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Cours de réseaux électriques
1
Cours de réseaux électriques
2
SOMMAIRE
CHAPITRE I : PRODUCTION DE L’ENERGIE ELECRIQUE
1. ENERGIE HYDRAULIQUE
2. ENERGIE THERMIQUE
3. ENERGIE SOLAIRE
4. ENERGIE EOLIENNE
5. AUTRES FORMES D’ENERGIES
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3
SOMMAIRE
CHAPITRE II : TRANSPORT ET DSTRIBUTION H.T ET
M.T DE L’ENERGIE ELECTRIQUE
2. ARCHITECTURE DES RESEAUX
1. TECHNIQUES DU TRANSPORT
6. LES LIGNES
3. POSTES DE REPARTITION
4. DISTRIBUTION M.T
5. POSTES M.T
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4
SOMMAIRE
CHAPITRE III : DISTRIBUTION B.T
1. BILAN DE PUISSANCE
2. FACTURATION
3. COMPENSTION DE L’ENRGIE REACTIVE
4. REGIMES DES NEUTRES
5. CALCUL DES COURANTS DE DEFAUT
EN UN POINT DU RESEAU
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5
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6
SOMMAIRE
CHAPITRE I : PRODUCTION DE L’ENERGIE ELECRIQUE
1. ENERGIE HYDRAULIQUE
2. ENERGIE THERMIQUE
3. ENERGIE SOLAIRE
4. ENERGIE EOLIENNE
5. AUTRES FORMES D’ENERGIES
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PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE
I – L’ENERGIE HYDRAULIQUE
I-1-Introduction
La centrale hydraulique transforme de l’énergie potentielle de l’eau en énergie
électrique .
L’énergie cinétique fait tourner les turbines qui font tourner à leur tour les
alternateurs .
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PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE
I- 2- Classification
Les caractéristiques les plus importantes qui déterminent l’énergie d’une chute
d’eau
sont :
 le débit spécifique d’eau ( l / km ² )
 la hauteur de la chute ( m )
La classification se fait en fonction de la hauteur de la chute d’eau :
Chute de grande hauteur : plus de 300 m . On utilise des turbines PELTON .
Chute de moyenne hauteur : de 15 m jusqu’au 300 m .On utilise des turbines
FRANCIS moyenne et rapide .
Chute de petite hauteur : moins de 15 m .On utilise des turbines FRANCIS de très
grande vitesse , d’hélice et KAPLAN
I-3- Éléments d’une centrale
Barrage d’emmagasinage d’eau
C’une construction gigantesque pour retenir de l’eau à une certaine hauteur de chute
(voir photo)
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9
PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE
Prise d’eau
C’est la partie de la tuyauterie touchant directement le barrage . La régulation de la
prise d’eau se fait au moyen des portes et des valves .
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10
PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE
Canal d’eau
C ‘est la conduite qui amène l’eau de barrage jusqu’aux turbines . Pour des chutes
de certaines hauteur , l’entrée aux turbines est faite moyennant des tuyaux forcés
Chambre de pression
Dans toute installation qui se termine par un canal forcé , il faut placer une chambre
de pression ( cheminée d’équilibrage ) à la fin du canal de prise . Cette chambre sert
à éliminer les surpressions produites par les coups de bélier causés par la variation du
débit dans le canal forcé.
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11
PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE
Typesdecheminées
d’équilibrage
Oscillation de la surface d’eau
Lors de la fermeture de la vanne
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12
PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE
Turbines
C’est l’un des organes les plus important dans la production de l’énergie hydraulique.
Il sont en trois types : PELTON , FRANCIS , KAPLAN
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13
PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE
Cours de réseaux électriques
14
PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE
Cours de réseaux électriques
15
PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE
La centrale
C’est l’endroit où logent tous les éléments de la transformation de l’énergie
électrique tel que les turbines , les alternateurs .
CENTRALE - extérieur
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PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE
CENTRALE - intérieur
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PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE
Parc de transformation
Il contient le transformateur ( 10 kV à 20 kV) , les jeux de barres et les moyens
de protection pour les départs
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PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE
II – ENERGIE THERMIQUE
II-1-Principe
Il repose sur la conversion de l’énergie calorifique produite par des combustibles
( fossile ,gaz , charbon , pétrole etc…) en énergie mécanique à travers des turbines à
vapeur qui à leurs tour, entraînent des alternateurs fournissant de l’électricité
nécessaire . Le site abritant les machines pour ces opérations est la centrale
thermique . Ces centrales sont différenciées par la nature du combustible employé, on
Distingue alors :
 les centrales thermiques classiques : qui emploient les combustibles naturels
 les centrales thermiques modernes ( nucléaire ): qui utilisent des réactions
nucléaires de certains atomes .
CNTRALE
THERMIQUE
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19
PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE
II-2-Schéma de principe
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20
PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE
II-3- Les éléments d’une centrale thermique classique
Combustibles
Charbon , gaz , huile lourde (gazoil) etc…
Chaudière (générateur de vapeur )
Son rôle est de générer la vapeur d’eau à une température et pression bien données.
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21
PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE
Elle est composée :
 d’une enceinte qui contient de l’eau adoucie . Dans cette enceinte logent un
foyer des tubes de circulation de la flamme .
 d’un brûleur : son rôle est la pulvérisation du combustible et la création de la
flamme
BRULEUR FLAMME
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22
PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE
Turbine
Elle reçoit la vapeur d’eau à haute pression , provoquant le mouvement de rotation
de son axe .Elle est composée de trois corps HP , MP et BP.
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23
PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE
Alternateur
Il est accouplé à l’axe de la turbine , transformant l’énergie mécanique en électrique
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24
PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE
Circuit d’alimentation d’eau
Comprend un condenseur ,qui reçoit de la vapeur d’eau à la sortie de la turbine pour
le transformer à nouveau en eau , tour de réfrigération , pompe d’extraction , pompe
d’alimentation etc…
Parc de transformation
Transforme la tension pour son transport et sa distribution
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25
PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE
II-4-Cycle de fonctionnement
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PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE
II-5-Centrale nucléaire
Principe
le principe de production de l’énergie électrique par une centrale nucléaire est
presque le même que celui produite avec une centrale thermique classique ; ce qui fait
la différence , est le combustible utilisé .
La vapeur d’eau surchauffée dans ce cas ,est obtenue grâce à l’énergie thermique
dégagée d’une réaction nucléaire ( E = m x c² ) .
On distingue deux réactions nucléaires possible :
 de fusion : où deux noyaux légers se combinent ,c’est le cas des atomes de
Deuterium (eau lourd ) le Tritium et les astres .
Fusion de 4 noyaux d’hydrogène fusionnent
en un atome d’hilium (c’est le cycle du SOLEIL
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27
PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE
 de fission : les noyaux des atomes lourds se désintègrent ( Uranium – Plutonium )
en donnant naissance à deux ou trois neutrons . La réaction de fission est une réaction
en chaîne
Les neutrons les atomes fissiles peuvent
à leur tour engendrer de nouvelles fissions .
Ce phénomène s’il n’est pas contrôlé dans le
réacteur une explosion aura lieu , pour cela ce
type de réaction doit être régulé .
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28
PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE
Réacteur
 Barre de contrôle : Cadmium
et le Bore
 Modérateur : Hydrogène lourd
Béryllium , Carbone , Oxygène
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29
PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE
III- ENERGIE EOLIENNE
III-1- Principe
Le vent est porteur d'énergie cinétique, ce qui lui permet d'effectuer un travail
au sens physique du terme. Cette énergie est calculée ainsi : la puissance produite
en kW dépend de la vitesse du vent dans la troisième puissance P ~ V 3.
autrement dit, en cas de doublement de la vitesse, la puissance est multipliée
par 8.
La vitesse de mise en service: le rotor commence à tourner quand le vent souffle
à 2 mètres/seconde. La production d'énergie commence à partir de 4 mètres/seconde.
La puissance nominale est atteinte à une vitesse du vent de 12 mètres/seconde.
A partir de 25 mètres/seconde, l'installation est mise hors service pour éviter les
risques d'endommagement du rotor.
Une éolienne est un transformateur d'énergie. Dès que le vent atteint une certaine
vitesse, les pales du rotor se mettent à tourner. Une partie de l'énergie cinétique
contenue dans le vent est transformée en énergie de rotation.
Les installations éoliennes sont connectées au réseau électrique de moyenne tension
par un transformateur pour être proches des utilisateurs.
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30
PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE
III-2-Constitution
Une installation éolienne est généralement formée d'un rotor, qu'on appelle souvent
hélice, de la nacelle et d'un transformateur. Elle repose en principe sur un socle en
béton.
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31
PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE
1 Mécanisme
d'ajustement des pales
2 Moyeu du rotor
3 Multiplicateur
4 Arbre du rotor
avec paliers
5 Orientation selon
la direction du vent
6 Ventilateur
7 Dispositif de freinage
du rotor
8 Commande de
l'orientation
9 Génératrice
10 Agrégat hydraulique
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32
PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE
IV- ENERGIE SOLAIRE
VI-1-Introduction
La terre reçoit de l’énergie solaire sous forme de rayonnement . Pour transformer
l’énergie solaire en énergie électrique deux voies sont possibles :
 la voie thermodynamique : utilisant la technique des miroirs de concentration
Permet d’obtenir des températures de l’ordre de 500°C qui sont mise à profit pour
Chauffer un mélange de sels fondus et stockés à 450 °C . A partir de là , le processus
thermique classique permet d’alimenter un groupe turboalternateur d’une puissance
de 2000 kW
 la voie photovoltaïque : qui permet de convertir directement le rayonnement
solaire en énergie électrique
Cours de réseaux électriques
33
PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE
IV-2-Principe de fonctionnement
Cellule solaire
La cellule solaire n’est autre qu’une jonction P-N d’un matériau semi-conducteur dont
les propriétés sont apte pour la transformation de l’énergie provenant du soleil
( E = h ) en énergie électrique
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34
PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE
Module ou panneau photovoltaïque
C’est un ensemble de cellules qui ,dans un groupe sont connectées en série pour
donner une tension plus grande et dans un deuxième sont connectées en parallèle
pour avoir du courant . vi
V =  vi
ii
I = ii
Champ photovoltaïque
C’est un ensemble de module
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SOMMAIRE
CHAPITRE II : TRANSPORT ET DSTRIBUTION H.T ET
M.T DE L’ENERGIE ELECTRIQUE
2. ARCHITECTURE DES RESEAUX
1.TECHNIQUES DU TRANSPORT
5. LES LIGNES
3. POSTES DE REPARTITION
4. DISTRIBUTION M.T
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Transport et distribution
H .T ETm .T de l’énergie électrique
I-TECHNIQUES DU TRANSPORT
La distribution est le dernier maillon de chaîne qui réunit les usines de production de
l’énergie électrique à l’abonné ,utilisateur de cette énergie.
Cours de réseaux électriques
38
Transport et distribution
H .T ETm .T de l’énergie électrique
I-1- Différents catégories des tensions
L'électricité est un agent énergétique lié à la puissance. L'approvisionnement en
électricité provenant des centrales exige l'installation de lignes aériennes ou
souterraines permettant d'acheminer le courant jusqu'aux consommateurs. Selon la
tension d'exploitation, on distingue les réseaux suivants :
 très haute tension 230 ou 400 kV (220 ou 380 kV)
 haute tension 50 à 150 kV
 moyenne tension 10 à 30 kV (6 à 24 kV)
 basse tension 230 ou 400 V
Cours de réseaux électriques
39
Transport et distribution
H .T ETm .T de l’énergie électrique
Pourquoi le transport en H.T ?
Si on veut transporter une puissance P = constante , sur une longueur bien définie les
pertes par effet JOULE sont données par :
carréautensionlaà
nellesproportiontinversemensontperteslesquecontateOn
)cos(3
où'd
cos3
cos3estéetransportpuissancelaOr
2
2
2


U
RP
pj
U
P
I
UIPRIpj


Plus on enlève la tension plus on réduit les pertes JOULE : en URSS et en
CANADA le transport s’éffectue en 750 kV .
Cours de réseaux électriques
40
Transport et distribution
H .T ETm .T de l’énergie électrique
Pourquoi le transport en triphasé
 En monophasé :
R
V
R
i
²2RIpjmono 
 Triphasé 4 fils :
I’1
V1
V2
V3
I’2
I’3
N
63
33
ou'D
3
coscos3
2
2'
''
pjmonI
RRIpj
I
IVIVIP







 
Cours de réseaux électriques
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Transport et distribution
H .T ETm .T de l’énergie électrique
 Triphasé 3 fils
U12
U23
U31
I’’2
I’’3
I’’1
2
²"
ouD'coscos3 ""
pjmono
RIpj
VIUIP

