transport et distribution de l'énergie électrique
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Version 2melec
24/09/2017
Transport et distribution de l'énergie électrique
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Contenu Introduction ..................................................................................................................................................... 4
Le parc éolien en mer au large de FÉCAMP ................................................................................................... 5
A. Les éoliennes .................................................................................................................................... 5
1. Fonctionnement ............................................................................................................................. 5
2. Constituants d'une l'éolienne ......................................................................................................... 6
3. Exercice sur le rôle des éléments d'une nacelle ............................................................................ 6
4. Exercice sur la conversion du vent ............................................................................................... 8
Présentation de HALIADE150 .................................................................................................................... 8
B. Le projet ............................................................................................................................................ 9
1. Implantation retenue ................................................................................................................... 10
C. Les liaisons électriques ................................................................................................................... 10
1. Le raccordement inter-éoliennes ................................................................................................. 11
2. Activité – Quels raccordements à l’intérieur du parc ? ............................................................... 11
3. Le poste en mer ........................................................................................................................... 12
4. L'atterrage ................................................................................................................................... 13
Le transport de l'électricité ............................................................................................................................ 14
D. Les contraintes du transport de l'électricité .................................................................................... 14
1. Quelle tension utiliser pour le transport de l'électricité ? ............................................................ 14
2. Application au parc éolien au large de FÉCAMP ....................................................................... 16
E. Choix du poste d'évacuation ........................................................................................................... 17
1. Éléments à prendre en compte .................................................................................................... 17
2. Proximité des postes d'évacuations. ............................................................................................ 17
Le réseau de transport et de répartition ......................................................................................................... 18
A. Rappel du projet .............................................................................................................................. 19
B. Les postes de transformation .......................................................................................................... 19
1. Application : La configuration du poste de Sainneville .............................................................. 20
C. Les lignes souterraines .................................................................................................................... 21
D. Les lignes aériennes ........................................................................................................................ 23
1. Application : La Liaison 90kV Sainneville-> Fécamp ............................................................... 24
Le réseau public de distribution .................................................................................................................... 25
A. Les postes sources ........................................................................................................................... 26
1. À la frontière de la HTB et de la HTA ........................................................................................ 26
2. Composition d'un poste source ................................................................................................... 27
3. Application : Le poste source de FECAMP ................................................................................ 27
B. La distribution ................................................................................................................................. 28
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1. Les postes HTA/BT ..................................................................................................................... 30
2. Les liaisons HTA et BT ............................................................................................................... 31
3. Branchements BT ........................................................................................................................ 32
4. Application : Effacement d'un réseau rural ................................................................................. 34
Ressources annexes ....................................................................................................................................... 35
- Vue éclatée de HALIADE (Source ALSTOM) ..................................................................................... 35
- Le pitch ............................................................................................................................................... 36
- Le yaw ................................................................................................................................................. 36
- Extrait carte réseau RTE .................................................................................................................... 37
- Exemple d’un plan de recollement ..................................................................................................... 38
Glossaire ........................................................................................................................................................ 39
Objectifs
Le baccalauréat professionnel MELEC aborde toutes les compétences professionnelles liées au métier d'électrotechnicien depuis le point de production de l'énergie jusqu'aux utilisations.
Son activité professionnelle peut s'exercer dans les secteurs des réseaux (production, stockage, connexion des réseaux, transport, distribution, gestion de l'énergie électrique)
Dans ce chapitre nous allons développer les éléments concernant :
Les enjeux du transport au regard de l'efficacité énergétique et de la continuité de service.
L'architecture des réseaux de distribution électrique
Les objectifs sont :
Identifier l'organisation du réseau de distribution électrique
Identifier des pertes
Reconnaître des matériels
Déterminer les matériels d'une installation basse tension dans un contexte
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Introduction
Pour lutter contre le changement climatique, les États-membres de l'Union européenne se sont fixés trois objectifs dans le cadre de la Stratégie Europe 2020 :
…………………………. les émissions de gaz à effet de serre,
…………………………. l'utilisation des énergies renouvelables
…………………………. l'efficacité énergétique des bâtiments.
Afin de guider les États membres, l'Union européenne a identifié 11 champs d'action dont 3 concernent spécifiquement l'environnement, l'énergie et le climat, faisant de ces 3 domaines une priorité pour l'UE.
Il appartient aux entreprises, aux communes, aux départements, aux
associations, etc. de se mobiliser face au changement climatique en
montant des projets européens.
La France c'est engagée dans cette démarche en lançant le 11 juillet
2011 un appel d'offre1 pour le
développement de la filière éolienne en mer.
Cet appel d'offre représentait une puissance maximale de 3 000 MW répartie sur 5 zones.
Il avait pour objectif de franchir une première étape vers l'objectif de 6 000 MW d'éolien en mer et d'énergies marines
à horizon 2020, inscrit dans le Grenelle
Environnement.
