2. Transport de l’énergie
électrique
Première partie
• Le réseau de transport et d’interconnexion
• Structure du réseau national
• Etendue du réseau
• Réduction des pertes en lignes par l’utilisation de la HTB
Deuxième partie
• La topologie des réseaux
• Raccordement au poste de livraison
• Structure d’un poste de livraison
• L’appareillage MT
3. Le réseau de transport et
d’interconnexion
Le réseau de
transport permet
d’alimenter tous les
utilisateurs en
respectant
l’adéquation entre la
production et la
consommation
4. Le réseau de transport et
d’interconnexion
Centrales de productions Réseau d ’interconnexion international
Interconnexion nationale
Réseau HTA/HTB
La rance
Réseau HTB
Réseau BTA/BTB
Réseau HTB
5. Le réseau de transport et
d’interconnexion
Centrales de productions Réseau d ’interconnexion international
Interconnexion nationale
Réseau HTA/HTB
La rance
Réseau HTB
Réseau BTA/BTB
Réseau HTB
6. Le réseau de transport et
d’interconnexion
Centrales de productions
Interconnexion nationale
La rance
Réseau HTB HTB U > 50 kV
7. Le réseau de transport et
d’interconnexion
Centrales de productions Réseau d ’interconnexion international
Interconnexion nationale
Réseau HTA/HTB
La rance
Réseau HTB
Réseau HTB
HTA 1 000 < U 50 kV
HTB U > 50 kV
8. Le réseau de transport et
d’interconnexion
Centrales de productions Réseau d ’interconnexion international
Interconnexion nationale
Réseau HTA/HTB
La rance
Réseau HTB
Réseau BTA/BTB
Réseau HTB
BTA 50 < U 500 V
BTB 500 < U 1 000V
9. Le réseau de transport et
d’interconnexion
Réseau HTA/HTB
Réseau HTB
Réseau BTA/BTB
Réseau HTB
Le découpage en plusieurs réseaux est impératif pour conserver un bon bilan
économique et limiter les pertes électriques
10. Le réseau de transport et
d’interconnexion
Les avantages de l’interconnexion
Avantages techniques:
elle permet d’accroître
1 - la sécurité d’alimentation des utilisateurs
2 - la qualité de l’énergie
3 - la desserte des régions
Avantages économiques :
permet la rationalisation de l’outil
de production (chaque problème
est résolu au niveau régional ou national)
11. Poste de
livraison
Structure du réseau national
HTA : 10 à 20 kV
HTB : 400 kV
Interconnexion
HTB : 225 kV
HTB : 400 kV Répartition
HTB : 225 kV,
63 kV ou 90 kV
Poste
d’interconnexion
Clients HTB
600 entreprises
Poste source
Poste de
transformation
Clients HTA
HTB : 63 kV
ou
HTA : 20 kV
HTA : 20 kV
vers
BTA : 230/400V
Production
Centrales
12. Structure du réseau national
Gestionnaire du
réseau de transport
d’électricité
13. Etendue du réseau
GS
~
tension
HTA 20 kV
HTB
400 kV
HTB
225 kV HTB
63/90 kV HTA 20 kV
BTA
Interconnexion
nationale
Interconnexion
régionale
Livraison
Répartition
Distances moyennes pour raccorder un utilisateur
Distances 200 m x 100 km x 1000 km 100 km 10 km 2km
14. Etendue du réseau
GS
~
tension
HTA 20 kV
HTB
400 kV
HTB
225 kV HTB
63/90 kV HTA 20 kV
BTA
Interconnexion
nationale
Interconnexion
régionale
Livraison
Répartition
Distances totales des lignes des trois catégories
Total en France 10 km 16 700 km 24 500 km 544 700 km 647 600 km
15. Réduction des pertes en lignes
par l’utilisation de la HTB
GS
~
Résistances : rt
Pertes joules
Les pertes joules en lignes sont inversement
proportionnelles au carré de la tension
Centrale de
production de
puissance S (W)
Pj = rt x S²/U²
U
Une solution simple pour réduire les pertes est donc
d’élever la tension d’où l’utilisation de la Haute Tension
16. Réduction des pertes en lignes
par l’utilisation de la HTB
GS
~
Résistances : rt
Pertes joules
Les pertes joules représentent actuellement
2,5% de la production d’électricité
soit 13 TWh / an
Centrale de
production de
puissance S (W)
U
20. La topologie des réseaux
Alimentation en
ANTENNE
Réseau Radial
1 - Ligne HTB
2 - Poste Source
HTB/HTA
3 - Ligne HTA
5 - Poste de
Livraison
HTA/BTA
6 - Ligne BTA
Document EDF
Client
Vient de
poste source
Avantages : le réseau le plus simple et le plus facile à
maintenir pas de réalimentation possible (moins de risque)
Inconvénients : Faible qualité de l ’énergie livrée, pas de
réalimentation de secours
21. La topologie des réseaux
Alimentation COUPURE D ’ARTERE
Réseau Radial bouclable
1 - Ligne HTB
2 - Poste Source
HTB/HTA
3 - Ligne HTA
4 - Ligne HTA
ouverte
5 - Poste de
Livraison HTA/BTA
6 - Ligne BTA
7 - Ligne BTA ouverte
Document EDF
Vient de
client A ou
poste
source
Va vers
client C
ou poste
source
Client B
Avantages : Réseau ayant des bouclages en MT et en BT.
