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fugue_light-bulb Plusieurs des éléments cités dans ce texte sont pour le moins techniques. C'est pourquoi, il est conseillé d'éluder les passages en rouge (dit "note technique") si l'on n'est pas trop copain avec ce genre de choses. Les "notes d'info", en vert, sont normalement compréhensibles par tout le monde. Bonne lecture.

Article: [Energie] Notions sur les réseaux électriques
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[Energie] Notions sur les réseaux électriques
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Auteur François Lacombe
Date de publication 26/01/2008
Dernière mise à jour 17/07/2009
Nombre de lectures 6023
0.) Avant-propos

Le but de cet article est de présenter la structure d'un réseau de distribution électrique, de la centrale au consommateur. L'historique présent dans la première partie est donné à titre informatif et permet d'expliquer bon nombre de choix techniques que l'on retrouve aujourd'hui dans notre paysage (entres autres). N'oubliez pas d'y jeter un petit coup d'oeil.

1.) Vocabulaire

Avant de commencer votre lecture, certains termes doivent être définis dans le but de bien comprendre ce qui suit.
Je mets donc une liste ci-dessous.

  • Effet joule: L'effet joule est l'effet qui, au passage du courant dans un conducteur, provoque un dégagement de chaleur. En effet, le conducteur en question n'étant pas un conducteur parfait (il possède une résistance non nulle au passage du courant), il résiste au courant ce qui provoque une conversion de l'énergie : le câble s'échauffe.

  • Conducteur: Est désigné comme conducteur tout matériau qui permet le déplacement des électrons. Au niveau microscopique, les atomes de ce matériau doivent posséder des électrons dit libres pour qu'ils puissent véhiculer l'énergie à travers la matière (tous les électrons ne sont pas libres, les autres restent suffisamment attirés par le noyau de leur atome pour ne pas s'en aller).

  • Équilibre: Dans le domaine des réseaux électriques, l'équilibre est l'égalité (théoriquement parfaite) entre la quantité d'énergie produite et la quantité d'énergie consommée. Par tout temps, l'équilibre doit être maintenu pour éviter des incidents parfois graves (black out). Pour cela, les GRT mettent en place des mécanismes d'équilibre (ou d'ajustement, ce qui revient au même), des modèles mathématiques complexes pour prévoir en temps presque réel la quantité d'énergie consommée afin d'ajuster au mieux leur production.

  • Un GRT: Un GRT est un Gestionnaire du Réseau de Transport, il s'agit de l'agence qui gère le réseau de transport électrique. Ce type d'agence est notamment en place dans les pays d'Europe ayant ratifiés le plan d'entre-aide électrique. Ce sont des entités pouvant être intégrées au gouvernement et gérant la maintenance et la conduite du réseau de transport d'énergie.

  • L'onde électrique: Vous devez savoir que ce que l'on appelle communément "l'électricité", est en réalité une onde (au même titre que la lumière par exemple) électromagnétique. C'est pourquoi il pas parfois plus approprié dans l'article de parler d'"onde" que de courant. Au niveau microscopique, l'onde électrique, à l'image des autres ondes, représente une transmission d'énergie de particules en particules à travers le conducteur. Cette énergie est tout simplement appelée "énergie électrique".


2.) Rappels sur l'énergie électrique

L'énergie provient du déplacement des électrons dans un conducteur. Ce mouvement peut-être continu (dans le cadre d'un courant continu) ou de va-et-viens (dans le cadre d'un courant alternatif).
Ce courant électrique est caractérisé par un certain nombre de grandeurs physiques:
L'intensité, la tension, la puissance (résultante des deux premières) et la fréquence. Ces grandeurs physiques sont détaillées ci-dessous:

a) L'intensité

L'intensité représente la quantité d'électrons qui traverse la section de conducteur en 1 seconde. Elle s'exprime en Ampère (A).

b) La tension

La tension représente la force que donne le courant électrique en allant d'un point vers un autre du plan de tension. On l'appelle aussi "différence de potentiels", elle s'exprime en volts (V).

c) La fréquence

La fréquence est une grandeur propre au courant alternatif puisque les électrons s'écoulent dans un sens puis dans l'autre. Cette fréquence donne le nombre d'allers-retours effectués par les électrons en 1 seconde. On l'exprime en Hertz.
Sur le continent Européen, cette fréquence est fixée à 50Hz.

