation de l’aptitude d’une entité à accomplir une fonction requise. Soit en événement présent ou non et peut se combiner avec un ou plusieurs événements

 

1.1.3.2. Critères de classification des défaillances

Les défaillances sont classées comme suit :

 

a)  Par  la  rapidité  dapparition

 

Ici nous avons les défaillances suivantes,

 

*   Défaillance progressive ;

*   Défaillance aléatoire ;

*   Défaillance soudaine.

b) Par  date  d’apparition

 

 

Ici, les faillances sont énumérées dans la courbe en baignoire

 

()

 

 

 

 

B<1                          B=1                       B>1

 

 

 

 

 

 

 


Jeunesse

0


Maturité

Vie opérationnel


Vieillissement


Temps


 

 

Figure 1.1 Donne la courbe en baignoire

 

Par ailleurs, ces faillances ont une probabilité d’apparition plus ou moins grande tout au long de la vie dun matériel.

On distingue alors trois grandes riodes

-   Les défaillances de jeunesse

 

 

 

2Marcel TSHAONA Opcit vers la page 6


 

 

Elles sont caracrisées par un taux de défaillance croissant en fonction du temps.

-   Les défaillances de maturité

Sont caractérisées par un taux de défaillance croissant (riode de vie utile).

-   Les défaillances de vieillesse ou dobsolescence caractérisées par

un taux de défaillance croissant (période d’usure et de fatigue)

C. Courbe en baignoire3

L’évolution du taux de défaillance () se présente sous la forme d’une

courbe en baignoire.

 

()

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Déclassement

 

 

 

 

 

 

 

 


 

0       A

 

Période de

Jeunesse


 

B

Période de Maturité


t

C

T

Période de

Vieillisse


 

 

Figure 1.2. Courbe en baignoire (TSHAONA TSHIMBADI,

 

 

En A: cest la maintenance corrective; En B: cest la maintenance préventive;

En C: c’est la maintenance curative ou palliative pour une machine de

routine et la maintenance conditionnelle pour une machine clés. Au temps T, le mariel est rebuté, déclassé ou reformé.

 

 

 

 

 

3J.C. FRANCASTEL, le fond de la baignoire, le tour de la maintenance en 80 jours, Dunod, Paris, 2002.


 

 

Le taux de défaillance () est la probabilité d’avoir une faillance

du système entre les instants t et t+dt, à condition que le système ait

vécu jusqu’au temps t.

Cette courbe dite « courbe en baignoire » présente trois riodes distinctes4.

1. La période A (jeunesse)

 

 

Définit la période de jeunesse de lélément au cours de laquelle le taux de défaillance décroit rapidement. Cest la période de rodage en mécanique  ou  déverminage  eélectronique.  Les  défaillances  sont dues à des défauts de fabrication ou à des défauts technologiques. Il existe des éléments pour lesquels cette période est de durée très courte.

 

 

2. La période B (maturité)

 

 

Définit la période de vie utile de lélément pendant laquelle le taux de défaillance est sensiblement constant. Les défaillances survenant pendant cette période sont dites accidentelles.

Cest la période d’exploitation normale. Le type de maintenance appliquée dans cette période peut être préventif, systématique ou correctif.

 

 

3. La période C (vieillissement)

 

 

Elle présente d’importants phénomènes de gradation, le taux de défaillance est croissant;

Cest la période où il faut surveiller le matériel.

Cela correspond au phénomène de fatigue et dusure en mécanique ou

aux problèmes liés à la dérive des composants en électronique.

Une maintenance préventive conditionnelle peut être mise en place. La politique de la maintenance la moins couteuse est la  palliative ou curative.

 

 

 

 

 

4R.FAURE, précis de recherche opérationnelle, Dunod, Paris, 1979.