Fécamp
(Seine-Maritime, puissance 498 MW)
Courseulles-sur-Mer
(Calvados, puissance 450 MW)
Saint-Nazaire
(Loire-Atlantique, puissance 480 MW)
Saint-Brieuc
(Côtes d'Armor, puissance 500 MW)
Le Tréport
(Seine-Maritime – Somme),
Le parc éolien en mer au large de FÉCAMP est l'un des 5 lauréats de l'appel d'offre organisé en 20112 par l'état dans le cadre des engagements dans la lutte contre le réchauffement climatique.
1https://www.ecologique-solidaire.gouv.fr/eolien-en-mer 2https://www.ecologique-solidaire.gouv.fr/eolien-en-mer
Ces 3 cibles contribuent à la stratégie Europe 2020.
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Le parc éolien en mer au large de FÉCAMP
A. Les éoliennes
1. Fonctionnement
Conversion du vent
Le vent est un phénomène physique naturel qui consiste en un déplacement des molécules d'air. Or, chaque corps en déplacement emmagasine de l'énergie cinétique.
Le principe de l'hélice d'une éolienne est justement de capter cette énergie contenue par le vent.
Le vent muni d'énergie cinétique peut la transmettre à tout objet avec lequel il entre en contact. Comme exemple nous
pouvons prendre les tempêtes qui déracinent les arbres, ou tout simplement des morceaux de papier volant au vent. C'est
le vent qui transmet son énergie au corps en contact.
Les deux dessins ci-dessous, représentent la force qui agit sur la pale (en rouge) en fonction de la force du vent.
La force agissant sur la pale (en rouge) se décompose en deux axes:
une suivant l'axe x (en vert)
une selon l'axe y (en rose)
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2. Constituants d'une l'éolienne
Compléter le texte à trou à l'aide des éléments de vocabulaire
Éléments de vocabulaire : La pâles – La nacelle – Le mât – La fondation
3. Exercice sur le rôle des éléments d'une nacelle
Associer les fonctions aux composants
Je suis profilée et je capte le vent :
Je suis : . Je suis repéré par le N°
J'assure la stabilité de l'éolienne au sol :
Je suis : . Je suis repéré par le N°
Je supporte la nacelle et les pâles :
Je suis : . Je suis repéré par le N°
Je contiens la génératrice qui produit l'électricité :
Je suis : . Je suis repéré par le N°
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Nom et le rôle des différents éléments d’une éolienne,
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4. Exercice sur la conversion du vent
Pour les deux cas proposés ci-dessous, décomposer la résultante (force rouge) en deux forces
projection sur x (force verte) et projection sur y (force rose).
Dans quel cas le rotor de l'éolienne tournera ?
Présentation de HALIADE150
Le consortium lauréat de l'appel d'offre propose l'installation d'une nouvelle génération d'éolienne à
haut rendement du fabricant ALSTOM (racheté en 2016 par Général Electric)
Haliade 150 est une éolienne tripale à vitesse variable orientée face au vent, d'une puissance nominale de 6
MW et dotée d'un rotor de 150 mètres de diamètre.
Elle résiste à des vents dont la vitesse de référence atteint 50 m/s (moyenne sur 10 minutes) ainsi qu'à
des rafales pouvant atteindre 70 m/s
Une armoire électrique intégrée à la nacelle alimente les moteurs qui gèrent l'inclinaison des pales (Pitch) et l'orientation de la nacelle (Yaw), ainsi que les
ventilateurs de refroidissement.
Les matériaux de construction et les traitements de protection utilisés sont spécialement conçus pour des
environnements marins.
Vidéo de présentation (Actu environnement.com)
Vue éclatée de HALIADE (Voir Annexe)
Haliade 150 - 6MW
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B. Le projet
Le périmètre de la zone d'implantation a été défini par le comité local de concertation en 2008.
Il est compris entre 10 kms et 22 kms au large des côtes
Zone d'implantation du projet (septembre 2008)
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1. Implantation retenue
Deux propositions de raccordement inter-éoliennes ont été présentées :
Une solution proposait de relier les éoliennes au plus court dans un objectif d'optimisation des coûts (proposition R1, à gauche).
La seconde, avec un raccordement plus long, visait à relier les éoliennes suivant l'axe 255° pour limiter les impacts sur la pêche professionnelle (proposition R2, à droite),
Après concertation des différents acteurs, la proposition R2 sera retenue avec un aménagement dû à la présence d’épaves trop proches des éoliennes.
C. Les liaisons électriques
Le parc éolien en mer sera raccordé au réseau public de transport d'électricité français géré par RTE au niveau de deux points de livraison regroupés dans un unique poste électrique en mer.
Schéma de principe du raccordement
Image des propositions de choix de raccordement des
câbles au sein du projet (R1 à gauche, R2 à droite)
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1. Le raccordement
inter-éoliennes
Le réseau électrique inter-éoliennes du parc a pour rôle de relier électriquement les
aérogénérateurs à un poste de livraison unique par l'intermédiaire de câbles sous-
marins.
