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Les appareillages de commutation à isolation gazeuse (GIS) de 170 kV constituent une solution compacte pour les postes de transformation.

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Appareillage de commutation (GIS) 170 kV

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L'appareillage à isolation gazeuse (GIS) de 170 kV est un système d'appareillage haute tension conçu pour les réseaux de transport de classe 150 kV. Il utilise du gaz SF₆ ou des gaz isolants alternatifs respectueux de l'environnement comme milieu isolant principal et intègre des équipements de commutation et de protection haute tension dans des compartiments métalliques scellés et mis à la terre.

Un GIS de 170 kV intègre généralement des disjoncteurs, des sectionneurs, des commutateurs de mise à la terre, des transformateurs de courant, des transformateurs de tension, des parafoudres et des barres omnibus isolées au gaz dans une solution de sous-station compacte.

Fonctions principales
·Commutation de puissance : contrôle la connexion et la déconnexion des circuits de transport haute tension.
·Interruption des courants de défaut : élimine les courants de court-circuit à l’aide de disjoncteurs haute tension.
·Isolation électrique : assure une isolation sûre pour l’inspection et la maintenance.
·Protection et mesure : fournit des signaux de courant et de tension précis aux relais de protection et aux systèmes de comptage.
·Gain d’espace : offre une alternative compacte aux sous-stations AIS conventionnelles.

Applications typiques
·Sous-stations de transport 154/161 kV
·Sous-stations du réseau public
·Sous-stations souterraines et intérieures
·Centrales hydroélectriques
·Grands projets d’énergie renouvelable
·Stations de réception industrielles haute tension
·Sous-stations de traction ferroviaire
·Sous-stations côtières et situées dans des zones polluées

Caractéristiques techniques types
·Tension nominale : 170 kV
·Tension maximale du réseau : 170 kV
·Fréquence nominale : 50 Hz / 60 Hz
·Courant nominal : 1 250 A – 4 000 A
·Courant de tenue de courte durée : 31,5 kA – 63 kA
·Courant de tenue de crête : 80 kA – 160 kA
·Tension de tenue aux impulsions de foudre : jusqu’à 750 kV
·Tension de tenue aux fréquences industrielles : jusqu’à 325 kV
·Milieu isolant : SF₆ / gaz alternatif
·Installation : en enceinte intérieure ou extérieure
·Matériau de l’enceinte : alliage d’aluminium / acier inoxydable
·Indice de protection : Compartiments à gaz étanches

Composants principaux
1.) Barre omnibus isolée au gaz
·Transmet la puissance entre les baies GIS
·Entièrement enfermée dans un boîtier métallique mis à la terre
·Assure une connexion électrique compacte et fiable
2.) Disjoncteur haute tension
·Interrompt les courants normaux et de défaut
·Utilise du SF₆ ou une technologie d’interruption avancée
·Contrôlé par des systèmes de protection et d’automatisation
3.) Sectionneur (DS)
·Assure l’isolation électrique après l’interruption du circuit
·Utilisé pour la maintenance et les opérations de commutation
4.) Commutateur de mise à la terre (ES)
·Met à la terre les circuits isolés
·Garantit des conditions de maintenance sûres
5.) Transformateur de courant (CT)
·Fournit des signaux pour :
·La protection différentielle
·La protection à distance
·La protection contre les surintensités
·Le comptage commercial
6.) Transformateur de tension (VT)
·Fournit des signaux de tension pour :
·Les relais de protection
·Les systèmes de comptage
·La synchronisation
·La surveillance du réseau
7.) Parafoudre
·Protège les équipements GIS contre la foudre et les surtensions de commutation
·Limite les surtensions transitoires
8.) Compartiments à gaz
·Divisent le GIS en sections étanches indépendantes
·Permettent la maintenance sans arrêt complet
·Améliorent la fiabilité du système

Principe de fonctionnement
Fonctionnement normal
·Les conducteurs haute tension sont enfermés dans des chambres métalliques mises à la terre.
·Le gaz isolant assure une rigidité diélectrique élevée entre les parties sous tension et la terre.
·Le courant circule à travers les barres omnibus et les composants de commutation enfermés.
En cas de défaut
·Le relais de protection détecte les conditions anormales.
·Le disjoncteur reçoit un ordre de déclenchement.
·Le courant de défaut est interrompu.
·Les sectionneurs isolent la section concernée.
·Les commutateurs de mise à la terre déchargent et mettent à la terre les équipements isolés.

Avantages
·Compact par rapport aux systèmes AIS
·Haute fiabilité de l’isolation
·Excellentes performances dans les environnements pollués et côtiers
·Encombrement réduit du poste électrique
·Haute disponibilité opérationnelle
·Besoins de maintenance réduits
·Sécurité du personnel améliorée
·Adapté aux environnements intérieurs, souterrains et difficiles
·Longue durée de vie

Configurations types des appareillages GIS
GIS à barre omnibus simple
·Disposition simple
·Investissement réduit
·Adapté aux postes de transformation standard
GIS à double barre omnibus
·Fonctionnement flexible
·Permet la maintenance sans coupures majeures
GIS à barre omnibus en anneau
·Améliore la continuité de l’alimentation électrique
·Utilisé dans des emplacements stratégiques du réseau
GIS « un disjoncteur et demi »
·Configuration à haute fiabilité
·Utilisé dans les postes de transport critiques

Normes applicables
·CEI 62271-1 – Spécifications communes aux appareillages de commutation et de commande à haute tension
·CEI 62271-100 – Disjoncteurs à courant alternatif haute tension
·IEC 62271-102 – Sectionneurs et commutateurs de mise à la terre
·IEC 62271-203 – Appareillages de commutation à isolation gazeuse et à enveloppe métallique supérieurs à 52 kV
·IEEE C37.122 – Sous-stations à isolation gazeuse

Applications typiques par secteur
·Services publics d’électricité : postes de transport 154/161 kV
·Énergies renouvelables : intégration à grande échelle de l’éolien et du solaire au réseau
·Énergie hydraulique : postes de surtension des générateurs et postes de transport
·Installations industrielles : postes de réception d’énergie haute tension
·Chemins de fer : postes de traction haute tension
·Infrastructures urbaines : postes intérieurs compacts
·Pétrole et gaz : réseaux électriques fiables au niveau du transport

Caractéristiques principales
·Tension nominale 170 kV
·Adapté aux réseaux de transport de 150/154/161 kV
·Construction à enceinte métallique et isolation au gaz
·Intégration de disjoncteurs (CB), de transformateurs de courant (CT), de transformateurs de tension (VT), de sectionneurs (DS), de sectionneurs de sécurité (ES) et de protection contre les surtensions
·Encombrement réduit par rapport aux systèmes AIS
·Rigidité diélectrique élevée
·Excellente résistance aux conditions environnementales
·Faible entretien et haute fiabilité
·Adapté aux sous-stations numériques et aux réseaux intelligents
·Conçu conformément aux normes CEI 62271 et IEEE C37.122