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Aout 2024
INSTITUT SUPERIEUR PEDAGOGIQUE ET TECHNIQUE
I.S.P&T/LIKASI
B.P. 75
Section: Sciences Exactes et
Appliquées
Department: Electrotechnique
« Etudes des causes de l'instabilité du
réseau de distribution basse tension desservi par le poste fermier
»
Travail de fin d'études présenté et
défendu en vue de l'obtention du grade de licencié en
pédagogie et techniques Appliquées.
Option : Electrotechnique
Par : MUTOMBO NGUDIA NATHAN A2 Electricien
ANNÉE ACADEMIQUE 2023-2024
INSTITUT SUPERIEUR PEDAGOGIQUE ET TECHNIQUE
I.S.P&T/LIKASI
B.P. 75
Section : Sciences Exactes et
Appliquées
Département : Electrotechnique
« Etudes des causes de l'instabilité du
réseau de distribution basse tension desservi par le poste fermier
»
Travail de fin d'études présenté et
défendu en vue de l'obtention du grade de licencié en
Pédagogie et Techniques Appliquées.
Option : Electrotechnique
Par : MUTOMBO NGUDIA Nathan A2 Electricien
;
Directeur : KALALA Gauthier Docteur
Co-directeur : TUBA MUSSAY Credo Assistant
I
Résume
Dans ce travail on a fait une étude des causes
d'instabilité dans le réseau de distribution basse tension
desservi par le poste fermier qui consiste à analyser les facteurs qui
entraîne l'instabilité, et d'autres problèmes causant des
disfonctionnements dans ce type de réseau électrique en
générale. Cela inclut l'examination des problèmes
liés à la qualité d'alimentation électrique, aux
chutes de tension, aux défauts d'isolement, aux perturbations
extérieures et à d'autres facteurs pouvant affecter le
réseau. L'objectif est de comprendre ces causes d'instabilité
afin de mettre en place des mesures préventives et correctives pour
assurer la fiabilité.
Mots clés : étude, cause, instabilité.
II
Abstract
In This work we have done a study of the causes of instability of
the low voltage distribution network served by the farm substation which
consists in analyzing the factors that cause the instability of the network and
other problems causing malfunctions in this type of electricity network in
general this includes the examination of problems related to the quality of
power supplying this work we have done a study of the causes of instability of
the low voltage distribution network served by the farm substation which
consists in analyzing the factors that cause the instability of the network and
other problems causing malfunctions in this type of electricity network in
general this includes the examination of problems related to the quality of
power supply. Key word: Study, causes, instability
III
Épigraphe
« Chaque enfant qu'on enseigne est un homme qu'on gagne
l'ignorance est la nuit qui commence l'abime ».
Victor Hugo
IV
Dédicace
Aux être les plus chères dans ma vie : à mon
défunt père, mon oncle, mes frères et soeurs qui ont
étaient à mes côtés et m'ont toujours soutenu tout
au long de ces longues années d'études. Que nulles
dédicaces ne puissent exprimer mes sincères sentiments pour leur
patience illimitée, leur encouragement, leur aide, et témoignage
de mon profond amour des moments inoubliable.
V
Remerciements
Avant tout, nous remercions JEHOVAH le Dieu tout puissant, le
miséricordieux, qui nous a donné la force et le courage pour
achever ce modeste travail. Nous remercions tout particulièrement nos
parents, pour leur soutien inconditionnel au cours de ces longues années
d'études. Nous tenons à remercier tous les enseignants du
département « Électrotechnique », spécialement
à mon codirecteur l'assistant Tuba mussay credo, pour
l'intérêt qu'il a apporté pour achever ce travail de
mémoire.
Nos sincères remerciements s'adressent également,
à messieurs les membres du jury, pour l'honneur qu'ils nous feront en
participant au jugement de notre travail. Enfin, nous remercions vivement,
toute personne qui nous a aidées, de près ou de loin, à
élaborer et à réaliser ce mémoire.