Afin d'optimiser, de limiter l'impact environnemental, les coûts et les délais liés à l'installation des câbles, les éoliennes sont
reliées au poste électrique par grappes.
Chaque grappe d'éoliennes est reliée au poste électrique.
Les 83 éoliennes de 6 MW (pour une puissance totale de 498 MW) sont
raccordées suivant 14 grappes.
Chaque grappe comprend 2 à 7 aérogénérateurs, compte tenu de la
capacité maximale des câbles et de la tension de sortie de la turbine (33-34 kV).
Les éoliennes d'une même grappe sont reliées entre elles par des câbles inter-éoliennes (tension 33-34 kV en courant
alternatif).
Plusieurs dimensions de câbles peuvent être utilisées en fonction du nombre d'aérogénérateurs qu'ils doivent relier et du matériau sélectionné pour l'âme des conducteurs.
Ainsi, le dimensionnement préliminaire prévoit d'utiliser deux sections différentes pour les âmes des conducteur, à
savoir 240 mm² Cu ou 400 mm² Al, d'une part, et 630 mm² Cu.
2. Activité – Quels raccordements à
l’intérieur du parc ?
Imprimer et compléter les documents d'accompagnements :
QUELS RACCORDEMENTS À L’INTÉRIEUR DU PARC ?
Image Illustration d'un câble sous-marin
Localisation des éoliennes et des câbles
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3. Le poste en mer
Ce poste électrique comprend les équipements de transformation permettant d'élever le niveau de
tension, et de comptage de l'énergie délivrée par les éoliennes.
La fonction principale du poste électrique en mer est d'élever la tension du courant produit par les éoliennes (de 33-34 kV à 225kV) pour son transport jusqu'au réseau terrestre.
Cette fonction est réalisée par 2 transformateurs de puissance permettant d'élever la tension généré par les éoliennes d'un niveau moyenne tension (HTA) à un niveau haute tension (HTB) avant de la
faire transiter par 2 câbles sous-marins jusqu'au réseau RTE.
Les transformateurs sont dimensionnés en adéquation avec la puissance totale de la sous-
station, soit environ 280 MVA chacun.
Le système électrique principal comprend quatre jeux de barres à moyenne tension (33-34 kV)
reliant les câbles issus des éoliennes aux deux
transformateurs à double enroulement ; chacun de ces jeux de barres reçoit une puissance nominale
d'environ 140 MVA.
Le poste comprend également deux cellules à haute tension (225 kV) pour la connexion des
liaisons de raccordement RTE.
L'interface avec le réseau public de transport d'électricité est située au niveau des têtes de câbles RTE situées sur le poste électrique.
En plus d'élever la tension le poste électrique en mer a pour rôle d'isoler, de protéger et de mettre en sécurité le parc éolien du réseau terrestre.
Ces fonctions sont assurées par deux tableaux principaux (TP) en HTA et HTB.
Pour aller plus loin : La sous-station électrique, élément clé d'un champ éolien offshore3 (Site Mer et Marine)
3https://www.meretmarine.com/fr/content/la-sous-station-electrique-element-cle-dun-champ-eolien-offshore
Image Illustration d'un poste en mer
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4. L'atterrage
Les câbles sous-marins et terrestres étant
différents, une transition est nécessaire.
Cette transition est effectuée juste après le passage de l'estran dans une chambre de
jonction (dite parfois aussi « chambre de
transition souterraine »).
L'atterrage est le point de la côte où les câbles sous-marins sont reliés aux câbles
souterrains dans des « chambres » de jonction, sortes de grands coffres de béton
enterrés, notamment pour protéger les câbles et permettre une bonne isolation
thermique.
Le point d'atterrage nécessite notamment
de l'espace pour tirer les câbles, et de respecter des réglementations
environnementales ainsi que le point de vue des riverains.
Chacune des deux chambres de jonction (une pour chaque circuit électrique), comparable à un coffre maçonné d'une dimension d'environ 20m x 6m x 3m (L xl x H), sera enterrée et non visible (hormis la
trappe d'accès).
Deux chambres de jonction spécifiques seront également installées à proximité pour les câbles de télécommunication à fibres optique, d'une dimension d'environ 2 m x 1 m, 0,6 m (L x l x H)
Trois solutions techniques sont envisagées pour le tracé des câbles reliant la mer aux chambres de jonction:
Propositions d'atterrage sur FÉCAMP
Image Illustration d'un câble sous-marin tiré jusqu'à la
chambre de jonction pour le relier au câble terrestre
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Le transport de l'électricité
Le parc éolien au large de FÉCAMP est composé de 83 éoliennes de 6 MW, la tension en sortie des éoliennes est de 33kV.
Le poste de FÉCAMP n'étant pas raccorde directement au réseau public de transport d'électricité, il faut se raccorder sur un poste de transformation capable d'évacuer la production du parc éolien sur le réseau public de transport national.
