Poste lectriqueCet article est une bauche concernant lnergie.Vous pouvez partager vos connaissances en lamliorant (comment ?) selon les recommandations des projets correspondants.

Selon la dfinition de la Commission lectrotechnique internationale, un poste lectrique est la partie d'un rseau lectrique, situe en un mme lieu, comprenant principalement les extrmits des lignes de transport ou de distribution, de l'appareillage lectrique, des btiments, et, ventuellement, des transformateurs 1. Un poste lectrique est donc un lment du rseau lectrique servant la fois la transmission et la distribution d'lectricit. Il permet d'lever la tension lectrique pour sa transmission, puis de la redescendre en vue de sa consommation par les utilisateurs (particuliers ou industriels). Les postes lectriques se trouvent donc aux extrmits des lignes de transmission ou de distribution. On parle aussi de sous-station, entre autre dans les chemins de fer.Sommaire[masquer]

1 Usage des postes lectriques haute tension 2 Fonctions 3 Les technologies 4 Diffrents types de postes lectriques 5 Les diffrents lments 6 Sous-stations ferroviaires 7 Les problmes engendrs 8 Notes et rfrences 9 Annexes

o o

9.1 Liens internes 9.2 Lien externe

Usage des postes lectriques haute tension[modifier]

Transformateurs la Centrale hydrolectrique Robert-Bourassa, dans le nord du Qubec. Ce poste alimente les lignes de transport lectrique 735 kV qui relient le complexe de la Baie-Jamesaux marchs du sud du Qubec, sur une distance de 1 500 km.

Les postes lectriques ont 3 fonctions principales :

le raccordement d'un tiers au rseau d'lectricit (aussi bien consommateur que producteur type centrale nuclaire)

l'interconnexion entre les diffrentes lignes lectriques (assurer la rpartition de l'lectricit entre les diffrentes lignes issues du poste)

la transformation de l'nergie en diffrents niveaux de tension

Pour la transmission de l'nergie lectrique, il est conomiquement intressant d'augmenter la tension, car cela limite les dperditions d'nergie par effet Joule. En effet, puissance dlivre constante, plus la tension est leve et plus l'intensit passant dans les cbles est faible, donc moins d'chauffement, ce qui permet entre autres de rduire la section des cbles, d'o une conomie considrable. Les niveaux utiliss pour les transmissions grande distance sont gnralement entre 400 kV et 800 kV, qualifis de trs haute tension(dnomination actuelle : haute tension B). La tension est ensuite rduite pour une consommation un niveau de tension usuel, en Europe230 V, en Amrique 110 V. Prenons l'exemple typique d'une centrale nuclaire. L'lectricit va tre produite par la centrale, puis va transiter par :

le poste d'vacuation de la centrale (la tension va passer d'environ 20 kV 400 kV pour tre inject sur le rseau de transport d'lectricit)

plusieurs postes d'interconnexion 400 kV (trajet de plusieurs centaines de km)

un poste de transformation 400 / 225 kV un poste de transformation 225 / 63 kV ou 225 / 90 kV (aprs un trajet de quelques centaines de km en 225 kV)

plusieurs postes d'interconnexion 63 kV ou 90 kV (trajet de plusieurs dizaines de km)

le poste final d'une grosse usine raccorde en 63 kV ou 90 kV Certains postes de transformation permettent de transformer la tension directement de 400 kV 63 kV ou 90 kV

En rgle gnrale la tension 63 kV est utilise dans l'est de la France et le 90 kV dans l'ouest.

Dans le cas d'un particulier, l'lectricit devra transiter par un poste source, qui est un poste de transformation 63 / 20 kV, pour tre alors injecte sur le rseau de distribution. Certains postes sources sont quips de transformateurs 225 / 20 kV et mme 400 / 20 kV. Ensuite la tension est une nouvelle fois modifie par un transformateur 20 kV / 400 V avant d'arriver chez un particulier.

Fonctions[modifier] lvation de la tension Diminution de la tension Protection (disjoncteurs) Isolement (sectionneurs) Scurit (mise la terre) Mesure de courant et tension (rducteurs de mesure) Conversion du signal lectrique : du courant alternatif au courant continu ou vice versa.

Les technologies[modifier]Article dtaill : Poste lectrique sous enveloppe mtallique.

Poste lectrique haute tension isol l'air

Poste lectrique haute tension isol au SF6

Il existe deux technologies principales pour les postes lectriques haute tension :

La technologie isole dans l'air, dite aussi conventionnelle. Dans ce cas, les conducteurs lectriques haute tension sont spars par une distance d'air qui en assure l'isolation. Ces postes peuvent tre raliss en extrieur, ou bien en btiment. Cette variante permet de rduire les dimensions du poste, les quipements haute-tension, notamment les isolateurs, tant l'abri des intempries et de la pollution.

La technologie isolation gazeuse, dite aussi blinde. Dans ce cas, les conducteurs lectriques sont encapsuls dans une enveloppe mtallique remplie d'un gaz, l'hexafluorure de soufre (SF6), dont les proprits dilectriques trs suprieures celles de l'air permettent de rduire les distances d'isolation.

La technologie dite blinde possde des avantages techniques par rapport la technologie dite conventionnelle : compacit, fiabilit, maintenance rduite. Cependant son cot de fabrication reprsente un investissement suprieur celui de la technologie conventionnelle. Une analyse du cot du cycle de vie, en intgrant les aspects de cot du terrain, investissement, fiabilit, maintenance (dtection de fuite) et finalement recyclage du gaz SF6 et dmantlement peut montrer qu'elle est finalement au global moins chre. Mais les conclusions de ce genre d'analyse sont fortement dpendantes du cot du terrain l'endroit o le poste est implant2.

Diffrents types de postes lectriques[modifier]

Il existe plusieurs types de postes lectriques :

Postes de sortie de centrale : le but de ces postes est de raccorder une centrale de production de l'nergie au rseau ;

Postes d'interconnexion : le but est d'interconnecter plusieurs lignes lectriques

Postes lvateurs : le but est de monter le niveau de tension, l'aide d'un transformateur ;

Postes de distribution : le but est d'abaisser le niveau de tension pour distribuer l'nergie lectrique aux clients rsidentiels ou industriels.

L'aspect des postes lectriques varie fortement suivant leurs fonctions. Les postes peuvent tre en surface l'intrieur d'une enceinte, souterrains, dans des btiments qu'ils desservent.

Les diffrents lments[modifier]

Composants lectriques dans un posteA : ct primaire B : ct secondaire 1. Ligne lectrique primaire 2. Cble de garde 3. Ligne lectrique 4. Transformateur de tension 5. Slecteur 6. Disjoncteur 7. Transformateur de courant 8. Parafoudre 9. Transformateur (de puissance) 10. Btiment secondaire 11. Clotre 12. Ligne lectrique secondaire

On distingue parfois les lments d'un poste en "lments primaires" (les quipements haute tension) et "lments secondaires" (quipements basse tension) Parmi les quipements primaires, on peut citer :

Transformateur lectrique Autotransformateur lectrique Disjoncteur haute tension Sectionneur Sectionneur de mise la terre Parafoudre

Transformateur de courant Transformateur de tension Combin de mesure (courant + tension) jeu de barres Batterie de condensateurs

Parmi les lments secondaires on peut citer :

relais de protection , quipements de surveillance, quipements de contrle, systme de tlconduite comptage d'nergie alimentations auxiliaires quipements de tlcommunication consignateur d'tat

Sous-stations ferroviaires[modifier]

Sous-station d'alimentation d'un rseau ferroviaire Waiblingen, Allemagne.

