Chapitre IV : Installation et mise en service
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IV.1 Introduction
L'installation d'un groupe électrogène doit
répondre à certaines règles, qui doivent
impérativement être respectées, pour
bénéficier d'un fonctionnement correct du matériel. Ne pas
respecter les principes fondamentaux expose l'ensemble de l'installation
à des dégradations et des usures anormales. L'utilisation d'un
groupe électrogène nécessite des précautions
à l'installation du groupe électrogène, et répond
à une réglementation du groupe électrogène. La
masse du groupe électrogène et les masses des matériels
d'utilisation doivent être interconnectées par un conducteur de
protection (prise de terre) quelle que soit la classe du groupe
électrogène. L'utilisation d'appareils ne doit se faire que si le
groupe électrogène est équipé d'un disjoncteur
différentiel afin d'éviter les risques d'électrisation.
IV.2 Raccordement de la tuyauterie de
l'échappement
L'étude de l'évacuation des gaz brulés
d'un groupe électrogène ne doit pas être
considérée comme mineure sous prétexte qu'un tuyau peut
toujours s'installer, même dans les endroits les plus inaccessibles. En
effet, un certain nombre de contraintes doivent être respectées
telles que l'isolation, la suspension, le niveau sonore et la pollution de
l'air. Il faut retenir que plus un circuit est tortueux, plus il provoque des
pertes de charge et par voie de conséquence, son diamètre sera
important, donc lourd et ses supports et silencieux coûteux.
Photo 5 : la tuyauterie de
l'échappement
a) Le tuyau
L'utilisation de tuyau sans soudure est conseillée :
toutefois pour des raisons de poids, des tuyauteries en tôles
spéciales échappement peuvent être intéressantes.
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b) Les coudes
Les coudes devront avoir un rayon de courbure minimum
égal à 2D si possible en un seul élément.
c) Le flexible
Ceci permet des débattements latéraux importants
dus aux dilatations provoquées par la chaleur, mais de faible amplitude
longitudinale.
Ce composant ne doit pas supporter le poids de la tuyauterie
d'échappement, son alignement devra être parfait sous peine de
rupture.
IV.3 Fixation et suspension des tuyauteries et
silencieux
D'un montage correct et d'une suspension adaptée,
dépendra, pour une grande part, la durée
de vie de l'installation.
Photo 6 : La suspente Photo 7 : la tuyauterie,
pied de colonne, et silencieux
a) La suspente
Généralement constituée d'un collier de fer
plat au plafond, la suspente permet la libre dilatation de la tuyauterie.
b) Le pied de colonne
Le pied de colonne est destiné à recevoir le poids
de la tuyauterie verticale.
c) Suspension des silencieux
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Les suspensions de silencieux sont destinées à
recevoir le poids du silencieux ; elles peuvent être verticales ou
horizontales.
d) Isolation thermique
Suivant le type d'installation, on peut être
amené à isoler la chaleur dégagée dans le local
(qui pénalise le refroidissement), ou pour des questions de
sécurité envers le personnel d'entretien. Une fois l'isolation
faite, la température de surface ne doit pas être
supérieure à 70°C. Le matériau utilisé pour se
faire étant de la laine de roche (à l'exclusion de l'amiante) ou
de la laine de verre. L'isolation peut être recouvert
éventuellement de coquilles d'aluminium, afin d'améliorer
l'esthétique de l'installation et la tenue du calorifuge (ce qui n'est
pas le cas de l'isolation de la tuyauterie de l'installation à laquelle
nous avons assisté, mais plutôt une isolation faite de bande
plâtrée). Dans le cas de notre installation, avec une telle
puissance fournie, une épaisseur de laine de verre de 50 mm doit
être considérée comme un minimum.