 

d) Par les effets

En ce qui concerne les effets, nous avons les défaillances suivantes :

o défaillance mineure ;

o défaillance significative ;

o défaillance critique ;

o défaillance catastrophique ;

o faillanceEtc;

e) Par les causes

 

Ici, nous avons les défaillances suivantes,

 

Ø défaillance primaire ;

Ø défaillance secondaire ;

Ø faillance par commande d’une entité ;

Ø défaillance du système de commande.

 

1.1.4. Faute, erreur, défaillance

  faute : cause interne de la défaillance.

  erreur : manifestation interne (signal/état incorrect).   défaillance : service rendu incorrect.

  conséquence : manifestation externe.

 

 

 

 

 

Faute                         Erreur                     Défaillance                               Conséquence

 

 

 

Figure 1.3 Entraver de Sdf

 

1.1.5. Composantes de la sûre de fonctionnement

Les  composantes  de  la  Sûreté  de  Fonctionnement  sont  classifiées selon deux critères, à savoir :


 

 

1.1.5.1. Daprès les fonctions

 

 

SÜRETE DE FONCTIONNEMENT

 

 

 

 

 


CONTINUITE DE SERVICE


RETABLISSEMENT RAPIDE PREVENTION

DES PANNES


FONCTIONNEMENT SUR DEMANDE


EVITER LES EFFET CATASTROPHIQUE


 

Figure 1.4 Donne Sûreté de fonctionnement daprès la fonction


 

 

1.1.5.2. Daprès les objectifs de maintenance

 

 

SDF

 

 


 

 

Disponibilité

 

 

Le moins de pannes possibles


 

 

 

 

Le moins de temps indisponible


Sécurité


 

 

Objectif de Sécurité


 

 


Système


Dépannage aisé                            Détection des pannes                        Conception adaptée


 

 

Fiabilité                                  Maintenance                          Testabilité                                  Analyse de sécurité

 

 

 

Maintenance

 

 

 

 

Figure 1.5 Donne Sûreté de fonctionnement d’après les objectifs de

maintenance

 

1.1.6. Modes de défaillances5

On  classe  généralement  les  modes  de  défaillances  en  quatre  (4)

catégories, représentées dans le tableau (1.1) Ci-dessous :

 

Tableau (1.1) modes de défaillances

 

Mode de défaillance

Explication

Fonctionnement   prématuré    ou intempestif.

Fonctionne alors que ce nest pas

prévu à cet instant

Ne s’arrête pas au moment prévu

Ne    démarré   pas    lors    de    la sollicitation

Nfonctionne  pas  au   moment prévu

Continue à fonction alors que ce

nest pas prévu

Défaillance en fonctionnement

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5Marcel TSHAONA, Notes de cours de maintenance et contrôle de fiabilité, 2e nie Mécanique, ISTA/Kin,

2015-, 2016, Inédit


 

 

1.1.7. Attributs6

Les attributs de la sureté de fonctionnement sont parfois appelés

FDMS pour Fiabilité, Disponibilité, Maintenance et Sécurité.

 

1.1.7.1. La Fiabili

 

 

Aptitude d’une entité à accomplir une fonction requise, dans des conditions données pendant un intervalle de temps donné. II s’agit d’une probabilité noe R(t).

R(t)= probabilité que l’entité ne soit pas faillante dans l’intervalle

des temps [0, t]

La notion de fiabilité est toujours liée à la notion de taux de défaillance.

 

 

 

1.1.7.2. La Sécurité

 

 

Est l’aptitude d’un équipement à respecter pendant toutes les phases de la vie, un niveau acceptable de risque d’accident susceptibles de causer une agression du personnel, du matériel, du produit ou de son environnement.

 

 

 

1.1.7.3. La Maintenabili

 

 

Dans des conditions dones d’utilisation, l’aptitude d’une entité à être maintenue ou rétablie dans un état où elle peut accomplir une fonction requise, lorsque la maintenance est accomplie dans des conditions données, en utilisant des procédures et des moyens prescrits. Il s’agit d’une probabilité, notée M(t).