Sur les lignes de chemin de fer lectrifies par catnaire ou troisime rail, l'alimentation est fournie par des sous stations lectriques et des postes d'alimentation. L'alimentation de ces postes est ralise par le rseau lectrique, souvent par deslignes courant le long des voies alimentes entre 35 et 90 kV. Aprs une herse[Quoi ?] d'entre, on trouve une batterie detransformateurs (transformateur principal puis transformateurs de section), abaissant la tension 25000 ou 1 500 V. Les postes devant dlivrer une tension continue comprennent en plus des redresseurs, voire, l'origine, des commutatrices3. La plupart des sous-stations alimentent directement une section de voie mais, surtout en courant continu, disposent aussi de cbles (appelsfeeders) permettant de ralimenter la ligne intervalles rguliers. On rpartit ainsi l'intensit absorbe et limite la chute de tension locale au passage d'un train consommant beaucoup. L'intervalle entre les sous-stations est d'une vingtaine de kilomtres en 1 500 V continu,

jusqu' 50 km en 25 000 V monophas. La commande des sous-stations est ralise distance par un central sous-stations.

Les problmes engendrs[modifier]L'implantation d'un poste lectrique est loin de poser les problmes environnementaux suscits par l'implantation d'une centrale lectrique ou d'une ligne haute tension. Les problmes engendrs sont essentiellement :

L'esthtisme : les postes lectriques utilisant une technologie isolation dans l'air sont fortement dconseills en zone urbaine de par la surface ncessaire pour implanter les diffrentes parties qui doivent tre isoles entre elles et pour des raisons de scurit. On prfrera des postes isolation gazeuse installs en btiment solution idale en zone urbaine voir en ville en sous sol, sinon en espace ouvert la surface est rduite au maximum (4 6 fois moins que pour un isolement en technologie en espace libre).

Les nuisances sonores : les phnomnes de striction dans les transformateurs engendrent un bruit continu ainsi que le bruit des ventilateurs pour les transformateurs de fortes puissances pouvant tre gnant pour le voisinage.

Les nuisances magntiques : chaque site doit faire l'objet d'une tude de rduction des champs lectromagntiques rsultant des fuites des circuits magntiques. Les effets de ces fuites sont visibles sur les tlvisions ou crans de PC tube par une lgre danse de l'image. Elles doivent toujours tre infrieures aux normes 25 T pour tre sans effet sur la sant.

Notes et rfrences[modifier]1. dfinition de poste lectrique suivant le vocabulaire lectrotechnique international CEI 60050 sur lectropdia [archive] 2. Evaluation of total life cycle cost of GIS substation and development of portable diagnosis device, T. Shimato et al., CIGR session 2000, rapport 23-107 3. Le mtro de Paris prsente dans son muse des sous-stations une de ces commutatrices.

Annexes[modifier]

Liens internes[modifier]Appareillage lectrique haute tension

Lien externe[modifier]Eureos (site professionnel ddi aux postes lectriques haute tension)

Catgorie :

Portail de llectricit et de llectronique

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Distribution de l'nergie lectrique

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Rseau lectriquePour les articles homonymes, voir Rseau.

Nombreuses lignes lectriques aux abords d'un poste

Un rseau lectrique est un ensemble d'infrastructures permettant d'acheminer l'nergie lectrique des centres de production vers lesconsommateurs d'lectricit. Il est constitu de lignes lectriques exploites diffrents niveaux de tension, connectes entre elles dans des postes lectriques. Les postes lectriques permettent de rpartir l'lectricit et de la faire passer d'une tension l'autre grce aux transformateurs. Un rseau lectrique doit aussi assurer la gestion dynamique de l'ensemble production - transport - consommation, mettant en uvre des rglages ayant pour but d'assurer la stabilit de l'ensemble.Sommaire[masquer]

1 Historique

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1.1 Les premiers rseaux courant continu 1.2 La victoire du courant alternatif triphas 1.3 Linterconnexion progressive des rseaux 1.4 Historique des rseaux lectriques en France

2 Gnralits

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2.1 Choix stratgiques de l'onde lectrique

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2.1.1 Ncessit de transporter l'lectricit une tension leve 2.1.2 Courant alternatif ou continu ? 2.1.3 Pourquoi une tension sinusodale ? 2.1.4 Un systme monophas ou triphas ? 2.1.5 Frquence des rseaux lectriques

2.2 Grandeurs lectriques importantes

2.2.1 Surveillance de la tension 2.2.2 Problmatique de l'intensit ; IMAP 2.2.3 Intensit de court circuit

3 Structure des rseaux lectriques

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3.1 Le rseau de transport 3.2 Le rseau de rpartition 3.3 Le rseau de distribution

4 Matriels utiliss dans les rseaux lectriques

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4.1 Matriels de puissance

4.1.1 Les lignes lectriques

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4.1.2 Les transformateurs de puissance 4.1.3 Les postes lectriques

4.2 Matriels de surveillance et de contrle

4.2.1 Protection des rseaux lectriques 4.2.2 Matriel de conduite et de surveillance

5 Stabilit et rglage des rseaux lectriques

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5.1 quilibre production - consommation 5.2 Rglage de la tension 5.3 Stabilit des groupes

6 Drgulation des marchs : impact sur les rseaux lectriques 7 Rfrences 8 Voir aussi 9 Liens externes

Historique[modifier]Un rseau lectrique tant compos de machines de production et de consommation, ainsi que de structures (lignes, transformateurs) pour les relier, les rseaux lectriques ne sont apparus que vers la fin XIXe sicle, lorsque chaque lment avait atteint une maturit technologique suffisante.

Les premiers rseaux courant continu[modifier]

Edison a t un pionnier dans la ralisation des premiers rseaux lectriques en courant continu.

Lors de la premire moiti du XIXe sicle, les inventeurs mettent au point de nombreux types de moteurs lectriques courant continu, mais leur utilisation de manire industrielle ne sera permise quaprs linvention de la dynamo (gnratrice de courant continu) par Znobe Gramme en 1869, qui sera rapidement amliore1. l'Exposition internationale d'lectricit de Paris de 1881, Marcel Deprez prsente pour la premire fois une installation de distribution d'nergie lectrique alimente par 2 dynamos. lautomne 1882, les premiers rseaux lectriques

apparaissent simultanment New York etBellegarde, en France1. Ils sont trs locaux et utilisent le courant continu. Thomas Edison a jou un rle dterminant dans le dveloppement de llectricit : il fonde en 1878 l'Edison Electric Light Co (qui deviendra en 1892General Electric), dpose le brevet de lampoule lectrique en 1879, puis cre le rseau lectrique de New York. Ce dernier, qui avait essentiellement pour but lclairage, se dveloppe rapidement : dune puissance de 1200 ampoules en 1882, il passe 10 000 ampoules lanne suivante.

L'clairage lectrique tait souvent cr lors d'expositions internationales.

Ce rseau, qui souffre de nombreuses pannes, est constitu de petites centrales lectriques (30 kW) et dun rseau de distribution 110 V. Il est cependant trs limit car lacheminement de llectricit nest possible que sur quelques kilomtres 2. cette priode les premires exprimentations de transport de lnergie lectrique se dveloppent et sont menes notamment par Marcel Deprez, qui utilise du courant continu. Ce sont cependant des checs relatifs car elles ne permettent pas le transport de puissances industrielles (Deprez russi en 1882 transporter 400 W sur 57 km de distance, mais avec un rendement global de seulement 30%, page consult le 6/06/2007). Les ingnieurs Lucien Gaulard et John Gibbs travaillent quant eux sur lecourant alternatif. Bien que le transformateur soit connu depuis 1837, ils mettent au point en 1884 un transformateur de forte puissance utilisant du courant alternatif triphas, ce qui permet de changer facilement le niveau de tension. La mme anne ils dmontrent lintrt du transformateur en mettant en service une ligne de 80 km de long aliment en courant alternatif sous 2 000 V.