 
En conclusion :
le transport en triphasé réduit les pertes Joule,d’autre part on remarque que dans tous
les cas il y’a une augmentation de 50% de matière .
Pour rester sur la même quantité de matière, on prend la section en triphasé est égal
2/3 de la section en monophasé d’ ou une résistance en triphasé égal à 3/2 celle du
monophasé.
Cours de réseaux électriques
42
Transport et distribution
H .T ETm .T de l’énergie électrique
II-ARCHITECTURE DES RESEAUX ELECTRIQUES
II-1-Inteconnexion
Avantages
 Réduction de la puissance installée
 Production de l’énergie proche des sources d’énergie (charbons, mines , fleuves…)
quitte à transporter sur des grandes distances
 Resoud le problème des déséquilibres entre la production et la consommation
Inconvénients
 Demande beaucoup d’attention au moment de la connexion
C1 C2
C3
C4
C5
Cours de réseaux électriques
43
Transport et distribution
H .T ETm .T de l’énergie électrique
II-2- Structures
Réseaux radiaux
Type arborescent
Artère principale
Artères secondaires
Type rayonnant
Cours de réseaux électriques
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Transport et distribution
H .T ETm .T de l’énergie électrique
Réseaux en boucle
Poste de transformation
H.T/M.T
Postes de TR
M.T/B.T
Réseau en boucle simple
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45
Transport et distribution
H .T ETm .T de l’énergie électrique
Réseau en toile d’araignée
Réseau en marguerites
Cours de réseaux électriques
46
Transport et distribution
H .T ETm .T de l’énergie électrique
Production
Poste de
répartition
Réseau en fuseaux
Réseau en mailles
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47
Transport et distribution
H .T ETm .T de l’énergie électrique
III –POSTE DE REPATITION
Le poste de répartition est un lieu où on reçoit différents départs de production puis
on distribue de nouveau sous tension unique par exemple 60 kV 20 kV . Les postes
de répartition se trouve à la périphérie des villes
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48
Transport et distribution
H .T ETm .T de l’énergie électrique
IV-DISTRIBUTION M.T
VI-1-Alimentation en M.T
Il existe trois principaux types d’alimentation en M.T.
1. simple dérivation : Le poste est alimenté par une dérivation du réseau de
distribution M.T
2. coupure d’artère ou boucle : Le poste est inséré en série sur a ligne du réseau de
distribution
Interrupteur Fusibles
Inter de
Prise de terre
Transformateur
Transformateur
Interrupteur Fusibles
Inter de
Prise de terre
Cours de réseaux électriques
49
Transport et distribution
H .T ETm .T de l’énergie électrique
3. double dérivation : Lorsque le réseau de distribution comporte deux câbles
distincts ,le poste peut être alimenté par l’un ou l’autre de ces
deux dérivations du réseau M.T
Transformateur
MT/BT
Interrupteur Fusibles
Inter de
Prise de terre
Câble1
Câble2
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50
Transport et distribution
H .T ETm .T de l’énergie électrique
IV-2-Poste M.T
Les postes de livraison MT/ BT sont composés en fonction de la puissance et la
structure du réseau MT local .
Les postes sont situés en bordure de voie publique avec accès direct sur celle ci ou
doivent permettre au distributeur d’énergie d’accéder aux installations électriques.
Ils peuvent être installés :
 à l’intérieur dans des locaux spécialisés
 à l’extérieur , sur poteau ou en abri ( maçonné ou préfabriqué)
Structure et conception
1. Raccordement MT
Le raccordement se fait sous la responsabilité du distributeur d ‘énergie .les
liaisons entre les cellules MT et le transformateur se font par :
+ des extrémités courtes pour les cellules de protections
+ par des câbles unipolaires de 50 mm² ou 95 mm² à isolation synthétique
conforme à la spécification établi par le distributeur
+ par des bornes embrochables 250 A droite ou équerre sur le tansformateur
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51
Transport et distribution
H .T ETm .T de l’énergie électrique
Cours de réseaux électriques
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Transport et distribution
H .T ETm .T de l’énergie électrique
Cours de réseaux électriques
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Transport et distribution
H .T ETm .T de l’énergie électrique
2. liaison BT
Les câbles sont unipolaires de type U1000RO2V est le mode de pose est non jointif
(NF C 15- 100) et repérer à chaque extrémité L1 , L2, L3 pour les phases bleu pour
le neutre
3. Le comptage
Pour un poste contenant un seul transformateur dont la puissance <= 1250 kVA le
comptage se fait en BT sinon il est en MT .
Les TI (BT) TC (MT) sont fournis par le distributeur .
Le panneau de comptage est :
+ installé sur des parois non exposé aux vibrations
+ placé le plus prés du transformateur de mesure
+ accessible au distributeur
+ les graduation et les cadrans des compteurs doivent se trouver à une distance du
sol voisine de 1.65 m sans être inférieur à 0.7 m ou dépasser 1.80m
4. Accessibilité
Le couloir d’exploitation doit avoir une longueur supérieure ou égale à 0.8 m
Cours de réseaux électriques
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Transport et distribution
H .T ETm .T de l’énergie électrique
5. circuit de terre
Tout poste doit comporter :
+ une terre pour les masses de tous les matériels à haute et basse tension
+ des écrans métalliques de protection
+ du quadrillage métallique noyé dans le radier du poste
+ du point commun du circuit secondaire des TI ( TC)
+ une terre du neutre en amont du disjoncteur général BT (habituellement sur
le neutre du transformateur )
+ une borne de mesure accessible pour chaque circuit de terre
6. matériel d’exploitation et de sécurité
Le poste doit être équipé de :
+ un tabouret ou tapis isolant ,nécessaire si l’équipotentialité du poste n’est pas
réalisée (article 736 de la norme NF C13-100 )
+ une paire de gants placées dans une enveloppe .
+ un dispositif de vérification de tension (VAT)
+ un dispositif de mise à la terre et une perche de sauvetage
+ du matériel d’extinction du feu ( extincteur à poudre ou au CO2 )
+ des signaux , affiches et pancartes de sécurité
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55
Transport et distribution
H .T ETm .T de l’énergie électrique
IV-3-Transformateurs MT/BT
Les paramètres caractérisants un transformateur sont d’une part , les caractéristiques
électriques et d’autre part des caractéristiques liées à sa technologie et à ses conditions
d’utilisation.
Caractéristiques électriques
1. Puissance apparente en Kva
2. Fréquence de travail 50 Hz
3. Tension assignée primaire généralement 20- 22 kV
4. Tension assignée secondaire à vide
5. Tensions assignées d’isolement
6. Commutateur de réglage
7. Couplage et indice horaire
Caractéristiques liées à la technologie et conditions d’utilisations
1. Choix de la technologie ( trihal ou huile diélectrique)
2. Installation extérieure ou intérieure
3. Altitude (cas standard <1000 m )
4. Température max 40°C
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56
Transport et distribution
H .T ETm .T de l’énergie électrique
Protection du transformateur de distribution
On distingue deux types différents de
transformateur trihal et immergé
 transformateur trihal
ce sont des transformateurs de type
sec enrobé ( ou encapsulé ). L’isolation des
enroulements est réalisé par des isolants
secs . Le refroidissement est assuré par
l’air ambiante sans liquide intermédiaire .
l’enrobage est constitué de trois
composantes :
 résine à base d’époxyde à base de
biphenol A, de viscosité bien adaptée
à une excellente imprégnation des
enroulement
 durcisseur anydride (non animé ),
modifié par un flexibilisateur pour
Cours de réseaux électriques
57
Transport et distribution
H .T ETm .T de l’énergie électrique
pour assurer la souplesse du système moulé nécessaire afin d’interdire toutes
fissures en exploitation.
 charge active pulvérulente composé d’alumine trihydratée (AL(OH)3 ) et de
silice qui apporte les propriétés mécaniques et thermiques requises et des
qualités intrinsèques exceptionnelles de comportement au feu .
Ces transformateurs ne demande q’une protection contre les surcharges
 transformateurs immergés
Le liquide le plus souvent utilisé comme diélectrique dans les transformateurs
immergés est l’huile minérale. Celle ci étant inflammable , donc il est recommandé
de prendre des mesures de sécurité , obligatoire dans la plus part des cas .
 DGTP2 ( détecteur de gaz , pression
et température à deux seuils)
 Relais thermostatique à deux seuils .
 Protection contre les surcharges .
Cours de réseaux électriques
58
Transport et distribution
H .T ETm .T de l’énergie électrique
Cours de réseaux électriques
59
Transport et distribution
H .T ETm .T de l’énergie électrique
IV-4-Cellules M.T
Les cellules M.T ( 24 ou 36 kV ) sont destinées généralement pour la protection des
transformateurs , on trouve aussi des cellules d’alimentation et des cellules de
comptage .
Cours de réseaux électriques
60
Transport et distribution
H .T ETm .T de l’énergie électrique
V-LES LIGNES
V-1-Introduction
Le transfert et la distribution de l’énergie se fait à courant alternatif triphasé à 50 Hz.
Les principaux facteurs à considérer pour une ligne sont : la tension efficace entre
Phase et la longueur de la ligne
Basse tension
Tension nominale jusqu’au 1kV .Pour les calculs interviendra seulement la résistance
électrique
Moyenne tension
Tension nominale de 1kV jusqu’à 30 kV .Dans les calculs on considère la résistance
électrique et l’inductance . Pour les lignes souterrains on considère aussi la capacité.
Haute tension
Tension nominale supérieure à 30 kV .Pour les calcules , interviendra la résistance
l’inductance et la capacité .
Cours de réseaux électriques
61
Transport et distribution
H .T ETm .T de l’énergie électrique
V- 2- Calcul de la section de câble
Par la chute de tension


 cos
3
ouD'aveccos3
:suivanteapprochéeformulelapardonnéeesttensiondechuteLa
LI
V
S
S
L
RIRV


Par la capacité thermique
Le courant de dimensionnement de la section de câble est donné par I/K avec K est
un coefficient de correction tel que :
K = K1xK2xK3
K1 = Coefficient de mode de pose
K2 = Coefficient de mode température
K3 = Coefficient des circuit jointif
Cours de réseaux électriques
62
Transport et distribution
H .T ETm .T de l’énergie électrique
V-3-Calcul des lignes
Constantes réparties
On a vu qu’une ligne peut être schématiser comme suit :
EGénérateur
ZGénérateur LLigne
CLigneCLigne
LRecépteur
ERecépteur
Ligne à constantes localisées
Ce type de représentation est à rejeter lorsque la ligne devient longue .
rappelons en effet qu ‘en régime alternatif de fréquence f ,la longueur d’onde de
propagation est  = vT . On peut considérer un élément dx comme étant à
Cours de réseaux électriques
63
Transport et distribution
H .T ETm .T de l’énergie électrique
Constantes localisées si dx <<  . Lorsque la longueur du dispositif n’est pas très
petite devant  , le courant n’est plus constant tout le long du circuit ; c’est ainsi qu’on
va affecter à chaque élément dx une impédance dZ et une admittance dY d’ou le
schéma équivalent d’une ligne
dZ1
dY1
dZ2
dY2
dZi
dYi
Ligne à constantes réparties
Avec
Cours de réseaux électriques
64
Transport et distribution
H .T ETm .T de l’énergie électrique
F/Km
log
0241.0
Capacité
H/Km10)
d
a
6.45.0(Inductance
/KmRésistance
lequilatéraeun triangld'
sommetauplacéssontsconducteurlesoùtriphaséligneunePour
oud'
linéiquecapacité
linéiqueinductance
linéiquerésistance
homogéneligneuned'linéiquesconstanteslesainsidéfinitonet
4






d
a
C
LogL
S
R
dxjCGdxdY
dxjLRdxdZ
dx
dc
C
dx
dl
L
dx
dr
R
jdCdgdY
jdldrdZ
i
i
iii
iii











Cours de réseaux électriques
65
Transport et distribution
H .T ETm .T de l’énergie électrique
A
d A’
a’
3
2'
nappeenligneunepour
aa 
1
1’
3’
2’
2
3
'33
'3232'3131
3
'22
'2323'2121
2
'11
'1313'1212
1
3
321
avec
..
doubleligneunepour
a
aaaa
a
a
aaaa
a
a
aaaa
a
aaaa







Pour une ligne en triangle a et d son
défini comme le montre la figure ci dessus
Linges doubles
Cours de réseaux électriques
66
Transport et distribution
H .T ETm .T de l’énergie électrique
Circuit équivalent d’une ligne de transport
Le calcul d’une ligne de transport se fait en fonction de sa longueur et de sa tension
Les linges à haute tension sont classées en :
1. ligne courte :jusqu’au 50 Km , on considère la résistance ohmique et l’inductance
V1 V2
RL XL
2. ligne moyenne : entre 50 et 250 km . Il faut considérer la résistance ohmique ,
l’inductance et la capacité.
RL/2 RL/2XL/2 XL/2
XC
Schéma en T
V1 V2
V1 V2
RL XL
XC/2 XC/2
Schéma en 
Cours de réseaux électriques
67
Transport et distribution
H .T ETm .T de l’énergie électrique
3. ligne longue : plus de 250 Km . Il faut considérer tous les paramètres ,et on
suppose que la ligne est un ensemble de petits lots ( calcul
numérique , MATLAB etc…)
XL,R
XC,G
XL,R
XC,G
XL,R
XC,G
XL,R
XC,G
XL,R
XC,GV1 V2
Cours de réseaux électriques
68
Cours de réseaux électriques
69
SOMMAIRE
CHAPITRE III : DISTRIBUTION B.T
1. BILAN DE PUISSANCE
2. FACTURATION
3. COMPENSTION DE L’ENRGIE REACTIVE
4. REGIMES DES NEUTRES
5. CALCUL DES COURANTS DE DEFAUT
EN UN POINT DU RESEAU
Cours de réseaux électriques
70
DISTRIDUTIONBASSETENSION
I- BILAN DE PUISSANCE
Avant tous projet d’installations électriques il est impérative d’en savoir
les puissances électriques mises en jeux
I-1-Les récepteurs
Moteurs asynchrones
La puissance nominale Pn d’un moteur correspond à la puissance mécanique
disponible sur son arbre. La puissance absorbée Pa est celle circulant dans la ligne et
elle est donnée par ;
en triphasé :
en monophasé :
 cos3 

