corrigé Épreuve E42 session 2015 BTS Electrotechnique (doc)

BREVET DE TECHNICIEN SUPÉRIEUR ÉLECTROTECHNIQUE
SESSION 2015 ÉPREUVE E.4.2
Proposition barème
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................... Page 2 Partie A
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...................................... Page 3 Partie B
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...................................... Page 5 Partie C
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..................................... Page 8 Partie D
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..................................... Page 10 Partie E
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QUESTIONNEMENT
Partie A.
1. Indiquer sur votre copie le nombre de transformateurs et la longueur
totale des câbles pour chaque solution. La structure avec l'alimentation séparée nécessite 8 transformateurs et
910m de câbles. La structure avec l'alimentation en boucle nécessite 5
transformateurs (sans le transformateur
« générateur homopolaire ») et 720m de câble ou 10 et 7 si nous comptons
les deux transformateurs reliés aux GE.
| |Alimentations sép. ALIM2 |Structure boucle ALIM1|
|Liaisons entre | | |
| |Nombre de |Longueur (m)|Nombre de|Longueur(m) |
| |câbles | |câbles | |
|Poste livraison HTA ouest |1 |190 |1 |190 |
|- Poste EST | | | | |
|Poste livraison HTA ouest |1 |70 |0 |0 |
|- Poste NORD | | | | |
|Poste livraison HTA ouest |1 |290 |1 |290 |
|- Poste CGE | | | | |
|Poste EST - Poste NORD |0 |0 |1 |120 |
|Poste EST - Poste CGE |1 |240 |0 |0 |
|Poste NORD - Poste CGE |1 |120 |1 |120 |
|TOTAL |5 |910 |4 |720 |
2. Indiquer sur votre copie les avantages et inconvénients d'une
solution par rapport à une autre. Sans incident, la solution 1 permet de faire travailler la CGE dans des
conditions optimales. Lors de la perte de réseau les 2 solutions sont
équivalentes et conduisent au même fonctionnement. En cas de perte d'un
groupe électrogène, la solution 2 peut entraîner une coupure transitoire
des récepteurs. D'un point de vue économique il est plus rentable de privilégier
l'alimentation en boucle, moins coûteuse en équipement. Il est cependant
nécessaire d'y inclure le coût d'un synchrocoupleur (négligeable par
rapport aux transformateurs et câbles). La structure en boucle parait plus adaptée pour plusieurs raisons : - Pas d'interruption du spectacle en cas de perte d'un groupe
électrogène
- Fonctionnement de la CGE en régime stable, qui allonge sa durée de
vie. |BTS ELECTROTECHNIQUE- CORRIGÉ |Session 2015 |
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3. Rédiger, sur votre copie, une note - au moins 6 lignes- à votre chef
de projet pour lui indiquer la solution à privilégier. Cette note
devra être présentée sous la forme d'au moins quatre paragraphes qui
feront apparaître une introduction, des arguments économiques, des
arguments liés au fonctionnement et la solution proposée.