 

M(t) = probabilité que lentité soit réparée dans l’intervalle de temps

[0, t].

a. Estimation du MTTR

Pour évaluer la moyenne de temps technique de réparation, nous

allons exploiter léquation mathématique suivante :

 

 

 

6Marcel TSHAONA, Op.cit.


 

 

= 𝑇0 − �                                            (1.1)

Légende :

𝑇 ��� ���𝑖 ;

I : inexpliqué ;

MTBF : Moyenne temps de bon fonctionnement.

 

 

 

1.1.7.4. La Disponibili

 

 

Est l’aptitude d’une entité à être en état d’accomplir une fonction requise dans des conditions données, et à un instant don, en supposant que la fourniture des moyens nécessaires est assurée. Il s’agit d’une probabili, notée D(t).

D(t)= probabilité que lentité ne soit pas défaillante à linstant t.

 

1.1.8. Les moyens7

Les moyens sont de solutions approuvées, pour casser les enchainements  faute,  Erreur ;  et  Défaillance  et  donc  améliorer  la fiabilité du système.

 

-   Présentation des fautes ;

-   Elimination des fautes ;

-   Tolérance aux fautes.

 

1.1.9. La maintenance8

Au sens strict du terme, la maintenance considère, lensemble des opérations destinées à accroitre la fiabilité au palier des défaillances plus généralement, elle fait partie dun ensemble d’actions. Effectuées pour que l’entreprise puisse prospérer.

 

Les installations électrique sont perturbées, tout au long de leur exploitation, par de dysfonctionnement qui affecte la qualité des services, la disponibilité la sûreté, la curité des personnes etc. l’objecti de   la   maintenance   est   de   limite le effet d ces

perturbation afin d’atteindre les performances exigées.

 

 

 

 

7Marcel TSHAONA, Op.cit.

8Marcel TSHAONA, Op.cit.


 

 

Par la finition, elle est un ensemble des actions techniques, administratives et des ménagements durant le cycle de vie d’un bien, destinées à le maintenir on a le rétablir dans un état dans lequel il peut accomplir une fonction requise.

 

1.1.9.1. Types de Maintenances9

La  politique  de  maintenance  se  décomposé  en  deux  domaines ;  à savoir :

 

1.1.9.1.1. Maintenance Corrective

Qui consiste à intervenir sur un équipement une fois que celui-ci est défaillant.

 

Elle se subdivise en :

 

*   Maintenance Palliative

Dépannage (Provisoire) de léquipement, permettant à celui-ci d’assurer tout ou partir d’une fonctionne requise ; elle doit toutefois être suivi d’une action curative dans les plus bref délais.

*   Maintenance Curative

 

Réparation (durable) consistant en une remise en état initial.

 

1.1.1.9.2. Maintenance Préventive10

Qui consiste à intervenir sur un équipement avant que celui-ci ne soit défaillant, afin de tenter de prévenir la panne. On interviendra de manière préventive soit pour raison de sûreté de fonctionnent, soit pour des raisons économique disponible pour la maintenance quà certains moments précis). La maintenance préventive se subdivise à son tour en :

 

*   Maintenances systématique, Périodique ou Programmée

 

 

Ils désignent des opérations effectuées systématique, soit selon un calendrier à périodicité temporelle fixe, heures de fonctionnement soit selon une riodicité d’usage, nombre d’unités produites, nombre de

mouvements effectuée, etc.

 

 

 

9Marcel TSHAONA, Op.cit.

10LIASSA NKOY, Cours de maintenance et contrôle de fiabilité 2électrotechnique ISTA/Kin, 2001, 2002, Inédit


 

 

*   Maintenance Conditionnelle

Réalisée à la suite de relevés de mesures, des contrôles révélateur de

l’état de dégradation de léquipement.

 

 

*   Maintenance Prévisionnelle

 

Elle est réalisée à la suite d’une analyse de l’évolution de l’état de

gradation de léquipement.

