La stabilité du réseau électrique : qu’est ce que c’est ?
La stabilité d’un réseau électrique est la capacité à conserver les mêmes valeurs de tension et de fréquence sur l’entièreté du réseau électrique.
Elle concerne d’une part la nécessité de garder égales l’injonction et le soutirage de courant. Autrement dit, la production d’électricité doit être l’équivalent de la consommation d’énergie pour garantir la stabilité du réseau électrique.
D’autre part, la ligne doit être capable de retrouver l’équilibre après une perturbation (incident climatique, mécanique, technique etc.).
Si la stabilité n’est pas assurée, le risque de détérioration du matériel est grand. De plus, cela peut entrainer une coupure du courant sur une partie du réseau, voir sur sa totalité.
Il est alors très important de pouvoir contrôler continuellement les valeurs de fréquence et de tension dans les lignes. Pour ce faire, il existe des solutions automatiques ou manuelles.
La stabilité du réseau électrique en fréquence
La fréquence sur la plupart des réseaux mondiaux est maintenue autour de 50Hz. Plusieurs générateurs à travers le réseau vont permettre à un courant alternatif de s’écouler. La fréquence augmente lorsque l’énergie produite est supérieure à l’énergie consommée. Au contraire, la fréquence diminue lorsque l’on consomme plus d’énergie que l’on en produit.
Afin de maintenir la stabilité sur le réseau électrique, il est nécessaire d’intervenir continuellement sur le niveau de production et de consommation. Pour ce faire, chaque gestionnaire de réseau de transport (ex : RTE pour la France, Elia en Belgique, ou encore Swissgrid en Suisse) dispose de ce que l’on nomme une réserve de puissance active. Ces réserves sont injectées rapidement dans le réseau via un processus en trois étapes.
Réglage primaire
Lorsque la stabilité du réseau électrique n’est plus établie, le réglage primaire est activé automatiquement par toutes les centrales participantes : les turbines vont augmenter ou réduire leur puissance selon le problème rencontré. Cette marge de production de puissance est appelée réserve primaire. Ce réglage est extrêmement rapide : la totalité de la réserve primaire de chaque centrale peut être mobilisée en moins de 30 secondes.
Ce réglage influe sur la production énergétique, il modifie alors les bilans des zones de réglage. En d’autres mots, toutes les centrales du réseau participent au réglage de la fréquence, que l’instabilité se produise sur sa zone géographique ou non.
Réglage secondaire
Si le réglage primaire n’est pas suffisant à la restauration de la stabilité du réseau, c’est le réglage secondaire qui va s’enclencher automatiquement sur les centrales présentent dans la zone de perturbation (au bout d’environ 100 à 200 secondes).
Ce dernier va alors :
- Utiliser essentiellement l’énergie de la réserve secondaire de la zone de réglage concernée par l’instabilité
- Rétablir la totalité de la réserve primaire de tout le réseau pour pouvoir de nouveau entrer en action en cas de nouveau problème sur les lignes.
- Restaurer les échanges énergétiques initialement prévus entre les centrales après la perturbation
Réglage tertiaire
En cas de problème durable que les réglages primaires et secondaires n’ont pas pu résoudre, les centrales enclenchent manuellement le réglage tertiaire. Seules certaines centrales activent ce réglage à un instant T, toutes présentes dans la zone concernée par la perturbation.
La stabilité du réseau électrique en tension
La tension qui circule dans une ligne électrique dépend du type de la ligne :
- Une ligne très haute tension transporte un courant supérieur à 150 000V
- Une ligne haute tension transporte un courant supérieur à 30 000 V
- Une ligne moyenne tension transporte un courant supérieur à 1 000 V
- Une ligne basse tension transporte un courant inférieur à 1 000 V
Les équipements installés sur la ligne sont donc adaptés à la tension qui circule dans cette dernière. Si la tension augmente, il y a un grand risque de destruction du matériel. Si la tension est trop basse, le courant devient plus élevé, donc plus de pertes par effet Joules.
Les réseaux de transport sont équipés de solutions de réglages de tension, afin de garantir une stabilité.
Réglage primaire
Lorsqu’une variation de la tension est détectée, le premier réglage enclenché est le réglage primaire. Celui-ci agit sur l’alternateur : il fixe la puissance réactive fournie en fonction de la tension. Ce réglage est déclenché automatiquement sur les alternateurs présents sur la zone de perturbation.
Réglage secondaire
Le réglage secondaire intervient face à de fortes mais lentes fluctuations de la tension à l’échelle nationale (ce que le réglage primaire ne peut pas corriger).
Il va déterminer un niveau de participation des alternateurs en fonction de leur tension réelle et de la tension dites « pilote ». Il est également automatisé.
Réglage tertiaire
Le réglage tertiaire intervient en dernier recours : il est déclenché manuellement pour assurer le rétablissement et/ou le maintien du plan de tension.
Comment conserver la stabilité du réseau électrique lors des raccordements ?
Garantir la stabilité des réseaux électriques passe aussi par le fait d’éviter au maximum les fluctuations de fréquence et de tension, en amont.
Bien que certaines perturbations soient inévitables (par exemples les incidents climatiques), d’autres peuvent être limitées, voir totalement abrogées.
Le matériel utilisé et la manière dont les branchements sont effectués ont une influence sur la stabilité du réseau électrique.
Brancher correctement
Les branchements peuvent participer à l’instabilité du réseau électrique.
Lors du raccordement au réseau, le branchement s’effectue sur une des trois phases du réseau de distribution triphasé. Si une ligne est trop sollicitée par rapport aux autres, l’installation peut voir apparaitre les phénomènes suivants :
- Risque de surcharges provoquant un échauffement au niveau de la phase et un risque de brulage
- Risque de détérioration des équipements prématuré amenant à une diminution de la durée de vie de l’installation
- Sollicitation anormale des organes de protection
- Risque d’engendrer des problèmes au niveau de la production d’électricité
Ces risques présentent un danger pour les individus mais coûtent aussi très cher à une compagnie d’électricité en maintenance étant donné que le câble est le poste de dépense prépondérant dans une installation.
C’est pourquoi il est fondamental de considérer cette problématique lors des raccordements.
Le boitier aérien
Pour simplifier les raccordements, Michaud a développé un boitier aérien de connexion multi dérivé. Ce dernier présente plusieurs avantages ;
- Réaliser des branchements multiples tout en équilibrant les phases (jusqu’à 6 branchements par phase)
- Diminuer le nombre de connecteurs utilisés (4 contre 12 pour le même nombre de branchements)
- Faciliter le travail du monteur (minimise le risque d’erreur de branchement et sécurise le montage)
- Protéger les branchements (protection climatique, mécanique et électrique grâce à une enveloppe IP43).
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