VI
Table des matières
Résume I
Abstract II
Épigraphe III
Dédicace IV
Remerciements V
Table des matières VI
Liste Des Figures IX
Liste Des Tableaux X
Liste Des Abréviations XI
Chapitre 0 : Introduction générale 1
0.1 Présentation du sujet 1
0.2 Choix et intérêt du sujet 2
a) Choix du sujet 2
b) Intérêt 2
0.3 Problematique 2
0.4 Hypotheses 2
0.5 Méthodes et techniques de recherche 3
5.1 Technique d 'observation directe 3
5.2 Technique documentaire 4
5.3 Technique d 'interview 4
0.6 Délimitation du sujet 4
a) Delimitation dans le temps 4
b) Délimitation dans l'espace 4
0.7 État de la question 4
0.8 Subdivision du travail 5
Chapitre Premier : Généralités sur le
réseau électrique 6
I.1 Introduction 6
I.2 Considération définitionnelle 6
I.3 Le Réseau électrique 7
I.3.2 Classification du réseau électrique 8
A. Le réseau de transport 8
B. Le réseau de repartition 8
C. Le réseau de distribution 8
VII
I.3.3 Différents modes de distribution [3] 8
A. Réseau arborescent (radial) 8
a) Réseau bouclé 9
b) Réseau de répartition 9
c) Réseau de distribution [4] 10
I.4 Les Postes électrique 10
I.4.2 Fonctions des postes 10
A. Types de Postes 11
3) postes de transformation 12
a) Poste à un seul jeu de barre 13
b) Poste à deux jeux de barres 14
c) Poste à un jeu de barre simple avec sectionnement
14
d) Poste sur support 15
e) Poste cabiné (maçonné) 15
I.5 Lignes Électriques 16
I.5.1 Rôle d'une ligne électrique 16
I.5.2 Types des lignes électriques 16
a) Les lignes électriques aériennes 16
b. Lignes électriques souterraines 17
I.8 Conclusion 20
Chapitre Deuxième : Présentation du réseau
de distribution basse tension du poste fermier 21
II.1 Introduction 21
II.2 Présentation du poste fermier 21
II.2.1 Présentation géographique 21
II.2.3Activités de ce quartier 21
II.2.4 Historique du poste fermier 21
II.3 Présentation technique 22
II.3.1 Les caractéristiques du transformateur 22
II.3.2 Caractéristique du disjoncteur basse tension 22
? Jeux de barre 23
Conclusion partielle 25
Chapitre Troisième : Étude des Causes de
l'instabilité du réseau de distribution basse tension desservi
par le poste fermier 26
III.1 Introduction 26
III.2 Prélèvement de tension simple et
composée au niveau du poste 26
III.5. Causes techniques de l'instabilité 40
VIII
III.6 approche palliative aux causes d'instabilité
41
III.7 Conclusion partielle 41
Conclusion Générale 42
Bibliographie 43
IX
Liste Des Figures
Figure 1.1: Schéma bloc d'un réseau 7
Figure 1.2: Réseau arborescent (radial) 9
Figure 1.3: Réseau bouclé 9
Figure 1.4: Distribution radial pure (en peigne) [1] 10
Figure 1.5: Schéma du poste de transformation de source
12
Figure 1.6: Poste à un seul jeu de barre, à un
disjoncteur par départ, avec sectionnement 13
Figure 1.7: Poste a deux jeux de barre à un disjoncteur
par départ, avec sectionnement 14
Figure 1.8: poste a un jeu de barre simple avec sectionnement:
jeu de barre MT 14
Figure 1.9: Poste de distribution sur support 15
Figure 1.10: Poste de distribution cabiné 15
Figure 2.1: Image du transformateur du poste fermier 22
Figure 2.2: Le disjoncteur 23
Figure 2.3: configuration du poste fermier 24
X
Liste Des Tableaux
Tableau 2.1: Historique des pannes enregistrée sur le
poste 24
Tableau 3 1: Prelevement de tension chez un abonné tout
près du poste du 28/03/2024 26
Tableau 3.2: mesure de tension chez un abonné à
500m du 28/03/2024 27
Tableau 3.3: Prélèvement de tension a une
distance très éloigné du poste 27
Tableau 3.4: Mesure des charges sur le reseau 27
Tableau 3.5: valeur de résistance et réactance
30
Tableau 3.6: Section de câble et leurs courant nominaux
31
Tableau 3.7: valeurs d'utilisation de charge 37
Tableau 3.8: Valeurs de facteur de simultanéité
38
Tableau 3.9: Echantillon des puissances d'une maison d'un
abonné 38
XI
Liste Des Abréviations
TGBT : Tableau général Basse Tension
T.P : Transformateur de potentiel
T.I : Transformateur d'intensité
B.T : Basse Tension
H.T : Haute Tension
M.T : Moyenne Tension
U : Tension
A : Ampère
KV : Kilovolt
Uck : Tension de court-circuit
Tcc : Temps de court-circuit
Un : Tension nominale
In : Intensité nominale
?U : Chute de tension
Hz : Hertz
PVC : Polychlorure de vinil
PRC : Polyéthylène Réticule
P.B : Plomb
B.S.A : Boite de sectionnement apparent
X.L : Réactance linéique
R.L : Résistance linéique
Ku : Facteur d'utilisation
Ks : Facteur de simultanéité
Ke : Facteur d'extension
Km : Kilomètre
KVa : Kilovolt Ampère
1
Chapitre 0 : Introduction
générale
0.1 Présentation du sujet
A notre époque, sans l'électricité, la vie
quotidienne serait difficilement
envisageable, il est Donc nécessaire de savoir la
produire de manière efficace et continue. Pour répondre à
la Consommation croissante d'électricité, il a fallu inventer et
construire des usines (centrales Électriques) capables de produire de
l'électricité en grande quantité. Une fois le courant
Produit, il doit être acheminé vers les centres de consommation
via le réseau électrique constitué par L'ensemble des
appareils destinés à la production, au transport, à la
distribution et à L'utilisation de l'électricité.