U
P
I n
a
 cos

U
P
I n
a
Cours de réseaux électriques
71
DISTRIDUTIONBASSETENSION
an IUP  3
an IUP 
Appareils de chauffage et lampes à incandescence normales ou halogènes
La puissance absorbée par un appareil de chauffage ou une lampe est égale à la
puissance nominale donnée par le fabricant
En triphasé :
En monophasé :
Appareils d’éclairage à lampe fluorescentes
La puissance en W indiquée sur le tube d’éclairage à lampe fluorescente ne
comprend pas la puissance absorbée par le ballast
cos anballast IUPP
Avec , sauf indication , cosφ =0.6 montage non compensé
cosφ=0.86 montage compensé
cosφ=0.96 pour ballast électronique
: En l’absence d’indication Pballast=25%Pn
Cours de réseaux électriques
72
DISTRIDUTIONBASSETENSION
 ninstallée PP
Lampes à décharge
La puissance en W indiquée sur le tube d’une lampe à décharge ne comprend pas la
puissance absorbée par le ballast , dont l’ordre de grandeur est de 5 à 20 % de la
puissance de la lampe
I-2- Puissance d’une installation
Puissance installée
La puissance installée est la somme des puissances nominales de tous les
récepteurs de l’installation
Puissance absorbée
La puissance absorbée est donnée par :
La puissance absorbée a la valeur de la
puissance apparente et s’exprime en kVA
nabsorbée PP   cos
Cours de réseaux électriques
73
DISTRIDUTIONBASSETENSION
Puissance d’utilisation
Tous les récepteurs ne sont pas utilisés à pleine charge ni en même temps .Les
facteurs Ku et Ks permettent de déterminer la puissance d’utilisation maximale qui
sert à dimensionner l’installation.
Coefficient d’utilisation Ku
Le régime de fonctionnement d’un récepteur peut être tel que sa puissance utilisée
soit inférieure à sa puissance nominale installée , d’ou la notion de facteur
d’utilisation
Pn
P
K u
u 
Coefficient de simultanéité Ks
Tous les récepteurs installées ne fonctionnent pas simultanément , c’est pourquoi il
est permis d’appliquer aux différents ensembles de récepteurs des facteurs de
simultanéité.
La détermination de ces facteurs de simultanéités implique la connaissance détaillée
de l’installation et de ses conditions d’exploitation.
Cours de réseaux électriques
74
DISTRIDUTIONBASSETENSION
Facteur de simultanéité pour immeuble d’habitation
Les normes NF C14-100 , NF C63-410 et le guide UTE C 15-105 donnent des
indications sur ce facteur.
Nombre d’abonnés situés
en aval
Facteur de simultanéité
2 à 4 1
5 à 9 0.78
10 à 14 0.63
Cours de réseaux électriques
75
DISTRIDUTIONBASSETENSION
Nombre d’abonnés situés
en aval
Facteur de simultanéité
15 à 19 0.53
20 à 24 0.49
25 à 29 0.46
30 à 34 0.44
35 à 39 0.42
40 à 49 0.41
50 et au dessus 0.4
Cours de réseaux électriques
76
DISTRIDUTIONBASSETENSION
Facteur de simultanéité pour les armoires de distribution
La norme NF C63-410 comporte le tableau suivant :
Nombre de circuits Facteur de simultanéité
Ensembles entièrement
testés ( 2 et 3 )
0.9
4 et 5 0.8
6 à 9 0.7
10 et plus 0.6
Ensembles partiellement
testés choisir dans tous
les cas
1
Cours de réseaux électriques
77
DISTRIDUTIONBASSETENSION
Facteur de simultanéité en fonction de l’utilisation
Le guide UTE C15 – 105 proposent des facteurs de simultanéité pour des applications
les plus courantes
Utilisation Facteur de simultanéité
Eclairage 1
Chauffage et
conditionnement d’air
1
Prises de courant 0.1 à0.2( Plus si nécessaire )
Ascenseurs et monte
charge
*moteur plus puissant
* moteur suivant
*pour les autres
1
0.75
0.6
Cours de réseaux électriques
78
DISTRIDUTIONBASSETENSION
II- FACTURATION
II-1-Le contrat
Le contrat est un document établi avec le distributeur fixant les conditions de la
fourniture de l’énergie.
II-2-La puissance souscrite
C’ est la puissance mise par le distributeur à la disposition de l’utilisateur
II- 3- Tarification
Contrat d’abonnement
Puissance souscrite
Prime fixe
Montant de la facture
Coût de consommation
consommation
Cours de réseaux électriques
79
DISTRIDUTIONBASSETENSION
Les éléments de la tarification
c’est la connaissance de la consommation de l’abonné au fil de la journée et de
l’année et du degré de maîtrise qu’il en a qui permet de choisir :
 le tarif
 l’option
 la version
Leur choix peut conduire à un gain économique important
réseau tarif version tarifaire et
option
utilisation
BT 3kVA<P<36 kVA
Tarif BLEU
Branchement BT
3 à 18 kVA Mono
6 à 36 kVA Tri
3 options :
-simple
- heures creuses
-EJP
-logement
-locaux agricoles
-professionnels
et commerciaux
Cours de réseaux électriques
80
DISTRIDUTIONBASSETENSION
réseau tarif versions tarifaires et
options
utilisation
BT 36<P<250kVA
Tarif JAUNE
Branchement Tri
2 options : -base
-EJP
2 versions : -longues
-moyennes
-petites et
moyennes
entreprises
BT ou
HT
P>250 kVA
Tarif VERT
4 versions : -courtes
-moyennes
-longues
-très longues
2 options : -base
- EJP
industrie
Cours de réseaux électriques
81
les options tarifaires
 option de base ou simple : elle ne comporte pas de particularités
 option EJP :l’option EJP ( Effacement Jour de Pointe ) permet de bénéficier d’un
tarif très favorable durant toute l’année à l’exception de 396 h de pointe
( 22j aléatoires , consécutif ou non en général en période d’hiver entre 7h du matin
et 1h le matin suivant ) .
L’utilisateur a donc recourt pendant cette période à :
 soit un délestage
 soit l’utilisation d’un autre forme d’énergie
les versions tarifaires
Les versions tarifaires permettent de réduire le coût annuel de l’énergie suivant que
l’on fait appel longtemps ou non à la puissance souscrite
DISTRIDUTIONBASSETENSION
TL
Prime fixe Prix de kWh
TL
L
M
C
L
M
C
Cours de réseaux électriques
82
DISTRIDUTIONBASSETENSION
Les périodes tarifaires
HIVER
Heures Heures Heures
de pointe pleines creuses
ETE
Heures Heures
pleines creuses
Cours de réseaux électriques
83
DISTRIDUTIONBASSETENSION
III-COMPENSATION DE L’ENERGIE REACTIVE
I-1- Nature de l’énergie réactive
Les réseaux électriques à courant alternatif fournissent deux formes d’énergie :
 l’énergie active , transformée en travail et en chaleur.
 l’énergie réactive , utilisée pour créer des champs magnétiques.
I-2- Facteur de puissance
Le facteur de puissance est la proportion de la puissance active dans la la puissance
apparente . Il est d’autant plus meilleur qu’il est proche de 1
cos
)(
)(

kVAS
kWP
Cours de réseaux électriques
84
DISTRIDUTIONBASSETENSION
I- 3- Intérêt de la compensation de l’énergie réactive
 diminution de la facture d’électricité
 diminution de la section de câble
 diminution des pertes en lignes
 réduction de la chute de tension
 augmentation de la puissance disponible
I-4- Différents types de compensation
 compensation globale
Groupe de condensateur
En tête de l’installation
TR
M
Cours de réseaux électriques
85
DISTRIDUTIONBASSETENSION
 Compensation Partielle
TR
M
Un groupement de condensateur
Sur chaque départ
Cours de réseaux électriques
86
DISTRIDUTIONBASSETENSION
 compensation individuelle
TR
M
Un groupement de condensateur
Sur chaque récepteur
Cours de réseaux électriques
87
DISTRIDUTIONBASSETENSION
 instc QQ
)(355.0 kWPQc 
I-5- Calcul des batteries de compensation
Méthode générale
Consiste à faire un bilan d’énergie réactive à la conception
Méthode simplifiée
Consiste à considérer que le cosφ de l’installation moyen est de l’ordre de 0.8 sans
compensation .Il faut le relever à 0.93 ( France ) ( de 0.7 à 0.8 Maroc )pour
supprimer les pénalités et compenser les pertes usuelles de l’énergie réactive de
l’installation . Et donc :
 pour la France :
 pour le Maroc : )(270.0 kWPQc 
Cours de réseaux électriques
88
DISTRIDUTIONBASSETENSION
mentfonctionnededurée
facturéskvarh
cQ
Méthode basée sur la suppression des pénalités en tarif vert
On prend généralement les kvars facturer pendant les cinq mois ( de novembre à
mars ) et on regarde la consommation la plus élevée ; la valeur de la puissance calculée
Qc est :
I-6- Compensation pour accroître la puissance disponible sur un
transformateur
La puissance active disponible au secondaire d’un transformateur est d’autant plus
grande que le facteur de puissance est grande .
cos SP
Cours de réseaux électriques
89
DISTRIDUTIONBASSETENSION
I-7-Dimensionnment d’une batterie de condensateurs en présence
d’harmoniques
La prise en compte des phénomènes harmoniques consiste principalement à
surdimensionner les condensateurs et leurs associer des self anti-harmoniques .
Contre les effets des harmoniques
Une majoration du courant dans les condensateurs qui sont cependant conçu pour un
courant efficace de 1. 3 fois son courant assigné .
Contre les phénomènes de résonance
les condensateurs ne sont pas en eux même générateurs d’harmoniques . Par contre ,
lorsqu ‘un réseau comporte des harmoniques , la présence d’un condensateur amplifie
plus au moins certains de ces harmoniques . Cela fait apparaître une résonance dont la
fréquence est fonction de l’impédance du réseau .
La surcharge du courant pourra provoquer l ‘échauffement puis le vieillissement
prématuré des condensateurs . Pour pallier ces phénomènes on utilisera :
Cours de réseaux électriques
90
DISTRIDUTIONBASSETENSION
 des condensateurs surdimensionnés en tension ( + 10 % )
 des selfs anti-harmoniques associés aux condensateurs
Choix des solutions
Condensateurs alimentés en B.T par un transformateur
( règle générale quelque soit sa puissance)
R<= Scc/120 Scc/120<R<=Scc/70 R>Scc/70
Condensateurs
standard
Tension majorée de 10%
( sauf 230 V )
Tension majorée
de 10% + Self
anti-harmonique
Cours de réseaux électriques
91
DISTRIDUTIONBASSETENSION
Avec :
R = puissance en kVA de tous les générateurs d’harmoniques
Scc = puissance de court circuit réelle en kVA du réseau
Sn = puissance de tous les transformateurs en amont
(%)
)(
)(
cc
n
cc
U
kVAS
kVAS 
Dimensionnement des appareils de protection , de commande et les câbles de
raccordement
 Les variations admissibles de la valeur de la tension fondamentale et des
composants harmoniques peuvent conduire à une amplification de courant de 30%
 Les variations dues aux tolérances sur les condensateurs ( Norme NF C-54-104 )
peuvent conduirent à une augmentation du courant de 15% . L’effet cumulé des deux
phénomènes conduit à un dimensionnement de 1.5 In
Cours de réseaux électriques
92
DISTRIDUTIONBASSETENSION
IV-REGIME DES NEUTRES
IV-1- Les liaisons à la terre
Le raccordement à la prise de terre des éléments conducteurs d’un bâtiment et des
masses des appareils électriques contribuent à éviter l’apparition de toute tension
dangereuse entre les parties simultanément accessibles .
Définitions
La NF C-15-100 défini les éléments mis en œuvre dans les liaison à la terre.
 Prise De Terre (1) : corps conducteur enterré ,ou ensemble de corps conducteurs
enterrés et interconnectés assurant une liaison électrique avec
la terre.
 Terre : masse conductrice de terre dont le potentiel électrique en chaque point est
considéré comme égal à zéro ( référence théorique ) .
 Prise De Terre Électriquement Distinct : prise de terre suffisamment éloignées les
des autres pour que le courant maximal
susceptible d’être écoulé par l’une d’ elle
ne modifie pas le potentiel des autres .
 Résistance De Terre : résistance entre la borne principale de terre à la prise de terre
Cours de réseaux électriques
93
DISTRIDUTIONBASSETENSION
 Conducteur De Terre (2) : conducteur de protection reliant la borne principale
de terre à la prise de terre .
 Masse : partie conductrice d’un matériel électrique susceptible d’être touchée
par une personne , qui n’est normalement pas sous tension mais peut
le devenir en cas de défaut d’isolement des parties actives de ce
matériel .
 Conducteur De Protection (3) : conducteur prescrit dans certaines mesures de
protection contre les chocs électriques et destiné à
relier électriquement certaines des parties
suivantes :
 masses ,
 éléments conducteurs ,
 borne principale de terre ,
 prise de terre,
 point de mise à la terre de la source d’alimentation ou point neutre artificiel.
 Conducteur D’équipotentialité (5) : conducteur de protection assurant une
liaison équipotentielle .
 Borne Principale Ou Barre De Terre(6) : borne ou barre prévue pour la
connexion aux dispositifs de mise à la
terre conducteurs de protection
Cours de réseaux électriques
94
DISTRIDUTIONBASSETENSION
Conducteur principal
De protection
4
4
3
5
6
7
1
2
Ferraillage
Chauffage
Eau
Gaz
Conducteur de terre
Barrette de jonction de terre
Prise de terre
Dérivation
individuelles
de terre des
abonnés
Barrette de terre
Cours de réseaux électriques
95
DISTRIDUTIONBASSETENSION
IV-2-Réalisation et mesure des prises de terre
Mode de réalisation
Nous en citons trois modes :
 Boucle à fond de fouille : cette solution est conseillée pour les nouvelles
constructions elle consiste à placer sous le béton de
propreté , ou contre les murs extérieurs à au moins un
mètre de profondeur un conducteur qui peut être :
 en cuivre – câble de section >= 25 mm² ou feuillard d’épaisseur >= 2 mm .
 en aluminium gainé de plomb – câble de section >= 35 mm² .
 en acier galvanisé – câble de section >= 95 mm² ou feuillard de
section >= 100 mm² et d’épaisseur >= 3 mm
)(
2