I.) L'évolution du transport de l'énergie

Les réseaux électriques sont apparus tout d'abord sous la forme de petites structures, très locales pour établir des liaisons entre les infrastructures de productions et les machines qui consommaient l'énergie ainsi produite.

1.) Le courant continu : une première étape

Au cours de la première moitié du 19ème siècle, beaucoup d'ingénieurs mettent sur pieds un bon nombre de machines à courant continu (principalement des moteurs). Il leur manquaient justement un moyen de les faire tourner de manière industrielle. Ce n'est qu'en 1869 que Zénobe Gramme leur "offre" cette possibilité en inventant la dynamo (ou machine à courant continu si vous préférez).
Ce qui permis en définitive l'arrivée des premiers réseaux de distribution électrique en 1882 à New-York et Bellegarde sur Valserine, ils utilisaient le courant continu.
C'est Thomas Edison, fondateur de l'Edison Electric Light Co., qui développa le réseau de New York à un seul but d'éclairage dans un premier temps. Utilisant la tension de 110V continu pour le transport, le transport de l'énergie ne pouvait se faire que sur de très courtes distances du fait des déperditions électromagnétiques.

2.) L'arrivée du courant alternatif

Les expérimentations sur du courant continu ne donnaient pas beaucoup de résultats dans le domaine du transport. C'est pourquoi Georges Westinghouse s'associa avec Nicolas tesla en 1887 pour travailler sur un modèle d'alternateur produisant des signaux alternatifs triphasés et sinusoïdaux (en raison de la rotation de l'alternateur). Parallèlement, les deux hommes planchent sur un transformateur travaillant avec le même type d'onde électrique, il permettait notamment de changer très facilement le niveau de tension.
Leurs travaux furent couronnés du succès puisque la même année, ils arrivèrent à véhiculer du courant sur 80Km en utilisant du courant alternatif en 2 kV.

La bataille entre continu et alternatif défendus respectivement par Edison et Tesla pris fin lors de l'installation avec brio par l'équipe de Westinghouse de la première ligne de transport longue distance en courant alternatif. En effet, la ligne permettait d'acheminer l'énergie produite par l'usine de 75MW de Niagara Falls vers Buffalo.
Dès lors, ce mode de transport fut standardisé au vu de son excellent rendement.

3.) Une interconnexion progressive

L'interconnexion des réseaux était à terme inévitable. Au début de la vie des réseaux, nous l'avons vu, ces derniers étaient très locaux, composés d'une ou deux centrales et isolés. C'est encore le cas notamment dans certains pays en voie de développement.
Le début du 20ème siècle marqua un tournant certain puisque ces fameux minuscules réseaux se sont développés dans une optique plus régionale voir nationale afin d'équilibrer les moyens de production. L'hydro-électricité par exemple ne concernait que les zones montagneuses. Maintenant, ces centres de production constituent pour certains un moyen de secours efficace pour le producteur EDF mais d'autres sont de vrai centrales à part entière. Il fallait donc généraliser cette production pour alimenter les régions ne disposant pas de tels moyens de s'assumer au niveau de l'énergie.

Les pays eux-même ont donc penser à réaliser cette interconnexion mais la logique actuelle est plus tournée vers le continental. Ainsi, l'Europe dispose d'un réseau de transport et de distribution 50Hz densément maillé (même si les échanges entre pays sont commerciaux).
En outre, les réseaux inter-connecté offrent certains autres avantages tels que la capacité d'encaissement des incidents nettement accrue face à un simple réseau local : lors de la perte (par disjonctage d'un circuit par exemple) d'un équipement de transport, la charge peut-être déporté sur un autre ouvrage. Ce qui n'est bien évidemment pas possible dans le cas ou cet autre ouvrage n'existe pas.
L'homogénéité du réseau permet aussi de maintenir plus facilement la fréquence et de limiter les chutes de tension (plus le réseau compte d'éléments, plus son inertie est grande).

