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République Algérienne Démocratique et Populaire Minitère de l’enseignement Supé

République Algérienne Démocratique et Populaire Minitère de l’enseignement Supérieur et de la recherche scientifique Université Mustapha Stambouli de Mascara Faculté des Sciences et de la Technologie Département d’électrotechnique Polycopié de cours CONDUITE DES RESEAUX ELECTRIQUES Niveau : 2ème année Master Option : Réseaux électriques Enseignant : DJILANI KOBIBI Youcef Islam Sommaire 1 Chapitre 1 : Généralités sur le système «production-transport-Distribution» ..................... 1 1.1 Le réseau électrique ..................................................................................................... 1 1.2 Historique .................................................................................................................... 2 1.2.1 Les premiers réseaux à courant continu ............................................................... 2 1.2.2 Le passage vers le courant alternatif triphasé ...................................................... 2 1.3 Structure des réseaux électriques ................................................................................ 2 1.3.1 Structure maillée : ................................................................................................ 2 1.3.2 Structure radiale ou bouclée................................................................................. 2 1.3.3 Structure arborescente .......................................................................................... 2 1.4 Postes haute tension .................................................................................................... 3 1.4.1 Les différents éléments ........................................................................................ 3 1.5 Lignes de transport d’énergie électrique ..................................................................... 4 1.5.1 Perspective du transport en courant continu ........................................................ 4 1.6 Structure générale du réseau électrique algérien ......................................................... 5 2 Chapitre 2 : Interconnexion des réseaux de transport et qualité de tension ....................... 6 2.1 Définition .................................................................................................................... 6 2.2 Les avantages .............................................................................................................. 6 2.3 Les réseaux interconnectés .......................................................................................... 7 2.4 L’interconnexion des réseaux électriques et la Comelec ............................................ 8 3 Chapitre 3 : Conduite des réseaux production-transport.................................................. 10 3.1 Définition .................................................................................................................. 10 3.2 Responsabilités .......................................................................................................... 10 3.3 Les centres de conduite ............................................................................................. 10 3.4 Grands enjeux de la conduite des systèmes électriques ............................................ 10 3.5 La gestion d’un système production-transport .......................................................... 11 3.6 Enjeux de la prévision de consommation d’électricité .............................................. 14 3.7 Description du modèle de prévision .......................................................................... 14 4 Chapitre 4 : les réglages du réseau ................................................................................... 16 4.1 Réglage de tension .................................................................................................... 16 4.1.1 Relation entre la tension et les transits de puissance ......................................... 17 4.2 Mécanismes de contrôle de tension ........................................................................... 21 4.3 Réglage hiérarchiser tension / puissance réactive (U/Q) dans les réseaux de transport 22 4.3.1 Le réglage primaire ............................................................................................ 23 4.3.2 Le réglage secondaire ........................................................................................ 24 4.3.3 Le réglage tertiaire ............................................................................................. 24 4.4 Le réglage secondaire coordonné .............................................................................. 24 4.4.1 Une évolution du RST ....................................................................................... 24 4.5 Réglage de la tension dans les réseaux de distribution actuels ................................. 25 4.5.1 Compensation de puissance réactive au poste source ........................................ 26 4.5.2 Régleurs en charge ............................................................................................. 26 4.6 Le réglage de fréquence ............................................................................................ 27 4.6.1 Le réglage de fréquence primaire ...................................................................... 27 4.6.2 La réserve primaire ............................................................................................ 28 4.6.3 Le réglage de fréquence secondaire ................................................................... 29 4.6.4 La réserve secondaire ......................................................................................... 30 4.6.5 Le réglage de fréquence tertiaire ........................................................................ 31 4.6.6 La réserve tertiaire ............................................................................................. 31 4.6.7 Mécanisme d’ajustement ................................................................................... 33 1 1 CHAPITRE 1 : GENERALITES SUR LE SYSTEME «PRODUCTION-TRANSPORT-DISTRIBUTION» 1.1 Le réseau électrique On appelle communément « système électrique » l’ensemble des installations électriquement interconnectées qui assure la livraison, à tous les utilisateurs d’électricité, des kilowattheures produits à partir de sources d’énergie primaire telles que l’hydraulique, les combustibles fossiles, la fission nucléaire, l’énergie éolienne, voire, mais encore marginalement, l’énergie solaire directe. Il est traditionnel de distinguer, au sein d’un système électrique, trois étages aux fonctions différentes s’articulant entre elles (Figure 1-1).  