Photo 8 : Isolation thermique de la tuyauterie
d'échappement
e) Les silencieux
? Généralités
Ils atténuent le bruit par absorption ou
déphasage de l'onde sonore. Un échappement devra être
suspendu efficacement, les supports ne devront en aucun cas être repris
sur le groupe (sauf pour les montages d'origine). Un compensateur
d'échappement sera monté à la sortie du moteur. La
tuyauterie ne sera jamais d'un diamètre inférieur à celui
(le tuyau moteur) du groupe et sa direction sera telle qu'aucun retour de gaz
ne se fasse dans le local.
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Photo 9 : Silencieux extérieur du
groupe
? Silencieux à absorption
Le passage du gaz s'effectue dans un conduit insonorisée
constitué d'un matériau absorbant de haute efficacité (ex
de notre cas : laine de verre) acoustique protégé par une
tôle perforée.
IV.4 Câblage
électrique
Photo 10 : Différents câbles
utilisés pour le câblage des circuits
Pour le câblage, dont fait partie la coupe, la
dénudation et le sertissage, l'outillage utilisé se compose de
:
? Une pince à dénuder,
? Un trousseau de clés composé aussi bien de
clés plates que de clés pipe,
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? Une pince coupante,
? Une pince à colson,
? Une pince à sertir les cosses,
Le choix de la section des câbles pour le câblage,
nécessite un calcul minutieux :
w' Caractéristique des câbles
utilisés
U 1000 R2V :
Type de série : U = Norme UTE
Tension nominal : 1000 =1000V
Âme non rigide
R : Enveloppe isolante des conducteurs en
polyéthylène réticulé (PR2)
2 V: Gaine de protection épaisse
w' Calcul des sections de câbles
La méthode d'exécution d'une canalisation doit
tenir compte pour les courants admissibles dans les canalisations non
enterrées [3]:
- Méthode de référence :
B;
- Mode de pose : sous caniveaux fermés :
41;
- Facteur de correction associé à la méthode
de référence(F1):0,95 ;
- Facteur de correction pour température ambiante
(F2):1;
- Facteur de correction pour conducteur chargé
(F3):1 ;
- Facteur de correction pour zone ou emplacement à risque
d'explosion (F) :0,85;
- Coefficient de correction par protection disjoncteur :
K3 ;
Méthode de détermination de la section de
câble à utiliser pour le raccordement du groupe
électrogène à la partie puissance :
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La puissance du groupe étant de : 55O kVA
=S=I×U×v3 signifie par conséquent que I=
AN: I= =793,856
I=793,856 A.
Soit I= le courant nominal du groupe
électrogène. Le courant admissible dans une canalisation ( ) :
AN: = =983,104 A
= 983,104 A
La correspondance dans le tableau de choix de câble de
Annexe 2 : Choix section minimale du courant
admissible ( ) donne pour une section (S) en cuivre :
S=630mm2 =
2×315 on
prend la valeur immédiatement inférieure compte tenu du manque de
câble de section 315 mm2. Nous
aurons donc S=2×300
mm2.
On prendra comme section de câbles, 2 câbles de
240mm2 par phase. Cela supportera normalement le
courant par phase. Aussi pour des questions de prix, le choix se porta sur les
câbles 240 mm2 de section. Ainsi pour le neutre, le couplage
du groupe étant en étoile, on pourra utiliser un seul câble
de section 240mm2.
IV.4.1 Circuit de puissance
Ils peuvent être du type unipolaire ou multipolaire
(plusieurs câbles par phase) en fonction de la puissance du groupe
électrogène (dans notre cas le circuit de puissance est du type
multipolaire). De préférence, les câbles de puissance
seront du type H07RNF, installés en caniveau ou sur chemin de
câbles réservés à cet usage.
La section minimale de câble appropriée en fonction
de la puissance du groupe.
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RAPPEL : l'intensité est déterminée comme
suit : [I = "]
Forme simplifiée I : Intensité nominal
débitée par l'alternateur
En triphasée 380V : I =550 x 1,5 P : Puissance apparente
nominale de l'alternateur
En monophasée 220V : I =550 x 2,6 U : Tension
d'utilisation
IV.4.2 circuit de commande
Le circuit de commande est constitué
généralement de câbles multipolaires et installés
comme les câbles de puissance, en caniveau ou sur chemin de
câbles. Les sections minimales en rapport avec notre installation sont
données pour une longueur maximale de 21 m entre groupe et armoire :
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?