La victoire du courant alternatif triphas[modifier]

Tesla, un inventeur qui a conu les premiers rseaux lectriques en courant alternatif

George Westinghouse, ingnieur et entrepreneur amricain qui a cr sa propre compagnie d'lectricit, est intress par la technologie du courant alternatif. En 1887, il achte les brevets du transformateur de Gaulard et embauche Nikola Tesla qui invente lalternateur triphas en 1891. Cette mme anne la premire installation triphase est mise en place aux environs de Francfort, avec une ligne de 175 km. Aux tats-Unis les rseaux en courant continu poursuivent leur dveloppement, mais sont limits en taille : chaque centrale ne peut alimenter enlectricit quune zone denviron 5 km de diamtre3, ce qui pose problme en dehors des villes. En parallle se constituent de petits rseaux urbains en courant alternatif. Une opposition svre fait rage cette poque aux tats-Unis entre Edison (dfenseur du courant continu) et George Westinghouseavec Tesla (dfenseur du courant alternatif). Edison insiste notamment sur le risque du courant alternatif en haute tension pour les tres vivants, allant jusqu' organiser des dmonstrations publiques o il lectrocute diffrents animaux, pour prouver la dangerosit du courant alternatif, et va jusqu financer la macabre invention de la chaise lectrique3. Aprs l'excution de William Kemmler, Edison dira : Il a t Westinghous . La bataille dcisive entre courant continu et alternatif se droule autour dun projet dalimentation lectrique de lindustrie de Buffalo par une centrale hydraulique de 75 MW situe Niagara Falls, 32 km de distance3. Edison proposait un projet en courant continu tandis que Tesla et Westinghouseproposaient un systme en courant alternatif. Le contrat fut donn Westinghouse. En 1896, la mise en service de la premire ligne industrielle en triphas fut un succs total et conduit pour un sicle au moins imposer universellement le courant alternatif triphas comme moyen de transport de lnergie lectrique4, mieux adapt cette poque au transport sur de longues distances. Nanmoins, alors que l'interconnexion chelles pan-continentales se dveloppe, la fin du XXe sicle, les progrs techniques redonnent un intrt aucourant continu haute tension (CCHT) pour un transport longue distance gaspillant moins de courant (c'est--dire avec

moins de pertes en lignes). C'est par exemple la solution retenue pour le projet Desertec, afin de transporter jusqu'en Europe centrale de l'lectricit solaire produite en Afrique tropicale.

Linterconnexion progressive des rseaux[modifier] la fin du XIXe et au dbut du XXe sicle, les usages de llectricit se multiplient, aussi bien au niveau domestique qu'industriel (notamment llectrification des tramways, mtros etchemins de fer). Dans chaque grande ville s'implantent des compagnies d'lectricit. Ces dernires construisent des centrales lectriques et de petits rseaux locaux, chacun utilisant des frquences et des niveaux de tension diffrents. Les oprateurs se rendent compte tardivement de lintrt dutiliser une frquence unique (indispensable linterconnexion des rseaux), et lon voit apparatre finalement 2 standards de frquence : le 60 Hz sur la majorit du continent amricain et le 50 Hz quasiment partout dans le reste du monde.

Dynamos alimentant les tramways de l'est parisien

Dans la premire moiti du XXe sicle les rseaux urbains des pays industrialiss se sont agrandis afin dlectrifier les campagnes. En parallle, ces rseaux se sont interconnects entre eux au niveau rgional afin d'engranger des conomies d'chelle sur la taille des centrales de production, et de mieux valoriser des ressources nergtiques gographiquement localises, comme la production hydraulique situe dans les zones montagneuses, loigne des grands centres de consommation. Au fur et mesure de laugmentation des puissances appeles et des distances des lignes dinterconnexion, la tension dexploitation des lignes a galement augmente (1re ligne 220 kV construite en 1923 aux tats-Unis, celle 380 kV en 1930 en Allemagne). Lapparition en 1937 du premier turbo-alternateur refroidi lhydrogne, dune puissance de 100 MW, ouvre la voie des centrales lectriques de forte puissance. Une difficult du dveloppement des rseaux lectriques est lhritage du pass, car les infrastructures sont conues pour durer plusieurs dizaines dannes. Llectrification des campagnes tait aise du fait de labsence de tout rseau antrieur, permettant ainsi la mise en uvre des standards du moment (en termes de tension et de frquence). Au niveau urbain en revanche le problme tait complexe car plusieurs rseaux non interconnectables coexistaient,

conduisant la multiplication des cbles. Les rseaux en courant continu ont ainsi subsist trs longtemps localement : jusque 1965 Paris 5, et 2007 New York3 ! Dans les annes 1950, les compagnies europennes se coordonnent pour uniformiser les tensions des rseaux de transports 400 kV, ce qui permet en 1967 la premire interconnexion des rseaux franais, allemands et suisse Laufenbourg(Suisse). La deuxime moiti du XXe sicle a connu en outre un renforcement des interconnexions intranationales et un dveloppement significatif des interconnexions transnationales, dans le but principal de crer des capacits de secours mutuel entre oprateurs et d'amliorer globalement la stabilit des systmes lectriques, ainsi que, de faon plus ponctuelle, de crer des capacits d'change d'nergie sur le long terme. L'Europe, avec sa forte densit de population et un niveau lev de dveloppement conomique et industriel, prsente un rseau lectrique la fois dense et maill. La mise en place d'interconnexions physiques dans ces conditions, a ncessit l'adoption de rgles communes de sret entre les exploitants des divers systmes, souvent nationaux pour prvenir les risques d'incident de grande ampleur. Aujourd'hui, c'est l'ENTSO-E, anciennement UCTE, qui effectue cette coordination en Europe. Enfin plus rcemment, dans le cadre de la construction du march intrieur de l'lectricit, la Commission europenne a choisi d'encourager le dveloppement des capacits d'interconnexion transfrontalires, afin d'accrotre les potentiels d'change et l'interconnexion commerciale des marchs nationaux.

Pour le XXIe sicle, les rseaux sont confronts d'importants nouveaux dfis :

accueillir simultanment, sans diminuer significativement la sret et la qualit de fonctionnement du rseau, des units de production stables et commandables (lectricit hydrolectrique ou issue de centrales thermiques) ainsi que sources moins prvisibles et souvent pas ou trs peu commandables, comme l'nergie solaire ou l'nergie olienne. Ces sources d'nergie font dans de nombreux pays dvelopps l'objet de programmes de dveloppement un rythme soutenu6.

faciliter l'interaction entre les consommateurs et le systme lectrique notamment pour adapter la demande aux capacits de production lorsque cela est ncessaire.

tre plus conomes en ressources non renouvelables qu'il s'agisse des matriaux pour leur construction comme des pertes qu'ils entranent.

accueillir de nouveaux usages comme le vhicule lectrique.

A ces sujets, les prospectivistes annoncent un rseau intelligent (Smart grid) plus souple et capable de mieux intgrer les sources d'nergies propres et sres, mais diffuses et non continues telles que l'olien et le solaire7.

Historique des rseaux lectriques en France[modifier]

Le programme de construction des centrales nuclaires a dimensionn le rseau de transport d'lectricit franais

Llectrification du territoire franais est effectue au cours de la premire moiti du8

XX

e

sicle : de

7 000 communes lectrifies en 1919, elles sont 36 528 ltre en 1938 . En parallle, les rseaux proches sinterconnectent progressivement :

les rseaux de Paris le sont en 1907 12 kV ceux des Pyrnes en 1923 150 kV enfin la quasi-totalit du territoire franais est interconnecte en 1938 220 kV, mais de grandes rgions restent isoles1.

Mme au cours de la seconde guerre mondiale, le rseau de transport dlectricit croit de 30 % et la Libration il est le plus dense au monde. En 1946, le cumul des lignes lectriques de plus de 100 kV atteint 12 400 km, alors quil ntait que de900 km en 19238. Le 8 avril 1946 ltat nationalise les entreprises dlectricit, en rassemblant ces socits de production, distribution et transport en un tablissement unique : EDF (cependant il subsistera un nombre non ngligeable d'entreprises locales de distribution d'lectricit et de gaz en France). Jusquen 1950, EDF devra organiser les coupures dlectricit, suite la pnurie de centrales de production. La frquence 50 Hz se gnralise en France (elle tait par exemple de 25 Hz sur une grande partie du littoral mditerranen). Le rseau 225 kV se substitue aux rseaux 110, 120 et 150 kV8. En 1956, il est dcid de gnraliser pour la distribution basse tension le couple de tension 220 / 380 V en remplacement de l'ancien couple 127 / 220 V (en 1986 la tension

normalise sera le couple 230 / 400 V)9. Le rseau 400 kV, dcid au niveau europen, se dveloppe en France en coordination avec le plan lectro-nuclaire, notamment partir des annes 1970-1980.