Cependant, l'incidence des black-out provoqués par des incidents se généralisant sur le réseau devient de plus en plus importante (car l'interconnexion l'est aussi). C'est pourquoi le concept de liaison entre états, régions ou continents n'est pas la solution "miracle". Son principal autre inconvénient est que même si l'énergie devant être transporté sur le réseau est logiquement plus importante (plus de zones à desservir avec le même ensemble), les ouvrages de transport n'offrent pas pour autant la possibilité de transporter de grosses puissances (de l'ordre du GW - GigaWatt). C'est pourquoi les architectes réseaux sont obligés de prévoir plusieurs liens au lieu d'un seul gros. Ce qui augmente à coup sur la facture à la fin.

II.) Les généralités sur la distribution

Dès le développement du transport électrique, le choix a donc été fait d'utiliser une onde électrique alternative sinusoïdale triphasée sur tout réseaux électrique. Ces choix ont été déterminants sur les modifications applicables par la suite, qui sont normalement très délicates.
Lors de l'exploitation, certaines grandeurs doivent être surveillées de très près pour vérifier que la bonne onde est délivrée au client.

1.) Le choix de l'onde électrique à transporter


a) Nécessité de transporter l'énergie à tension élevée

Dès la sortie de la centrale et ce jusqu'au compteur de l'abonné, le passage du courant dans les différents conducteurs du réseau produit un effet Joule (ou la dissipation de l'énergie sous forme de chaleur). Les conditions d'exploitation de tout réseau normalement constitué imposent la réduction de cet effet Joule.
La puissance des pertes par effet Joule dépend de la tension U, de l'intensité I et de la résistance R suivant la formule (en régime triphasé):
Les plus matheux d'entre-vous se seront aisément rendu compte que plus la tension était élevée, plus le quotient tendait vers 0 et que par conséquent, les pertes étaient de plus en plus minimes.
Bref, ces pertes représentent un montant très élevé d'énergie. Par exemple, la France à perdu en 2005, 25TWh sur les 509 produits, soit 5% de la production sur l'année.
C'est pourquoi les ingénieurs d'EDF (et des autres compagnies mondiales de production/distribution d'énergie) ont mis en place des réseaux électrique multicouche afin de trouver un compromis entre dépenses financières et économies d'énergie (et donc à un sens, d'argent). Ces réseaux comportent donc toute une dimension de grand transport (le plus souvent à 400KV) puis la tension est progressivement abaissée pour vous trouver avec 200V monophasé à votre prise secteur. Tout simplement pour éviter de trop grandes pertes.

Note information: Les domaines de tension

Un domaine de tension est une valeur de tension normalisée.

On a longtemps parlé de Haute Tension (HT), de Très Haute Tension (THT) pour en désigner certains mais ces appellations ont maintenant changé, ils sont au nombre de 4 sur le réseau français:

  • HTB: Haute Tension B - La tension U est supérieure à 50KV - Tension du "Grand transport"

  • HTA: Haute Tension A - La tension U est comprise entre 1KV et 50KV - Tension de certaines portions du réseau de répartition.

  • BTB: Basse Tension B - La tension U est comprise entre 500V et 1KV

  • BTA: Basse Tension A - La tension U est comprise entre 50V et 500V - C'est la tension du secteur, équivalent à l'ancien BT


Tout cela en alternatif...
Il reste bien sur la TBT (Très Basse Tension) pour les courant dit "faibles", mais ce domaine n'est pas concerné par le présent article.


b) Courent alternatif ou continu?

Comme décrit dans l'historique de la distribution électrique, le transport d'énergie nécessité l'utilisation de tensions élevées (et donc de transformateurs pour changer à notre guise de niveau de tension). Or c'est le courant alternatif qui permet de fonctionnement de ces transformateur, un réseau en courant continu ne pourrais être exploité qu'à un seul niveau de tension. Lorsque l'on connais les différents usages qui sont fait de l'énergie électrique, on peut dire qu'un tel système ne serait pas envisageable.
De plus, le passage répétitif au 0 de l'onde électrique alternative facilite le fonctionnement des disjoncteurs.
Il entraîne cependant deux principales contraintes:

  • Les effets inductifs et capacitif des lignes: qu'il faut compenser pour limiter des chutes de tension.

