Hydrelect

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Groupes binaires (Les STEP)


Les groupes binaires réversibles

 
Nous n’évoquerons que les groupes sans réglage de puissance, c'est-à-dire sans aubes directrices.
Nous l’avons dit plus haut, ce sont des pompes comportant jusqu’à 5 roues de type Francis, superposées et disposées en série dans le flux de l’eau. Ces machines fonctionnent en turbines en inversant leur sens de rotation et bien évidemment le sens de circulation de l’eau.
 
Fonctionnement en turbine :
Le lancement et la montée en vitesse se font par ouverture d’un dispositif incorporé à la vanne sphérique, placée en amont immédiat. Après couplage de l’alternateur sur le réseau la vanne est ouverte et la turbine mise en charge.
 
Fonctionnement en pompage :
Le problème posé est celui du lancement de la pompe et plusieurs solutions ont été adoptées.
Lancement à l’aide d’un groupe lanceur, l’installation de référence est celle de Grand-Maison (centrale de l'Eau d'Olle). Cette centrale comporte 8 groupes binaires réversibles (150 MW de puissance unitaire) et 4 groupes Pelton de 150 MW également. Chaque groupe Pelton est capable de lancer simultanément 2 groupes réversibles en pompage et cela en quelques minutes, c’est le démarrage en dos à dos , les machines étant reliées électriquement entre elles.
 
La centrale de Super-Bissorte (vallée de la Maurienne) est conçue sur le même principe : 4 groupes réversibles de 150 MW + 1 groupe Pelton. Le processus de démarrage des pompes peut-être identique à celui de Grand-Maison, mais cela demande un long délai entre deux lancements, délai nécessaire pour le ralentissement du groupe Pelton.
Pour un démarrage rapide des 4 pompes
( le rotor de ces machines est freiné rapidement par barbotage), l'un de ces groupes, fonctionnant en turbinage, est utilisé comme lanceur, ce démarrage dos à dos permet de lancer successivement les 3 autres groupes réversibles, le groupe lanceur peut ensuite être lancé par le groupe Pelton.
 
La STEP de la Coche (vallée de la Tarentaise) comporte 4 groupes binaires de 75 MW.
Ici pas de groupes de lancement, en mode pompage les alternateurs/moteurs sont lancés comme un banal moteur asynchrone par la fermeture de leur disjoncteur, sur le réseau 400 kV. Le rotor de ces machines intègre un amortisseur (une cage d’écureuil) dont le but est de réduire les courants induits au démarrage. L’appel de courant sur le réseau est évidemment très important mais la chute de tension est limitée, s’agissant du réseau 400 kV.
Le transformateur abaisseur de tension et le stator de l’alternateur/moteur sont renforcés mécaniquement pour encaisser le choc électrodynamique.
 
Des groupes beaucoup plus puissants sont également démarrés en mode asynchrone, mais de manière plus douce par l’intermédiaire d’un appareil statique : le convertisseur de fréquence qui, partant de zéro, augmente progressivement la fréquence et donc la vitesse du moteur. Les pompes, qui sont préalablement dénoyées par injection d’air comprimé, n’ont besoin que d’une faible puissance pour être lancées.
 
Ce dispositif est notamment utilisé à Montézic (vallée de la Truyère) pour les 4 groupes de 225 MW et au Cheylas (aménagement Arc-Isère) pour les groupes de 240 MW.