Gnralits[modifier]Un rseau lectrique est tout d'abord dfini par le type de courant lectrique qu'il utilise. Une fois fix, ce choix engage l'avenir et est lourd de consquences car les modifications sont a posteriori trs dlicates. Ensuite, lors de l'exploitation des rseaux, certaines grandeurs lectriques doivent tre surveilles rgulirement pour s'assurer que les conditions d'exploitation sont bien respectes.

Choix stratgiques de l'onde lectrique[modifier]Les rseaux lectriques actuels utilisent un courant alternatif triphas sinusodal. Ce choix dcisif dcoule d'un ensemble de raisons que nous prsentons ici.

Ncessit de transporter l'lectricit une tension leve[modifier]De la sortie de la centrale lectrique au compteur de l'utilisateur final, l'lectricit doit transiter sur un rseau lectrique. Ces rseaux possdent souvent la mme structure d'un pays l'autre, car le transport de fortes puissances sur de longues distances impose la minimisation de l'effet Joule. Le transport d'lectricit entrane des pertes dues l'effet Joule, qui dpendent de l'intensit I, de la tension U et de la rsistance R de la ligne. Pour du courant triphas on

obtient : Pour une mme puissance lectrique transmise par la ligne et rsistance gale, les pertes par effet Joule diminuent donc comme le carr de la tension : elles sont divises par quatre quand la tension double. Ainsi, une ligne d'une centaine de km avec une rsistance de 10 sur laquelle circule 400 MW entranerait environ 4 MW de perte Joules si elle tait exploite 200 kV, mais seulement 1 MW si elle tait exploite 400 kV. L'enjeu de ces pertes peut se mesurer aux montants d'nergie trs importants que cela reprsente : pour la France, sur les 509 TWh produits10 en 2005, environ 12 TWh11 ont t perdus suite ces phnomnes12 (pour cause d'effet Joule, d'effet couronne ou de pertes vide), soit environ 2,5% de la production lectrique franaise. Les cots de construction d'une ligne 400 kV, 20 kV ou 220 V sont cependant trs diffrents. Il faut donc trouver un optimum technico-conomique entre les diffrents niveaux de tension, au vu du gain espr (relatif la diminution des pertes par effet Joule). On arrive ainsi une structure multicouches des rseaux lectriques, avec les rseaux transportant de grandes quantits d'nergie exploits des tensions de plusieurs centaines de kilovolts, et la tension diminuant au fur et mesure que les puissances transportes dcroissent.

Courant alternatif ou continu ?[modifier]Le transport de puissances importantes sur de longues distances ncessite des tensions leves. Il faut donc des transformateurs pour passer d'une tension une autre ; or ils ne fonctionnent qu'avec du courant alternatif. Les changements de tension sur un systme courant continu n'est pas aussi efficace (plus de pertes) qu'en alternatif (transformateur). Le gain de l'lvation de tension serait contrebalanc par les pertes plus importantes lors des phases d'abaissement de la tension. De plus la coupure des courants dans les disjoncteursest facilite par le passage rptitif zro du courant alternatif. Ce dernier entrane quand mme des contraintes d'utilisation, notamment les 2 suivantes :

l'existence d'effets inductifs et capacitifs dans les lignes lectriques qu'il faut compenser afin d'en limiter les effets sur la tension ;

la cration d'un effet de peau qui concentre le courant la priphrie des cbles lectriques, augmentant ainsi les pertes Joules et ncessitant dans certains cas des dispositions particulires.

Le courant alternatif s'est impos dans presque tous les rseaux, mais le courant continu reste encore intressant pour certains projets particuliers o le recours des stations de conversion onreuses est ncessaire (exemple des interconnexions sous-marines ou celles de trs longues distance o il limite la perte en ligne).

Pourquoi une tension sinusodale ?[modifier]La solution la plus commode pour produire de manire industrielle de l'nergie lectrique est l'entranement d'un alternateur par une turbine, le tout en rotation autour d'un axe. De manire naturelle ces installations produisent des tensions sinusodales. En sens inverse et tout aussi naturellement, ces tensions sinusodales permettent l'entranement rgulier d'un moteur lectrique. Cette facilit d'utilisation la production et l'usage dans les machines tournantes constituent les deux grands atouts de la tension sinusodale.

Un systme monophas ou triphas ?[modifier]Il est tout fait possible de raliser un rseau uniquement en courant monophas. Les raisons qui ont conduit adopter le rseau triphas sont les avantages techniques et conomiques importants qu'il prsente :

Un alternateur de trs forte puissance ne peut pas fonctionner en produisant un courant monophas car la puissance fluctuante qui

en rsulte provoque une destruction de l'arbre de liaison entre l'alternateur et la source d'nergie mcanique qui le met en rotation. En effet, un systme monophas voit sa puissance instantane passer par une valeur nulle chaque oscillation de l'onde de tension (lorsque la tension ou l'intensit passe par zro). La puissance instantane est donc variable. Au contraire, les systmes triphass quilibrs assurent une puissance instantane constante, c'est--dire "sans coup", ce qui est important en lectromcanique.[afficher]

Pourquoi et comment annuler la puissance fluctuante

le transport d'une mme puissance lectrique en triphas (sans neutre) ncessite une section de cbles conducteurs deux fois plus faible qu'en monophas. L'conomie qui en dcoule sur le cot de ralisation des lignes est notable.

Les courants triphass peuvent produire des champs magntiques tournants en rpartissant d'une manire spcifique les bobinages sur un rotor. Or les machines lectriques qui produisent et utilisent ces courants fonctionnent de manire optimale en rgime triphas.

Une distribution de l'lectricit en courant triphas avec fil de neutre permet de proposer pour un mme rseau deux tensions d'utilisation diffrentes :

soit entre une phase et le neutre : par exemple 230 V en Europe

soit entre deux phases : par exemple 400 V en Europe

Frquence des rseaux lectriques[modifier]Article dtaill : Frquences des courants industriels.

Choisir la frquence d'un rseau est dterminant car on ne peut plus revenir en arrire une fois que le rseau a atteint une certaine taille. Une frquence leve est particulirement intressante pour les transformateurs, permettant ainsi de rduire leur taille. Les ampoules lectriques sont elles aussi mieux adaptes aux frquences leves (apparition de clignotements avec des frquences faibles). D'autres applications, particulirement celles faisant appel aux inductances (type moteur lectrique, ou ligne de transport grande distance), ont un meilleur rendement avec des frquences faibles. C'est la fin

du XIXe sicle que cette question s'est pose, mais la faible dimension des rseaux permettait cette poque d'ajuster la frquence en fonction de l'utilisation que l'on devait en faire, et des frquences de 16 Hz 133 Hz coexistaient. C'est Westinghouse, probablement avec les conseils de Tesla, qui imposa progressivement le 60 Hz aux tats-Unis. En Europe, aprs que AEG eut choisi le 50 Hz, cette frquence se diffusa petit petit. On conserve aujourd'hui cet historique et les rseaux actuels sont exploits soit 50 Hz, soit 60 Hz.

Grandeurs lectriques importantes[modifier]Les grands rseaux lectriques ncessitent la surveillance constante de certains paramtres afin de maintenir le rseau, ainsi que les installations de production et de consommation qui y sont raccordes, dans les domaines d'utilisation prvus. Les principales grandeurs surveiller sont la frquence, la tension, l'intensit dans les ouvrages, et la puissance de court circuit.