L
R

L = longueur de la boucle en
mètre
 = résistivité du sol en .m
Cours de réseaux électriques
96
DISTRIDUTIONBASSETENSION
 Piquet : cette disposition est retenue généralement pour les bâtiments existant ou
améliorer une prise de terre existante . Le piquet de terre peut être :
 en cuivre – rond de diamètre >= 15 mm .
 en acier galvanisé – cylindre rond de diamètre >= 15 mm , tube de
diamètre >= 25 mm ; profilé de 60 mm de côté minimum .
Il doit être de longueur >= 2 m . Les piquet doivent être distant deux à deux de 2 à
3 fois la longueur du piquet .
)(
1

Ln
R

Piquets reliés
En parallèle
L = longueur de piquet en m
= résistivité du sol en .m
n = nombre de piquet
Cours de réseaux électriques
97
DISTRIDUTIONBASSETENSION
 Plaque verticale : ces plaques sont soit carré soit rectangulaire ( l >= 0.5 m ) . Elle
doivent être enterrées de telle façon que leur centre soit au moins
à un mètre de la surface . Les plaques doivent être :
 en cuivre – de 2 mm d’épaisseur .
 en acier galvanisé de 3 mm d’épaisseur .
Plaque d’épaisseur
De 2 mm (Cu)
)(
8.0



L
R

L = longueur du piquet en m
 = résistivité du sol en .m
Cours de réseaux électriques
98
DISTRIDUTIONBASSETENSION
Mesure de la prise de terre
 Utilisation d’un ampèrmètre :
)
111
(
2
mêmelaesttensionlasioùD'
2
231
3
2
2
2
12
21
1
1
1
iii
U
R
RBCA
i
U
RRC
i
U
RRB
i
U
RRA
T
T
Tt
Tt
tt
tt
Tt
tT





A
U
Prise de terre
à mesurer
Prise de terre
auxiliaire
T
t2
t1
Cours de réseaux électriques
99
DISTRIDUTIONBASSETENSION
 Utilisation d’un ohmètre de terre
Cette appareil indique directement la valeur de la prise de terre
IV- 3- Protection contre les chocs électriques
Contacts directs et indirects
 Contacts directs : c’est le contact des personnes avec des conducteurs actifs ou
des pièces conductrices habituellement sous tension.
 Contacts indirects : c’est le contacts des personnes avec masses mises
accidentellement sous tension suite à un défaut d’isolement.
Contact direct : touché direct
De jeux de barres
Jeu de barres
Contact indirect : touché d’une
Masse
Armoire
électrique
Cours de réseaux électriques
100
DISTRIDUTIONBASSETENSION
Régime des neutres T.T
 Principe : Le neutre relié à la terre , les masses reliées à la terre ( N T, M  T )
R
S
T
N
Uc
TR
Rn =10 
Rt =20 
Boucle de défaut
Cours de réseaux électriques
101
DISTRIDUTIONBASSETENSION
 Mise en oeuvre
dangereusecontactdetension154207.7
:estcontact UcdutensionLa
7.7
30
230
simple)tension(
isolementd'défautdecourantLe
20RestterredepriseladerésistanceLa
10RestneutredurésistanceLa
t
n







VU
RiU
Ai
RR
V
i
c
tdc
d
tn
d
Cours de réseaux électriques
102
DISTRIDUTIONBASSETENSION
Cette tension offensive doit être éliminée par un dispositif de protection dans un
temps très court . Pour cela on utilise un disjoncteur différentiel à courant résiduel
( DDR ) tel que sa sensibilité est choisi suivant la formule suivante :
mAnI
AnI
R
nI
t
300
ésensibilitdeclassiqueDDRunparms30enélimiéeseratensionCette
5.2
20
50
casnotrepourDonc
50Vdelieuau25VprendonhumidelocauxlesDans*
50*



Cours de réseaux électriques
103
DISTRIDUTIONBASSETENSION
Régime des neutres TN
 Principe : le neutre est relié à la terre , les masses sont reliées au neutre
( N  T et T  N ) . On distingue TN-C , le conducteur de protection
est confondu avec le neutre . TN-S , le conducteur de protection est
séparé du neutre .
TR
R
S
T
PEN
TN-C : neutre confondu
Avec le PE
Cours de réseaux électriques
104
TR
S
T
N
TNS : neutre est séparé
du PE
R
PE
DISTRIDUTIONBASSETENSION
Remarques : * le schéma TNC est interdit pour des sections inférieures à 10 mm² et
pour des canalisations mobiles
* le schéma TNS ( 5fils ) est obligatoire pour des sections inférieures à
10 mm² Cu et 16 mm² Alu pour des canalisations mobiles
* le schéma TNC et TNS peuvent être utilisés dans un même installation
* le schéma TNC ne doit jamais exister en aval du schéma TNS .
Cours de réseaux électriques
105
DISTRIDUTIONBASSETENSION
 Mise en oeuvre
A
TR
R
S
T
PEN
Uc
Disjoncteur C160
Câble de 50m de longueur
et de section 35 mm²
B
CD
EF
Cours de réseaux électriques
106
DISTRIDUTIONBASSETENSION
Le défaut d’isolement dans ce cas de figure est traduit par un courant de court circuit
entre une phase et le neutre en effet :
AI
Z
V
I
Z
S
L
Z
ZZ
ZZZZZZ
D
S
D
S
S
DEBC
FAEFDEBCABs
3576
V230VavecdéfautdecourantLe
m3.64
mm²35Setm50L,mm/Km22.5avec2
:auraonntsprépondérasontettermeslesSi
:queest telleZbouclecettede
impédancel'et,ABCDEFAestdéfautdeboucleLa
s






Cours de réseaux électriques
107
DISTRIDUTIONBASSETENSION
S
D
Z
V
I


8.0
Pour tenir compte des impédances Z(AB,EF,FA) la norme NF C15-100 fait
l’hypothèse que ces impédances réduisent la tension de 20% donc le courant de
défaut est donné par :
Pour que la protection soit assurée il faut vérifier
la condition suivante :
protectionderdisjoncteudu
entdéclenchemdeseuilleestIavec
8.0
mm
S
D I
Z
V
I 


 cas de disjoncteur
Cours de réseaux électriques
108
DISTRIDUTIONBASSETENSION
100-C15NFnorme
laparfixés0.4deun temps
pourfusiondecourantleIavec
8.0
aa
S
D I
Z
V
I 


 cas des fusibles
Remarque : le temps de coupure est fonction de la tension simple du réseau comme
l’indique le tableau ci dessous , extrait de la norme NF C15-100 .
V( en V) Temps de coupure (en s)
pour VL=50 V
127 0.8
230 0.4
400 0.2
> 400 0.1
Cours de réseaux électriques
109
DISTRIDUTIONBASSETENSION
Régime des neutres IT
 Principe : le neutre relié à la terre par l’intermédiaire d’une impédance .
Les masses sont reliés à la terre . ( N (Z) T et M  T )
Z
2k
R
TR
Rn 10
S
T
PE
Le neutre est isolé
Les masses sont à la terre
Cours de réseaux électriques
110
DISTRIDUTIONBASSETENSION
 Premier défaut
 Mise en œuvre
R
TR
Z
2k
Rn 10
S
T
PE
Cours de réseaux électriques
111
inofensivetensionuneestC'
14.1114.010
:alorsestcontactdetensionLa
114.0
2010
230
auraOn
10Ret
2000Z,V230Vavec
:estcascedansdéfautdecourantLe
n
VRIU
AI
RZ
V
I
nDC
D
n
D






DISTRIDUTIONBASSETENSION
Cours de réseaux électriques
112
 Second défaut
DISTRIDUTIONBASSETENSION
R
TR
Z
2k
Rn 10
S
T
PE
ID
C160
50 m
35 mm²
A B
CD
E
F
JH
IK
Cours de réseaux électriques
113
À l’apparition d’un deuxième défaut , la coupure de l’alimentation devient obligatoire.
Elle est réalisée différemment suivant les deux cas suivants :
 à l’intérieur d’un groupe de masses interconnectés
Les conditions de protection du schéma TN s’appliquent en prenant en compte la
tension convenable et une impédance de boucle conventionnelle égale au double du
circuit étudié , ce qui correspond à la configuration la plus défavorable
 si le neutre est distribué : la tension de défaut est en général la tension simple et
l’on doit vérifier
DISTRIDUTIONBASSETENSION
défautdeboucleladeimpedancel'Z
simpletensionVAvec
2
S 


S
D
Z
V
I
 si le neutre n’est pas distribué : la tension dans ce cas est la tension composée et
l’on doit vérifier
S
D
Z
V
I



2
3
Cours de réseaux électriques
114
DISTRIDUTIONBASSETENSION
 Temps de coupure spécifiés pour le schéma IT
V/U(V)
V Tension simple
U Tension composée
Temps de coupure(secondes)
Neutre non distribué Neutre distribué
UL= 50V UL=25V UL=50V UL=25V
127/220 0.8 0.4 5 1
230/400 0.4 0.2 0.8 0.5
400/690 0.2 0.06 0.4 0.2
580/1000 0.1 0.2
Cours de réseaux électriques
115
 Exemple
distribuénonneutre:3110
35
50
5.222
2303
2
3
:alorsestdéfautdecourantleet2.Rest Zsdéfautdeimpédancel'.50mm²
sectiondecâbleduportionlaàlimitéeestdéfautdebouclelacas,notreDans
HI
A
R
V
I
HI
D 







Le seuil du disjoncteur Im doit être choisi tel que :
mD II 
DISTRIDUTIONBASSETENSION
Cours de réseaux électriques
116
DISTRIDUTIONBASSETENSION
 Masses mises à la terre par groupe ou individuellement
Si toutes les masses ne sont pas reliées à la même prise de terre ou si les masses sont
mises à la terre par groupement ou isolement , les deux défauts peuvent se produire
dans des groupes différents . La protection à prévoir en plus du premier cas , consiste
à installer des DDR en tête de chacun des groupes
DDR en tête DDR sur chaque
branche
Cours de réseaux électriques
117
DISTRIDUTIONBASSETENSION
V – CALCUL DES COURANTS DE DEFAUT DANS UN POINT
DU RESEAU
V-1-Définition d’ un court circuit
Un court circuit est la mise en contact de deux ou plusieurs conducteurs ( nus ) dont
au moins est actif . On parle alors d’un court circuit monophasé , biphasé , triphasé
et d’un court circuit entre une phase et la terre .
V-2-Nature d’un court circuit
Modèle d’un court circuit
e(t)
ZC
i(t)
Source ligne récepteur
cZ
te
ti
tEte
)(
)(
:circuitledansinstalles'icourantLe
sin2)(
:estonalimentatid'tensionLa

 
Cours de réseaux électriques
118
DISTRIDUTIONBASSETENSION
ZenoteraOn
:estcircuitcourtlesurtotaleimpédancel'
ligneladeimpédancl'est
générateurduinterneimpédancel'est
j






jLRZZZZ
jLRZ
jLRZ
LG
LLL
GGG
A l’instant t = 0 le court circuit apparaît sur la ligne , et on peut représenter
l’installation par le schéma équivalent suivant :
Source ligne récepteur
e(t)
ZC
icc(t)
ZG ZL
L’apparition du court circuit est prise origine des temps . Donc à l’instant t = 0
on peut écrire l’équation suivante :
membresecondavecordrepremiereduelledifférentiéquationuneestC'
)sin(2)(
dt
di
LRitEte cc
cc  
Cours de réseaux électriques
119
DISTRIDUTIONBASSETENSION
La solution est de la forme
pasintervientn'protection
desystèmelesiaitsubsiseterquicelui,permanentrégimeducourantleesti
tquand0verstendquiansitoirecourant trleestiAvec
iii
)sin()]sin([
1
0
10CC




 tIeIi M
L
Rtj
Mcc
Formes d’ondes des courants de court circuit
1.  =  enclenchement à i = 0 , le courant de court circuit est symétrique
e
i
icc
Cours de réseaux électriques
120
DISTRIDUTIONBASSETENSION
2.  = 0 enclenchement à e = 0 , le courant de court circuit est asymétrique
icc= i0 +i1
Cours de réseaux électriques
121
DISTRIDUTIONBASSETENSION
V-3- Calcul des courants de court circuit
Le calcul du courant de court circuit est nécessaire pour la conception d’un réseau
(pouvoir de coupure des protection ,tenue des câbles aux surintensité, sélectivité…)
C’est le défaut triphasé dans une installation alimentée par un transformateur qui va
être examiner ; il correspond en effet en règle générale à l’intensité du courant de
court circuit le plus élevé ( court circuit franc ).
Le calcul détaillé peut être développé en cours d’électrotechnique , il fait appel à
la notion des composantes symétriques d’un réseau triphasé déséquilibré cependant
les pratiques et calculs simplifiés sont une approximation suffisante au calcul de Icc
dans la majorité des cas .
Méthode de calcul
Le courant de court circuit Icc en un point d’une installation est donné par la loi
d’OHM
défautduamontenréseauduphasepartotaleimpédanceL'Z
rmateurdu transfovideàcomposéeTensionU
A)(en
3
T
20
20
)(