 

 

Maintenance

 

 

 

 

Maintenance                                                                                                                                          Maintenance Prévisionnelle

 

 

 

 


Maintenances

Palliative


Maintenances

Curative


Maintenances

Systématique


Maintenances

Conditionnelle


 

 

 

 

Figure 1.6 Les différentes sorte de maintenance

 

1.2. Opérations de maintenance11

 

1.2.1 Opérations de maintenance corrective

Ces opérations peuvent être classées en trois groupes dactions.

 

- Le premier groupe concerne la localisation de la défaillance ; il comprend les opérations suivantes : le test, la détection, le pistage et le diagnostic.

 

- Le deuxième groupe concerne les orations de la remise en état ; il comprend les opérations suivantes : le dépannage, la réparation et la modification soit et du matériel ou du logiciel.

 

- Le troisième groupe concerne la durabilité ; il comprend les opération suivante  la   rénovation la   reconstitutio e la

modernisation.

 

 

 

 

 

11 LIASSA NKOY. M : Notes de cours de fiabili desties aux étudiants de L2 Electrotechnique de lISTA/KIN

édition 2009.


 

 

1.2.2. Opérations de maintenance préventive

Ces opérations peuvent être classées en quatre groupes d’actions.

 

- Le premier groupe concerne l’entretien ; il comprend les opérations

suivantes : le nettoyage, la pollution et le retraitement de surface.

 

-  Le  deuxième  groupe  concerne  la  surveillance  ;  il  comprend  les

opérations suivantes : l’inspection le contrôle et la visite.

 

- Le troisième groupe concerne la révision ; il comprend les opérations suivantes : la révision partielle et la révision générale.

 

- Le quatrième groupe concerne la préservation ; il comprend les opérations suivantes : la mise en conservation, la mise en survie et la mise en service.

 

1.3. Les activités connexes de la maintenance

Ces  activités  complètent  les  actions  de  la  maintenance  citées  ci- dessus et participent pour une part non négligeable à l'optimisation des coûts d'exploitation.

 

1.3.1 Les travaux neufs

L'adjonction  à  la  fonction  maintenance  de  la  responsabilité  des travaux neufs, est très répandue, en particulier dans les entreprises de taille moyenne. Elle part du principe que, lors de tout investissement additionnel de remplacement ou d'extension, il est logique de consulter les spécialistes de la maintenance qui, d'une part, connaissent bien le matériel anciennement en place, et d'autre part auront à maintenir en état de marche le matériel nouveau. A partir de là, on prend souvent la décision de leur confier l'ensemble des responsabilis de mise en place des nouvelles installations. On crée alors un service appe « maintenance-travaux neufs ». L'étendue des responsabilis en matière  de  travaux neufs est très variable d'une entreprise à l'autre.

 

Il peut s'agir de la construction d'un quai ou d'un bâtiment, de la mise en  place  d'une  machine  achee  à  l'extérieur  (raccordement  à  la source d'énergie, etc.), ou même de la réalisation ingrale de la machine elle-même. Dans certains cas les « travaux neufs » auront recours à la fabrication de l'entreprise qui réalisera les commandes pases par eux-mêmes. Notons que même si la fonction maintenance ne se voit pas adjoindre la fonctio « travaux neufs », le service


 

 

s'occupera   de installation succincte du   typ modifications

(réfection d'un bureau, etc.).

 

1.3.2 La sécurité

La curité est l'ensemble des méthodes ayant pour objet, sinon de supprimer, du moins de minimiser les conséquences des défaillances ou des incidents dont un dispositif ou une installation peuvent être l'objet, conséquences qui ont un effet destructif sur le personnel, le matériel ou l'environnement de l'un et de l'autre. Sachant qu'un incident mécanique, une panne, peuvent provoquer un accident, sachant aussi que la maintenance doit maintenir en état le matériel de protection ou même que certaines opérations de maintenance sont- elles- mêmes dangereuses, il apparaît que la relation entre la maintenance et la curité est particulièrement étroite. Pour toutes ces raisons ainsi que pour sa connaissance du matériel, le responsable de la maintenance devra participer aux réunions du Comité d'hygiène et de Sécurité en qualité de membre ou à titre d'invi, et développer sa collaboration avec l'ingénieur sécurité lorsque l'entreprise en possède un.