Pour Cela, le réseau électrique doit
répondre aux exigences essentielles qui sont : La stabilité,
l'économie et Surtout la continuité du service. Les lignes de
transport
d'énergie électrique constituent une partie
essentielle d'un réseau Électrique, car elles doivent assurer le
transport ainsi que la continuité de l'alimentation des consommateurs en
énergie.
L'étude des causes de l'instabilité Vise à
identifier les sources principales de l'instabilité et d'évaluer
leur impact sur le système électrique et à proposer des
solutions pour atténuer ces problèmes cela implique
généralement une analyse approfondie de caractéristique du
réseau visant à comprendre les causes de l'instabilité et
des variations indésirables de courant dans le réseau
électrique ainsi que des mesures de suivi en temps réel du
courant et de la tension. Le poste est un élément essentiel du
réseau de distribution basse tension assurant la transformation.
Pour permettre la distribution de l'électricité aux
utilisateurs cependant divers facteurs tels que les charges, les fluctuations,
les perturbations externes, les défauts des équipements peuvent
entrainer des perturbations dans le réseau.
L'instabilité du courant entraine des chutes de tensions
de fluctuations de fréquence et de perturbations des équipements
sensibles des variations indésirables. Ce poste joue un rôle
crucial dans la distribution de l'énergie électrique et ses
performances peuvent être affectées par divers facteur qui peuvent
provoquer de la perturbation dans le fonctionnement du réseau
électrique d'où l'instabilité de notre travail «
l'étude des causes de l'instabilité du réseau de
distribution basse tension desservi par le poste fermier »
2
0.2 Choix et intérêt du sujet
a) Choix du sujet
Le réseau desservi par le poste fermier connait beaucoup
de perturbation au niveau des abonnés, c'est pourquoi nous avons voulu
tant soit peu notre contribution pour améliorer notre situation.
b) Intérêt
Ce travail présente en outre les intérêts
ci-après :
y' Interet scientifique
Ce travail peut apporter un plus aux chercheurs qui travaillent
dans les domaines
notamment en ce qui concerne les causes de l'instabilité
dans les réseaux électriques.
y' Intérêt social
Par ce présent travail, les consommateurs desservis par ce
poste pourront bénéficier d'une stabilité du courant et
d'une énergie de qualité.
y' Intérêt personnel
La réalisation de ce travail va permettre de bien
assimiler les notions en ce qui concerne les réseaux électriques
surtout en matière de l'instabilité.
0.3 Problematique
La problématique est comme un fait à partir de
plusieurs problèmes différents que l'on doit définir
à l'avance. C'est au tour de problèmes concret que l'on peut
formuler une problématique, problématiser revient alors à
théoriser des problèmes concrets, des cas.
Selon jean Luc dagut, en (2003) il définit la
problématique comme une réflexion, sur l'énoncé a
la forme interrogative, qui met en évidence les liens logiques entre les
termes du sujet.
Et de ce fait nous avons eu à nous poser les questions
suivantes :
? Quels sont les causes qui contribuent à
l'instabilité de ce réseau ?
? Comment résoudre le problème de
l'instabilité ?
0.4 Hypotheses
Une hypothèse est en effet une réponse provisoire a
la question préalablement poser, elle tend à emmètre une
relation entre des faits significatifs et permet dès les
interpréter pour que la recherche soit valable, les hypothèses
doivent cependant être vérifiable, plausible et
précises.
