1 2 3 1Introduction : __________________________________________________________ 6 2Couplage, marche vide _________________________________________________ 6 2.1Conditions lectriques de couplage en parallle :_______________________________6 2.2Manuvres de couplage d'un alternateur :____________________________________7 2.3Cas des alternateurs triphass : _____________________________________________9 3Principaux appareils de synchronisation : ___________________________________ 9 4Marche en charge : ____________________________________________________ 10 5Rpartition des puissances entre les moteurs de deux alternateurs coupls en parallle : ________________________________________________________________ 10 5.1Gnralits : ____________________________________________________________10 5.2Statisme : ______________________________________________________________11 5.3Stabilit du couplage : ____________________________________________________12 5.4Couplage en parallle des systmes statisme positif : _________________________14 5.5Influence de la paresse des rgulateurs : __________________________________17 5.6Pratique du couplage :____________________________________________________19 6Diagramme de la marche en parallle : ____________________________________ 19 7Fonctionnement optimal raliser : _______________________________________ 21 8Comment on ralise le fonctionnement optimal :_____________________________ 21 9Mise en charge et dcouplage d'un alternateur : _____________________________ 23 10Stabilit de la marche en parallle : _____________________________________ 26 11Stabilit statique. Puissance synchronisante. Couple synchronisant : __________ 28 11.1Stabilit statique : _______________________________________________________28 11.2Puissance synchronisante : ________________________________________________28 11.3Couple synchronisant : ___________________________________________________28 12Consquences des fautes de couplage : ___________________________________ 29 12.1Ingalit des tensions :____________________________________________________29 12.2Diffrence de phases entre la F.. M. E de l'alternateur et la tension U entre barres :30 12.3Diffrence des frquences : ________________________________________________30 13Oscillations ou pompages des alternateurs en parallle : ____________________ 30 13.1Oscillations propres ou libres :_____________________________________________30 13.2Oscillations forces imputables au moteur : __________________________________31 13.3Oscillations imputables au rgulateur :______________________________________31 14Protection des alternateurs : ___________________________________________ 32 14.1Gnralits : ____________________________________________________________32 4 14.2Protection et surveillance des petits alternateurs et services auxiliaires de centrales lectriques : ___________________________________________________________________32 15Protection du groupe lectrogne _______________________________________ 35 15.1Principe gnral de la protection ___________________________________________35 15.2Dlestage _______________________________________________________________39 16Coupleurs automatiques : _____________________________________________ 41 16.1Gnralits : ____________________________________________________________41 16.2Performances des dispositifs SYNALFA 2407 : _______________________________42 16.2.1Processus de couplage manuel : ________________________________________________42 16.2.2Rglage des rgulateurs : _____________________________________________________43 16.3Description gnrale : ____________________________________________________43 16.3.1Description de la partie coupleur : ______________________________________________44 16.3.2Synchroniseur : _____________________________________________________________44 16.3.3Dtection d'cart de frquence : ________________________________________________44 16.3.4Trigger de synchro : _________________________________________________________45 16.3.5Discriminateur vite : _______________________________________________________46 16.3.6Actionneurs :_______________________________________________________________46 16.3.7Le coupleur proprement dit : __________________________________________________47 16.3.8Rappel des conditions remplir pour raliser un couplage correct : ____________________48 16.3.9Ordre de couplage : _________________________________________________________48 16.3.10Constitution du coupleur (se rapporter au schma ci-joint) : __________________________49 16.4Description du rpartiteur de charges actives : _______________________________52 16.4.1quirpartition : ____________________________________________________________52 16.4.2Description de lquirpartiteur : _______________________________________________53 16.4.3Transformateurs dintensit : __________________________________________________53 16.4.4Relayage : _________________________________________________________________54 16.4.5Dtecteurs d'carts de puissance : _______________________________________________54 16.4.6Amplificateur diffrentiel : ____________________________________________________55 16.4.7D.E.F.(Dtecteurs dcart de frquence) : ________________________________________56 16.4.8Discriminateur : ____________________________________________________________56 16.4.9Actionneurs :_______________________________________________________________57 16.5Modes spciaux de rpartition des charges :__________________________________57 16.5.11re rpartition spciale : ______________________________________________________58 16.5.2Source courant constant : ____________________________________________________58 16.5.3Comparateur de puissance Tristat :______________________________________________59 16.5.42ime rpartition spciale : _____________________________________________________59 16.6Principes de construction : ________________________________________________60 16.6.1Technologie : ______________________________________________________________60 16.6.2Alimentations : _____________________________________________________________60 16.7Rgles gnrales de mise en service : ________________________________________60 16.7.1Rglages pralables des rgulateurs de vitesse et de tension : _________________________60 16.7.2Rglages des potentiomtres dactionneur : _______________________________________61 17Excitation des alternateurs : ___________________________________________ 62 17.1Pourquoi une excitation variable : __________________________________________62 17.2Description des diffrentes sortes de source de puissance :______________________64 17.2.1Excitatrice courant continu : _________________________________________________65 17.2.2Alternateur-excitateur dbitant sur redresseurs :____________________________________66 17.2.3Auto-alimentation : __________________________________________________________66 17.2.4Auto-alimentation drivation pure : ____________________________________________67 17.2.5Auto-alimentation avec compoundage srie : ______________________________________67 5 17.2.6Auto-alimentation avec compoundage parallle : ___________________________________69 17.3Thorie simplifie du compoundage : _______________________________________69 17.3.1Compoundage srie : ________________________________________________________69 17.3.2Compoundage parallle : _____________________________________________________72 18Exemple de systme dexcitation : lE.S.C.R.T. : ___________________________ 73 18.1Performances de la rgulation : ____________________________________________73 18.1.1En rgime tabli : ___________________________________________________________73 18.1.2En rgime variable : _________________________________________________________73 18.2Principe de fonctionnement de lexcitation et de la rgulation (type ESCRT) : _____73 18.2.1Fonctionnement : ___________________________________________________________75 18.2.2Fonctionnement vide : ______________________________________________________75 18.2.3Fonctionnement en charge sans rgulation : _______________________________________76 18.2.4Transformateur de courant : ___________________________________________________77 18.3. Circuit de rpartition des charges ractives (CK) : ___________________________78 18.4.Autres synoptiques dexcitation dalternateur : ______________________________80 6 COUPLAGE DES ALTERNATEURS 1 Introduction : 1.Unecentralecourants alternatifscomporteplusieurs alternateurs.Quand,disposant d'unecertainenergie mcanique,onseproposede latransformerennergie lectriquecourants alternatifs,onagnralement le choix entre l'emploi d'un seul alternateurpuissantoula rpartitiondelapuissance lectriqueentreplusieurs units.C'est,leplussouvent,la deuximesolutionquiest prfrable;nonseulement parcequ'enprvisiond'un accidentsurl'unique alternateurilfaudraitdisposer d'unemachinedesecoursde mmepuissance,maisencore parcequelapuissance demandeparunrseauest trsvariable:unseul gnrateurprvupourla chargemaximalefonctionnerait souvent fraction de charge et sonrendementmoyenserait mdiocre. 