T
tricc
Z
U
I
Cours de réseaux électriques
122
Déterminer résistances et réactances
de chaque partie de l’installation
DISTRIDUTIONBASSETENSION
Partie de l’installation Valeur à considérer résistance
mΩ
Résistance mΩ
Réseau amont (1) 𝑅𝑎 = 0.1𝑥𝑍𝑎
𝑍 𝑎 =
𝑈20
2
𝑆 𝐶𝐶
𝑋𝑎 = 0.995𝑥𝑍𝑎
Transformateur
𝑅 𝑇𝑅 =
𝑊𝑐 𝑥𝑈20
2
𝑆2
𝑥10−3 𝑍 𝑇𝑅 =
𝑈 𝐶𝐶 𝑥𝑈20
2
𝑆
𝑋 𝑇𝑅 = 𝑍 𝑇𝑅
2
− 𝑅 𝑇𝑅
2
Liaison
Câbles
𝑅 𝐶 = 𝜌
𝐿
𝑆
𝜌 = 22.5 𝑚Ω.
𝑚𝑚2
𝐾𝑚
(Cu)
𝜌 = 35 𝑚Ω.
𝑚𝑚2
𝐾𝑚
(Al)
𝑋 𝐶 = 0.09𝐿 uni jointifs
𝑋 𝐶 = 0.13𝐿 uni séparés
Cours de réseaux électriques
123
Partie de l’installation Valeur à considérer résistance
mΩ
Résistance mΩ
barres
𝑅 𝐵 = 𝜌
𝐿
𝑆 𝑋𝐵 = 0.15𝑥𝐿
Disjoncteur
Rapide Négligeable Négligeable
Sélectif Négligeable Négligeable
Déterminer résistances et réactances
de chaque partie de l’installation
DISTRIDUTIONBASSETENSION