 

Dans  une  entreprise  moyenne  où  la  sécurité  n'a  pas  de  service propre, on trouve normal de faire appel au service maintenance pour les  interventions  concernant  la  curité.  Celles-ci  sont  de  deux ordres :

 

- d'une part celles que l'on peut classer dans la curité « officielle ». C'est la tenue des registres concernant les chaudières, les visites d'appareils à pression, le contrôle des installations électriques, etc., la tenue des dossiers des rapports de visite de l'inspecteur du travail, du contrôleur de la sécurité sociale, etc. ;

 

 d'autr par celle qui tou e s'inspiran de premières,

s’appliquent dans un contexte précis.


 

 

1.3.3 Autres concepts de base

 

1.3.3.1. La Durabilité

Aptitude d’une entité à accomplir une fonction requise dans des conditions donnée d’utilisation et de maintenance, jusqu’à ce quun état limité soit atteint.

 

1.3.3.2. La Traçabili

Est le pouvoir de retrouver au moyen d’enregistrement systématique, tout l’historique dun processus, d’en identifier les éléments utiles avec précision et de déterminer pour chacun d’eux qui a agi, ce qui a été fait ou utilisé, à quel moment, ou selon quelles modalités etc…

 

 

1.4. Réseaux électriques et Appareillages électromécaniques associés

 

 

 

1.4.1. Définition12

 

 

Un réseau électrique est lensemble des équipements qui assurent la fourniture de lénergie électrique dès la production (centrale) par l’intermédiaire du transport et distribution jusqu’à la consommation (abonnés).

En outre, cest un ensemble de nœuds reliés par le système de jeux de

barres,  des  transformateurs  des  lignes  de  transportet  de distribution de lénergie électrique, c’est-à-dire les bornes extrêmes des lignes des transformateurs sont connectées entre elles par les

jeux de barres où s’aboutissent les axes du réseau.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12 RENE PELLISSIER : Architecture etveloppement des réseaux électriques pp22


 

 

1.4.2. Exigences dun réseau électrique13

 

 

Pour que lénergie soit fiable, le réseau électrique doit satisfaire aux exigences suivantes :

ü Assurer aux clients la puissance dont ils ont besoins :

ü Fournir une tension stable dont la variation nexcède pas plus

de 10% de la tension nominale ;

ü Fournir  une  fréquence  stable  dont  la  variation  nexcède  pas

0,5% ;

ü Fournir lénergie de fon permanente ;

ü Veuillez à la protection de l’environnement.

 

 

 

1.4.3. Critères de classification des réseaux électriques14

 

 

On peut classifier les réseaux électriques selon :

·   Le niveau de tension ;

·   La fonction pour lesquelles, ils sont construits ;

·   La nature du courant quils utilisent ;

·   La structure topologique.

 

 

 

1.4.3.1. Selon les niveaux de tension

On peut distinguer :

 

 

a. Les réseaux basses tensions (BT)

 

 

Ces réseaux basse tension, utilisent des tensions comprises entre 50 et 1000 volts, les tensions normalisées pour les appareils domestiques étant  de  220/380  volts  et  de  500  à  600  volts  pour  les  domaines

industriels.

 

 

 

 

 

 

 

13M. AGUET et J. JACQUES MORF, énergie électrique, Ed. Presse Polytechniques et Universitaire Romandes

 

 

14H. NEY, Distrib u tion  d e  l’én ergie,  To me  , Ed. NATHAN 9 Rue Machine 75014 Paris 2004


 

 

Il est important de signaler lexistence de très basse tension (TBT),, qui  sont  inférieures  à  50  volts  ene  sont  pas  consirée  comme tension des réseaux mais elles peuvent être utilisées pour la commande de signalisation et de jouets des enfants.

