des ouvrages innovants! - Intersections - Schneider Electric

Les tunnels de Sauges et Gorgier:
des ouvrages
innovants!
Le projet d’autoroute du tronçon 3
de la route nationale N5, d’une longueur
de 14 km, va de la frontière vaudoise
jusqu’à Areuse, une petite localité située
entre Colombier et Boudry dans le
canton de Neuchâtel. Un premier
tronçon, d’une longueur de 7 km, a été
mis en service le 11 mai 2002.
Walmar Isler
Ingénieur EPF/HES/SIA, Lausanne
En haut:
Pierre Schneider explique
l’impressionnant ouvrage
Ci-dessus:
Des mètres et des mètres
d’armoires de commande
Ce tronçon – le plus
important en termes
d’ouvrages puisqu’il
comporte deux tunnels
majeurs, les tunnels de
Sauges (2 km) et de Gorgier
(3 km), ainsi qu’une
tranchée semi-couverte
(1,5 km) –, comporte des
innovations importantes
en matière d’équipement
électromécanique et de
distribution électrique.
Distribution
électrique
Le tronçon est irrigué
par un réseau propriétaire
MT de 16 kV alimentant
en 400 V quatre centrales
techniques. Il faut
relever que c’est la première
étape d’un projet
cantonal devant relier
l’ensemble des consommateurs
de la route principale
H20 (montant sur
la Chaux-de-Fonds) et de
l’autoroutes N5 à un
distributeur unique, d’où
une meilleure gestion de
la consommation par
l’atténuation des pointes
de courant et l’obtention
de la qualité de «gros
consommateur».
Dans chaque centrale, il
y a deux réseaux électriques:
un réseau non
secouru constitué par
deux jeux de barres, chacun
étant alimenté par un
transformateur MT/BT
(16 kV/400V), et un réseau
secouru. Dans l’une
des centrales, deux transformateurs
supplémentaires
pourvoient, dans le
cas d’un incendie, à la
consommation du
système d’aspiration des
fumées du tunnel de
Gorgier (quatre ventilateurs,
équipés chacun
d’un moteur de 630 kW).
Afin de fournir la chaleur
nécessaire au contrôle
de l’ambiance dans les
locaux techniques, y
compris les galeries situées
sous les chaussées,
un groupe de cogénération
(couplage chaleurforce)
est installé dans
chacune des centrales.
Ces machines tournantes
produisent simultanément
de la chaleur et de
l’électricité à partir
d’une source d’énergie
primaire, en l’occurrence
le gaz naturel.
L’électricité produite
a deux utilités:
• en fonctionnement
normal, elle est consommée
directement ou
réinjectée dans le réseau
électrique du distributeur
(réduction de la facture
d’électricité);
• en cas de coupure de
courant de la part du distributeur,
elle est utilisée
comme énergie de
secours.
L’architecture du réseau
électrique comporte
également un redresseuronduleur,
pourvu de batteries
d’une capacité
d’environ 30 minutes,
pour ponter les microcoupures.
La commutation
entre onduleur et
groupe de cogénération
est assurée par un commutateur
statique.
L’utilisation des groupes
chaleur-force a ainsi
permis de réduire notablement
le nombre de
batteries nécessaires
pour les onduleurs ainsi
que leur autonomie. En
comparaison, les autres
tunnels sont généralement
équipés pour une
autonomie en courant
secouru de 2 heures, ce
qui nécessite des batteries
avec entretien et des
locaux contrôlés et
ventilés spécialement
(production d’hydrogène,
risque d’explosion).
La réduction de l’autonomie
des batteries a
permis d’acquérir des
batteries étanches, sans
entretien, disposées dans
des armoires classiques.
Connexion et
sélectivité
L’utilisation des générateurs
pour alimenter les
réseaux électriques de
secours a nécessité une
étude particulière dans le
cadre de leur connexion.
En effet, traditionnellement,
les générateurs
sont connectés aux entrées
des onduleurs avec
un surdimensionnement
de l’ordre de deux à trois
fois la puissance des onduleurs.
Cette méthode
de connexion n’était pas
possible dans ce cas
puisqu’il fallait garder la
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entabilité des groupes
chaleur-force alimentés
par le gaz naturel.
Le bureau d’ingénieurs a
opté pour une connexion
en parallèle à l’onduleur
sans synchronisation des
générateurs. Cela a été
possible grâce à la mise
en œuvre de «commutateurs
statiques» (interrupteurs
à thyristor)
capables de commuter
d’une source à l’autre
sans microcoupure
(3 ms de commutation
au maximum).
Sous chaque chaussée
d’autoroute il y a une
galerie technique dans
laquelle se trouvent des
coffrets de sous-distribution,
des coffrets de
commande de ventilateurs
de jet, des coffrets
de signalisation, etc.
Techniquement, ces
coffrets sont éloignés des
centrales et leur alimentation
est rendue difficile
par la longueur des
câbles électriques qui
peuvent produire des
chutes de tension hors
tolérance. Toute la hiérarchie
des disjoncteurs
a donc été calculée pour
optimaliser les sections
de câbles et les calibres
de disjoncteurs. Ces
calculs sont appelés calculs
de sélectivité.