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  • 1. Cours de réseaux électriques 1
  • 2. Cours de réseaux électriques 2 SOMMAIRE CHAPITRE I : PRODUCTION DE L’ENERGIE ELECRIQUE 1. ENERGIE HYDRAULIQUE 2. ENERGIE THERMIQUE 3. ENERGIE SOLAIRE 4. ENERGIE EOLIENNE 5. AUTRES FORMES D’ENERGIES
  • 3. Cours de réseaux électriques 3 SOMMAIRE CHAPITRE II : TRANSPORT ET DSTRIBUTION H.T ET M.T DE L’ENERGIE ELECTRIQUE 2. ARCHITECTURE DES RESEAUX 1. TECHNIQUES DU TRANSPORT 6. LES LIGNES 3. POSTES DE REPARTITION 4. DISTRIBUTION M.T 5. POSTES M.T
  • 4. Cours de réseaux électriques 4 SOMMAIRE CHAPITRE III : DISTRIBUTION B.T 1. BILAN DE PUISSANCE 2. FACTURATION 3. COMPENSTION DE L’ENRGIE REACTIVE 4. REGIMES DES NEUTRES 5. CALCUL DES COURANTS DE DEFAUT EN UN POINT DU RESEAU
  • 5. Cours de réseaux électriques 5
  • 6. Cours de réseaux électriques 6 SOMMAIRE CHAPITRE I : PRODUCTION DE L’ENERGIE ELECRIQUE 1. ENERGIE HYDRAULIQUE 2. ENERGIE THERMIQUE 3. ENERGIE SOLAIRE 4. ENERGIE EOLIENNE 5. AUTRES FORMES D’ENERGIES
  • 7. Cours de réseaux électriques 7 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE I – L’ENERGIE HYDRAULIQUE I-1-Introduction La centrale hydraulique transforme de l’énergie potentielle de l’eau en énergie électrique . L’énergie cinétique fait tourner les turbines qui font tourner à leur tour les alternateurs .
  • 8. Cours de réseaux électriques 8 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE I- 2- Classification Les caractéristiques les plus importantes qui déterminent l’énergie d’une chute d’eau sont :  le débit spécifique d’eau ( l / km ² )  la hauteur de la chute ( m ) La classification se fait en fonction de la hauteur de la chute d’eau : Chute de grande hauteur : plus de 300 m . On utilise des turbines PELTON . Chute de moyenne hauteur : de 15 m jusqu’au 300 m .On utilise des turbines FRANCIS moyenne et rapide . Chute de petite hauteur : moins de 15 m .On utilise des turbines FRANCIS de très grande vitesse , d’hélice et KAPLAN I-3- Éléments d’une centrale Barrage d’emmagasinage d’eau C’une construction gigantesque pour retenir de l’eau à une certaine hauteur de chute (voir photo)
  • 9. Cours de réseaux électriques 9 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE Prise d’eau C’est la partie de la tuyauterie touchant directement le barrage . La régulation de la prise d’eau se fait au moyen des portes et des valves .
  • 10. Cours de réseaux électriques 10 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE Canal d’eau C ‘est la conduite qui amène l’eau de barrage jusqu’aux turbines . Pour des chutes de certaines hauteur , l’entrée aux turbines est faite moyennant des tuyaux forcés Chambre de pression Dans toute installation qui se termine par un canal forcé , il faut placer une chambre de pression ( cheminée d’équilibrage ) à la fin du canal de prise . Cette chambre sert à éliminer les surpressions produites par les coups de bélier causés par la variation du débit dans le canal forcé.
  • 11. Cours de réseaux électriques 11 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE Typesdecheminées d’équilibrage Oscillation de la surface d’eau Lors de la fermeture de la vanne
  • 12. Cours de réseaux électriques 12 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE Turbines C’est l’un des organes les plus important dans la production de l’énergie hydraulique. Il sont en trois types : PELTON , FRANCIS , KAPLAN
  • 13. Cours de réseaux électriques 13 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE
  • 14. Cours de réseaux électriques 14 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE
  • 15. Cours de réseaux électriques 15 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE La centrale C’est l’endroit où logent tous les éléments de la transformation de l’énergie électrique tel que les turbines , les alternateurs . CENTRALE - extérieur
  • 16. Cours de réseaux électriques 16 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE CENTRALE - intérieur
  • 17. Cours de réseaux électriques 17 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE Parc de transformation Il contient le transformateur ( 10 kV à 20 kV) , les jeux de barres et les moyens de protection pour les départs
  • 18. Cours de réseaux électriques 18 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE II – ENERGIE THERMIQUE II-1-Principe Il repose sur la conversion de l’énergie calorifique produite par des combustibles ( fossile ,gaz , charbon , pétrole etc…) en énergie mécanique à travers des turbines à vapeur qui à leurs tour, entraînent des alternateurs fournissant de l’électricité nécessaire . Le site abritant les machines pour ces opérations est la centrale thermique . Ces centrales sont différenciées par la nature du combustible employé, on Distingue alors :  les centrales thermiques classiques : qui emploient les combustibles naturels  les centrales thermiques modernes ( nucléaire ): qui utilisent des réactions nucléaires de certains atomes . CNTRALE THERMIQUE
  • 19. Cours de réseaux électriques 19 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE II-2-Schéma de principe
  • 20. Cours de réseaux électriques 20 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE II-3- Les éléments d’une centrale thermique classique Combustibles Charbon , gaz , huile lourde (gazoil) etc… Chaudière (générateur de vapeur ) Son rôle est de générer la vapeur d’eau à une température et pression bien données.
  • 21. Cours de réseaux électriques 21 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE Elle est composée :  d’une enceinte qui contient de l’eau adoucie . Dans cette enceinte logent un foyer des tubes de circulation de la flamme .  d’un brûleur : son rôle est la pulvérisation du combustible et la création de la flamme BRULEUR FLAMME
  • 22. Cours de réseaux électriques 22 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE Turbine Elle reçoit la vapeur d’eau à haute pression , provoquant le mouvement de rotation de son axe .Elle est composée de trois corps HP , MP et BP.
  • 23. Cours de réseaux électriques 23 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE Alternateur Il est accouplé à l’axe de la turbine , transformant l’énergie mécanique en électrique
  • 24. Cours de réseaux électriques 24 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE Circuit d’alimentation d’eau Comprend un condenseur ,qui reçoit de la vapeur d’eau à la sortie de la turbine pour le transformer à nouveau en eau , tour de réfrigération , pompe d’extraction , pompe d’alimentation etc… Parc de transformation Transforme la tension pour son transport et sa distribution
  • 25. Cours de réseaux électriques 25 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE II-4-Cycle de fonctionnement
  • 26. Cours de réseaux électriques 26 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE II-5-Centrale nucléaire Principe le principe de production de l’énergie électrique par une centrale nucléaire est presque le même que celui produite avec une centrale thermique classique ; ce qui fait la différence , est le combustible utilisé . La vapeur d’eau surchauffée dans ce cas ,est obtenue grâce à l’énergie thermique dégagée d’une réaction nucléaire ( E = m x c² ) . On distingue deux réactions nucléaires possible :  de fusion : où deux noyaux légers se combinent ,c’est le cas des atomes de Deuterium (eau lourd ) le Tritium et les astres . Fusion de 4 noyaux d’hydrogène fusionnent en un atome d’hilium (c’est le cycle du SOLEIL
  • 27. Cours de réseaux électriques 27 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE  de fission : les noyaux des atomes lourds se désintègrent ( Uranium – Plutonium ) en donnant naissance à deux ou trois neutrons . La réaction de fission est une réaction en chaîne Les neutrons les atomes fissiles peuvent à leur tour engendrer de nouvelles fissions . Ce phénomène s’il n’est pas contrôlé dans le réacteur une explosion aura lieu , pour cela ce type de réaction doit être régulé .
  • 28. Cours de réseaux électriques 28 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE Réacteur  Barre de contrôle : Cadmium et le Bore  Modérateur : Hydrogène lourd Béryllium , Carbone , Oxygène
  • 29. Cours de réseaux électriques 29 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE III- ENERGIE EOLIENNE III-1- Principe Le vent est porteur d'énergie cinétique, ce qui lui permet d'effectuer un travail au sens physique du terme. Cette énergie est calculée ainsi : la puissance produite en kW dépend de la vitesse du vent dans la troisième puissance P ~ V 3. autrement dit, en cas de doublement de la vitesse, la puissance est multipliée par 8. La vitesse de mise en service: le rotor commence à tourner quand le vent souffle à 2 mètres/seconde. La production d'énergie commence à partir de 4 mètres/seconde. La puissance nominale est atteinte à une vitesse du vent de 12 mètres/seconde. A partir de 25 mètres/seconde, l'installation est mise hors service pour éviter les risques d'endommagement du rotor. Une éolienne est un transformateur d'énergie. Dès que le vent atteint une certaine vitesse, les pales du rotor se mettent à tourner. Une partie de l'énergie cinétique contenue dans le vent est transformée en énergie de rotation. Les installations éoliennes sont connectées au réseau électrique de moyenne tension par un transformateur pour être proches des utilisateurs.
  • 30. Cours de réseaux électriques 30 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE III-2-Constitution Une installation éolienne est généralement formée d'un rotor, qu'on appelle souvent hélice, de la nacelle et d'un transformateur. Elle repose en principe sur un socle en béton.
  • 31. Cours de réseaux électriques 31 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE 1 Mécanisme d'ajustement des pales 2 Moyeu du rotor 3 Multiplicateur 4 Arbre du rotor avec paliers 5 Orientation selon la direction du vent 6 Ventilateur 7 Dispositif de freinage du rotor 8 Commande de l'orientation 9 Génératrice 10 Agrégat hydraulique
  • 32. Cours de réseaux électriques 32 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE IV- ENERGIE SOLAIRE VI-1-Introduction La terre reçoit de l’énergie solaire sous forme de rayonnement . Pour transformer l’énergie solaire en énergie électrique deux voies sont possibles :  la voie thermodynamique : utilisant la technique des miroirs de concentration Permet d’obtenir des températures de l’ordre de 500°C qui sont mise à profit pour Chauffer un mélange de sels fondus et stockés à 450 °C . A partir de là , le processus thermique classique permet d’alimenter un groupe turboalternateur d’une puissance de 2000 kW  la voie photovoltaïque : qui permet de convertir directement le rayonnement solaire en énergie électrique
  • 33. Cours de réseaux électriques 33 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE IV-2-Principe de fonctionnement Cellule solaire La cellule solaire n’est autre qu’une jonction P-N d’un matériau semi-conducteur dont les propriétés sont apte pour la transformation de l’énergie provenant du soleil ( E = h ) en énergie électrique
  • 34. Cours de réseaux électriques 34 PRODUCTIONDE L’ENERGIE ELECTRIQUE Module ou panneau photovoltaïque C’est un ensemble de cellules qui ,dans un groupe sont connectées en série pour donner une tension plus grande et dans un deuxième sont connectées en parallèle pour avoir du courant . vi V =  vi ii I = ii Champ photovoltaïque C’est un ensemble de module
  • 35. Cours de réseaux électriques 35
  • 36. Cours de réseaux électriques 36 SOMMAIRE CHAPITRE II : TRANSPORT ET DSTRIBUTION H.T ET M.T DE L’ENERGIE ELECTRIQUE 2. ARCHITECTURE DES RESEAUX 1.TECHNIQUES DU TRANSPORT 5. LES LIGNES 3. POSTES DE REPARTITION 4. DISTRIBUTION M.T
  • 37. Cours de réseaux électriques 37 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique I-TECHNIQUES DU TRANSPORT La distribution est le dernier maillon de chaîne qui réunit les usines de production de l’énergie électrique à l’abonné ,utilisateur de cette énergie.
  • 38. Cours de réseaux électriques 38 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique I-1- Différents catégories des tensions L'électricité est un agent énergétique lié à la puissance. L'approvisionnement en électricité provenant des centrales exige l'installation de lignes aériennes ou souterraines permettant d'acheminer le courant jusqu'aux consommateurs. Selon la tension d'exploitation, on distingue les réseaux suivants :  très haute tension 230 ou 400 kV (220 ou 380 kV)  haute tension 50 à 150 kV  moyenne tension 10 à 30 kV (6 à 24 kV)  basse tension 230 ou 400 V
  • 39. Cours de réseaux électriques 39 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique Pourquoi le transport en H.T ? Si on veut transporter une puissance P = constante , sur une longueur bien définie les pertes par effet JOULE sont données par : carréautensionlaà nellesproportiontinversemensontperteslesquecontateOn )cos(3 où'd cos3 cos3estéetransportpuissancelaOr 2 2 2   U RP pj U P I UIPRIpj   Plus on enlève la tension plus on réduit les pertes JOULE : en URSS et en CANADA le transport s’éffectue en 750 kV .
  • 40. Cours de réseaux électriques 40 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique Pourquoi le transport en triphasé  En monophasé : R V R i ²2RIpjmono   Triphasé 4 fils : I’1 V1 V2 V3 I’2 I’3 N 63 33 ou'D 3 coscos3 2 2' '' pjmonI RRIpj I IVIVIP         
  • 41. Cours de réseaux électriques 41 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique  Triphasé 3 fils U12 U23 U31 I’’2 I’’3 I’’1 2 ²" ouD'coscos3 "" pjmono RIpj VIUIP    En conclusion : le transport en triphasé réduit les pertes Joule,d’autre part on remarque que dans tous les cas il y’a une augmentation de 50% de matière . Pour rester sur la même quantité de matière, on prend la section en triphasé est égal 2/3 de la section en monophasé d’ ou une résistance en triphasé égal à 3/2 celle du monophasé.
  • 42. Cours de réseaux électriques 42 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique II-ARCHITECTURE DES RESEAUX ELECTRIQUES II-1-Inteconnexion Avantages  Réduction de la puissance installée  Production de l’énergie proche des sources d’énergie (charbons, mines , fleuves…) quitte à transporter sur des grandes distances  Resoud le problème des déséquilibres entre la production et la consommation Inconvénients  Demande beaucoup d’attention au moment de la connexion C1 C2 C3 C4 C5
  • 43. Cours de réseaux électriques 43 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique II-2- Structures Réseaux radiaux Type arborescent Artère principale Artères secondaires Type rayonnant
  • 44. Cours de réseaux électriques 44 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique Réseaux en boucle Poste de transformation H.T/M.T Postes de TR M.T/B.T Réseau en boucle simple
  • 45. Cours de réseaux électriques 45 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique Réseau en toile d’araignée Réseau en marguerites
  • 46. Cours de réseaux électriques 46 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique Production Poste de répartition Réseau en fuseaux Réseau en mailles
  • 47. Cours de réseaux électriques 47 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique III –POSTE DE REPATITION Le poste de répartition est un lieu où on reçoit différents départs de production puis on distribue de nouveau sous tension unique par exemple 60 kV 20 kV . Les postes de répartition se trouve à la périphérie des villes
  • 48. Cours de réseaux électriques 48 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique IV-DISTRIBUTION M.T VI-1-Alimentation en M.T Il existe trois principaux types d’alimentation en M.T. 1. simple dérivation : Le poste est alimenté par une dérivation du réseau de distribution M.T 2. coupure d’artère ou boucle : Le poste est inséré en série sur a ligne du réseau de distribution Interrupteur Fusibles Inter de Prise de terre Transformateur Transformateur Interrupteur Fusibles Inter de Prise de terre
  • 49. Cours de réseaux électriques 49 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique 3. double dérivation : Lorsque le réseau de distribution comporte deux câbles distincts ,le poste peut être alimenté par l’un ou l’autre de ces deux dérivations du réseau M.T Transformateur MT/BT Interrupteur Fusibles Inter de Prise de terre Câble1 Câble2
  • 50. Cours de réseaux électriques 50 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique IV-2-Poste M.T Les postes de livraison MT/ BT sont composés en fonction de la puissance et la structure du réseau MT local . Les postes sont situés en bordure de voie publique avec accès direct sur celle ci ou doivent permettre au distributeur d’énergie d’accéder aux installations électriques. Ils peuvent être installés :  à l’intérieur dans des locaux spécialisés  à l’extérieur , sur poteau ou en abri ( maçonné ou préfabriqué) Structure et conception 1. Raccordement MT Le raccordement se fait sous la responsabilité du distributeur d ‘énergie .les liaisons entre les cellules MT et le transformateur se font par : + des extrémités courtes pour les cellules de protections + par des câbles unipolaires de 50 mm² ou 95 mm² à isolation synthétique conforme à la spécification établi par le distributeur + par des bornes embrochables 250 A droite ou équerre sur le tansformateur