 

 

b. Les réseaux moyens tension (MT)

 

 

Ils utilisen des tensions comprises entre 1 et 30 kV ; les tensions normalisées dans cette gamme sont : 5,5 ; 6,6 ; 10 ; 15 et 20 kV.

Au-delà de cette tension les problèmes d’isolement se compliquent.

Dans les installations de taille moyenne (0,5 à 10 MVA) le client est directement raccor au réseau MT (6,6 ; 10 ; 15 ; 20 kV).

Cest le cas par exemple d’un hôpital ou un fabricant de matériel

électronique. Ici, la structure du réseau électrique comprend une sous

–station MT/MT, un réseau MT et différents réseaux BT.

Dans d’autres cieux, ce type d’installation intégré de plus en plus des

sources dénergie autonomes.

c. Les réseaux hautes tensions (HT)

 

 

Les réseaux utilisent des tensions variant entre 30 kV et 275 kV. Les tensions normalisées sont : 63 ; 150 et 220 kV.

 

 

d. Les réseaux très haute tension (THT)

 

 

Ces réseaux utilisent les tensions surieures à 382 kV dont celles normalisées sont 380 kV et 730 kV, au-delà de 800 kV, on parlera de l’ultra haute tension (UHT). Mais dans ce cas, le problème se pose.

 

 

 

1.4.3.3. Selon la structure topologique15

 

 

D’après leur structure, on distingue :

a. Le réseau radial ; b. Le réseau bouclé ; c.  Le réseau maillé.

 

 

15 PASI BENGI MASATA .A : Notes de topologie desseaux électriques destinées aux étudiants de L2 électrotechnique ISTA/KIN 2018.


 

 

1.4.3.3.1. Réseau radial

 

 

Ici, nous distinguons deux types de réseaux radiaux à savoir :

a. Le réseau radial simple (en simple alimentation ou en antenne).

Dans tel réseau les cabines connectées à la ligne principale ou aux jeux de barres communes provenant de la sous station par une seule voie.


 

 

Une telle configuration est donnée par la figure (1.1) ci-dessous :

 

 

 

 

 


 

 

S/S


Poste MT/BT


 

 

 

 

 


(S)


(B) S

S4


S1                                                   S2                                        S3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
MT/BT

 

S

 

 

Légende

 


S/S : sous-station

S1, S2, S3, S4: les sectionneurs

S: sectionneur de ligne


MT/BT

 

S


Zone de Texte: DépartZone de Texte: Départ

 

 

 

 

 

Figure 1.7 : Schéma d’un réseau radial double

 

 

 

1.4.3.3.2. Réseau bouclé

 

 

Dans tel type de réseau toutes les cabines électriques sont connectées à  la  ligne  principale  aujeux  de  barres  provenant  de  deuou plusieurs sous station.

Ce réseau est utilisé en haute tension, et moyenne tension, il est

fiable mais présente une impédance faible et le courant de court- circuit atteint de grandes valeurs.


 

 

Une telle configuration de réseau est donnée par la figure 1.2 ci-

dessous :

 

 

 

 

 

S/S                      MT/MT

 

 

 

MT/BT S

S

 

 

 

 

 

 

 

 
S

 

 

 

S                                   S                 S                                                                                                     S

 

 

 

 

 

 

S S        S              S                                                         S                        S

 

 

 

 

 

 

disj                                                              disj                                            disj

 

 

 

MT/BT                                                      MT/BT                                        MT/BT

 

 

 

 

 

Départ                                                          Départ                                    Départ

 

 

 


 

 

Légende :


Figure 1.8 : Schéma d’un réseau bouc


S : sectionneur ; Disj : disjoncteur ; S/S : sous station

ü  Avantages : continuité de service entre les abonnés, possibilité

d’isoler la partie en panne et de faire fonctionner les autres

départs, en plus ce réseau est fiable.


 

 

ü  Inconvénients : c’est un réseau complexe, son exploitation et son entretien exigent des moyens importants en fonction de nombre déquipements ;

-   Son coût d’implantation est élevé et le courant de court-circuit

est important.