Un travail d’équipe
Les différentes sociétés
impliquées dans la partie
électromécanique de ce
projet: le bureau d’ingénieurs
FMN Ingénieurs
SA à Corcelles (NE); le
consortium de tableautiers
Polytab SA à
Colombier, Les Creusets
SA à Sion et EEF
Connect SA à Fribourg,
ainsi que le fournisseur
d’appareils, Schneider
Electric au Mont-sur-
Lausanne, ont agi en la
circonstance dans un
véritable esprit de partenariat.
Les tableautiers se sont
regroupés en consortium
parce qu’ils étaient complémentaires,
parce qu’il
y avait un défi à relever
(fabriquer 480 cellules et
coffrets en un temps record)
et parce qu’il
fallait contrer la concurrence
étrangère présente
sur ce projet. Ils ont été
très loin dans le degré de
finition: les tableaux qui
sortaient devaient être
opérationnels immédiatement
(étant répartis
sur plusieurs kilomètres
de galeries, il était hors
de question d’intervenir
ensuite sur site pour faire
des modifications), tout
était testé et simulé en
atelier. De plus, le travail
s’est fait en équipes de
2x8 pour tenir les délais.
Le découpage du marché
en lots horizontaux voulu
par le maître de l’ouvrage
et la nécessité de
garantir la sélectivité
précitée ont conduit le
consortium à proposer
un parc d’appareils uniforme.
Schneider Electric
a été choisi entre
autres parce qu’il était
un des seuls fabricants à
fournir d’office les caractéristiques
techniques
de ses appareils, ce qui a
Afin que tout fonctionne
dans les tunnels, il faut des
kilomètres de câbles
Au centre:
Les participants peuvent être
fiers de leur oeuvre commune
Portrait à gauche:
Pierre Schneider, ingénieur
en chef, service cantonal des
ponts et chaussées
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En haut et en bas:
Les armoires de commande
complexes
Les principaux
produits Schneider implantés
De la marque Merlin Gerin:
■ Disjoncteurs de puissance Masterpact NT 800...1600 A
■ Disjoncteurs de puissance Masterpact NW 800...6300 A
■ Disjoncteurs boîtier moulé Compact NS 100...1600 A
■ Modules de commande locales Digipact
■ Appareils modulaires Multi 9 (disjoncteurs, etc.)
De la marque Telemecanique:
■ Contacteurs TeSys Série D jusqu’à 150 A
■ Contacteurs TeSys Série F jusqu’à 800 A
■ Variateur de vitesse Altivar 68 jusqu’à 630 kW
permis au bureau d’ingénieurs
de procéder à une
étude préalable. Le découpage
en lots horizontaux
voulu par le maître
de l’ouvrage a fait du
bureau d’ingénieurs une
sorte de garant du fonctionnement
de l’ensemble
du système.
Une grande nouveauté:
l’utilisation
d’un réseau informatique
Intranet
Le concept du maître de
l’ouvrage était que
toutes les installations
soient pilotables ou
visualisables depuis
n’importe quel endroit
(en galerie technique, en
centrale, etc.).
Grâce à ce réseau et avec
un ordinateur portable, le
personnel de maintenance
est capable à tout
instant de prendre la
commande ou de visualiser
les installations des
tunnels.
Le mandataire, un consortium
de bureaux
d’ingénieurs, a également
pris comme option
– et convaincu le maître
de l’ouvrage dans le
cadre de l’élaboration du
projet – de concevoir
l’ensemble des schémas
électriques de toutes
les armoires pilotant les
organes de terrains
(disjoncteurs, éclairage,
ventilation, signalisation,
etc.), ce qui n’est pas
courant. En adoptant
cette manière de faire,
la maîtrise du projet
(construction, installation
et mise en service)
a été optimale. ■
Walmar Isler, journaliste, Gilbert Perrier, responsable communication,
Schneider Electric (Suisse) SA, Pierre-Alain Cochand, directeur de
Polytab SA, Michel Guntern, responsable de projet, Les Creusets SA,
Luciano Vermot, ingénieur, FMN Ingénieurs SA, Philippe Curty,
responsable technique/tableaux électriques, EEF Connect SA,
Roger Brueckl, ingénieur commercial, Schneider Electric (Suisse) SA,
Pierre Schneider, ingénieur en chef, Département de la gestion du
territoire du canton de Neuchâtel.
Maître d’ouvrage:
Département de la
gestion du territoire du
canton de Neuchâtel,
Service des ponts et
chaussées, Section
électromécanique,
Pierre Schneider,
ingénieur en chef.
Bureau d’ingénieurs:
Groupement
électromécanique
GEM à Corcelles (NE),
Alain Gilibert,
chef de projet
Responsabilité du lot
«armoires électriques»:
FMN Ingénieurs SA,
Corcelles (NE),
Luciano Vermot
Consortium
de tableautiers:
Polytab SA,
Colombier (NE),
Pierre-Alain Cochand,
directeur.
Les Creusets SA,
Sion (VS),
Michel Guntern,
responsable de projet.
EEF Connect SA,
Fribourg,
Philippe Curty,
responsable
technique/tableaux
électriques.
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