Brevet FR2694603A1 — publié le 19940211

STATION DE POMPAGE La présente invention concerne une station de pompage qui fonctionne tantôt en producteur d'énergie électrique, tantôt en consommateur d'énergie. Dans le premier cas, de l'eau, tombant d'un niveau supérieur à un niveau inférieur, entraîne une turbine hydraulique accouplée à un alternateur qui fournit de l'énergie à un réseau électrique à travers un transformateur très haute tension/moyenne tension (désigné dans la suite en abrégé par transformateur THT/MT), fonctionnant en élévateur de tension. Dans le second cas,le réseau fournit à un moteur, à travers le même transformateur de tension, de l'énergie électrique, le moteur entraînant une pompe qui élève l'eau au niveau supérieur.L'excitation des machines est réalisé au moyen de générateurs statiques à thyristors alimentés par des transformateurs moyenne tension/basse tension (en abrégé MT/BT), connectés au transformateur THT/MT et pour cette raison appelés transformateurs de soutirage. La station de pompage est séparée du réseau par un disjoncteur. Avant tout démarrage d'une machine, moteur ou alternateur selon le mode d'exploitation choisi, il est nécessaire de mettre sous tension le transformateur THT/MT pour que celui-ci soit en mesure d'alimenter le transformateur de soutirage correspondant à la machine utilisée. En raison de la faible puissance du transformateur de soutirage, tout se passe comme si le transformateur THT/MT était mis sous tension à vide. Or on sait que la mise sous tension à vide d'un transformateur donne naissance à un courant d'appel dont la valeur crête dépend de la valeur de la tension au moment de l'enclenchement; si l'enclenchement a lieu lorsque la tension alternative passe par un extrémum, le courant d'appel est faible; lorsque la mise sous tension a lieu lorsque la tension du réseau est au voisinage de zéro, le courant d'appel peut atteindre des valeurs importantes, de l'ordre de 5 à 10 fois le courant nominal du transformateur. Cette surcharge a pour effet de créer des fatigues dans le transformateur en raison des efforts électromagnétiques engendrés ainsi qu'unaccroissement du veillissement des isolants. Ce vieillissement des isolants peut être encore accéléré si des phénomènes de ferro-résonance parallèle prennent naissance. Or, un transformateur d'une station de pompage peut être sollicité plusieurs fois par jour, de sorte qu'à moins d'être surdimensionné de manière très importante, il est sujet à une dégradation rapide. Un but de l'invention est d'équiper la station de pompage de moyens pour limiter le courant d'appel dans le transformateur au moment de l'enclenchement. Ces moyens sont fondés sur l'observation que le courant d'appel est d'autant plus faible que l'enclenchement du transformateur est effectué à un instant où la tension du réseau est plus proche d'un extrémum. L'invention a donc pour objet une station de pompage fonctionnant tantôt en producteur d'énergie par l'action d'une turbine entraînée par une chute d'eau d'un niveau supérieur à un niveau inférieur, ladite turbine étant couplée à un alternateur relié à un réseau électrique à travers un transformateur THT/MT en série avec un disjoncteur, tantôt en consommateur d'énergie en élevant de l'eau du niveau inférieur au niveau supérieur au moyen d'une pompe entraînée par un moteur électrique alimenté par ledit réseau à travers ledit transformateur THT/MT, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen agissant sur la commande du disjoncteur pour n'autoriser sa fermeture sur le transformateur THT/MT à vide qu'à un instant séparé au maximum de 1,2 millisecondes de part et d'autre de l'instant de passage par un extrémum de la tension du réseau. L'invention est précisée par la description donnée ciaprès d'un mode particulier de réalisation, en référence au dessin annexé dans lequel: - la figure 1 est une vue schématique d'une station de pompage, - la figure 2 est un schéma du dispositif de commande du disjoncteur, - la figure 3 est un diagramme représentant le courant d'appel dans le transformateur lorsque l'enclenchement du disjoncteur a lieu au zéro de la tension du réseau, -la figure 4 est un diagramme représentant le courant d'appel dans le transformateur lorsque l'enclenchement du du disjoncteur a lieu à un instant séparé de plus ou moins 1,2 millisecondes d'un extrémum de la tension du réseau. Dans la figure 1, la référence El désigne un réservoir d'eau à un niveau supérieur alimentant par une conduite CN1 une turbine hydraulique T placée près d'un réservoir E2 à un niveau inférieur. La turbine