 

 

 

1.4.3.3.3. Réseau maillé

 

 

Cest  l’ensemble  de  conducteurs  reliés  aux  nœuds  d’un  réseau  et formant un circuit fermé. Ce réseau utilise la haute tension venant d’un poste n’aboutissant aux cabines électriques moyennes tensions. On peut dire aussi, il est constitué de sorte que chaque point puisse être alimenté par plus de deux voies distinctes.

Cest un réseau fiable, il a une bonne continuité de service, il a un bon

rendement,  il  présente  des  faibles  écarts  de  tension  et  couté  son exploitation  est  complexe,  ceci  entraine  une  détection  difficile  de

panne.

 

 

 

MT/MT           S/S1                                                            MT/MT          S/S2

 

 

 

 


C7

MT/BT

 

Départ

 

Départ

 

CA


 

MT/MT C1


MT/MT C2

MT/MT

 

 

C3


 

MT/MT C5


 

 

 

 

 

MT/MT C6


 

 

MT/MT          S/S4                                                                                S/S3

 

 

 

 

 

 

 

Figure 1.9 : Représentation schématique du réseau maillé


 

 

Legend:

 

S/S4,S/S3, S/S2, S/S1 : le transformateur

C1, C2, C3, C4, C5, C6: les transformateurs MT/BT.

 

 

a. Avantage :

 

 

-   Le réseau est plus fiable par rapport aux deux autres précis ;

-   Remplacemen facile  e tou temps   de   partie de   lignes défectueuses ;

-   Il est aussi comme avantage la reprise de la charge par une autre distribution radiale.

 

 

b. Inconvénients

 

 

-   Plus encombrant ;

-   Difficuls de détecter les défauts ;

-   Difficuls  de  régler  les  appareillages  de  protection  pour  le réseau ancien ;

-   Plus couteux que les deux premiers ;

-   Lorsquil se produit un court-circuit à un point don, le courant atteint les valeurs importantes car limpédance de réseau maillé est faible.

 

 

 

1.4.4. Selon la longueur ou étendues16

 

 

Selon la longueur des réseaux électriques nous pouvons les classer de la manière suivante :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16V. CRASTANT,  les  rés eau x d én ergie  électri q u e  , Edition LA VOISIER 11, 75008 Paris.


 

 

1.4.4.1. Le seau du 1er ordre

Cest un réseau dont la distance est inférieure ou égale à 1 km et la tension de service inférieure ou égale à 1 kV, il existe ici plus de pertes réactives.

Sa représentation est faite par une résistance.

 

 

 

R

R

 
U1                                                                                                                                                                           U2

 

 

 

Figure 1.10 : Réseau du premier ordre On peut trouver la tension par lexpression suivante : U = R.I (1.2)

 

1.4.4.2. Le seau du 2ème ordre

 

 

Il a une tension de service variant entre 6 et 30 kV, sa longueur est inférieure  ou  égale  à  30  km ;  ce  réseau  est  représenté  par  une résistance et une réactance comme nous constatons sur le schéma ci- après :

R

 

jX                                      U2

U1

 

 

 

Figure. 1.11 Réseau du 2ème ordre

U = Z.I                                                                                   (1.3)

Z= 2  + ()2                                                                                                                          (1.4)

Légende

U1 : tension dentrée en kV U2 : tension de sortie en kV R : résistance en Ohm

X : réactance en Ohm


 

 

1.4.4.3. Le seau du 3ème ordre

 

 

Ce réseau utilise une tension de service surieure ou égale 30 kV, c’est un réseau de grande distance représenté par les éléments longitudinaux (R.X) et travers aux (G et B).

 

JX

R

 

 

 


 

 

U1              jB             G


G                     jB           U2


 

 

 

Figure 1.12 : Réseau du 3ème ordre

 

 

1.4.5. Selon la nature du courant17

 

 

D’après la nature du courant utilisé, on distingue :

a) le réseau à courant continu : utilisé pour le transport d’énergie électrique   à   grande   distance le   cas   d’Inga   et   Kolwezi (Katanga) ;

b) Le réseau à courant alternatif : le plus couramment utilisé.