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Les sécurités .
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1, 5 mm
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?
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L'ordre de démarrage ..
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4, 0 mm
|
?
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La référence tension batteries
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4, 0 mm
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?
|
Le préchauffage
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2, 5 mm
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IV.4.3 circuit d'excitation
Les deux batteries de 24V chacune, sont installées
à proximité du démarreur électrique.
Les câbles seront raccordés directement des bornes
de la batterie aux bornes du démarreur. Les consignes à respecter
sont de veiller à la correspondance des polarités + et entre la
batterie et le démarreur. La section minimale de câble sera de 70
mm2 pour les groupes de puissance 400 à 500kVA
[1]. Elle varie en fonction de la puissance du groupe mais
aussi de la distance entre les batteries et les groupes (chutes de tension en
ligne).
IV.5 Raccordement du groupe sur le réseau
électrique
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Photo 12 : L'inverseur
Il est déconseillé de tenter un branchement
d'une sortie de groupe électrogène sur une prise domestique.
Pour raccorder un groupe électrogène sur le
réseau électrique, il faut utiliser obligatoirement un inverseur
raccordé sur le groupe et intercalé entre le compteur et le
tableau de distribution. L'inverseur permet d'isoler 2 sources d'énergie
pouvant fonctionner en parallèle mais séparément (groupe
et réseau). Généralement appelé INVERSEUR NORMAL /
SECOURS (INS), il est composé de 2 contacteurs (2, 3 ou 4 pôles).
L'inverseur est séparé du groupe et est installé au plus
près du disjoncteur.
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Image : principe de
l'inverseur
Nous pouvons vous proposer le schéma de câblage de
l'inverseur coté groupe de 550 kVA
Schéma n°2 : Principe multifilaire de
l'inverseur
Le schéma unifilaire du raccordement des deux groupes (440
kVA et 550 kVA) à l'utilisation par la machinerie de l'ONATEL se
présente comme suit :
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Annexe1 : Principe unifilaire de
l'inverseur
IV.6 Raccordement du câble de mise à
la terre
Photo 11 : Piquet de terre
Le câble pour la mise à la terre est en cuivre
pour permettre une bonne conductivité et mesure 14 m, il est
spécialement nu et est raccordé à la barre de terre qui
elle-même est raccordé à la prise de terre. Son rôle
est de conduire les courants de fuite du groupe électrogène
à la terre.
[4] Au niveau des appareils électriques,
il existe 4 classes de sécurité qui s'appliquent également
aux groupes électrogènes :
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Classe
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Description
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0
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Matériel possédant uniquement une isolation
fonctionnelle (assurant le fonctionnement convenable et la protection
fondamentale), sans dispositif permettant le raccordement des parties
métalliques à un conducteur de protection. Interdit en Europe.
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1
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Matériel possédant une isolation fonctionnelle,
avec un dispositif permettant le raccordement des parties métalliques
à un conducteur de protection (liaison à la terre).
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2
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Matériel possédant une double isolation des parties
actives (isolation fonctionnelle et matérielle). Pas de liaison à
la terre des parties métalliques.
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3
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Matériel de classe 2 équipé d'un
transformateur TBTS (Très Basse Tension Séparée).
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Tableau 2 : Classe de matériel pour la
protection
Les principales différences entre des appareils de classe
1 et des appareils de classes supérieures sont donc les suivantes :
? Classe 1 : protection via la prise de terre : c'est le plus
souvent le cas du groupe
électrogène portable de quelques kVA mais
applicable au groupe de forte puissance. ? Classes 2 et 3 : Aucune partie
accessible ne peut être soumise à une tension
dangereuse même à la suite d'un défaut.
Dans le cas du groupe électrogène installé
nous sommes dans le cas de matériel possédant une isolation
fonctionnelle et liaison à la terre des masses métalliques. Le
régime de mise à la terre adopté pour l'installation est
le régime IT.