Surveillance de la tension[modifier]Un grand rseau lectrique possde de multiples niveaux de tension. Chaque niveau de tension est conu pour une plage d'utilisation bien spcifique. Des tensions lgrement trop leves conduisent une usure prmature du matriel, puis si elles sont franchement trop leves un claquage de l'isolant (cas des cbles souterrains, des cbles domestiques, ou des isolateurs des lignes lectriques). Les surtensions trs leves (par exemple causes par la foudre) sur des conducteurs nus (c'est--dire sans isolant, ce qui est le cas deslignes lectriques) peuvent conduire des amorages avec des objets proches, par exemple des arbres. A contrario, des tensions trop basses par rapport la plage spcifie conduisent un mauvais fonctionnement de beaucoup d'installations, que ce soit chez les consommateurs (par exemple les moteurs), ou sur le rseau en lui-mme (mauvais fonctionnement des protections). De plus, des tensions basses sur les rseaux de transport d'lectricit ont t la cause de grands incidents qui ont t responsables de la coupure de plusieurs millions de foyers (ex. du blackout grec le 12 juillet 2004 ou du 12 janvier 1987 en France). Bien que les plages d'utilisation des matriels spcifient une marge de 5 10 % par rapport la tension nominale, les grands oprateurs de rseaux privilgient actuellement une exploitation plutt en tension haute car cela limite les pertes joules dans le rseau.

Problmatique de l'intensit ; IMAP[modifier]L'intensit est un paramtre particulirement important surveiller car elle peut entraner la destruction de matriel coteux (les transformateurs et les cbles), ou bien mettre en danger la scurit des biens et des personnes (cas des lignes ariennes). L'IMAP (Intensit Maximale Admissible en Permanence) est l'intensit maximale laquelle un ouvrage peut tre exploit sans limitation de dure. Afin de faciliter l'exploitation des rseaux lectriques, certains ouvrages

peuvent tre exploits une intensit suprieure l'IMAP mais pendant une dure limite. De plus, certains ouvrages sont munis de protections particulires qui les mettent en scurit si l'intensit dpasse une certaine valeur pendant une dure dfinie. Le problme cr par une intensit trop leve (c'est--dire une puissance transmise leve) est un chauffement par effet Joule important. La consquence de cet chauffement se manifeste de diffrente manire selon les ouvrages considrs :

pour les cbles lectriques (prsence d'une gaine isolante) : la chaleur produite par le cble doit tre vacue par l'intermdiaire de l'isolant lectrique, qui est souvent mauvais conducteur de chaleur. De plus, les cbles tant souvent souterrains, cette chaleur s'vacue d'autant plus mal : en cas d'intensit trop leve, le risque est la destruction physique du cble par surchauffe.

pour les transformateurs : les enroulements des transformateurs sont en gnral immergs dans un bain d'huile qui joue le rle d'isolant lectrique mais galement de fluide caloporteur arorfrigrant. En cas d'intensit trop leve, l'huile ne peut plus vacuer assez de chaleur et les enroulements risquent de se dtriorer par surchauffe.

pour les lignes lectriques ariennes (absence de gaine isolante) : les conducteurs s'chauffant par effet Joule, ils vont aussi s'allonger par le phnomne de dilatation thermique ; la ligne lectrique tant maintenue chaque extrmit par un pylne, cet allongement va se matrialiser par une rduction de la hauteur entre la ligne et le sol, ce qui conduit un amorage (arc lectrique crant un court circuit) au vu des tensions importantes utilises dans ces rseaux. Heureusement des protections sont installs sur les lignes pour viter de tels amorages qui sont bien sr extrmement dangereux.

Intensit de court circuit[modifier]Article dtaill : Courant de court-circuit.

L'intensit de court circuit (abrge Icc) est une grandeur thorique qui correspond au courant que l'on pourrait mesurer en un point du rseau si ce point tait reli directement la terre. Elle est gale au courant circulant dans un ouvrage lors d'un dfaut triphas franc la terre (c'est--dire qui relie directement les 3 phases la terre). L'Icc est fournie principalement par les groupes de production. Elle est leve dans les nuds du rseau que sont les postes lectriques (sur le

rseau 400 kV europen, les valeurs sont de l'ordre de 30 50 kA). L'Icc devient de plus en plus faible au fur et mesure que les niveaux de tension dcroissent et que l'on s'loigne des postes lectriques. Les matriels utiliss dans les postes lectriques sont conus pour rsister une valeur maximale d'Icc : au-del, il y a un risque de casse de matriel en cas de court-circuit (caus par la foudre, le givre, une rupture de matriel...) Les bris de cette nature sont notamment causs par des phnomnes lectrodynamiques puissants qui ont lieu lorsque des conducteurssont soumis des courants exceptionnellement forts. Un rseau lectrique a cependant tout intrt avoir une Icc leve. En effet, cela permet l'amortissement des perturbations mises par les grandes industries (problme des flickers), ainsi qu'une rduction des chutes de tension lors des courts circuits sur le rseau. Pour le consommateur, l'Icc correspond l'intensit maximum que peut fournir le rseau : une Icc suffisante est donc indispensable au dmarrage des gros moteurs lectriques. De manire gnrale, une Icc leve maintient une bonne qualit de l'onde lectrique fournie aux clients.

Structure des rseaux lectriques[modifier]Les rseaux lectriques peuvent tre organiss selon plusieurs types de structures exposes cidessous :

structure maille : les postes lectriques sont relis entre eux par de nombreuses lignes lectriques, apportant une grande scurit d'alimentation.

structure radiale ou boucle (les postes rouges reprsentent les apports d'nergie) : la scurit d'alimentation, bien qu'infrieure celle de la structure maille, reste leve.

structure arborescente(les postes rouges reprsentent les apports d'nergie) : la scurit d'alimentation est faible puisqu'un dfaut sur la ligne ou sur le poste rouge coupe l'ensemble des clients en aval.

Chaque type de structure possde des spcificits et des modes d'exploitation trs diffrents. Les grands rseaux d'nergie utilisent tous ces types de structure. Dans les niveaux de tension les plus levs, on utilise la structure maille : c'est le rseau de transport. Dans les niveaux de tension infrieurs, la structure boucle est utilise en parallle de la structure maille : c'est le rseau de rpartition. Enfin, pour les plus bas niveaux de tension, la structure arborescente est quasiment exclusivement utilise : c'est le rseau de distribution.

Le rseau de transport[modifier]Les rseaux de transport sont haute tension (HTB) (de 50 kV 400 kV) et ont pour but de transporter l'nergie des grands centres de production vers les rgions consommatrices d'lectricit. Les grandes puissances transites imposent des lignes lectriques de forte capacit de transit, ainsi qu'une structure maille (ou interconnecte). Les rseaux maills garantissent une trs bonne scurit d'alimentation, car la perte de n'importe quel lment (ligne lectrique, transformateur ou groupe de production) n'entrane aucune coupure d'lectricit si l'exploitant du rseau de transport respecte la rgle dite du "N-1" (possibilit de perdre n'importe quel lment du rseau sans consquences inacceptables pour les consommateurs). Illustration du report de charge :

A) tat normal

A) Dans le rseau ci contre, l'lectricit se rpartit sur les lignes lectriques en fonction de la localisation de la production, de la consommation et des impdances des ouvrages (lignes et transformateurs) selon les lois de Kirchhoff. Les lignes sont plus ou moins charges selon le nombre de triangles :

de vert orange : intensit supportable par la ligne en rgime permanent ;

rouge : l'intensit n'est pas supportable en rgime continu, il faut rduire rapidement l'intensit sinon la ligne se mettra hors service sous l'effet des dispositifs de protection.

Dans cet exemple, les lignes sont normalement charges (couleur verte jaune).

B) Coupure d'une ligne : l'nergie se rpartit diffremment

B) Un incident s'est produit sur le rseau : une ligne a dclench ; elle est donc hors service. Du fait de la structure maille, l'nergie s'est rpartie sur les lignes restantes en fonction de leur impdance, tout en assurant la continuit de l'alimentation lectrique. Par contre une ligne est en surcharge : il faut donc agir rapidement pour ramener son intensit une valeur acceptable.