Pour assurer une bonne disponibilité de l'énergie électrique, nous
associons 2 groupes électrogènes en complément du réseau ERDF. Le bureau
d'étude a proposé une solution 1 qui permet de raccorder le réseau ERDF et
les groupes électrogènes durant les spectacles tandis que la solution 2
utilise les groupes électrogènes et le réseau ERDF de façon distincte. Conformément à votre demande, j'ai étudié les deux solutions proposées par
le bureau d'étude selon un critère de coût et un critère de disponibilité. La solution 2 nécessite 8 transformateurs et 910 m de câbles tandis que la
solution 1 requiert 5 transformateurs et 720m de câbles. D'un point de vue
économique il est plus rentable de privilégier la solution 1, moins
coûteuse en équipement. Il est cependant nécessaire d'y inclure le coût
d'un synchrocoupleur, non donné dans ce dossier mais qui ne doit pas être
déterminant dans le choix de la solution. En fonctionnement normal, la solution 1 permet de faire fonctionner les
groupes électrogènes à puissance constante inférieure à la puissance
nominale des groupes. D'un point de vue efficacité énergétique, les groupes
ne fonctionnement pas dans des conditions optimales. En revanche, le réseau
absorbe les variations importantes de puissance ce qui permet d'éviter des
chutes de tension excessives préjudiciables à la qualité du spectacle. La solution 2 préconise d'utiliser la CGE à puissance nominale pour
alimenter tous les récepteurs spectacle. Il s'agit d'un avantage, d'un
point de vue efficacité énergétique (consommation spécifique du moteur
thermique optimisé), mais les variations de puissance devront être
absorbées par la CGE et il sera nécessaire de pousser l'analyse pour savoir
s'il ne faut pas surdimensionner la CGE par rapport à la solution 1. En cas de perte d'un groupe électrogène, la solution 1 est plus performante
puisqu'elle permet de commuter sur le réseau sans perte de performance. Les exigences de haute disponibilité précisées par les investisseurs et le
coût des équipements nous conduisent à vous proposer la solution 1. |BTS ELECTROTECHNIQUE- CORRIGÉ |Session 2015 |
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Partie B.
1. Compléter le document réponse (DRB1) en ajoutant les liaisons entre
les différents postes et le nom des interrupteurs. Vous préciserez,
par des pointillés, la limite d'exploitation d'ERDF. L'architecture en boucle permet d'intervenir sur une ligne sans couper
l'alimentation de l'installation. Eléments d'évaluation : les interrupteurs sont nommés, les liaisons font
apparaitre la boucle et la limite d'exploitation est convenablement
positionnée.
2. Justifier, sur votre copie, le choix d'une architecture double
dérivation pour la livraison HTA par ERDF. Réponse : DT4, l'enjeu indique que la haute disponibilité de l'énergie
électrique est indispensable. La double dérivation, bien que couteuse, est
une solution adaptée à l'exigence des investisseurs. L'information « des extensions futures sont à prévoir » ne doit pas être
considérée pour la livraison. Elle concerne l'architecture en boucle
(question B.3.).
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3. Préciser sur votre copie la structure du réseau d'alimentation HTA
retenue pour l'enceinte « Arena - Nanterre La Défense » en justifiant
brièvement le choix de l'entreprise. DT4, l'architecture en BOUCLE permet d'intervenir sur une ligne sans couper
l'alimentation de l'installation. Si une défaillance intervient quelque
part dans la boucle, cela n'a pas d'impact sur l'ensemble du réseau puisque
celui-ci est automatiquement remis en fonctionnement sur toutes les parties
saines. Il s'agit d'une architecture en boucle ouverte (IS20 ouvert).
L'enjeu indique « des extensions futures sont à prévoir » ce qui renforce
le choix de l'entreprise. 4. Indiquer sur votre copie l'évolution de la situation si un
dysfonctionnement apparait sur la liaison entre IS11 et IS21. Cet
exemple qui illustre le fonctionnement de la structure de réseau
n'excédera pas quatre lignes. Si un dysfonctionnement entre IS11 et IS21, la protection générale va
couper l'alimentation générale. Il faut isoler ce tronçon. On ouvre IS21 et
IS11 et on ferme IS20 (et IS10) pour ré- alimenter l'installation. Un dysfonctionnement entre IS11 et IS21 va entrainer la coupure
d'alimentation du poste NORD. Un automatisme est prévu qui permettra de
fermer IS20 et remettre le poste NORD en alimentation. 5. Calculer le courant efficace qui traversera l'interrupteur DS7. Ce
calcul, qui se fera en considérant la puissance apparente (de
dimensionnement) du transformateur sera un élément de choix pour les
questions suivantes. S = 1600 kVA I = S/(?(3) x U) = 46A
6. Calculer le courant efficace qui traversera l'interrupteur IS5. Ce
calcul, qui se fera en considérant la puissance apparente (de
dimensionnement) des transformateurs sera un élément de choix pour
les questions suivantes. S = 3x1600 + 2x1250 = 7300 kVA I = S/(?(3) x U) = 211A
7. Un collègu