  • Effet de peau sur les conducteurs: les électrons se concentrent à la périphérie des conducteurs augmentant ainsi l'impact de l'effet Joule.


Bien que le régime alternatif se soit largement imposé sur tous les réseau terrestre, il subsiste cependant des utilisations du courant continu dans les liaisons sous-marines par exemple (on pensera à la liaison France-Angleterre).

c) Pourquoi un système triphasé?

Presque tous les centres de production actuels ont recours à l'alternateur pour produire une tension alternative sinusoïdale. Or nous avons vu que la production devait se faire à forte puissance pour limiter les effets de la dissipation Joule durant le transport. Si les même alternateurs produisaient un courant monophasé, la contre-puissance électromagnétique qu'il en résulterait (à l'image de deux aimants se repoussant l'un et l'autre) sur l'arbre le mettant en rotation (en liaison directe avec la turbine) conduirait à la destruction du système en lui-même. Le mode de production triphasé élimine cette différence de puissance au cours d'une rotation, évitant ainsi les coups de "burin" dans l'arbre de transmission.

De plus, les sections de câbles nécessaire au transport d'un courant triphasé sont deux fois inférieures à celles nécessaire pour du courant monophasé. Un rapide calcul pour se rendre compte des bienfaits économiques de la chose.
Il faut dire ensuite qu'une distribution pluri-phasée (ce peut-être biphasé, triphasé...) avec conducteur de neutre permet de délivrer deux niveaux de tension différents. Pour reprendre l'exemple Européen : entre phase et neutre : 230V, entre deux phases : 400V (c'est le régime 230/400).

d) Le choix de la fréquence de l'onde électrique

La fréquence d'un réseau électrique est déterminant pour les applications possibles de l'onde électrique véhiculée dans ce réseau. On ne peut de surcroît revenir dessus une fois que le réseau à atteint une certaine taille. D'où l'utilité de bien la choisir dès le départ.
Par exemple, une fréquence élevée est particulièrement intéressante pour éviter à l'ampoule de votre lampe de chevet de remplacer le clignotant de votre voiture (cela limite les effets d'intermittence pour être précis). En outre, ce choix permet aussi de réduire la taille des transformateurs.

La fréquence des USA (60Hz) a été établie par Westinghouse sur les bons conseils de Nicolas Tesla alors qu'en Europe, c'est AEG qui établit 50Hz pour les réseaux électriques.

2.) Des grandeurs à surveiller.

Tous les grands réseaux de distribution possèdent en parallèle un système d'information performant tel que le système PEXI (Pupitres d'EXploitation Informatisé) mis en place par RTE. Ces systèmes prévoient la surveillance de la fréquence et de la tension (deux grandeurs évoquées plus haut) afin de maintenir les infrastructures de production et de distribution.

a) Pourquoi surveiller la tension?

La tension conditionne le bon fonctionnement des matériels raccordés au réseau. Dans le cas ou la tension est plus haute que prévue, une détérioration plus rapide des appareils est à prévoir ainsi que des claquages d'isolants (sur les câbles notamment). En plus de ça, des tensions vraiment trop élevées peuvent provoquer des amorçages avec des éléments conducteurs proches (on comprend mieux pourquoi EDF/RTE fait élaguer les abords de ses lignes, tous niveaux de tension confondus).
Des tension trop basses par contre entraînent des mauvais fonctionnements de récepteurs (dans ce cas, votre grille pain pourrait mettre plusieurs heures pour griller votre tranche de pain), ces derniers étant prévus pour fonctionner à une tension clairement définie. De plus, à basse tension, les protections mises en place par l'exploitant peuvent mal ou ne pas fonctionner du tout.
D'où l'utilité donc d'effectuer une surveillance précise des potentiels du réseau.