3
C'est comme une anticipation rationnelle qui doit être
rectifié par l'expérience et qui implique un changement respectif
par rapport au sens commun.
Alors nous pouvons répondre de la manière
suivante aux questions que nous nous
sommes posés.
Les causes qui contribuer à l'instabilité de ce
réseau sont :
- Les surcharges;
- Le court-circuit dans le réseau suite à un
défaut dans les câblages ;
- Les chutes de tension.
Pour résoudre le problème de l'instabilité
il est important de :
- Redimensionner la section;
- Réduire le rayon d'alimentions et déchargé
le poste en plaçant un autre poste pour
permettre une bonne distribution d'énergie
électrique ;
- D'eviter les mauvaises isolations;
Les réponses énumérées ci-hauts
constituent l'hypothèse de notre travail
0.5 Méthodes et techniques de
recherche
La méthodologie est l'ensemble des études et des
méthodes qui servent de guide à
l'élaboration des recherches et qui oriente la
démarche scientifique. C'est la mise en forme des
données afin dès les rendre analysables.
Étant donné que nous sommes face à un
problème de l'instabilité en fourniture de l'énergie
électrique il serait donc prudent de recourir aux diffèrent
méthodes déjà élaborées et mises en place
par certains penseur scientifiques.
Quant aux techniques, qui sont des moyens mis en oeuvre ou des
procédés appliqués pour parvenir à récolter
les données et ainsi arriver à la vérification des
hypothèses, nous nous servons des techniques suivantes.
5.1 Technique d 'observation directe
L'observation est dite directe lorsqu'elle porte directement
sur les faits ou phénomènes que les chercheurs étudient,
dans le cadre de cette étude notre observation a porté
directement sur le phénomène des coupures intempestive enregistre
dans ce quartier (poste fermier).
4
5.2 Technique documentaire
La technique documentaire nous a aidés à
parcourir les documents des ressources écrites comme dictionnaire,
ouvrages TFE, rapports annuels, revues, articles, thèses,
mémoires de DEA.... Contenant des informations sur l'objet en
études elle nous a été bien utile et indispensable dans la
critique des rapports annuels de la SNEL/Likasi, qui contenaient des
informations indispensables sur le phénomène des coupures.
5.3 Technique d 'interview
C'est une conversation entre deux ou plusieurs personnes
où des questions sont posées pour obtenir des informations de la
part de l'interviewé cette technique nous a permis des poser des
questions cadrant avec le sujet aux personnels de la SNEL/Likasi.
0.6 Délimitation du sujet
L'objectif principal de notre étude est a identifié
les causes d'instabilité du réseau de distribution basse tension
du poste fermier.
a) Delimitation dans le temps
Nous Considérons une période d'une année de
2024 à 2025 parce qu'après nos recherches il peut y avoir
d'autres problèmes à traiter
b) Délimitation dans l'espace
Sur ce plan notre travail concerne le poste fermier dans le
quartier kamatanda commune de Likasi.
0.7 État de la question
L'instabilité du courant dans le réseau de
distribution de l'énergie électrique a toujours
préoccupé les agents de la SNEL plus précisément
ceux qui s'occupent des installations. De ce fait nous ne sommes pas le premier
à pouvoir aborder ce sujet, à titre d'exemple en 2017 un sur nos
ainés, Mr KATUMBAYI TSHALA , dans son travail de fin de cycle
intitulé « l'étude de l'instabilité du réseau
électrique transport sud » il a réalisé une
étude faisant appel à la simulation et à la
modélisation sous power point intégrant de connaissance et d'y
remédier quant à notre travail nous faisons une étude des
causes de l'instabilité dans le réseau basse tension pour un
poste plus précis du réseau cas du poste fermier.
5
0.8 Subdivision du travail
Hormis l'introduction générale et la conclusion
générale. Le présent travail est en trois chapitres
à savoir :
? Chapitres premiers : GÉNÉRALITÉS SUR LES
RESEAUX
? Chapitres deuxièmes : PRÉSENTATION DU
RÉSEAU DE DISTRIBUTION BASSE TENSION DU POSTE FERMIER ;
? Chapitre troisième : ÉTUDE DES CAUSES DE
L'INSTABILITÉ DU RÉSEAU DE DISTRIBUTION BASSE TENSION DESSERVI
PAR LE POSTE FERMIER.