est couplée à un alternateur débitant sur un réseau R par l'intermédiaire d'un transformateur très thaute tension/moyenne tension THT/MT. Une pompe P, entraînée par un moteur M, permet de remonter l'eau du niveau inférieur au niveau supérieur; le moteur est alimenté par le réseau à travers le transformateur THT/MT. Des disjoncteurs D1 et D2 permettent d'isoler les appareils et de permettre les commutations d'un type de fonctionnement à l'autre.Un disjoncteur DTHT isole la station du réseau haute tension. On a désigné par T1 et T2 des transformateurs de soutirage pour l'alimentation de thyristors destinés à l'excitation du moteur et de l'alternateur. Comme il a été déjà expliqué, la commutation d'un type de fonctionnement à l'autre nécessite l'ouverture du disjoncteur DTHT,de sorte que le transformateur THT/MT est soumis fréquemment à une mise sous tension à vide, et, par suite, à un risque de surintensité. Pour éviter cet inconvénient, et conformément à l'invention, la station est équipé d'un moyen MI agissant sur la commande C du disjoncteur pour n'autoriser sa fermeture qu'à un instant séparé au maximum de 1,2 millisecondes de part et d'autre de l'instant de passage par un extrémum de la tension du réseau. De la sorte, l'intensité dans le transformateur ne peut dépasser deux fois l'intensité nominale In, comme l'ont montrée des calculs de simulation effectués par le Demandeur. La figure 2 illustre un exemple de réalisation du moyen précité: le moyen MI comprend un diviseur capacitif C1-C2 fournissant, à un déphasage de 90 degrés près, une image de la tension du réseau. Cette tension image est adressée à un détecteur de passage par zéro TS, tel qu'un trigger de Schmidt, dont la sortie est reliée à un compteur CC (par exemple un chronomètre en millisecondes). Le compteur est ajustable et est réglé pour fournir en sortie une impulsion de commande après une temporisation réglable qui tient compte: a) du temps de fonctionnement du disjoncteur ( temps qui s'écoule entre l'instant où l'ordre de fermeture est donné et l'instant où les contacts du disjoncteur se touchent: de l'ordre de 50 à 60 millisecondes selon le type d'appareil), b) de la dispersion mécanique, de l'ordre de la milliseconde c) du temps de préamorçage, de 1 à 2 millisecondes selon le type de disjoncteur. A la sortie du compteur, une impulsion commande le fonctionnement de l'interrupteur TB en série avec la bobine de déclenchement B du disjoncteur. Le diagramme de la figure 3 montre que si l'on ferme le disjoncteur lorsque la tension U du réseau est à zéro, le courant d'appel Im atteint une valeur égale à six fois l'intensité nominale In (500 A dans l'exemple choisi) du transformateur. Le diagramme de la figure 4 montre qu'en fermant le disjoncteur au plus tard 1,2 millisecondes avant ou après un extrémum de la tension U du réseau, la crête du courant d'appel Im ne dépasse pas 2 fois le courant nominal du transformateur, ce qui est parfaitement tolérable pour celui-ci, même lorsqu'il est appelé à fonctionner plusieurs fois par jour. L'invention s'applique plus particulièrement aux stations de pompage dans lesquelles le transformateur est connecté au réseau au moins une fois par jour. REVENDICATIONS 1/ Station de pompage fonctionnant tantôt en producteur d'énergie par l'action d'une turbine (T) entraînée par une chute d'eau d'un niveau supérieur (El) à un niveau inférieur (E2), ladite turbine étant couplée à un alternateur (A) relié à un réseau électrique (R) à travers un transformateur (THT/MT) en série avec un disjoncteur (DTHT), tantôt en consommateur d'énergie en élevant de l'eau du niveau inférieur (E2) au niveau supérieur (El) au moyen d'une pompe (P) entraînée par un moteur électrique (M) alimenté par ledit réseau (R) à travers ledit transformateur (THT/MT), caractérisé en ce qu'il comporte un moyen (MI) agissant sur la commande (C) du disjoncteur (DTHT) pour n'autoriser sa fermeture sur le transformateur (THT/MT) à vide qu'à un instant séparé au maximum de 1,2 millisecondes de part et d'autre de l'instant de passage par un extrémum de la tension du réseau (R). 2/ Station de pompage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen comprend un transformateur de tension (C1-C2) fournissant une image de la tension du réseau, un dispositif (TS) de détection du passage par zéro de la tension image, ledit dispositif de détection actionnant un chronomètre en millisecondes (CC) fournissant en sortie, après une temporisation réglable, une impulsion de commande de l'interrupteur (TB) en série avec la bobine de commande du disjoncteur (DTHT).