IV.7 Essai et mise en service
Le démarrage est une fonction qui passe tout à
fait inaperçue sur un moteur, lorsqu'elle est réalisée
avec succès ; mais qui paralyse le moteur si les diverses tentatives se
traduisent par un échec! De cette fonction discrète dépend
donc le fonctionnement de tout un ensemble complexe ; et l'on comprend toute
son importance dans les groupes électrogènes à
démarrage automatique, qui peuvent secourir les fonctions vitales dans
un hôpital ou une entreprise.
Aussi, afin de réussir à coup sûr le
démarrage d'un groupe, multiplie-t-on le nombre et les
procédés de démarrage. On distingue alors un
démarrage principal et un démarrage de secours qui intervient en
cas de défaillance du système principal
(généralement, en mode automatique, 3 tentative de 5 secondes
sont possibles, le système de secours reprenant le même cycle en
cas de défaillance du premier).
Le dimensionnement des systèmes de démarrage
dépend directement des conditions de température du moteur,
ainsi, pour des démarrages par température très basses,
convient-il d'envisager quelquefois des artifices de démarrage tels que
préchauffage de l'air d'admission, préchauffage de fuel,
injection de produit facilement inflammable dans les collecteurs,...Ce qui
n'est pas le cas de notre groupe. Ces dispositifs s'appliquent
généralement aux groupes à démarrage automatique,
eux étant préchauffés globalement (chauffage de l'eau de
refroidissement, chauffage l'huile et des locaux,...). Les batteries se
rechargent automatiquement grâce à un alternateur ou un
chargeur.
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Trois systèmes de démarrage pour groupe
électrogène sont possibles :
? Electrique : système le plus
généralisé, celui-ci consiste en un moteur
électrique de 24 V actionné par une ou plusieurs batteries
normalement au plomb et exceptionnellement alcaline. Le moteur
électrique entraîne la couronne dentée du volant du moteur
sur l'ordre d'un contacteur électrique. Lorsque le moteur diesel a
démarré et que le volant moteur a atteint sa vitesse requise, le
pignon du moteur électrique se retire automatiquement de la couronne
dentée.
? Pneumatique : le démarrage pneumatique
consiste en un démarrage pneumatique actionné par le débit
d'une ou deux bouteilles d'air pressurisé par un compresseur d'air. Le
déroulement et le fonctionnement est identique au démarrage
électrique. Les bouteilles d'air compresseur seront placées le
plus près du groupe électrogène.
? Mécanique : plusieurs systèmes sont
possibles mais sont réservés aux groupes de petites puissances :
à ressort, à manivelle, etc....
Ces 3 systèmes de démarrage peuvent être
couplés entre eux : ? électrique/ pneumatique
? électrique/mécanique
IV.8 Conclusion
Le groupe électrogène nécessite un bon
entretien et une bonne maintenance qui lui sont nécessaire et important.
Il ressort que la mise en service d'un groupe peut être faite
après les différents raccordements et les fixations des
tuyauteries d'échappement. Ainsi, le câblage électrique, le
circuit de puissance, de commande et d'excitation ont une grande importance
dans l'installation pour le bon fonctionnement du groupe
électrogène.
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Suggestions et recommandations
L'entreprise Projet Production International dans laquelle
nous avons effectué notre stage consent des investissements massifs pour
acquérir du matériel de qualité assez performant et avec
plusieurs soumissions à des offres à la fois. Le plus souvent les
marchés leur sont octroyés, ce qui les amène à
être sur plusieurs chantiers avec a peu près les mêmes
délais.
Cependant elle doit mettre tous les moyens à leur
disposition pour pouvoir terminer les chantiers avant les délais pour un
gain de temps, car le projet d'installation auquel nous avons pris part a
respecté au juste les délais, alors que cela aurait pu finir bien
avant. Pour cela le renforcement de l'effectif du personnel sur les sites
d'installations électriques serait un atout.
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