6
Chapitre Premier : Généralités sur
le réseau électrique
I.1 Introduction
Ce chapitre introductif de notre travail de mémoire
porte sur deux grandes parties essentielles. Premièrement les
considérations générales ; afin de mieux comprendre de
quoi nous allons parler le long du travail, nous expliquerons en détails
les termes clés de l'intitulé de notre travail.
Deuxièment, nous présenterons les théories
nécessaires pour la réalisation de notre travail.
Dans ce chapitre nous présenterons une approche plus
théorique des concepts clés et connexes en rapport avec notre
sujet d'étude afin de bien l'appréhender et bien le
développer. Le monde de production de l'électricité en
particulier celui de distribution de l'énergie électrique en
basse tension est remplie de toute une panoplie des concepts dont la
compréhension n'est toujours pas facile.
I.2 Considération
définitionnelle
Étant tourné vers le monde des transports de
l'énergie électrique, certains mots s'avèrent important
d'être définis dans cette partie du travail. En occurrence de ceux
qui suivent :
- Une étude [1] : Une étude est
une analyse systématique et approfondie d'un sujet ou d'un
problème spécifique, visant à obtenir des informations
précises et fiables.
- Cause : Est un facteur ou un
évènement qui entraine ou contribue à la production
à l'apparition ou au développement d'un phénomène,
d'un problème ou d'un résultat spécifique c'est ce qui
peut être identifié.
- Instabilité : C'est un
phénomène qui fait référence à une
perturbation ou à une variation indésirable
- dans un système électrique, se traduisant par des
écarts important et persistant par
rapport aux valeurs nominales des grandeurs électrique.
- Courant : Le courant électrique est le
déplacement ordonné des charges électrique dans un
matériau conducteur.
- Disjoncteur : C'est un dispositif de
protection électrique utilisé pour interrompre le courant
électrique en cas de surcharge ou en cas du défaut.
- Court-circuit : Le court-circuit est une
liaison accidentelle entre conducteurs à impédance nulle
(court-circuit franc) ou à impédance non nulle (court-circuit
impédance).
Figure 1.1: Schéma bloc d'un réseau
7
? Surcharge : Ces sont les surintensités
de fonctionnement qui sont dangereuses par leur valeur sont suffisant pour
faire fonctionner les appareils de coupure et comme conséquence elles
échauffent les conducteurs au point de provoquer l'incendie.
L'énergie électrique est transférée où
emmagasinée grâce à l'électricité. Cette
énergie est transférée d'un système à un
autre par un mouvement des charges.
? Le courant : Le courant électrique est
le déplacement de charge électrique à travers une surface
donnée.
? Poste électrique : C'est un
élément qui permet d'élever la tension électrique
pour la transmission où de la diminuer pour la consommation des
utilisateurs
I.3 Le Réseau électrique
I.3.1 définition
Un réseau électrique c'est un système
complexe de production, de transmission et de distribution
d'électricité il est donc conçu pour fournir de
l'électricité de manière fiable et efficace a un grand
nombreux de consommateur sur une vaste zone géographique.
8
I.3.2 Classification du réseau
électrique
Pour pouvoir utiliser l'énergie produite dans les
centrales de production, il faut la transporter vers la consommation pour
assurer ce transport on utilise des lignes et câbles, donc les
réseaux qui assureront le transit sans qu'il y ait des grandes pertes
sachant qu'ils peuvent subir des risques d'ordre naturel (pluie,
humidité, chaleur) ou accidentel. Il y a eu donc recours à la
différente topologie des réseaux pour pouvoir assurer le bon
transit à savoir
A. Le réseau de transport
Il comprend les lignes et les postes de transformation ainsi
que les centrales de production. Ce réseau est capable de transporter
l'énergie électrique sur de grande distance, il permet
l'acheminement de l'électricité des centrales de production aux
grandes zones de consommation, aussi l'interconnexion nationale et
internationale pour gérer les flux d'énergie entre les pays en
fonction de la demande et des pics de consommation. [2]
B. Le réseau de repartition
Ce réseau comprend les lignes de transport et les
postes de transformation intermédiaires entre le réseau de
transport et le réseau de distribution. La finalité de
celui-là est d'acheminer l'énergie électrique vers les
centres de consommation.
C. Le réseau de distribution
Il comprend les lignes et les postes de transformation servant
à alimenter les clients. Ce réseau se compose de deux parties :
[6] Le réseau de distribution moyenne tension (2.4kV à 69 kV), Le
réseau de distribution basse tension (120 V à 600 V). [A2]
I.3.3 Différents modes de distribution
[3]
| 
