Épreuve E41 session 2015 métropole BTS Electrotechnique

Brevet de technicien supérieur électrotechnique session 2015

Épreuve E.4.1. Etude d’un système technique industriel

Pré-étude et modélisation    Durée 4 heures – Coefficient 3

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Présentation générale

L’Arena – Nanterre La Défense (Figure 1) est une gigantesque enceinte en cours de construction. Elle est située derrière la Grande Arche de la Défense dans le département des Hauts-de-Seine. Cette enceinte doit accueillir des manifestations sportives et culturelles. Sa structure modulable permet à 32 000 personnes d’assister aux matchs du club de rugby du Racing-Métro ou à 40 000 personnes de se réunir à l’occasion de spectacles, concerts ou congrès. Elle dispose également d’une surface de 33 000 m2 pour l’installation de bureaux
et commerces. Pour mener l’étude, il convient de décomposer l’installation électrique, d’une puissance de 4600 kVA en distinguant trois catégories : les équipements utilisés (1800 kVA) lors des spectacles comme l’éclairage, la vidéo, la sonorisation; les équipements de sécurité (800 kVA) comme les alarmes, la signalisation, les détecteurs; les équipements (2000 kVA) pour la ventilation, les bureaux, les restaurants, les commerces.

Problématique

La disponibilité de l’énergie électrique durant les manifestations est assurée par le réseau d’Électricité Réseau Distribution France (ERDF) et des groupes électrogènes. La Centrale Groupe Électrogène haute tension (CGE) est installée en terrasse au dernier étage du bâtiment. Elle est constituée de deux groupes électrogènes de 1250 kVA identiques composés chacun d’un alternateur entraîné par un moteur diesel alimenté au fioul. L’induit de chaque alternateur peut être couplé au réseau triphasé 20 kV par l’intermédiaire d’un transformateur.

Pendant les spectacles, les groupes électrogènes ne fonctionneront pas à 100% de leur puissance maximale pour des raisons économiques et environnementales, mais ils devront fournir une puissance suffisante pour pouvoir passer à 100% quasi instantanément sans perturbation de l’alimentation en cas de coupure EDF. Il est prévu de faire fonctionner les groupes électrogènes à environ 60% de leur puissance maximale.

La puissance active fournie par chaque groupe électrogène dépendra du débit de fioul consommé par le moteur et sera contrôlée par un régulateur.

Questionnement

Le dimensionnement du moteur diesel sera étudié dans la partie A.
Le dimensionnement du circuit fioul sera étudié dans les parties B et C.
Des contraintes sur la qualité de l’énergie sont imposées par EDF et par ERDF.
Ces contraintes et les solutions apportées seront étudiées dans les parties D et E.