C1) Sans correction : l'incident s'aggrave, la zone va finir hors tension

C1) Si aucune action n'est mene dans les dlais suffisants, la ligne en surcharge va dclencher son tour : l'nergie va alors se rpartir nouveau pour alimenter la consommation appele. Avec de moins en moins de lignes lectriques pour acheminer la mme puissance, les surcharges sur les lignes restantes deviennent trs importantes et les dlais de raction vont tre rduits d'autant. Dans cette situation une ligne est en trs forte surcharge et va dclencher trs rapidement, mettant ainsi les 3 postes qu'elle alimentait hors tension. Un enchanement de ce type est appel une cascade de surcharge et est quasiment toujours impliqu dans les grands blackouts rencontrs au niveau mondial. Ceci illustre qu' partir d'une

situation de rseau a priori "normale", un vnement bnin (par exemple un coup de foudre sur une ligne) peut rapidement avoir des consquences non matrisables et de grande ampleur.

C2) Correction : optimisation de la rpartition de l'nergie entre les lignes par modification de la topologie du rseau

C2) Suite au dclenchement de la premire ligne lectrique, plusieurs moyens sont disposition des dispatchers pour "lever" cette surcharge. Ici, le dispatcher a chang la topologie d'un poste pour y passer 2 nuds lectriques : cela permet de rpartir de manire diffrente l'nergie, et donc de mieux quilibrer l'intensit sur les lignes. On revient donc une situation prenne. D'autres solutions, plus contraignantes, auraient pu tre adoptes pour lever la surcharge :

augmentation rapide de production dans la zone problmatique afin de diminuer les apports d'nergie par les lignes ;

coupure volontaire cible de consommation (on parle alors de dlestage) afin de conserver l'alimentation d'un maximum de clients.

Le rseau de rpartition[modifier]

Entre les 2 postes rouges, la structure est boucle. Les rseaux de rpartition ont souvent cette structure dans les rgions faiblement consommatrices

Les rseaux de rpartition sont haute tension (de l'ordre de 30 150 kV) et ont pour but d'assurer l'chelle rgionale la fourniture d'lectricit. L'nergie y est injecte essentiellement par le rseau de transport via des transformateurs, mais galement par des centrales lectriques de

moyennes puissances (infrieures environ 100 MW). Les rseaux de rpartition sont distribus de manire assez homogne sur le territoire d'une rgion. Ils ont une structure la fois maille et boucle suivant les rgions considres. Contrairement aux rseaux de transport qui sont toujours boucls (afin de pouvoir assurer un secours immdiat en N-1), les rseaux de rpartition peuvent tre exploits boucls ou dboucls selon les transits sur le rseau (dboucl signifie qu'un disjoncteur est ouvert sur l'artre, limitant ainsi les capacits de secours en N-1). Les problmes de report de charge se posent galement pour le rseau de rpartition, sa conduite est donc assure en coordination avec celle du rseau de transport et ncessite galement des moyens de simulation en temps rel.

Le rseau de distribution[modifier]Article dtaill : Rseau de distribution lectrique.

Les rseaux de distribution sont gnralement bass sur une structure arborescente de rseau : partir d'un poste source (en rouge), l'nergie parcourt l'artre ainsi que ses drivations avant d'arriver aux postes de transformation MT/BT

Les rseaux de distribution ont pour but d'alimenter l'ensemble des consommateurs. Il existe deux sous niveaux de tension :

les rseaux moyenne tension (de 3 33 kV) ; les rseaux basse tension (de 110 600 V), sur lesquels sont raccords les utilisateurs domestiques.

Contrairement aux rseaux de transport et rpartition, les rseaux de distribution prsentent une grande diversit de solutions techniques la fois selon les pays concerns, ainsi que selon la densit de population. Les rseaux moyenne tension (MT) ont de faon trs majoritaire une structure arborescente, qui autorise des protections simples et peu coteuses : partir d'un poste source (lui-mme aliment par le rseau de rpartition), l'lectricit parcourt une artre (ou ossature) sur laquelle sont relies directement des branches de drivation au bout desquelles se trouvent les postes MT/BT de

distribution publique, qui alimentent les rseaux basse tension (BT) sur lesquels sont raccords les plus petits consommateurs. La structure arborescente de ces rseaux implique qu'un dfaut sur une ligne lectrique MT entrainera forcment la coupure des clients aliments par cette ligne, mme si des possibilits de secours plus ou moins rapides existent. Les ossatures des rseaux moyenne tension (MT) europens ne sont constitues que des 3 phases, alors qu'en Amrique du Nord le fil de neutre est galement distribu (3 phases + 1 neutre). Les drivations MT quant elles peuvent tre constitues de 1 fil (cas de l'Australie o le retour de courant s'effectue par la terre) 4 fils (cas des tats-Unis), ou encore systmatiquement 3 fils (les 3 phases) comme le rseau franais. Les rseaux MT ariens sont majoritaires en zone rurale, o la structure arborescente prdomine largement. Par contre en zone urbaine les contraintes d'encombrement, d'esthtique et de scurit conduisent une utilisation massive des cbles souterrains. Les rseaux souterrains tant soumis potentiellement de longues indisponibilits en cas d'avarie (plusieurs dizaines d'heures), il est fait appel des structures en double drivation ou des structures radiales dboucles munies d'appareils automatiques de ralimentation, permettant une meilleure scurit d'alimentation. Les rseaux BT rsultent de la structure des rseaux MT : en Amrique du Nord les rseaux monophass sont courants (1 neutre + 1 phase), tandis qu'en Europe la distribution triphase avec fil de neutre est trs majoritaire (1 neutre + 3 phases). La structure arborescente est l aussi de loin la plus rpandue, car elle est la fois simple, bon march, et permet une exploitation facile.

Matriels utiliss dans les rseaux lectriques[modifier]Le rseau lectrique est constitu non seulement de matriel haute tension (dit matriel de puissance), mais galement de nombreuses fonctions priphriques telles que la tlconduite ou le systme de protection.

Matriels de puissance[modifier]Les lignes lectriques relient les postes entre eux. l'intrieur d'un poste, on trouve pour chaque niveau de tension un jeu de barre qui relie les dparts lignes et les dparts transformateurs.

Les lignes lectriques[modifier]Article dtaill : ligne haute tension.

Le cble violet est le cble de garde. Ces pylnes supportent 2 ternes : le rouge et le bleu. Chaque terne est constitu de 3 phases. Chaque phase est support par un isolateur.

Les lignes lectriques assurent la fonction transport de l'nergie sur les longues distances. Elles sont constitues de 3 phases, et chaque phase peut tre constitue d'un faisceau de plusieurs conducteurs (de 1 4) espacs de quelques centimtres afin de limiter l'effet couronne qui entrane des pertes en lignes, diffrentes des pertes Joule. L'ensemble de ces 3 phases lectriques constitue un terne. Un pylne lectrique peut supporter plusieurs ternes : en France jamais plus de 4, rarement plus de 2, mais d'autre pays comme l'Allemagne ou le Japon font supporter leur pylne jusqu 8 ternes. Les pylnes sont tous soigneusement relis la terre par un rseau de terre efficace. Les pylnes supportent les conducteurs par des isolateurs en verre ou en porcelaine qui rsistent aux tensions leves des lignes lectriques. Gnralement la longueur d'un isolateur dpend directement de la tension de la ligne lectrique qu'il supporte. Les isolateurs sont toujours munis d'clateurs qui sont constitus de deux pointes mtalliques se faisant face. Leur distance est suffisante pour qu'en rgime normal la tenue de tension puisse tre garantie. Leur utilit apparait lorsque la foudre frappe la ligne lectrique : un arc lectrique va alors s'tablir au niveau de l'clateur qui contournera l'isolateur. S'il n'y avait pas d'clateur, la surtension entre le pylne et la ligne lectrique foudroye dtruirait systmatiquement l'isolateur. Un cble de garde, constitu d'un seul conducteur, surplombe parfois les lignes lectriques. Il est attach directement au pylne, et ne transporte aucune nergie : il est reli au rseau de terre et son but est d'attirer la foudre afin qu'elle ne frappe pas les 3 phases de la ligne, vitant ainsi les "creux de tension" perturbant les clients. Au centre du cble de garde on place parfois un cble fibre optique qui sert la communication de l'exploitant. Si on dcide d'installer la fibre optique sur

un cble de garde dj existant, on utilise alors un robot qui viendra enrouler en spirale la fibre optique autour du cble de garde.