Réalimentation possible en cas de défaut sur une ligne
Inconvénients : Plus complexe à étudier et à maintenir, plus
dangereux lors des interventions
22. La topologie des réseaux
Alimentation COUPURE D’ARTERE
Réseau Maillé ou réseau bouclé
1 - Ligne HTB
2 - Poste Source HTB/HTA
3 - Ligne HTA
4 - Ligne HTA ouverte
5 - Poste de Livraison HTA/BTA
8 - Maille BTA
Document EDF
Avantages et inconvénients : ce type de réseau offre une
grande sécurité d ’exploitation puisqu ’un incident sur une ligne
se limite par la non alimentation du tronçon compris entre
deux nœuds consécutifs
23. La topologie des réseaux
Alimentation DOUBLE
DERIVATION
1 - Lignes HTB
2 - Postes Sources HTB/HTA
4 - Ligne HTA ouverte double
dérivation
5 - Postes de Livraison HTA/BTA
7 - Boucle possible en BTA
d’après document EDF
Réseau A
Réseau B
Client
25. Structure d ’un poste de livraison
A
V
Protection contre les court-circuits
Isolement par rapport au réseau
Protection contre les réalimentations
Comptage amont
pour S > 1250kVA
Transformateur
HTA / BTA
Comptage aval
pour S < ou = 1250kVA
Protection
Contrôle
Répartition
TGBT
Tension 20 kV => 400 V
Disjoncteur général
Ics > Icctransfo
Fusibles
HPC
Parasurtenseur
Sectionneur
kWh
kVARh
kWh
kVARh
+pertes
26. Raccordement au poste de livraison
DISPOSITION D’UN POSTE HTA
1 – parafoudre
2.3 – cellules interrupteur – sectionneur
4 – cellules protection transfo.
1
2 3 4
5
6
7
5 – transformateur
6 – cellule disjoncteur BT et comptage
7 – batterie de condensateurs
Vers utilisation
Réseau 1
Réseau 2
Coupure
d’artère
Alimentation HTA
Bouclage des sources
Fermeture Disjoncteur Général BTA
Alimentation Utilisation
27. L ’appareillage MT
L’appareillage MT permet de réaliser les trois fonctions de base suivantes :
le sectionnement qui consiste à isoler une partie d’un réseau pour y
travailler en toute sécurité,
la commande qui consiste à ouvrir ou fermer un circuit dans ses
conditions normales d’exploitation,
la protection qui consiste à isoler une partie d’un réseau en
situation anormale.
28. L ’appareillage MT
L’appareillage MT se présente essentiellement sous trois formes :
d’appareils en séparé,
d’enveloppes métalliques (ou cellules MT)
de tableaux MT qui sont des associations de plusieurs cellules.
D’après documents Schneider
29.
30. Les pylônes permettent un transport aérien d’électricité, ils sont
composés en général de treillis d’acier.
Leur fonction est de maintenir les conducteurs à une distance
suffisamment éloignée de tout obstacle et surtout du sol.
Ils permettent aussi et surtout une sécurité et un isolement par
rapport à la terre. En effet, les câbles étant nus pour limiter le
coût et le poids des lignes.