  • 51. Cours de réseaux électriques 51 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique
  • 52. Cours de réseaux électriques 52 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique
  • 53. Cours de réseaux électriques 53 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique 2. liaison BT Les câbles sont unipolaires de type U1000RO2V est le mode de pose est non jointif (NF C 15- 100) et repérer à chaque extrémité L1 , L2, L3 pour les phases bleu pour le neutre 3. Le comptage Pour un poste contenant un seul transformateur dont la puissance <= 1250 kVA le comptage se fait en BT sinon il est en MT . Les TI (BT) TC (MT) sont fournis par le distributeur . Le panneau de comptage est : + installé sur des parois non exposé aux vibrations + placé le plus prés du transformateur de mesure + accessible au distributeur + les graduation et les cadrans des compteurs doivent se trouver à une distance du sol voisine de 1.65 m sans être inférieur à 0.7 m ou dépasser 1.80m 4. Accessibilité Le couloir d’exploitation doit avoir une longueur supérieure ou égale à 0.8 m
  • 54. Cours de réseaux électriques 54 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique 5. circuit de terre Tout poste doit comporter : + une terre pour les masses de tous les matériels à haute et basse tension + des écrans métalliques de protection + du quadrillage métallique noyé dans le radier du poste + du point commun du circuit secondaire des TI ( TC) + une terre du neutre en amont du disjoncteur général BT (habituellement sur le neutre du transformateur ) + une borne de mesure accessible pour chaque circuit de terre 6. matériel d’exploitation et de sécurité Le poste doit être équipé de : + un tabouret ou tapis isolant ,nécessaire si l’équipotentialité du poste n’est pas réalisée (article 736 de la norme NF C13-100 ) + une paire de gants placées dans une enveloppe . + un dispositif de vérification de tension (VAT) + un dispositif de mise à la terre et une perche de sauvetage + du matériel d’extinction du feu ( extincteur à poudre ou au CO2 ) + des signaux , affiches et pancartes de sécurité
  • 55. Cours de réseaux électriques 55 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique IV-3-Transformateurs MT/BT Les paramètres caractérisants un transformateur sont d’une part , les caractéristiques électriques et d’autre part des caractéristiques liées à sa technologie et à ses conditions d’utilisation. Caractéristiques électriques 1. Puissance apparente en Kva 2. Fréquence de travail 50 Hz 3. Tension assignée primaire généralement 20- 22 kV 4. Tension assignée secondaire à vide 5. Tensions assignées d’isolement 6. Commutateur de réglage 7. Couplage et indice horaire Caractéristiques liées à la technologie et conditions d’utilisations 1. Choix de la technologie ( trihal ou huile diélectrique) 2. Installation extérieure ou intérieure 3. Altitude (cas standard <1000 m ) 4. Température max 40°C
  • 56. Cours de réseaux électriques 56 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique Protection du transformateur de distribution On distingue deux types différents de transformateur trihal et immergé  transformateur trihal ce sont des transformateurs de type sec enrobé ( ou encapsulé ). L’isolation des enroulements est réalisé par des isolants secs . Le refroidissement est assuré par l’air ambiante sans liquide intermédiaire . l’enrobage est constitué de trois composantes :  résine à base d’époxyde à base de biphenol A, de viscosité bien adaptée à une excellente imprégnation des enroulement  durcisseur anydride (non animé ), modifié par un flexibilisateur pour
  • 57. Cours de réseaux électriques 57 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique pour assurer la souplesse du système moulé nécessaire afin d’interdire toutes fissures en exploitation.  charge active pulvérulente composé d’alumine trihydratée (AL(OH)3 ) et de silice qui apporte les propriétés mécaniques et thermiques requises et des qualités intrinsèques exceptionnelles de comportement au feu . Ces transformateurs ne demande q’une protection contre les surcharges  transformateurs immergés Le liquide le plus souvent utilisé comme diélectrique dans les transformateurs immergés est l’huile minérale. Celle ci étant inflammable , donc il est recommandé de prendre des mesures de sécurité , obligatoire dans la plus part des cas .  DGTP2 ( détecteur de gaz , pression et température à deux seuils)  Relais thermostatique à deux seuils .  Protection contre les surcharges .
  • 58. Cours de réseaux électriques 58 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique
  • 59. Cours de réseaux électriques 59 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique IV-4-Cellules M.T Les cellules M.T ( 24 ou 36 kV ) sont destinées généralement pour la protection des transformateurs , on trouve aussi des cellules d’alimentation et des cellules de comptage .
  • 60. Cours de réseaux électriques 60 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique V-LES LIGNES V-1-Introduction Le transfert et la distribution de l’énergie se fait à courant alternatif triphasé à 50 Hz. Les principaux facteurs à considérer pour une ligne sont : la tension efficace entre Phase et la longueur de la ligne Basse tension Tension nominale jusqu’au 1kV .Pour les calculs interviendra seulement la résistance électrique Moyenne tension Tension nominale de 1kV jusqu’à 30 kV .Dans les calculs on considère la résistance électrique et l’inductance . Pour les lignes souterrains on considère aussi la capacité. Haute tension Tension nominale supérieure à 30 kV .Pour les calcules , interviendra la résistance l’inductance et la capacité .
  • 61. Cours de réseaux électriques 61 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique V- 2- Calcul de la section de câble Par la chute de tension    cos 3 ouD'aveccos3 :suivanteapprochéeformulelapardonnéeesttensiondechuteLa LI V S S L RIRV   Par la capacité thermique Le courant de dimensionnement de la section de câble est donné par I/K avec K est un coefficient de correction tel que : K = K1xK2xK3 K1 = Coefficient de mode de pose K2 = Coefficient de mode température K3 = Coefficient des circuit jointif
  • 62. Cours de réseaux électriques 62 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique V-3-Calcul des lignes Constantes réparties On a vu qu’une ligne peut être schématiser comme suit : EGénérateur ZGénérateur LLigne CLigneCLigne LRecépteur ERecépteur Ligne à constantes localisées Ce type de représentation est à rejeter lorsque la ligne devient longue . rappelons en effet qu ‘en régime alternatif de fréquence f ,la longueur d’onde de propagation est  = vT . On peut considérer un élément dx comme étant à
  • 63. Cours de réseaux électriques 63 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique Constantes localisées si dx <<  . Lorsque la longueur du dispositif n’est pas très petite devant  , le courant n’est plus constant tout le long du circuit ; c’est ainsi qu’on va affecter à chaque élément dx une impédance dZ et une admittance dY d’ou le schéma équivalent d’une ligne dZ1 dY1 dZ2 dY2 dZi dYi Ligne à constantes réparties Avec
  • 64. Cours de réseaux électriques 64 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique F/Km log 0241.0 Capacité H/Km10) d a 6.45.0(Inductance /KmRésistance lequilatéraeun triangld' sommetauplacéssontsconducteurlesoùtriphaséligneunePour oud' linéiquecapacité linéiqueinductance linéiquerésistance homogéneligneuned'linéiquesconstanteslesainsidéfinitonet 4       d a C LogL S R dxjCGdxdY dxjLRdxdZ dx dc C dx dl L dx dr R jdCdgdY jdldrdZ i i iii iii           
  • 65. Cours de réseaux électriques 65 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique A d A’ a’ 3 2' nappeenligneunepour aa  1 1’ 3’ 2’ 2 3 '33 '3232'3131 3 '22 '2323'2121 2 '11 '1313'1212 1 3 321 avec .. doubleligneunepour a aaaa a a aaaa a a aaaa a aaaa        Pour une ligne en triangle a et d son défini comme le montre la figure ci dessus Linges doubles
  • 66. Cours de réseaux électriques 66 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique Circuit équivalent d’une ligne de transport Le calcul d’une ligne de transport se fait en fonction de sa longueur et de sa tension Les linges à haute tension sont classées en : 1. ligne courte :jusqu’au 50 Km , on considère la résistance ohmique et l’inductance V1 V2 RL XL 2. ligne moyenne : entre 50 et 250 km . Il faut considérer la résistance ohmique , l’inductance et la capacité. RL/2 RL/2XL/2 XL/2 XC Schéma en T V1 V2 V1 V2 RL XL XC/2 XC/2 Schéma en 
  • 67. Cours de réseaux électriques 67 Transport et distribution H .T ETm .T de l’énergie électrique 3. ligne longue : plus de 250 Km . Il faut considérer tous les paramètres ,et on suppose que la ligne est un ensemble de petits lots ( calcul numérique , MATLAB etc…) XL,R XC,G XL,R XC,G XL,R XC,G XL,R XC,G XL,R XC,GV1 V2
  • 68. Cours de réseaux électriques 68
  • 69. Cours de réseaux électriques 69 SOMMAIRE CHAPITRE III : DISTRIBUTION B.T 1. BILAN DE PUISSANCE 2. FACTURATION 3. COMPENSTION DE L’ENRGIE REACTIVE 4. REGIMES DES NEUTRES 5. CALCUL DES COURANTS DE DEFAUT EN UN POINT DU RESEAU
  • 70. Cours de réseaux électriques 70 DISTRIDUTIONBASSETENSION I- BILAN DE PUISSANCE Avant tous projet d’installations électriques il est impérative d’en savoir les puissances électriques mises en jeux I-1-Les récepteurs Moteurs asynchrones La puissance nominale Pn d’un moteur correspond à la puissance mécanique disponible sur son arbre. La puissance absorbée Pa est celle circulant dans la ligne et elle est donnée par ; en triphasé : en monophasé :  cos3   U P I n a  cos  U P I n a
  • 71. Cours de réseaux électriques 71 DISTRIDUTIONBASSETENSION an IUP  3 an IUP  Appareils de chauffage et lampes à incandescence normales ou halogènes La puissance absorbée par un appareil de chauffage ou une lampe est égale à la puissance nominale donnée par le fabricant En triphasé : En monophasé : Appareils d’éclairage à lampe fluorescentes La puissance en W indiquée sur le tube d’éclairage à lampe fluorescente ne comprend pas la puissance absorbée par le ballast cos anballast IUPP Avec , sauf indication , cosφ =0.6 montage non compensé cosφ=0.86 montage compensé cosφ=0.96 pour ballast électronique : En l’absence d’indication Pballast=25%Pn
  • 72. Cours de réseaux électriques 72 DISTRIDUTIONBASSETENSION  ninstallée PP Lampes à décharge La puissance en W indiquée sur le tube d’une lampe à décharge ne comprend pas la puissance absorbée par le ballast , dont l’ordre de grandeur est de 5 à 20 % de la puissance de la lampe I-2- Puissance d’une installation Puissance installée La puissance installée est la somme des puissances nominales de tous les récepteurs de l’installation Puissance absorbée La puissance absorbée est donnée par : La puissance absorbée a la valeur de la puissance apparente et s’exprime en kVA nabsorbée PP   cos
  • 73. Cours de réseaux électriques 73 DISTRIDUTIONBASSETENSION Puissance d’utilisation Tous les récepteurs ne sont pas utilisés à pleine charge ni en même temps .Les facteurs Ku et Ks permettent de déterminer la puissance d’utilisation maximale qui sert à dimensionner l’installation. Coefficient d’utilisation Ku Le régime de fonctionnement d’un récepteur peut être tel que sa puissance utilisée soit inférieure à sa puissance nominale installée , d’ou la notion de facteur d’utilisation Pn P K u u  Coefficient de simultanéité Ks Tous les récepteurs installées ne fonctionnent pas simultanément , c’est pourquoi il est permis d’appliquer aux différents ensembles de récepteurs des facteurs de simultanéité. La détermination de ces facteurs de simultanéités implique la connaissance détaillée de l’installation et de ses conditions d’exploitation.
  • 74. Cours de réseaux électriques 74 DISTRIDUTIONBASSETENSION Facteur de simultanéité pour immeuble d’habitation Les normes NF C14-100 , NF C63-410 et le guide UTE C 15-105 donnent des indications sur ce facteur. Nombre d’abonnés situés en aval Facteur de simultanéité 2 à 4 1 5 à 9 0.78 10 à 14 0.63
  • 75. Cours de réseaux électriques 75 DISTRIDUTIONBASSETENSION Nombre d’abonnés situés en aval Facteur de simultanéité 15 à 19 0.53 20 à 24 0.49 25 à 29 0.46 30 à 34 0.44 35 à 39 0.42 40 à 49 0.41 50 et au dessus 0.4
  • 76. Cours de réseaux électriques 76 DISTRIDUTIONBASSETENSION Facteur de simultanéité pour les armoires de distribution La norme NF C63-410 comporte le tableau suivant : Nombre de circuits Facteur de simultanéité Ensembles entièrement testés ( 2 et 3 ) 0.9 4 et 5 0.8 6 à 9 0.7 10 et plus 0.6 Ensembles partiellement testés choisir dans tous les cas 1
  • 77. Cours de réseaux électriques 77 DISTRIDUTIONBASSETENSION Facteur de simultanéité en fonction de l’utilisation Le guide UTE C15 – 105 proposent des facteurs de simultanéité pour des applications les plus courantes Utilisation Facteur de simultanéité Eclairage 1 Chauffage et conditionnement d’air 1 Prises de courant 0.1 à0.2( Plus si nécessaire ) Ascenseurs et monte charge *moteur plus puissant * moteur suivant *pour les autres 1 0.75 0.6
  • 78. Cours de réseaux électriques 78 DISTRIDUTIONBASSETENSION II- FACTURATION II-1-Le contrat Le contrat est un document établi avec le distributeur fixant les conditions de la fourniture de l’énergie. II-2-La puissance souscrite C’ est la puissance mise par le distributeur à la disposition de l’utilisateur II- 3- Tarification Contrat d’abonnement Puissance souscrite Prime fixe Montant de la facture Coût de consommation consommation
  • 79. Cours de réseaux électriques 79 DISTRIDUTIONBASSETENSION Les éléments de la tarification c’est la connaissance de la consommation de l’abonné au fil de la journée et de l’année et du degré de maîtrise qu’il en a qui permet de choisir :  le tarif  l’option  la version Leur choix peut conduire à un gain économique important réseau tarif version tarifaire et option utilisation BT 3kVA<P<36 kVA Tarif BLEU Branchement BT 3 à 18 kVA Mono 6 à 36 kVA Tri 3 options : -simple - heures creuses -EJP -logement -locaux agricoles -professionnels et commerciaux
  • 80. Cours de réseaux électriques 80 DISTRIDUTIONBASSETENSION réseau tarif versions tarifaires et options utilisation BT 36<P<250kVA Tarif JAUNE Branchement Tri 2 options : -base -EJP 2 versions : -longues -moyennes -petites et moyennes entreprises BT ou HT P>250 kVA Tarif VERT 4 versions : -courtes -moyennes -longues -très longues 2 options : -base - EJP industrie
  • 81. Cours de réseaux électriques 81 les options tarifaires  option de base ou simple : elle ne comporte pas de particularités  option EJP :l’option EJP ( Effacement Jour de Pointe ) permet de bénéficier d’un tarif très favorable durant toute l’année à l’exception de 396 h de pointe ( 22j aléatoires , consécutif ou non en général en période d’hiver entre 7h du matin et 1h le matin suivant ) . L’utilisateur a donc recourt pendant cette période à :  soit un délestage  soit l’utilisation d’un autre forme d’énergie les versions tarifaires Les versions tarifaires permettent de réduire le coût annuel de l’énergie suivant que l’on fait appel longtemps ou non à la puissance souscrite DISTRIDUTIONBASSETENSION TL Prime fixe Prix de kWh TL L M C L M C
  • 82. Cours de réseaux électriques 82 DISTRIDUTIONBASSETENSION Les périodes tarifaires HIVER Heures Heures Heures de pointe pleines creuses ETE Heures Heures pleines creuses
  • 83. Cours de réseaux électriques 83 DISTRIDUTIONBASSETENSION III-COMPENSATION DE L’ENERGIE REACTIVE I-1- Nature de l’énergie réactive Les réseaux électriques à courant alternatif fournissent deux formes d’énergie :  l’énergie active , transformée en travail et en chaleur.  l’énergie réactive , utilisée pour créer des champs magnétiques. I-2- Facteur de puissance Le facteur de puissance est la proportion de la puissance active dans la la puissance apparente . Il est d’autant plus meilleur qu’il est proche de 1 cos )( )(  kVAS kWP
  • 84. Cours de réseaux électriques 84 DISTRIDUTIONBASSETENSION I- 3- Intérêt de la compensation de l’énergie réactive  diminution de la facture d’électricité  diminution de la section de câble  diminution des pertes en lignes  réduction de la chute de tension  augmentation de la puissance disponible I-4- Différents types de compensation  compensation globale Groupe de condensateur En tête de l’installation TR M
  • 85. Cours de réseaux électriques 85 DISTRIDUTIONBASSETENSION  Compensation Partielle TR M Un groupement de condensateur Sur chaque départ
  • 86. Cours de réseaux électriques 86 DISTRIDUTIONBASSETENSION  compensation individuelle TR M Un groupement de condensateur Sur chaque récepteur
  • 87. Cours de réseaux électriques 87 DISTRIDUTIONBASSETENSION  instc QQ )(355.0 kWPQc  I-5- Calcul des batteries de compensation Méthode générale Consiste à faire un bilan d’énergie réactive à la conception Méthode simplifiée Consiste à considérer que le cosφ de l’installation moyen est de l’ordre de 0.8 sans compensation .Il faut le relever à 0.93 ( France ) ( de 0.7 à 0.8 Maroc )pour supprimer les pénalités et compenser les pertes usuelles de l’énergie réactive de l’installation . Et donc :  pour la France :  pour le Maroc : )(270.0 kWPQc 