D. Les contraintes du transport de l'électricité
Deux possibilités d'évacuation de l'énergie du parc éolien sont possibles :
Conserver la tension de 33kV jusqu'au poste électrique d'évacuation
Élever la tension en sortie du parc jusqu'au poste électrique d'évacuation
1. Quelle tension utiliser pour le transport de l'électricité ?
Les pertes pendant le transport
Les lignes de transport électriques sont composées de conducteurs qui se comportent comme des résistors, l'intensité du courant qui circule cause un échauffement par effet Joule (échauffement dû au
passage du courant dans un matériau) dans les conducteurs.
L'échauffement dû à l'effet joule peut avoir plusieurs effets :
- Une dégradation des caractéristiques mécaniques et isolantes des composants
- Un vieillissement accéléré des ouvrages
De plus, cette énergie perdue n'est pas transmise au réseau de distribution, il faut donc minimiser ces
pertes par effet joule
P en W(lire Watt)
R en Ω (lire Ohm)
I en A(Lire Ampère)
D’après le formule des pertes joules, on en déduit que :
plus le courant (I) est grand, plus la perte est importante sur le réseau.
Exemple :
Pour un conducteur ayant une résistance de 1 Ω parcouru par un courant I en A
Si I = 10 A, la perte par effet joule est de Pj = ……………………………………………………….
Si I= 100 A, la perte par effet joule est de Pj = ……………………………………………………….
C'est l'une des raisons pour laquelle l’énergie électrique est transportée en haute tension le plus longtemps possible, afin de limiter les pertes joules en lignes.
Cette puissance perdue n’étant pas vendue par le producteur
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………..
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Complément : Calcul de la résistance d'un conducteur
La résistance d'un conducteur dépend de trois facteurs :
La longueur l (en m), plus il est long, plus la résistance est importante.
La section S (en m²), plus la section est importante plus la résistance est faible
La résistivité du matériau ρ (lire Rhô) en Ω.m , certains matériaux (argent, cuivre, or, aluminium) sont meilleurs conducteurs que d'autres (fer, plomb).
Exemple : Calcul pour un fil de cuivre de 2.5mm² de section et de 20 m de longueur
Formule pour le calcul de la résistance d'un conducteur en fonction de sa longueur et de son matériau
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2. Application au parc éolien au large de FÉCAMP
Quelle tension utiliser pour le transport de la production du parc
Le poste en mer est distant d'environ 48 kms du poste électrique de raccordement
La production nominale du parc est de 500MW
Q u e s t i o n
- Calculer la résistance totale de la ligne RTE sachant qu'elle a une résistance moyenne de 0,0072 Ω/km.
- Calculer le courant transporté IT par phase (ligne triphasé) en vous aidant de la formule de la puissance apparente
- Calculer des pertes joules (Pj33) pour une tension de transport de 33kV
- Calculer des pertes joules (Pj225) pour une tension de transport de 225kV.
- Calculer des pertes joules (Pj400) pour une tension de transport de 400kV
Analyse et exploitation :
Quel niveau de tension permettrait de minimiser au maximum les pertes par effet joule durant
le transport de l'énergie ?
Hormis la tension, quel paramètre électrique fait également varier les pertes joules pour une
longueur donnée des câbles de liaisons?
Proposer une autre piste pour limiter les pertes par effet joule dans les câbles de liaisons
Schéma simplifié de la liaison Éoliennes – Poste électrique
Formule de la puissance apparente en triphasé
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E. Choix du poste d'évacuation
1. Éléments à prendre en compte
Le poste de FÉCAMP n'étant pas raccordé directement au réseau de transport, il faut se raccorder sur un poste de transformation capable d'évacuer la production du parc éolien sur le réseau public de
transport (RPT), plusieurs solutions sont envisagées.
Créer une liaison entre l'atterrage à FÉCAMP et le poste de PALUEL
Créer une liaison entre l'atterrage à FÉCAMP et le poste de BARNABOS
Créer une liaison entre l'atterrage à FÉCAMP et le poste de SAINNEVILLE
Créer une liaison entre l'atterrage à FÉCAMP et le poste du PONT VII Le havre
Ces liaisons sont de longueurs différentes.
2. Proximité des postes d'évacuations.
En vous aidant de l'extrait de la carte du réseau de RTE4,
Déterminer les longueurs approximatives des liaisons à créer et classer les liaisons par ordre croissant (de la plus courte à la plus longue)
Pour simplifier l'étude, les liaisons seront considérées directes, en ligne droite
1. FÉCAMP -> Poste de BARNABOS
2. FÉCAMP -> Poste de SAINNEVILLE
3. FÉCAMP -> Poste de PALUEL
4. FÉCAMP -> Poste du PONT VII (LE HAVRE)
Réponse : ___ ___ ___ ___
4http://www.rte-france.com/fr/la-carte-du-reseau
Extrait carte du réseau RTE
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Le réseau de transport et de répartition
Dans cette partie vous allez découvrir comment s'organise le réseau de transport et de répartition.