Les transformateurs de puissance[modifier]

un petit transformateur MT/BT

Article dtaill : Transformateur de puissance.

On trouve sur les rseaux lectriques deux types de transformateurs de puissance :

les autotransformateurs qui n'ont pas d'isolement entre le primaire et le secondaire. Ils ont un rapport de transformation fixe quand ils sont en service, mais qui peut tre chang si l'autotransformateur est mis hors service.

les transformateurs avec rgleurs en charge sont capables de changer leur rapport de transformation quand ils sont en service. Ils sont utiliss pour maintenir une tension constante au secondaire (la tension la plus basse) et jouent un rle important dans le maintien de la tension.

Les transformateurs tant des matriels particulirement coteux, leur protection est assure par diffrents mcanismes redondants.

Les postes lectriques[modifier]Article dtaill : Poste lectrique.

Poste lectrique haute tension

Les postes lectriques sont les nuds du rseau lectrique. Ce sont les points de connexion des lignes lectriques. Les postes des rseaux lectriques peuvent avoir 2 finalits :

l'interconnexion entre les lignes de mme niveau de tension : cela permet de rpartir l'nergie sur les diffrentes lignes issues du poste ;

la transformation de l'nergie : les transformateurs permettent de passer d'un niveau de tension un autre.

De plus, les postes lectriques assurent des fonctions stratgiques :

assurer la protection du rseau : un systme complexe de protection permet qu'un dfaut sur un seul ouvrage n'entrane pas la mise hors tension de nombreux ouvrages, ce qui risquerait de mettre une vaste zone hors tension. Cette protection est assure par des capteurs qui fournissent une image de la tension et du courant des relais de protection, lesquels laborent des ordres de dclenchement destination des disjoncteurs ;

permettre l'exploitation normale du rseau : prsence de plusieurs jeux de barre et de couplage afin de pouvoir prendre diffrents schma lectriques ;

assurer la surveillance du rseau : la tension du rseau et l'intensit dans les lignes sont surveilles dans les postes lectriques, via des transformateurs de mesure de tension et de courant.

Matriels de surveillance et de contrle[modifier]Protection des rseaux lectriques[modifier]Article dtaill : Protection des rseaux lectriques.

Tout rseau lectrique possde des systmes de protection pour dconnecter le systme de production en cas de dfaut sur la ligne. L'objectif est de protger les 3 constituants d'un rseau lectrique :

les organes de production (alternateur) les rseaux de transport (lignes ariennes, transformateurs, jeux de barre)

les rseaux de distribution (les clients finaux)

Matriel de conduite et de surveillance[modifier]Article dtaill : Tlsurveillance et acquisition de donnes.

La conduite s'effectue depuis des centres de conduite rgionaux (dispatchings) ou nationaux. Ceux-ci disposent d'instruments de tlconduite (des SCADA, notamment) comprenant des dispositifs permettant :

de commander les organes de coupure (disjoncteurs, sectionneurs),

de connatre la position de ces organes. de mesurer un certain nombre de grandeurs (tension, intensit, frquence)

de signaler des dysfonctionnements (alarmes)

Outre les lments ci-dessus permettant la conduite distance, on trouve galement des dispositifs locaux, pouvant raliser de faon automatique des manuvres destines sauvegarder le fonctionnement du systme lectrique o rtablir le service lorsque celui a t interrompu. Un important rseau de voies de tlcommunication fiables et scurises est ncessaire pour changer ces informations entre le centre de conduite et les postes qu'il exploite. Le matriel de surveillance est destin l'analyse a posteriori des incidents. Il comprend essentiellement des consignateurs d'tat chargs de relever la position des organes de coupure, et des perturbographes qui, grce un systme de mmoire, restituent l'volution des tensions et des courants pendant le droulement des incidents. Lorsque des clients sensibles se trouvent proximit du poste, des qualimtres, destins mesurer les coupures brves, peuvent aussi tre installs. Les donnes fournies par ces quipements sont consultes sur place. Par commodit, elles peuvent tre transmises distance, mais la fiabilit demande aux voies de transmission utilises est moins importante que dans le cas prcdent.

Stabilit et rglage des rseaux lectriques[modifier]Article dtaill : Stabilit des rseaux lectriques. Cette section est vide, insuffisamment dtaille ou incomplte. Votre aide est la bienvenue !

quilibre production - consommation[modifier]L'lectricit est une des rares nergies qu'il n'est pas possible de stocker grande chelle (on exclut les systmes de batteries ou les barrages considrs comme des rserves d'nergie lectromcanique faible inertie). En permanence, les oprateurs des rseaux doivent s'assurer

de l'quilibre entre l'offre et la demande. En cas de dsquilibre, on observe principalement deux phnomnes :

une consommation suprieure la production : le risque de dlestage frquencemtrique ou de black out n'est pas exclu, (perte rapide du synchronisme sur les alternateurs), comme dans le cas du dlestage massif de l'Italie en 2003 ;

une production suprieure la consommation : il peut y avoir dans ce cas une acclration des machines synchrones qui produisent l'lectricit et un emballement pouvant conduire galement un black out par l'intermdiaire de protections frquencemtriques. Cette situation est connue des systmes lectriques insulaires o la sur-production notammentolienne entrane parfois des frquences hautes sur les rseaux, par exemple 54 Hz en Guadeloupe lors de l't 2008 avec une forte production olienne en plus de la production centralise de l'le.

Les interconnexions entre pays permettent de mieux rpartir le risque de black out l'chelle des pays, les pays tant solidaires les uns aux autres dans la gestion de l'quilibre offre demande : on parle ici de rserve primaire mutualise. L'apparition massive de la production dcentralise sur les rseaux terminaux (rseaux de distribution) conduit galement tenir compte de cette production non centralise dans l'quilibre global des rseaux, notamment pour les problmatiques de tenue la tension. L'mergence des rseaux intelligents ou smart grids doit notamment concourir faire cohabiter l'quilibre global du rseau de transport (frquence, tension), avec l'quilibre local des rseaux de distribution. Les oprateurs europens rflchissent des solutions techniques pertinentes compte tenu de l'volution progressive des modes de production aujourd'hui fortement centraliss (centrales nuclaires, hydraulique...), et demain beaucoup plus dcentraliss (olien, photovoltaque...). Les projets FENIX, EU-DEEP, ou les AMI de l'ADEME visent clairer les choix techniques de demain.

Rglage de la tension[modifier]La frquence de rotation tant impose, le rglage de la tension ne peut se faire qu'en agissant sur le courant d'excitation de la machine synchrone (alternateur).