  • 88. Cours de réseaux électriques 88 DISTRIDUTIONBASSETENSION mentfonctionnededurée facturéskvarh cQ Méthode basée sur la suppression des pénalités en tarif vert On prend généralement les kvars facturer pendant les cinq mois ( de novembre à mars ) et on regarde la consommation la plus élevée ; la valeur de la puissance calculée Qc est : I-6- Compensation pour accroître la puissance disponible sur un transformateur La puissance active disponible au secondaire d’un transformateur est d’autant plus grande que le facteur de puissance est grande . cos SP
  • 89. Cours de réseaux électriques 89 DISTRIDUTIONBASSETENSION I-7-Dimensionnment d’une batterie de condensateurs en présence d’harmoniques La prise en compte des phénomènes harmoniques consiste principalement à surdimensionner les condensateurs et leurs associer des self anti-harmoniques . Contre les effets des harmoniques Une majoration du courant dans les condensateurs qui sont cependant conçu pour un courant efficace de 1. 3 fois son courant assigné . Contre les phénomènes de résonance les condensateurs ne sont pas en eux même générateurs d’harmoniques . Par contre , lorsqu ‘un réseau comporte des harmoniques , la présence d’un condensateur amplifie plus au moins certains de ces harmoniques . Cela fait apparaître une résonance dont la fréquence est fonction de l’impédance du réseau . La surcharge du courant pourra provoquer l ‘échauffement puis le vieillissement prématuré des condensateurs . Pour pallier ces phénomènes on utilisera :
  • 90. Cours de réseaux électriques 90 DISTRIDUTIONBASSETENSION  des condensateurs surdimensionnés en tension ( + 10 % )  des selfs anti-harmoniques associés aux condensateurs Choix des solutions Condensateurs alimentés en B.T par un transformateur ( règle générale quelque soit sa puissance) R<= Scc/120 Scc/120<R<=Scc/70 R>Scc/70 Condensateurs standard Tension majorée de 10% ( sauf 230 V ) Tension majorée de 10% + Self anti-harmonique
  • 91. Cours de réseaux électriques 91 DISTRIDUTIONBASSETENSION Avec : R = puissance en kVA de tous les générateurs d’harmoniques Scc = puissance de court circuit réelle en kVA du réseau Sn = puissance de tous les transformateurs en amont (%) )( )( cc n cc U kVAS kVAS  Dimensionnement des appareils de protection , de commande et les câbles de raccordement  Les variations admissibles de la valeur de la tension fondamentale et des composants harmoniques peuvent conduire à une amplification de courant de 30%  Les variations dues aux tolérances sur les condensateurs ( Norme NF C-54-104 ) peuvent conduirent à une augmentation du courant de 15% . L’effet cumulé des deux phénomènes conduit à un dimensionnement de 1.5 In
  • 92. Cours de réseaux électriques 92 DISTRIDUTIONBASSETENSION IV-REGIME DES NEUTRES IV-1- Les liaisons à la terre Le raccordement à la prise de terre des éléments conducteurs d’un bâtiment et des masses des appareils électriques contribuent à éviter l’apparition de toute tension dangereuse entre les parties simultanément accessibles . Définitions La NF C-15-100 défini les éléments mis en œuvre dans les liaison à la terre.  Prise De Terre (1) : corps conducteur enterré ,ou ensemble de corps conducteurs enterrés et interconnectés assurant une liaison électrique avec la terre.  Terre : masse conductrice de terre dont le potentiel électrique en chaque point est considéré comme égal à zéro ( référence théorique ) .  Prise De Terre Électriquement Distinct : prise de terre suffisamment éloignées les des autres pour que le courant maximal susceptible d’être écoulé par l’une d’ elle ne modifie pas le potentiel des autres .  Résistance De Terre : résistance entre la borne principale de terre à la prise de terre
  • 93. Cours de réseaux électriques 93 DISTRIDUTIONBASSETENSION  Conducteur De Terre (2) : conducteur de protection reliant la borne principale de terre à la prise de terre .  Masse : partie conductrice d’un matériel électrique susceptible d’être touchée par une personne , qui n’est normalement pas sous tension mais peut le devenir en cas de défaut d’isolement des parties actives de ce matériel .  Conducteur De Protection (3) : conducteur prescrit dans certaines mesures de protection contre les chocs électriques et destiné à relier électriquement certaines des parties suivantes :  masses ,  éléments conducteurs ,  borne principale de terre ,  prise de terre,  point de mise à la terre de la source d’alimentation ou point neutre artificiel.  Conducteur D’équipotentialité (5) : conducteur de protection assurant une liaison équipotentielle .  Borne Principale Ou Barre De Terre(6) : borne ou barre prévue pour la connexion aux dispositifs de mise à la terre conducteurs de protection
  • 94. Cours de réseaux électriques 94 DISTRIDUTIONBASSETENSION Conducteur principal De protection 4 4 3 5 6 7 1 2 Ferraillage Chauffage Eau Gaz Conducteur de terre Barrette de jonction de terre Prise de terre Dérivation individuelles de terre des abonnés Barrette de terre
  • 95. Cours de réseaux électriques 95 DISTRIDUTIONBASSETENSION IV-2-Réalisation et mesure des prises de terre Mode de réalisation Nous en citons trois modes :  Boucle à fond de fouille : cette solution est conseillée pour les nouvelles constructions elle consiste à placer sous le béton de propreté , ou contre les murs extérieurs à au moins un mètre de profondeur un conducteur qui peut être :  en cuivre – câble de section >= 25 mm² ou feuillard d’épaisseur >= 2 mm .  en aluminium gainé de plomb – câble de section >= 35 mm² .  en acier galvanisé – câble de section >= 95 mm² ou feuillard de section >= 100 mm² et d’épaisseur >= 3 mm )( 2  L R  L = longueur de la boucle en mètre  = résistivité du sol en .m
  • 96. Cours de réseaux électriques 96 DISTRIDUTIONBASSETENSION  Piquet : cette disposition est retenue généralement pour les bâtiments existant ou améliorer une prise de terre existante . Le piquet de terre peut être :  en cuivre – rond de diamètre >= 15 mm .  en acier galvanisé – cylindre rond de diamètre >= 15 mm , tube de diamètre >= 25 mm ; profilé de 60 mm de côté minimum . Il doit être de longueur >= 2 m . Les piquet doivent être distant deux à deux de 2 à 3 fois la longueur du piquet . )( 1  Ln R  Piquets reliés En parallèle L = longueur de piquet en m = résistivité du sol en .m n = nombre de piquet
  • 97. Cours de réseaux électriques 97 DISTRIDUTIONBASSETENSION  Plaque verticale : ces plaques sont soit carré soit rectangulaire ( l >= 0.5 m ) . Elle doivent être enterrées de telle façon que leur centre soit au moins à un mètre de la surface . Les plaques doivent être :  en cuivre – de 2 mm d’épaisseur .  en acier galvanisé de 3 mm d’épaisseur . Plaque d’épaisseur De 2 mm (Cu) )( 8.0    L R  L = longueur du piquet en m  = résistivité du sol en .m
  • 98. Cours de réseaux électriques 98 DISTRIDUTIONBASSETENSION Mesure de la prise de terre  Utilisation d’un ampèrmètre : ) 111 ( 2 mêmelaesttensionlasioùD' 2 231 3 2 2 2 12 21 1 1 1 iii U R RBCA i U RRC i U RRB i U RRA T T Tt Tt tt tt Tt tT      A U Prise de terre à mesurer Prise de terre auxiliaire T t2 t1
  • 99. Cours de réseaux électriques 99 DISTRIDUTIONBASSETENSION  Utilisation d’un ohmètre de terre Cette appareil indique directement la valeur de la prise de terre IV- 3- Protection contre les chocs électriques Contacts directs et indirects  Contacts directs : c’est le contact des personnes avec des conducteurs actifs ou des pièces conductrices habituellement sous tension.  Contacts indirects : c’est le contacts des personnes avec masses mises accidentellement sous tension suite à un défaut d’isolement. Contact direct : touché direct De jeux de barres Jeu de barres Contact indirect : touché d’une Masse Armoire électrique
  • 100. Cours de réseaux électriques 100 DISTRIDUTIONBASSETENSION Régime des neutres T.T  Principe : Le neutre relié à la terre , les masses reliées à la terre ( N T, M  T ) R S T N Uc TR Rn =10  Rt =20  Boucle de défaut
  • 101. Cours de réseaux électriques 101 DISTRIDUTIONBASSETENSION  Mise en oeuvre dangereusecontactdetension154207.7 :estcontact UcdutensionLa 7.7 30 230 simple)tension( isolementd'défautdecourantLe 20RestterredepriseladerésistanceLa 10RestneutredurésistanceLa t n        VU RiU Ai RR V i c tdc d tn d
  • 102. Cours de réseaux électriques 102 DISTRIDUTIONBASSETENSION Cette tension offensive doit être éliminée par un dispositif de protection dans un temps très court . Pour cela on utilise un disjoncteur différentiel à courant résiduel ( DDR ) tel que sa sensibilité est choisi suivant la formule suivante : mAnI AnI R nI t 300 ésensibilitdeclassiqueDDRunparms30enélimiéeseratensionCette 5.2 20 50 casnotrepourDonc 50Vdelieuau25VprendonhumidelocauxlesDans* 50*   
  • 103. Cours de réseaux électriques 103 DISTRIDUTIONBASSETENSION Régime des neutres TN  Principe : le neutre est relié à la terre , les masses sont reliées au neutre ( N  T et T  N ) . On distingue TN-C , le conducteur de protection est confondu avec le neutre . TN-S , le conducteur de protection est séparé du neutre . TR R S T PEN TN-C : neutre confondu Avec le PE
  • 104. Cours de réseaux électriques 104 TR S T N TNS : neutre est séparé du PE R PE DISTRIDUTIONBASSETENSION Remarques : * le schéma TNC est interdit pour des sections inférieures à 10 mm² et pour des canalisations mobiles * le schéma TNS ( 5fils ) est obligatoire pour des sections inférieures à 10 mm² Cu et 16 mm² Alu pour des canalisations mobiles * le schéma TNC et TNS peuvent être utilisés dans un même installation * le schéma TNC ne doit jamais exister en aval du schéma TNS .
  • 105. Cours de réseaux électriques 105 DISTRIDUTIONBASSETENSION  Mise en oeuvre A TR R S T PEN Uc Disjoncteur C160 Câble de 50m de longueur et de section 35 mm² B CD EF
  • 106. Cours de réseaux électriques 106 DISTRIDUTIONBASSETENSION Le défaut d’isolement dans ce cas de figure est traduit par un courant de court circuit entre une phase et le neutre en effet : AI Z V I Z S L Z ZZ ZZZZZZ D S D S S DEBC FAEFDEBCABs 3576 V230VavecdéfautdecourantLe m3.64 mm²35Setm50L,mm/Km22.5avec2 :auraonntsprépondérasontettermeslesSi :queest telleZbouclecettede impédancel'et,ABCDEFAestdéfautdeboucleLa s      
  • 107. Cours de réseaux électriques 107 DISTRIDUTIONBASSETENSION S D Z V I   8.0 Pour tenir compte des impédances Z(AB,EF,FA) la norme NF C15-100 fait l’hypothèse que ces impédances réduisent la tension de 20% donc le courant de défaut est donné par : Pour que la protection soit assurée il faut vérifier la condition suivante : protectionderdisjoncteudu entdéclenchemdeseuilleestIavec 8.0 mm S D I Z V I     cas de disjoncteur
  • 108. Cours de réseaux électriques 108 DISTRIDUTIONBASSETENSION 100-C15NFnorme laparfixés0.4deun temps pourfusiondecourantleIavec 8.0 aa S D I Z V I     cas des fusibles Remarque : le temps de coupure est fonction de la tension simple du réseau comme l’indique le tableau ci dessous , extrait de la norme NF C15-100 . V( en V) Temps de coupure (en s) pour VL=50 V 127 0.8 230 0.4 400 0.2 > 400 0.1
  • 109. Cours de réseaux électriques 109 DISTRIDUTIONBASSETENSION Régime des neutres IT  Principe : le neutre relié à la terre par l’intermédiaire d’une impédance . Les masses sont reliés à la terre . ( N (Z) T et M  T ) Z 2k R TR Rn 10 S T PE Le neutre est isolé Les masses sont à la terre
  • 110. Cours de réseaux électriques 110 DISTRIDUTIONBASSETENSION  Premier défaut  Mise en œuvre R TR Z 2k Rn 10 S T PE
  • 111. Cours de réseaux électriques 111 inofensivetensionuneestC' 14.1114.010 :alorsestcontactdetensionLa 114.0 2010 230 auraOn 10Ret 2000Z,V230Vavec :estcascedansdéfautdecourantLe n VRIU AI RZ V I nDC D n D       DISTRIDUTIONBASSETENSION
  • 112. Cours de réseaux électriques 112  Second défaut DISTRIDUTIONBASSETENSION R TR Z 2k Rn 10 S T PE ID C160 50 m 35 mm² A B CD E F JH IK
  • 113. Cours de réseaux électriques 113 À l’apparition d’un deuxième défaut , la coupure de l’alimentation devient obligatoire. Elle est réalisée différemment suivant les deux cas suivants :  à l’intérieur d’un groupe de masses interconnectés Les conditions de protection du schéma TN s’appliquent en prenant en compte la tension convenable et une impédance de boucle conventionnelle égale au double du circuit étudié , ce qui correspond à la configuration la plus défavorable  si le neutre est distribué : la tension de défaut est en général la tension simple et l’on doit vérifier DISTRIDUTIONBASSETENSION défautdeboucleladeimpedancel'Z simpletensionVAvec 2 S    S D Z V I  si le neutre n’est pas distribué : la tension dans ce cas est la tension composée et l’on doit vérifier S D Z V I    2 3
  • 114. Cours de réseaux électriques 114 DISTRIDUTIONBASSETENSION  Temps de coupure spécifiés pour le schéma IT V/U(V) V Tension simple U Tension composée Temps de coupure(secondes) Neutre non distribué Neutre distribué UL= 50V UL=25V UL=50V UL=25V 127/220 0.8 0.4 5 1 230/400 0.4 0.2 0.8 0.5 400/690 0.2 0.06 0.4 0.2 580/1000 0.1 0.2
  • 115. Cours de réseaux électriques 115  Exemple distribuénonneutre:3110 35 50 5.222 2303 2 3 :alorsestdéfautdecourantleet2.Rest Zsdéfautdeimpédancel'.50mm² sectiondecâbleduportionlaàlimitéeestdéfautdebouclelacas,notreDans HI A R V I HI D         Le seuil du disjoncteur Im doit être choisi tel que : mD II  DISTRIDUTIONBASSETENSION
  • 116. Cours de réseaux électriques 116 DISTRIDUTIONBASSETENSION  Masses mises à la terre par groupe ou individuellement Si toutes les masses ne sont pas reliées à la même prise de terre ou si les masses sont mises à la terre par groupement ou isolement , les deux défauts peuvent se produire dans des groupes différents . La protection à prévoir en plus du premier cas , consiste à installer des DDR en tête de chacun des groupes DDR en tête DDR sur chaque branche
  • 117. Cours de réseaux électriques 117 DISTRIDUTIONBASSETENSION V – CALCUL DES COURANTS DE DEFAUT DANS UN POINT DU RESEAU V-1-Définition d’ un court circuit Un court circuit est la mise en contact de deux ou plusieurs conducteurs ( nus ) dont au moins est actif . On parle alors d’un court circuit monophasé , biphasé , triphasé et d’un court circuit entre une phase et la terre . V-2-Nature d’un court circuit Modèle d’un court circuit e(t) ZC i(t) Source ligne récepteur cZ te ti tEte )( )( :circuitledansinstalles'icourantLe sin2)( :estonalimentatid'tensionLa   
  • 118. Cours de réseaux électriques 118 DISTRIDUTIONBASSETENSION ZenoteraOn :estcircuitcourtlesurtotaleimpédancel' ligneladeimpédancl'est générateurduinterneimpédancel'est j       jLRZZZZ jLRZ jLRZ LG LLL GGG A l’instant t = 0 le court circuit apparaît sur la ligne , et on peut représenter l’installation par le schéma équivalent suivant : Source ligne récepteur e(t) ZC icc(t) ZG ZL L’apparition du court circuit est prise origine des temps . Donc à l’instant t = 0 on peut écrire l’équation suivante : membresecondavecordrepremiereduelledifférentiéquationuneestC' )sin(2)( dt di LRitEte cc cc  
  • 119. Cours de réseaux électriques 119 DISTRIDUTIONBASSETENSION La solution est de la forme pasintervientn'protection desystèmelesiaitsubsiseterquicelui,permanentrégimeducourantleesti tquand0verstendquiansitoirecourant trleestiAvec iii )sin()]sin([ 1 0 10CC      tIeIi M L Rtj Mcc Formes d’ondes des courants de court circuit 1.  =  enclenchement à i = 0 , le courant de court circuit est symétrique e i icc
  • 120. Cours de réseaux électriques 120 DISTRIDUTIONBASSETENSION 2.  = 0 enclenchement à e = 0 , le courant de court circuit est asymétrique icc= i0 +i1
  • 121. Cours de réseaux électriques 121 DISTRIDUTIONBASSETENSION V-3- Calcul des courants de court circuit Le calcul du courant de court circuit est nécessaire pour la conception d’un réseau (pouvoir de coupure des protection ,tenue des câbles aux surintensité, sélectivité…) C’est le défaut triphasé dans une installation alimentée par un transformateur qui va être examiner ; il correspond en effet en règle générale à l’intensité du courant de court circuit le plus élevé ( court circuit franc ). Le calcul détaillé peut être développé en cours d’électrotechnique , il fait appel à la notion des composantes symétriques d’un réseau triphasé déséquilibré cependant les pratiques et calculs simplifiés sont une approximation suffisante au calcul de Icc dans la majorité des cas . Méthode de calcul Le courant de court circuit Icc en un point d’une installation est donné par la loi d’OHM défautduamontenréseauduphasepartotaleimpédanceL'Z rmateurdu transfovideàcomposéeTensionU A)(en 3 T 20 20 )(     T tricc Z U I
  • 122. Cours de réseaux électriques 122 Déterminer résistances et réactances de chaque partie de l’installation DISTRIDUTIONBASSETENSION Partie de l’installation Valeur à considérer résistance mΩ Résistance mΩ Réseau amont (1) 𝑅𝑎 = 0.1𝑥𝑍𝑎 𝑍 𝑎 = 𝑈20 2 𝑆 𝐶𝐶 𝑋𝑎 = 0.995𝑥𝑍𝑎 Transformateur 𝑅 𝑇𝑅 = 𝑊𝑐 𝑥𝑈20 2 𝑆2 𝑥10−3 𝑍 𝑇𝑅 = 𝑈 𝐶𝐶 𝑥𝑈20 2 𝑆 𝑋 𝑇𝑅 = 𝑍 𝑇𝑅 2 − 𝑅 𝑇𝑅 2 Liaison Câbles 𝑅 𝐶 = 𝜌 𝐿 𝑆 𝜌 = 22.5 𝑚Ω. 𝑚𝑚2 𝐾𝑚 (Cu) 𝜌 = 35 𝑚Ω. 𝑚𝑚2 𝐾𝑚 (Al) 𝑋 𝐶 = 0.09𝐿 uni jointifs 𝑋 𝐶 = 0.13𝐿 uni séparés
  • 123. Cours de réseaux électriques 123 Partie de l’installation Valeur à considérer résistance mΩ Résistance mΩ barres 𝑅 𝐵 = 𝜌 𝐿 𝑆 𝑋𝐵 = 0.15𝑥𝐿 Disjoncteur Rapide Négligeable Négligeable Sélectif Négligeable Négligeable Déterminer résistances et réactances de chaque partie de l’installation DISTRIDUTIONBASSETENSION