Le visuel (Fig1) illustre l'architecture (simplifié) des réseaux électriques en France.
Selon l'article 2 de l'arrêté du 23 avril 2008 relatif aux prescriptions techniques de conception et de fonctionnement pour le raccordement au réseau public de transport d'une installation de production d'énergie électrique, le domaine de tension de raccordement de référence est déterminé en
fonction de la puissance active maximale délivrée par l'installation de production :
Domaine de tension Pmax limite
HTB1 (63 kV et 90 kV) 50 MW
HTB2 (150 kV et 225 kV) 250 MW
HTB3 (400 kV) >250 MW
L'arrêté prévoit que le producteur peut solliciter (par dérogation) un raccordement dans les situations suivantes :
en HTB1 si : 50 MW < Pmax < 100 MW.
en HTB2 si : 250 MW < Pmax < 600 MW.
Fig1-ARCHITECTURE SIMPLIFIÉE DES RÉSEAUX
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A. Rappel du projet
Pour acheminer les 498 mégawatts produits par le futur parc éolien en mer de Fécamp, RTE prévoit la création d'une liaison double à 225 000 volts, sous-marine depuis le poste en mer (construit par le
producteur) jusqu'à la côte, puis souterraine jusqu'au réseau à 225 000 volts existant.
Le mémoire descriptif publié par RTE précise les critères pris en compte lors du choix du poste de SAINNEVILLE SUR SEINE pour l'évacuation de la production du parc éolien en mer au large de FÉCAMP.
Le tracé de la liaison sous-marine retenu de 17,5 km permet d'atteindre la zone d'atterrage depuis le poste électrique.
Le raccordement du point d'atterrage au poste de SAINNEVILLE SUR SEINE nécessite la création d'une liaison d'environ 31 kilomètres.
Afin d'accueillir la production d'électricité issue du parc, il est nécessaire d'étendre le poste afin d'ajouter les équipements indispensables.
B. Les postes de transformation
Les postes électriques reçoivent l'énergie électrique, la transforment et la répartissent.
Certains d'entre eux sont comparables à des échangeurs entre une autoroute et une route nationale ou départementale.
Vidéo de la construction d'un poste de transformation5 (ENEDIS)
5https://youtu.be/ryfN5yT1KFw
Situation géographique de la liaison Parc éolien en mer de FÉCAMP -> Poste de SAINNEVILLE
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Le poste 225kV/90kV de Sainneville sur seine
Le poste aérien de SAINNEVILLE, dit «classique», est implanté en milieu rural.
La technique aérienne utilise l'air comme isolant et nécessite une distance importante entre les parties
sous tension.
Il comporte deux transformateurs 225
000 / 90 000 Volts, des dispositifs d'aiguillage du courant appelés « jeux
de barres » et des bâtiments accueillant les dispositifs de
surveillance et de conduite du poste.
Il est nécessaire d'étendre ce poste afin d'ajouter les équipements
indispensables à l'accueil de la production d'électricité issue du parc éolien en mer au large de Fécamp: appareils de réglage de la tension des câbles, de compensation de l'effet capacitif de ces
mêmes câbles et condensateurs garantissant la qualité de l'électricité
Éléments constitutifs
Les postes électriques se composent classiquement d'un certain nombre d'équipement :
Des cellules
Des disjoncteurs
Des sectionneurs
Des jeux de barres
Un ou plusieurs transformateurs
L'extrait de la note de présentation de l'ouvrage donne un visuel et précise la fonction de chaque élément.
1. Application : La configuration du poste de Sainneville
Quiz : C’EST QUOI UN POSTE DE TRANSFORMATION ?
Ressource :
Carte du réseau RTE (http://www.rte-france.com/fr/la-carte-du-reseau)
DR1 - Les chemins de l'électricité (RTE)
DR2 - Présentation d'un poste de transformation
DR3 - Architecture du réseau de transport
DR4 - Extrait de la note présentation de l'ouvrage (RTE)
Image Vue aérienne du poste de Sainneville sur Seine (2017)
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C. Les lignes souterraines
Types de poses
On recense principalement quatre types de pose :
Câbles directement enterrés : pose des câbles en tranchée ouverte sans
fourreaux de protection (solution
économique, mais nécessitant un temps plus long d'ouverture de
tranchée).
Câbles enterrés sous fourreaux : pose de fourreaux dans une tranchée
qui peut être remblayée avant la mise en place des câbles.
La pose en galerie : permet un accès permanent aux câbles pour des
réparations ou des remplacements rapides. Il s'agit de galeries en béton
de 2,5x2m.
La pose en tunnel : Pose utilisée lorsqu'il n'est pas possible de creuser
de tranchée (par exemple, fort dénivelé).
Les chambres de jonctions
Les tronçons de câbles sont limités en longueur pour des raisons techniques.
Les câbles sont livrés sur des tourets dont le poids et l'encombrement conditionnent la taille.