 

 

 

1.4.6. Les Paramètres du réseau électrique18

 

 

Un réseau est généralement caractérisé par les paramètres suivants :

a. La résistance « R »

 

 


= 𝜑


(1.5)


 

 

Légende :

R = est la résistance exprimée en ohm (W)

j = la résistivité (ohm)

 

 

 

17Prof. NDAYE Bernard, notes de cours de distrib u tio n d e  l’én ergie électri q u e,  To me  3 , Ed 2015, FORMATECH EXPRESS ;

 

18Dr. LIEVIN YABA, notes de cours de réseaux électriques, 2é Graduat électricité, ISTA KINSHASA,

2015-2016.


 

 

L = la longueur (m).

 

 

b. Linductance « L »

� = Φ(1.5)

Légende :

 

 

L = longueur (m)

F = est le flux magnétique en weber (Wb) ; I = est le courant en ampère (A).

 

 

c. La capacité

 

 

Cest le quotient de la charge électrique d’un condensateur par la différence de potentiel entre ses armatures, la capacité se note par la lettre « C » et est exprimée en Faraday « F ».

� = (1.6)

𝑉

 

 

Légende :

 

 

C : est la capacité en Farads ; Q : est la charge en Coulomb ;

V :  est  la  tension  d’un  conducteur  se  traduit  par  lexistence  d’un

champ électrique lorsqu’il est soumis à une charge.

 

 

 

1.4.5. Postes électriques19

 

 

 

1.4.5.1. Définition

 

 

Un poste est un ensemble des installations qui transmet l’énergie électrique quil a reçu, soit la transmet en une quantité voulue, cest-

à-dire en THT/HT ou encore HT/MT soit encore en MT/BT.

 

 

 

19 KABASELE MUKENGE. G : Notes de cours d’appareillages et surtension des réseaux HT destinées aux étudiants de L2 Electrotechnique de lISTA/KIN édition 2017.


 

 

1.4.5.2. Fonction d’un poste

 

 

Le poste a pour fonction :

 

 

-   le couplage direct entre poste de même tension ;

-   la liaison indirecte entre poste à des tensions différentes par entremise des transformateurs de puissance qui sont connecté » à des centrales de tensions différentes ;

-   les branchements des réseaux de distribution

 

 

On distingue les types des postes suivants :

 

 

-   la sous station

-   le poste d’interconnexion ;

-   le poste de répartition ;

-   les cabines de transformation.

 

 

·   Les sous-stations

 

 

Elles sont équipées d’un transformateur abaisseur MT/MT de grande

puissance.

Elles assurent la répartition de lénergie en moyenne tension aux

différentes cabines publiques et privées.

 

 

·   Les postes d’interconnexion

 

 

Ils reçoivent par l’intermédiaire des lignes haute-tensions, lénergie

produite par une ou plusieurs centrales.

 

 

·   Les postes de répartition

 

 

Ils sont reliés aux postes d’interconnexion sans la présence des transformateurs de puissance. Ils jouent le rôle de la distribution, de répartition  par  diverses  canalisations  l’énergie  reçus  de  postes


 

 

d’interconnexion du poste de transformation au même niveau de tension.

 

 

·   Les postes de transformation

 

 

Ils ont pour rôle dadapter le niveau de tension de lénergie produite à celle consommée au fur et à mesure quon s’approche par la consommation. Ils sont de types abaisseurs de tension.

 

 

 

 

1.5. Appareillages électromécaniques d’un poste de

transformation20

 

 

Parmi   le équipement électrique principau du poste   de

transformation on distingue :

-   L’équipement de commande et de sectionnement ;

-   L’équipement de protection ;

-   L’équipement de couplage et de transfert ;

-   L’équipement de transformation.

 

 

a. L