2.Lesalternateurssont toujourscouplsenparallle.- Onenvisagedoncl'installation deplusieursgroupes lectrognes,c'est--dire d'ensemblesmoteurs-gnrateurslectriques.Une question se pose alors : doit-on lescouplerensrie,c'est--diredefaontellequeleursF. .M.s'ajoutent,oubienen parallle afin que s'additionnent leurs courants dbits ?Lecouplageensrien'est pasutilis.Eneffetlegraphe vectorieldesF..M.(en prenantlecourantcommun deuxalternateurscomme origine des phases) serait celui de la fig.1 ci-dessous. Sil'alternateur1prenaitde l'avance,l'angle1deviendrait plusgrand.Lapuissance lectromagntiqueE1Icos1 decetalternateurdeviendrait pluspetiteetilopposeraitla turbine un couple rsistant plus faible,caused'unnouvel accroissementdevitesse.La marcheensrieestdonc instableetparconsquent inutilisable(Sautlecastrs rarededeuxalternateurs mcaniquementaccoupls(les anges1et2sontalorslis entreeux).D'ailleursle couplageensrieservirait obtenirdestensionsleves, maisc'estcequepermetle transformateur statique.2Couplage, marche vide 2.1 Conditions lectriques de couplage en parallle : Conditionpralableau couplage.-Soitungnrateur Gdbitantdansunrseau extrieurquelconque.Soitla tensionentrelesbornesde couplage.DsignonsparE,la f..m.dugnrateurG,parz son impdance intrieure.Suivant que cette f. . m. E serasuprieureouinfrieure Uaumomentonous fermeronsl'interrupteurde couplage,lamachineG, fonctionneracomme gnratriceourceptriceet sera parcourue par un courant I donn par a relation :E = U + z I IE Uz

(gnrateur), E = U - z I IU Ez

(moteur), Commelimpdancezdu gnrateurG,est gnralementtrspetite,le courantIpeutprendre,pour unediffrenceassezfaible entreEetU,unevaleurassez importante et cela brusquement aumomentol'onferme l'interrupteur.Cecourantdtermineun brusquecouplersistant(E> U)ouunbrusquecouple moteur(E 2 MVA) (Nota: 46,49, 32P et 32Q peuvent aussi tre relis aux transformateurs de courant des phases). protections relies aux transformateurs de tension : o25 : synchro-check (uniquement pour fonctionnement parallle) o27 : manque de tension o59 : surtension o81 : max et mini de frquence 37 oprotections relies aux transformateurs de courant cot ligne (seulement pour fonctionnement parallle): o67 : max de courant directionnelle (non ncessaire si 87G est utilise) o67N : max de courant directionnelle homopolaire (sur TI tore, pour une meilleure sensibilit) oprotections mcaniques gnrales du groupe, relies des dtecteurs : o49T : temprature stator (recommande pour alternateurs au-dessus de 2 MVA) o49T : temprature paliers (recommande pour alternateurs au-dessus de 8 MVA) o64F : protection terre du rotor Letableauci-aprs(voirFigure32)donnedesexemplesderglagestypespour chacunedesprotectionsetindiquelactionquisensuit.Cetteinformationdoittre vrifieauprsdufabricantdugroupelectrognepourchaqueapplication.Unarrt gnral signifie louverture et le blocage du disjoncteur du groupe, coupure de lexcitation et larrt darrive fuel au moteur. ProtectionRglage typeAction 270,75 Un, T 3 s T > temps des 51, 51V et 67Arrt gnral32P1-5 % si turbine, 5-20 % si Diesel , T = 2 s Arrt gnral 32Q0,3 Sn, T = 2 sArrt gnral 460,15 In, courbe temps inverseArrt gnral 4980% capacit thermique = alarme 120% capacit thermique = dcl.constante de temps 20 min fonction constante de temps 40 min arrt Dclenchement du disjoncteur seul, la surcharge pourrait tre temporaire 511,5 In, 2 sArrt gnral 51G10 A, 1 sArrt gnral 51V1,5 In, T= 2,5 sArrt gnral 591,1 Un, 2 sArrt gnral 81Max de frquence: 1,05 Fn, 2 s Mini de frquence: 0,95 Fn, 2 s Arrt gnral 87G5 % InArrt gnral 67In, 0,5 sArrt gnral 67NIs0 10 % du courant de dfaut terre, 0,5 s Arrt gnral 25Frquence < 1 Hz, Tension < 5 %, Angle dphasage Vaetragiracomme silatensiontaittrop leve,etdiminuera lexcitation,donc lalternateurfournira moins de ractif (Figure 55). Figure 54 Figure 55 80 18.4.Autres synoptiques dexcitation dalternateur : gnrateur 1 stator2 rotor 3.pont redresseur, 4.induit, 5.inducteur, 6.rgulateur, 7.transformateurs dintensit 8. pont redresseur, 9.rglage de la tension, 10.deuxime inducteur de lexcitatrice, 11.transformateur de courant 12.circuit damorage 81 gnrateur 1 stator2 rotor 3.selfs, primaire transformateur 4 information tension5 information intensit 6. secondaire transformateur, 7.pont redresseur, 8.courant de saturation, 9.selfs saturables, 10.rgulateur, 11.transformateur de courant pour oprations annexes, 12.circuit damorage. 82