La continuité physique entre les tronçons est réalisée dans des ouvrages enterrés : les chambres de jonction (3 m de large, 12 m de long, à une profondeur de 2 m)
tous les kilomètres
Ces regards servent à la gestion de la mise à la terre de la liaison souterraine et doivent rester visitables.
Chambre de jonction
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Les câbles
En alternatif pour les lignes de longueur supérieure à 30/35km, il est nécessaire de prévoir des «stations de compensation » du courant « réactif ».
La compensation du réactif se fait habituellement aux raccordements d'extrémités.
Pour les lignes de longueur supérieure à 50 km l'utilisation du courant continu permet une meilleure maîtrise technique et
économique.
La tension et surtout la section des câbles permettent de dimensionnée la capacité de transport d'une ligne.
Du fait de sa section de conducteur plus importante, la liaison souterraine permet une diminution des pertes électriques
d'environ ¼ par rapport à l'aérien.
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D. Les lignes aériennes
Une ligne électrique aérienne comporte deux types de pylônes :
les pylônes dits « de suspension » reconnaissables grâce à leurs chaînes d'isolateurs verticales.
les pylônes dits « d'ancrage » identifiables à leurs chaînes d'isolateurs horizontales.
Les lignes sont soit simples (un circuit), soit doubles (deux circuits par file de pylônes).
Chacune des phases peut utiliser 1, 2, 3 ou 4 câbles conducteurs, appelés faisceaux.
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Les câbles conducteurs sont «nus» c'est-à-dire que leur isolation électrique est assurée par l'air.
La distance des conducteurs entre eux et avec le sol, qui augmente avec le niveau de tension, garantit la bonne tenue de l'isolement.
Cas de la liaison aérienne du poste de SAINNEVILLE SUR SEINE vers le poste source de FÉCAMP
Deux lignes aériennes HTB1 de 90kV relient le poste de transformation de SAINNEVILLE (76) au poste source de FECAMP qui alimente la ville et les campagnes environnantes.
L'une des lignes passe par un "Piquages" au poste source d'Ecrainville
1. Application : La Liaison 90kV Sainneville-> Fécamp
Quiz "Comment s'organise le réseau de transport et de répartition ?"
Ressource :
DR1- Description générale du réseau 6
L'électricité, comment ça marche ?7 (source : cre.fr)
DR2- Description physique du Réseau Public de Distribution8 (ENEDIS)
GEOPORTAIL avec carte lignes électrique9 (Site: www.geoportail.gouv.fr)
Carte interactive du réseau RTE10 (Site : www.rte-france.com/fr/la-carte-du-reseau)
-
6http://www.cre.fr/reseaux/reseaux-publics-d-electricite/description-generale 7http://modules-pedagogiques.cre.fr/m1/index.html 8http://www.enedis.fr/sites/default/files/Enedis-NOI-RES_07E.pdf 9https://www.geoportail.gouv.fr/donnees/lignes-electriques 10www.rte-france.com/fr/la-carte-du-reseau
Image Exemple de câbles avec fibres
optiques incorporées
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Le réseau public de distribution
On distingue le réseau public de transport (RPT) pour les tensions supérieures ou égales à 50kV et le réseau public de distribution (RPD) pour les tensions inférieures à 50kV.
L'énergie électrique est acheminée depuis les sites de production par le réseau de transport et le réseau de distribution (poste source, réseau HTA, réseau BT).
Des unités de production sont également raccordées sur le réseau HTA et BT.
Le niveau de tension du réseau de distribution en haute tension retenu (HTA) dans les années 60 est 20 kV entre phases (auparavant 15kV).
Le réseau de distribution basse tension (BT) est composé des départs issus des postes de transformation HTA/BT.
La normalisation définie les niveaux de tension BT à 230/400V par arrêté du 29 mai 1986.
Organisation du système électrique français
Classification des tensions des réseaux
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A. Les postes sources
1. À la frontière de la HTB et de la HTA
Les postes sources sont à l'interface du réseau de transport (HTB) et du réseau de distribution(HTA).
Ils sont raccordés au réseau de transport 63, 90 kV (ou 225 kV dans les zones de forte densité de consommation).
Les postes sources sont pilotés à distance par les Agences de Conduite Régionale (ACR).
Un poste-source bénéficie d'équipements de surveillance, de protection et de télécommande.
Il joue un rôle essentiel dans le système électrique global :
Mesure des flux d'énergie (équipements de comptage d'énergie, frontière avec le réseau de transport),
Changement tarifaire par la télécommande centralisée d'émission à 175 Hz,
Sûreté du réseau de transport par le système de délestage fréquence-métrique,
Assure la qualité et à la continuité de l'alimentation électrique par les systèmes de ré-enclenchement automatique, de réglage de la tension et de compensation du réactif.
Photo du poste source de FECAMP
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2. Composition d'un poste source
Rôle dans le système électrique global.
