Conception d’un Réseau Électrique

Conception d’un Réseau Électrique

Comprendre la Conception d’un Réseau Électrique

La ville de Lumina souhaite étendre son réseau électrique pour inclure un nouveau quartier résidentiel. Ce quartier prévoit de desservir 500 foyers avec une alimentation électrique stable et efficace.

L’objectif est de planifier la distribution de l’électricité en utilisant des transformateurs, des lignes de transmission, et en assurant la protection nécessaire contre les surcharges.

Données Fournies:

  • Nombre de foyers à desservir: 500
  • Consommation moyenne par foyer: 3.5 kW
  • Tension de distribution souhaitée: 240 V
  • Distance moyenne entre le transformateur principal et les foyers: 2 km
  • La charge maximale prévue (pointe): 120% de la charge moyenne
    Conception d'un Réseau Électrique

    Questions:

    1. Calcul de la Charge Totale du Quartier:
      • Calculez la charge totale moyenne du quartier en kW.
      • Déterminez la charge maximale en période de pointe.
    2. Choix du Transformateur:
      • Si un transformateur a une efficacité de 98% et qu’il peut supporter jusqu’à 2000 kVA, déterminez si un seul transformateur suffit pour la charge calculée. Sinon, calculez combien de transformateurs sont nécessaires.
    3. Dimensionnement des Lignes de Transmission:

    En utilisant la formule de chute de tension \( V_{\text{chute}} = I \times R \times 2 \) (où \(I\) est le courant en ampères, \(R\) est la résistance de la ligne en ohms par kilomètre, et le facteur 2 prend en compte l’aller-retour), calculez la chute de tension pour une ligne de cuivre ayant une résistance de 0.1 ohm/km. Assurez-vous que la chute de tension ne dépasse pas 3% de la tension de distribution.

    4. Analyse de la Protection:

    • Déterminez les spécifications des disjoncteurs nécessaires pour protéger contre les surcharges, en supposant un courant de défaut de 10 fois le courant nominal.

    Correction : Conception d’un Réseau Électrique

    1. Calcul de la Charge Totale du Quartier

    Charge totale moyenne:

    Formule:

    • Charge moyenne:

    \[ = \text{Nombre de foyers} \times \text{Consommation moyenne par foyer} \]

    Calcul:

    \[ = 500 \, \text{foyers} \times 3.5 \, \text{kW par foyer} \] \[ = 1750 \, \text{kW} \]

    Charge maximale en période de pointe:

    Formule:

    \[ \text{Charge maximale} = \text{Charge moyenne} \times 120\% \]

    Calcul:

    \[ = 1750 \, \text{kW} \times 1.2 \] \[ = 2100 \, \text{kW} \]

    2. Choix du Transformateur

    Puissance requise du transformateur compte tenu de l’efficacité:

    Formule:

    \[ \text{Puissance requise} = \frac{\text{Charge maximale}}{\text{Efficacité du transformateur}} \]

    Calcul:

    \[ = \frac{2100 \, \text{kW}}{0.98} \] \[ \approx 2143 \, \text{kVA} \]

    Remarque: Un seul transformateur de 2000 kVA n’est pas suffisant. Deux transformateurs de 2000 kVA chacun sont nécessaires pour gérer cette charge en période de pointe.

    3. Dimensionnement des Lignes de Transmission

    Calcul du courant total:

    Formule:

    \[ I = \frac{\text{Puissance totale} \times 1000}{\text{Tension de distribution}} \]

    Calcul:

    \[ = \frac{1750 \times 1000}{240} \] \[ \approx 7292 \, \text{A} \]

    Chute de tension sur 2 km:

    Formule:

    \[ V_{chute} = I \times R \times \text{Distance aller-retour} \]

    Calcul:

    \[ = 7292 \, \text{A} \times 0.1 \, \text{ohm/km} \times 2 \, \text{km} \times 2 \] \[ = 2916.8 \, \text{V} \]

    Cependant, cette chute de tension est nettement supérieure à ce qui est acceptable (3% de 240 V est seulement 7.2 V). Il pourrait nécessiter une révision complète du dimensionnement des lignes.

    4. Analyse de la Protection

    Spécification des disjoncteurs:

    Formule:

    \[ \text{Courant de défaut} = 10 \times \text{Courant nominal} \]

    Calcul:

    \[ = 10 \times 7292 \, \text{A} \] \[ = 72920 \, \text{A} \]

    Les disjoncteurs sélectionnés doivent être capables de gérer un courant de défaut de 72920 A, assurant une protection adéquate contre les surcharges et courts-circuits.

    il est crucial de vérifier que ces disjoncteurs sont techniquement réalisables et conformes aux normes de sécurité en vigueur.

    Conception d’un Réseau Électrique

    D’autres exercices de réseaux électriques et distribution:

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