Stabilit des groupes[modifier]

Drgulation des marchs : impact sur les rseaux lectriques[modifier]

Voir : March de l'lectricit

Dans le cadre du processus de drglementation des systmes lectriques, la question du statut conomique et juridique des rseaux s'est pose. La thorie conomique reconnat dans les rseaux lectriques, une des formes du monopole naturel, c'est--dire une activit qu'il est moins coteux de confier un seul acteur conomique. Cependant pour des raisons conomiques et historiques, dans la quasi totalit des pays, le dveloppement, la maintenance et la conduite des rseaux de transport, et un moindre degr de distribution tait intgrs avec les entreprises de production, dont les dmarches de drglementation cherchaient prcisment la mise en concurrence. Par ailleurs, la thorie conomique reconnat galement aux rseaux lectriques le statut d'infrastructure essentielle, c'est--dire permettant de faciliter ou entraver l'accs au march, qu'il s'agissait de crer. Pour ces raisons les processus de drglementation en Europe ou aux tats-Unis, ont d'une faon gnrale impos une sparation plus ou moins prononce entre les activits de production rputes concurrentielles et les activits de transport, voire de distribution, rputes monopolistiques. Cette sparation a pu tre :

de gestion, en spcifiant des exigences fonctionnelles et organisationnelles (nomination des dirigeants, champ de leur autorit, publication de comptes spars...). C'est l'exigence de la premire Directive Europenne de 1996.

juridique, en imposant la cration d'une socit distincte, mais pouvant tre une filiale d'acteurs producteurs en concurrence. C'est l'exigence actuelle en Europe en 2007, mme si d'un pays l'autre l'organisation (une ou plusieurs socits) et la proprit (publique ou prive, avec ou sans les producteurs historiques) peut varier.

patrimoniale, en interdisant la proprit voire la dtention d'intrt patrimoniaux des acteurs en concurrence dans les entreprises de rseaux. C'est l'intention de la Commission Europenne affiche en 2007.

Il est important en revanche de noter que la drglementation n'a pas modifi les fondements techniques de la gestion des rseaux lectriques, en particulier elle n'a pas modifi significativement les flux physiques d'lectricit dans les rseaux interconnects, qui restent dtermins par la localisation gographique des moyens de production et des zones de consommation, et les lois de Kirchhoff.

Rfrences[modifier]1. a, b et c article "Rseaux lectriques" de l'Encyclopaedia Universalis version 10 2. 3. 4. Article Nikola Tesla de Wikipdia. a, b, c et d article de Wikipedia anglais War of currents Article Rseaux lectriques de l'Encyclopaedia Universalis version 10 5. Philippe CARRIVE, Rseaux de distribution - Structure et planification, volume D4210, collection Techniques de l'ingnieur, en page 3 6. L'Union europenne a par exemple pour objectif de disposer d'au moins 20% d'nergies renouvelables comme source d'lectricit partir de 2020. 7. Bulletin ADIT : BE Allemagne 447, intitul Un approvisionnement nergtique plus sr grce un "super-rseau intelligent" (SuperSmart Grid) , dat 2009/07/30 [archive] 8. a, b et c Un sicle de transport d'lectricit, site internet de RTE [archive], [lire en ligne [archive]] 9. Philippe CARRIVE, Rseaux de distribution - Structure et planification, volume D4210, collection Techniques de l'ingnieur, en page 6 10. lectricit en France : les principaux rsultats en 2006, DGEMP / Observatoire de l'nergie [lire en ligne [archive]] 11. Pertes sur le Rseau Public de Transport [archive] RTE 12. Jean-Michel Tesseron, Les pertes des rseaux lectriques: estimations et achats , dans ACTU SEE, Socit de l'Electricit, de l'Electronique et des Technologies de l'Information et de la Communication, dcembre 2006 [lire en ligne [archive]]

Voir aussi[modifier] RTE (Rseau de transport d'lectricit) Rseau lectrique intelligent Cble FACTS Basse tension Haute tension

Triphas Ligne haute tension Ligne haute tension courant continu Infrastructure essentielle Frquences des courants industriels Prise lectrique Smart grid

Liens externes[modifier]Cet article ou cette section a trop de liens externes.Les liens externes doivent tre des sites de rfrence dans le domaine du sujet. Il est souhaitable si cela prsente un intrt de citer ces liens comme source et de les enlever du corps de l'article ou de la section Liens externes .

(en) Normes lectriques travers le monde (fr) Champs lectromagntiques induits par les ligneslectriques et sant un rsum par GreenFacts d'un rapport scientifique du Centre International de Recherche sur le Cancer (IARC)

(fr) Affichage de la consommation lectrique de la France entemps rel

(fr) Affichage de la frquence du rseau lectrique Europenen temps rel IEEE PES France, site sur les activits du Chapitre franais IEEE Power Engineering Society qui dite le bulletin Rseaux o l'on trouve des comptes-rendus de soires-dbats sur des thmes d'actualit concernant les rseaux lectriques

site officiel de l'UCTE (Union pour la Coordination du Transport de l'Electricit)

Revue REE de la SEE

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Dernire modification de cette page le 29 mars 2012 13:55. Droit d'auteur : les textes sont disponibles sous licence Creative Commons paternit partage lidentique ; dautres conditions peuvent sappliquer. Voyez les conditions dutilisation pour plus de dtails, ainsi que les crdits graphiques. En cas de rutilisation des textes de cette page, voyez comment citer les auteurs et mentionner la licence. Wikipedia est une marque dpose de la Wikimedia Foundation, Inc., organisation

Pylne nappe Cest le pylne le plus utilis pour les lignes de transport. Il sert aux paliers de tension allant de 110 000 735 000 volts. Ce pylne convient aux lignes qui traversent des terrains trs accidents, car il peut tre assembl facilement.

Pylne classique Occupant une place rduite au sol, ce pylne est utilis pour des paliers de tension allant de 110 000 315 000 volts. Sa hauteur varie entre 25 et 60 mtres.

Pylne hauban en V Ce pylne est utilis pour les paliers de tension allant de 230 000 735 000 volts, principalement pour les lignes en provenance des complexes La Grande et ManicOutardes. Il a lavantage dtre plus conomique que les pylnes classiques ou armement en nappe. Pylne tubulaire Ce support porte galement le nom potique de pylne muguet . Il est moins massif que les autres pylnes et sintgre plus facilement au milieu. On lutilise de plus en plus dans les centres urbains. Il mesure entre 27 et 45 mtres et sert aux paliers de tension allant de 110 000 315 000 volts. Pylne hauban chanette Facile monter et de fabrication simple, le pylne chanette est utilis sur certaines sections des lignes en provenance du complexe La Grande. Il supporte des conducteurs 735 000 volts. Ce type de pylne ncessite moins dacier galvanis que le pylne hauban en V ; il est donc moins lourd et moins cher.

Pylne hauban chanette Facile monter et de fabrication simple, le pylne chanette est utilis sur certaines sections des lignes en provenance du complexe La Grande. Il supporte des conducteurs 735 000 volts. Ce type de pylne ncessite moins dacier galvanis que le pylne hauban en V ; il est donc moins lourd et moins cher.

Pylne de traverse Les pylnes les plus imposants dHydro-Qubec sont utiliss pour la traverse arienne de grands cours deau, comme la rivire Saguenay ou le fleuve SaintLaurent la hauteur de lle dOrlans. Cependant, il existe un autre moyen datteindre la rive oppose : sous le cours deau. Hydro-Qubec possde une ligne de ce type, et elle constitue une ralisation indite. En 1990, Hydro-Qubec a effectivement construit la premire traverse sous-fluviale de cbles lectriques 450 000 volts courant continu dans le monde : son tunnel relie la rive nord prs de Grondines et la rive sud proximit du poste de Lotbinire.

Portique treillis Conus pour les lignes 735 000 volts, les portiques treillis sont principalement utiliss en zone agricole afin de rduire l'encombrement au sol.

PylnesPalmars des pylnesLe pylne le plus haut : 175 m Cest le pylne de la ligne qui traverse le fleuve Saint-Laurent, prs de la centrale de Tracy . Il est aussi haut que le Stade olympique de Montral. Le pylone le plus lourd : 640 tonnes mtriques La porte la plus longue : 2 026 m Les pylnes supportent les conducteurs des lignes ariennes haute tension, du poste de dpart dune centrale jusquaux postes sources et aux postes satellites, plus prs des endroits habits. Leur forme, leur hauteur et leur robustesse, ou rsistance mcanique, dpendent des contraintes auxquelles ils sont soumis. Llectricit ne passe pas dans les pylnes, moins que la foudre ne frappe le cble de garde, plac au sommet du support ; ce cble vise protger les conducteurs en permettant la dcharge de la foudre de se rendre jusquau sol en passant par le pylne.