b) Le cas de l'intensité

Une augmentation de l'intensité peut provoquer divers comportements anormaux de la part des différents éléments du réseau.
Sur les câbles par exemple, cela se manifeste principalement par un échauffement du à un effet Joule plus important. Ce qui conduit au final par une dilatation des conducteur dans le meilleur des cas (sur les lignes aérienne par exemple) et à une destruction du conducteur dans le moins bon (les câbles souterrain, dont l'évacuation de la chaleur se fait bien plus difficilement. Ils sont donc plus sujet aux destructions par surchauffe).
Les transformateur, quant à eux, supportent tout aussi mal une hausse de l'intensité puisque leurs enroulements baignant dans un bain d'huile chargé d'évacuer la chaleur produite par le passage du courant (encore de l'effet Joule tient), ceux-i se verraient très mal menés en cas d'une hausse de la température.

Bref, la surveillance de l'intensité est déterminante pour prévoir la détérioration de matériel onéreux (transformateurs, conducteurs...). Pour cela, l'IMAP, Intensité Maximale Autorisée en Permanence est la valeur de cette intensité qui permet l'exploitation de matériels sans limite de durée à été mise en place.

III. La structure des réseaux électriques

Plusieurs structures "type" sont possibles :

  • En maillage: La structure maillée permet de relier plusieurs postes entre-eux, ce qui accroît notablement la sécurité puisque plusieurs routes sont possible pour véhiculer l'énergie au même endroit. Cette structure est très utilisée pour des raisons de sécurité de l'alimentation

  • En arbre: La structure arborescente est beaucoup moins sécurisée : un problème dans le poste amont de l'arbre et tous les postes en aval sont isolés du reste du réseau.

  • Linéaire: Dans la structure linéaire, les postes sont disposés en ligne encadrés par deux centres de production. Le niveau de sécurité n'est pas optimal mais reste bonne.


Dans les grands réseaux de distribution, chaque type de structure est utilisé à des niveaux de tension différents.
Par exemple, un maillage est à observer sur les réseaux de grand transport (HTB - 400KV) alors qu'une structure en arbre est utilisée pour bâtir les réseaux de quartier (le poste amont étant le local EDF HTA/BT).

Note information: La notion de 'poste source'

Le terme poste source est surtout utilisé dans la terminologie française et représente un poste électrique source d'énergie pour un réseau donné.
Les réseaux en arborescence ne comportent qu'un seul poste source (ce qui engendre des problème lorsque celui-ci vient à disjoncter) alors que les réseaux maillés peuvent en comporter plusieurs (c'est le cas du "grand transport", dont les postes sources sont les postes de raccordement des centres de production).

Il est donc clair qu'un poste source d'un sous-réseau maillé HTA n'est en aucun cas source pour le réseau de répartition qui l'alimente. Il s'agit généralement d'un simple point de passage entre deux niveaux de tensions différents.


1.) Le réseau de "grand transport"

La partie du réseau dite de "grand transport" est principalement assurée en 400KV. D'importantes lignes de conducteurs sont mises en place pour assurer son intégrité. Il assure le transport de l'énergie au plus haut niveau de tension (HTB - Un > 50KV) pour éviter les pertes.
Ses principales fonctions sont d'assurer l'équilibre entre production et consommation intra-national et le secours entre pays puisque c'est principalement à ce niveau que sont réalisée les interconnexions internationales - le secours est apporté lorsque un déficit de production (ou une hausse de la consommation, ce qui revient au même) est enregistré pour éviter une panne généralisée, pendant négatif de ces interconnexions.
Pour faire une comparaison avec le réseau routier, il s'agit ici de la partie autoroutière.

© Infos-Réseaux.com / François LACOMBE

Pylone 22 de la ligne 400 kV Genissiat/Cornier/Albertville
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2.) Le réseau de répartition

La partie répartition d'un réseau se trouve à un niveau de tension inférieur par rapport au "grand transport" : HTA - 1KV < Un < 50KV et a pour but d'assurer la distribution électrique à l'échelle régionale. L'apport d'énergie est assurée majoritairement par le réseau de "grand transport" par le biais des transformateurs bien que des petits centres de production y participent (dont la puissance ne dépasse pas 120MW).
Au niveau de la structure, cette catégorie de réseaux peut être à la fois maillée ou bâti linéairement suivant la topologie considérée.