Pylônes Muguet
Hauteur et poids moyen
54m en 400kV (33t)
42m en 220kV (15t)
Pylônes Trianon
Hauteur et poids moyen
35m en 400kV (21t)
25m en 225kV (12t)
Pylônes Chat 225kV
Hauteur et poids moyen
35m (6t)
Poteaux métallique ou
Poteaux en béton
Hauteur et poids moyen
30m (17t)
31. Les énergies transportées sont
principalement sous forme triphasées,
on trouvera au 3 conducteurs par
lignes.
Les conducteurs en cuivre sont de moins en moins utilisés. En
général les conducteurs sont conçus avec un alliage d’aluminium.
On utilise de l’aluminium qui possède certes moins de
conductivité, mais qui est avantageux pour son poids permettant
une réduction de pylônes très coûteux.
Les conducteurs sont nus, et la section d’un conducteur est d’en
moyenne 500mm².
Il faut ajouter qu’il y a deux conducteurs par phase soit 1000mm² par
phase.
On utilise deux conducteurs par phase à cause des effets de peaux ce
qui provoque donc des pertes supplémentaires.
32. L’isolation entre les conducteurs et
les pylônes est assurée par des
isolateurs.
Ceux-ci sont composés
principalement de verre ou de
céramique mais il existe aussi des
isolateurs en matériaux
synthétiques.
Les isolateurs en verre ou en
céramique sont en général sous
forme d’assiette. Leur association
provoque ainsi une chaine
d’isolateur.
Sur une ligne 400kV, les conducteurs sont isolés des pylônes par
une chaine d’isolateur composée par 19 assiettes. Ce qui fait à
peu près 20kV par assiette.
34. Câble de
garde
Les câbles de garde ne
transportent pas de courant.
Ils jouent le rôle de
paratonnerre.
Ils attirent les coups de
foudre et évitent le
foudroiement des lignes .
35.
36.
37. Le transport d’électricité pose plusieurs
problèmes en particulier ceux des pertes
d’énergie et des chutes de tension.
Schéma équivalent d’une phase à haute
tension
38. Relation:
R=L/S
étant la résistivité des
câbles
L étant la longueur de la ligne
S étant la section du conducteur
Afin de limiter les pertes
en ligne on souhaite que la
résistance soit la plus
faible possible.
La résistivité du
cuivre:
1.72*10^-8 Ω/m
La résistivité de
l’aluminium:
3*10^-8 Ω/m
39. La section des conducteurs est en moyenne de 500mm².
Le transport d’une phase se fait à l’aide de deux
conducteurs de même section
ce qui équivaut à un câble d’une section de 1000mm²
Mais il plus avantageux d’utiliser deux câbles au
lieu de 1 seul à cause des effet de peaux.
40. L’effet de peau se produit dans tous les
conducteurs parcourus par un courant
électrique alternatif.
Ce phénomène est accentué plus la
fréquence de la tension est élevée.
L’effet de peau signifie que le courant
électrique ne circule pas uniformément
dans toute la section du conducteur.
C’est comme si la section du conducteur
était plus petite, ce qui provoque alors une
résistance plus élevé et donc des pertes
joules plus importantes.
Pour éviter ce phénomène il y a plusieurs possibilités mais
dans le cas de la Haute tension seul la division des
conducteurs est appropriée.
41. Malgré les efforts pour réduire la résistance et
donc les pertes ,
il y a toujours des pertes non négligeables.
En France 13TWh par an
Les deux solutions retenues
pour réduire les pertes sont
donc:
-Augmenter le nombre de
conducteur
-Réduire le courant dans les
lignes
42. Les lignes possèdent aussi une inductance mais aussi une
capacité.
Une ligne aérienne possède en moyenne 1 à 2 mH/km
soit une impédance de 0.3 à 0.7 Ω/km
Une ligne aérienne à aussi une capacité denF/km
43. Avec toutes ces contraintes et ces pertes, la tension à
l’arrivée au niveau des transformateurs n’est plus la
même.
Cette relation se traduit par l’équation ci-dessous:
Us = E –(r+R)I+j(lL
Des solutions existent pour diminuer ces chutes:
-Intégrer des batteries de condensateurs
-Augmenter la tension du groupe