Raccordement au réseau d'électricité (aussi bien consommateur que producteur)
Interconnexion entre les différentes lignes électriques (assurer la répartition de l'électricité entre les différentes lignes issues du poste)
Isolement (par sectionneurs) automatiquement la zone défaillante si le défaut persiste pour assurer la protection du réseau.
Protection (par disjoncteurs) pour permettre l'exploitation normale du réseau, prévenir ou limiter les dommages pendant toute la durée de défaut, continuité de service en cas de défaut.
Aiguillage en entrée et en sortie de poste les courants électriques issus des transformateurs, des lignes par des jeu de barres
Surveillance du réseau (mesures des tensions et intensités dans les lignes)
Conversion de l'énergie en différents niveaux de tension/courant (alternatif) d'une grandeur à une autre en maintenant sa fréquence par l'utilisation d'un transformateur de puissance.
3. Application : Le poste source de FECAMP
Quiz : « C'est quoi un poste source? »
Ressource :
Carte du réseau RTE11
Vidéo ACR12
11http://www.rte-france.com/fr/la-carte-du-reseau 12http://www.enedis.fr/webtv/6041
Constituant d'un poste
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B. La distribution
En règle générale, la desserte en électricité d'un ensemble d'habitations ou d'une zone d'activités économiques rend nécessaire l'adaptation de la haute tension A (HTA) vers la basse tension (BT).
Exemple de distribution BT aérienne
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1. Les postes HTA/BT
Les postes HTA/BT
La conversion de la HTA en BT est réalisée par des postes de transformation.
Un poste HTA/BT (ou poste de transformation HTA/BT) est un local,
inaccessible au public, assurant la liaison
entre le réseau haute tension A (HTA) et le réseau basse tension (BT).
Le poste est essentiellement composé :
d'un équipement permettant de le connecter au réseau HTA,
d'un transformateur HTA/BT - p.Erreur ! Signet non défini. abaissant la tension,
d'un tableau BT permettant de répartir l'énergie électrique sur les différents départs
BT issus du poste de transformation et supportant les fusibles de protection.
Exemple d'implantation interne d'un poste HTA/BT
Image Visuel d'un poste de transformation HTA vers BT
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Deux catégories de poste sont présentes sur les ouvrages de distribution publique :
- Les postes sur poteau. Ces postes de puissance limitée sont alimentés via un réseau aérien HTA.
- Les postes en élévation préfabriqués, maçonnés ou en immeuble. Ces postes sont raccordés via une liaison souterraine ou aéro-souterraine HTA.
Complément
Extrait de documentation d'un poste HTA/BT (cf. Extrait de documentation poste HTA/BT)
Guide SeQuelec N°3 - "Réseaux et branchements basse tension souterrains en lotissement"13
Guide SeQuelec N°6 - "Réalisation de postes HTA/BT de distribution publique"14
Guide SeQuelec N°7 - "Réalisation de postes préfabriqué HTA/BT de distribution publique"15
2. Les liaisons HTA et BT
Les règles techniques pour le raccordement au Réseau Public de Distribution sont stipulées dans les documents : Enedis-PRO-RES_50E16 et Enedis-NOI-RES_07E17
-> Guide pratique du Branchement Basse Tension individuel ≤ à 36 kVA18
-> Extrait documentation câbles (cf. )
13http://www.enedis.fr/sites/default/files/documentation/SeQuelec_Guide_3.pdf 14http://www.enedis.fr/sites/default/files/SeQuelec_Guide_6.pdf 15http://www.enedis.fr/sites/default/files/SeQuelec_Guide_7.pdf 16http://www.enedis.fr/sites/default/files/Enedis-PRO-RES_50E.pdf 17http://www.enedis.fr/sites/default/files/Enedis-NOI-RES_07E.pdf 18https://www.vialis.tm.fr/sites/default/files/pdf/grd/guide_branchement_individuel.pdf
Extrait d'un plan de recollement d'un chantier de mutation d'un poste HTA/BT
Image Exemple de structure des réseaux HTA/BT
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3. Branchements BT
Texte légal
La norme NF C 14-100 de février 2008 régit l'installation de branchement basse tension et précise certains éléments en matière de conception de réseau électrique afin de maitriser les temps d'intervention en cas de défaut
Légende :
P1 - Dispositif de protection général
P2 - Dispositif de protection de branchement
D1 - Appareil général de commande et de protection -AGCP (Disjoncteur de branchement)
D2 - Autres dispositifs de protections
Un raccordement au réseau public de distribution d'électricité peut se présenter sous différentes
configurations en fonction des équipements existants et des futurs besoins du bâtiment à raccorder.
soit un simple branchement
Il s'agit de raccorder le bâtiment au réseau public d'électricité présent à proximité de la parcelle à desservir (quelques mètres).
soit une extension et un branchement
L'extension de réseau est nécessaire lorsque le réseau public d'électricité n'arrive pas en limite de propriété.
soit un renforcement, une extension et un branchement
Lorsque le réseau est de capacité insuffisante pour alimenter un ou plusieurs bâtiments, un renforcement est nécessaire ; c'est à dire une augmentation de la section du câble électrique et parfois une création d'un nouveau poste de transformation.