3.) La distribution

Les sous-réseaux de distribution ont pour but de couvrir l'ensemble des consommateurs. C'est le dernier maillon de la chaîne production-transport. Deux niveaux de tension le composent:

a) La "haute tension" (HTA).

Ce sous-réseau démarre dès le poste de liaison avec le réseau de répartition (qui l'alimente en énergie) - son poste source. Cette partie communément appelée "HTA" consiste à la mise en place de liaisons alimentant les postes de quartiers. Pour éviter tout problèmes lors d'opérations de maintenance ou d'incidents sur des conducteurs, sa structure est bouclée : 2 arrivants HTA sont au moins présent dans chaque local de quartier minimisant ainsi les risques d'interruption de l'alimentation.
Ci dessous, un exemple de raccordement d'un poste de quartier au reseau HTA : les câbles noirs sont des artères sortant du poste source et les deux gaines rouges sont les conducteurs de piquage sur ces artères.
© Infos-Réseaux.com / François LACOMBE

Départs HTA au poste source
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Les conducteurs utilisés pour câbler cette partie du réseau sont donc dimensionnés en conséquence de la puissance qu'ils véhiculent, voici un exemple de câble HTA s'entrecroisant avec plusieurs réseaux souterrains :
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Raccord en pleine terre HTA
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Sur certains autres réseaux, aux USA notamment, le neutre est distribué à l'aide d'un 4ème conducteur. Ce n'est pas le cas de la France puisque le neutre est artificiellement créé par mise à la terre dans les postes MT/BT de quartier (cf. note infos ci-dessous).

Les réseaux HTA sont principalement aériens en zone rurale mais massivement souterrains en ville par contraintes d'esthétisme et de sécurité (quoi que lorsqu'un conducteur explose sous l'effet de la Force Électromotrice, il n'est pas commode de le réparer pour autant).

b) La basse tension (BTB)

Les réseaux basse tension sont construits suivant le même principe que les réseaux HTA : le poste source est représenté par le transformateur HTA/BTB et achemine par arborescence l'énergie jusqu'aux compteurs des abonnés.
Comme précisé plus haut, en France, le neutre n'est distribué qu'à partir de cet échelon. Ce n'est pas le cas dans tous les pays.

Le dimensionnement est à peu près équivalent partout : les transformateurs équipant les postes de quartier peuvent délivrer une puissance de 630 kVA en 410 V triphasés. A partir de ces transformateurs, les câbles circulant au niveau de la rue et qui alimentent les abonnés sont raccordés à des tableaux de départ (8 départ pouvant supporter au maximum 400 A par transformateur). Ces câbles comportent maintenant 4 conducteurs : 3 pour la phase et un unique neutre. Les abonnés sont tour à tour branchés sur l'une des phases par EDF pour obtenir enfin notre tension domestique 230V secteur.


La présence de 3 uniques fils sur la plupart des lignes électriques en intrigue plus d'un lorsque l'on parle ensuite des 3 phases et du neutre.
La raison aux 3 conducteurs est simple : le neutre ne remonte pas jusqu'au point de production du courant. C'est EDF qui le créé artificiellement dans les postes de quartier en reliant le conducteur du neutre directement à la terre pour que le retour du courant se fasse par ce biais jusqu'à la centrale (qui dispose elle aussi d'une mise à la terre).
Ce choix permet de ne distribuer que les phases et donc d'économiser de l'argent et de gagner en simplicité : tout le réseau est pensé autour des 3 phases et le neutre revient de lui même chez EDF.

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Mise à la terre d'un poste
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IV. Les points particuliers sur les réseaux de distribution.

Le réseau électrique est non seulement constitué de liens , qui relient les infrastructures entres-elles, mais aussi d'appareils de mesure, de contrôle et de transformations. C'est ce sur quoi va porter la partie suivante.

1.) Les postes de transformation

Les postes de transformation sont les nœuds du réseau. Ce sont des endroits privilégiés pour changer le niveau de tension par exemple.
Ils ont deux finalités distinctes:

  • L'interconnexion: Les postes sont composés de jeux de barres capables de lier deux lignes de même niveau de tension afin de mieux répartir l'énergie circulant dans le poste. Ces jeux de barres étant escamotable, il est facile de les contrôler informatiquement.

  • La transformation du courant: Sont également présents dans les postes des transformateurs de puissance, leur travail est de modifier le niveau de tension. Ainsi, les postes étant composés de plusieurs zones de niveau de tension différents, ils représentent donc l'unique porte de communication entre chaque zone.



Les postes ont aussi un enjeu stratégique pour la conduite du réseau. Ils remplissent donc les fonction annexes suivantes:

  • La protection: A l'image de votre tableau électrique, de nombreuses protections sont mises en place dans le poste pour éviter une coupure généralisée lorsqu'un défaut se présente sur un ouvrage déterminé. Il y a par exemple, toute une batterie de capteurs destinés a la commande des disjoncteurs (qui ne réagissent pas ici à une intensité donnée mais plutôt à un ordre de déclenchement, vu les valeurs qui sont traités ici).

  • La surveillance du réseau: Pour qu'il soit exploité dans les meilleurs conditions, le réseau est étroitement surveillé pour éviter tout incident. Cependant, l'intensité et la tension ne sont pas directement mesurées sur les circuits en charge mais captés à de plus faibles valeurs (proportionnelles à la réalité) par le biais de transformateurs de mesures.



Note technique: Les transformateurs de puissance - Réservé à un public averti

Le transformateur alternatif est apparu à l'époque de Westinhouse et de Nicolas Tesla, ceux qui ont lu l'historique de la première partie s'en souviennent peut-être. La technique mise en place par les deux homme à été conservée mais certains procédés ont été largement améliorés.

Sur le plan général, un transformateur est un limiteur de tension et fonctionne avec les courants induits entre deux bobinages. Le nombre de tours et l'écartement de ces bobinages conditionne le rapport de proportionnalité entre la tension d'entrée et celle de sortie (on appelle ça respectivement le primaire et le secondaire). Au niveau de la puissance traitée, plus le transformateur fait transiter des puissances élevées, plus l'effet Joule dans ses bobinages est important. On fait donc baigner les enroulements dans un bain de fluide réfrigérant (ce peut-être de l'huile par exemple) qui communique la chaleur dégagée par les enroulements vers l'extérieur.

© Infos-Réseaux.com / François LACOMBE

Transformateur HTA/BT
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Bref, deux types de transformateur de puissance sont à différencier:

  • L'autotransformateur: Il ne possède pas d'isolement entre le circuit primaire et secondaire. Il a donc un rapport de transformation fixe lorsqu'il est en service (une grosse résistance quoi) mais qui peut-être modifié lorsqu'il est hors-tension.

  • Les transformateurs avec régulateurs en charge sont capables de modifier leur rapport de transformation pour maintenir une tension constante aux bornes du secondaire. Ils jouent donc un rôle important de régulation de la tension puisqu'ils reçoivent des ordres en direct de la supervision.




2.) Les sous-stations ferroviaires

Comme vous le savez, les réseaux de transport ferroviaires sont très gourmands en termes de puissance. C'est pourquoi ils bénéficient de raccordements privilégiés sur le réseau de distribution électrique. En effet, les voies sont alimentés à intervalles de distance réguliers par des sous-stations travaillant en 35 ou 63 KV. A l'intérieur on retrouve des transformateurs abaissant la tension aux alentours de 1500V continu (ils contiennent donc une partie pour le redressement de l'onde électrique). L'intervalle entre chacune de ces stations peut varier de 20km en 1500V continu jusqu'à 50km en 25Kv monophasé.
Chacune des sous-stations présente le long des voies alimentent généralement une portion à elles toutes-seules. Ceci dit, on retrouve aussi un réseau de câbles (feeders) afin de réinjecter du courant à intervalles plus resserrées sur la ligne. Ces injections servent à compenser la consommation parfois importante de certains trains.

François Lacombe
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