Limite des normalisations
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Types de branchement
Dans le choix de la structure et du positionnement du réseau basse tension, il faut veiller à limiter à 2% la chute de tension sur la totalité du branchement entre la liaison réseau (A) et le point de livraison (C).
A : Point de raccordement au réseau public de distribution.
B : Point de pénétration situé sur la frontière entre le domaine public et le domaine privatif.
C : Point de connexion (ou point de livraison) (sorties des bornes aval de l'AGCP*).
AB : Liaison entre le point de pénétration et le point de raccordement au réseau.
BC : Dérivation individuelle comprenant le câble de puissance et son circuit de Communication. Cette
dérivation est placée dans un fourreau de section
minimale de 63mm. La longueur BC est ≤ 30 mètres.
AC : ne doit pas excéder 2% de chute de tension.
* AGCP – Appareil Général de Commande et de Protection (Disjoncteur de
branchement)
A : Point de raccordement au réseau public de distribution
B : Point de pénétration situé sur la frontière entre le domaine public et le domaine privatif.
C : Point de connexion (ou de livraison) (sorties des bornes aval de l'AGCP) placé
dans un 2ème coffret en concession.
AB : Liaison entre le point de pénétration et le point de raccordement au réseau.
CD : Liaison privative hors concession > 30 mètres.
D : Disjoncteur client hors concession.
AC : ne doit pas excéder 2% de chute de tension.
Attention
Dans les deux cas, le branchement sera muni d'un Coupe Circuit Principal Individuel (CCPI), accessible depuis le domaine public, soit issu d'un coffret type S22, S20, CIBE soit issu d'une grille ReMBT.
Image Branchement Type 1
Longueur en terrain privé (BC) < à 30m
Image Branchement type 2
Longueur en terrain privé (CD) > à 30m
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Complément
-> Guide SeQuelec GP05 - "Branchements individuels souterrains et aéro-souterrains à puissance limitée19"
4. Application : Effacement d'un réseau rural
Contexte
Dans le cadre de l'effacement des réseaux (enfouissement des lignes), le syndicat électrique décide de déplacer un poste de transformation HTA/BT et de passer les nouvelles liaisons en souterrain.
La société retenue pour le projet fournit le plan de dépose et le plan de recollement du projet.
Vous êtes chargé de vérifier certains points du projet.
Quiz : "Effacement d'un réseau rural HTA/BT
Ressource :
Plan de dépose - Plan du projet (voir en annexe)
DR01-Extrait de documentation câbles
DR02-Extrait Guide pratique SeQuelec - GP05
DR03-Extrait documentation poste transformation (cf. Extrait de documentation poste HTA/BT)
DR04-Extraits documentation des éléments de raccordement
19http://www.enedis.fr/sites/default/files/documentation/SeQuelec_Guide_5.pdf
Éléments de calcul de la chute de tension
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Ressources annexes
- Vue éclatée de HALIADE (Source ALSTOM)
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- Le pitch
- Le yaw
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- Extrait carte réseau RTE
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- Exemple d’un plan de recollement
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Glossaire
Disjoncteur
Un disjoncteur est un dispositif électromécanique, voire électronique, de protection dont la fonction est d'interrompre le courant électrique en cas d'incident sur un circuit électrique. Il est capable d'interrompre un courant de surcharge ou un courant de court-circuit dans une installation.
Effet joule
Le passage d'un courant électrique dans tout matériau conducteur produit une dissipation d'une partie de l'énergie sous forme thermique appelée effet joule (James Prescott Joule -1860)
Induction électromagnétique
L'induction électromagnétique, aussi appelée induction magnétique, est un phénomène physique conduisant à l'apparition d'une force électromotrice dans un conducteur électrique soumis à un flux de champ magnétique variable.
Cette force électromotrice peut engendrer un courant électrique dans le conducteur.
(Démonstration par une expérience en vidéo)20
Postes de transformation
Les postes électriques de transformation reçoivent l'énergie électrique, la transforment et la répartissent, comparables à des échangeurs entre une autoroute et une route nationale ou départementale.
Sectionneur
Le sectionneur est un appareil électromécanique permettant de séparer, de façon mécanique, un circuit électrique et son alimentation, tout en assurant physiquement une distance de sectionnement
satisfaisante électriquement
Transformateur
Appareil statique à deux enroulements ou plus qui, par induction électromagnétique, transforme un système de tension et courant alternatif en un autre système de tension et courant de valeurs
généralement différentes, à la même fréquence, dans le but de transmettre de la puissance électrique (CEI).
L'énergie est transférée du primaire au secondaire par l'intermédiaire du circuit magnétique que constitue la carcasse du transformateur.
20http://dai.ly/xp77a4