Le premier étage est celui de la production de l’électricité qui sera livrée aux consommateurs. Il est constitué par les usines, souvent appelées « centrales », qui convertissent en kilowattheures les énergies primaires, véritables sources de l’énergie consommée par les utilisateurs d’électricité.  Le deuxième étage est celui du réseau de transport et d’interconnexion auquel sont raccordées les usines de production. Cet étage assure la mise en commun et la répartition sur un très vaste territoire de toute l’électricité qui y est produite. [1] Figure 1-1 Schéma de principe d’un système électrique Le réseau de transport et d’interconnexion est le véritable nœud du système électrique. Il peut être à l’échelle d’un continent tel que l’Europe ; dans le cas européen, il a même commencé à s’étendre vers l’Afrique du Nord via le détroit de Gibraltar.  Le troisième étage est celui des réseaux de distribution. En effet, un réseau de transport et d’interconnexion peut desservir directement certains très gros utilisateurs d’électricité. Mais des réseaux intermédiaires sont nécessaires pour desservir les millions et dizaines de millions de consommateurs, industriels ou domestiques, qui ont besoin de puissances se chiffrant en kilowatts et mégawatts, et non en dizaines ou centaines de mégawatts. De nombreux réseaux de distribution, alimentés chacun séparément par le réseau de transport, assurent le 2 convoyage de la puissance électrique et son émiettement vers la multitude de ses utilisateurs. 1.2 Historique 1.2.1 Les premiers réseaux à courant continu Thomas Edison a joué un rôle déterminant dans le développement de l’électricité : il fonde en 1878 l'Edison Electric Light Co (qui devient en 1892 General Electric), dépose le brevet de l’ampoule électrique en 1879, puis crée le réseau électrique de New York. Ce dernier, qui avait essentiellement pour but l’éclairage, se développe rapidement : de 1 200 ampoules en 1882, il passe à 10 000 ampoules l’année suivante. Ce réseau, qui souffre de nombreuses pannes, est constitué de petites centrales électriques (30 kW) et d’un réseau de distribution à 110 V. Il est cependant très limité car l’acheminement de l’électricité n’est possible que sur quelques kilomètres. 1.2.2 Le passage vers le courant alternatif triphasé Nikola Tesla invente l’alternateur triphasé en 1891. Cette même année la première installation triphasée est mise en place entre Francfort et une centrale hydraulique située à Lauffen (Allemagne), avec une ligne de 175 km. Cela a conduit pour un siècle au moins à imposer universellement le courant alternatif triphasé comme moyen de transport de l’énergie électrique, mieux adapté à cette époque au transport sur de longues distances. 1.3 Structure des réseaux électriques Les réseaux électriques peuvent être organisés selon plusieurs types de structures exposées ci- dessous : 1.3.1 Structure maillée : les postes électriques sont reliés entre eux par de nombreuses lignes électriques, apportant une grande sécurité d'alimentation. 1.3.2 Structure radiale ou bouclée (les postes rouges représentent les apports d'énergie) : la sécurité d'alimentation, bien qu'inférieure à celle de la structure maillée, reste élevée. 1.3.3 Structure arborescente (le poste rouge représente l'apports d'énergie) : la sécurité d'alimentation est faible puisqu'un défaut sur la ligne ou sur le poste rouge coupe l'ensemble des clients en aval. Chaque type de structure possède des spécificités et des modes d'exploitation très différents. Les grands réseaux d'énergie utilisent tous ces types de structure. Dans les niveaux de tension les plus élevés, on utilise la structure maillée : c'est le réseau de transport. Dans les niveaux de tension inférieurs, la structure bouclée est utilisée en parallèle de la structure maillée : c'est le réseau de répartition. Enfin, pour les plus bas niveaux de tension, la structure arborescente est quasiment exclusivement utilisée : c'est le réseau de distribution. 3 1.4 Postes haute tension Les sous-stations ou les postes de transformation constituent le deuxième composant fondamental du réseau de transport. Elles ont trois fonctions : elles sont des nœuds d'interconnexion pour les lignes de transport, elles sont aussi des nœuds de transformation qui alimentent les réseaux de distribution, et elles sont des centres où la mesure de système, la protection, l'interruption, et les équipements de répartition sont situés. Typiquement, plusieurs lignes à haute tension sont reliées aux postes de transformations, qui abaissent la tension et envoient la puissance transformée à travers des lignes de transport à tension inférieure ou de distribution. 1.4.1 Les différents éléments Figure 1-2Composants électriques dans un poste (A : côté primaire B : côté secondaire) 1. Ligne électrique primaire 2. Câble de garde 3. Ligne électrique 4. Transformateur de tension 5. Sectionneur 6. Disjoncteur 7. Transformateur de courant 8. Parafoudre 9. Transformateur (de puissance) 10. Bâtiment secondaire 11. Clôture 12. Ligne électrique secondaire) On distingue parfois les éléments d'un poste en "éléments primaires" (les équipements haute tension) et "éléments secondaires" (équipements basse tension) Parmi les équipements primaires, on peut citer :  Transformateur électrique  Autotransformateur électrique  Disjoncteur à haute tension  Sectionneur  Sectionneur de mise à la terre  Parafoudre  Transformateur de courant  Transformateur de tension  Combiné de mesure (courant + tension)  jeu de barres  Batterie de condensateurs  Réactance shunt 4 Parmi les éléments secondaires on peut citer :  relais de protection ,  équipements de surveillance,  équipements de contrôle,  système de téléconduite  comptage d'énergie  alimentations auxiliaires  équipements de télécommunication  consignateur d'état 1.5 Lignes de transport d’énergie électrique Les lignes de réseau de transport se composent des câbles en aluminium avec un noyau en acier, ces lignes se reposent sur des pylônes. La conception des lignes est basée sur des considérations mécaniques et électriques. Les pylônes doivent être assez vigoureux pour soutenir le poids des câbles et pour résister à la tension dans les câbles tout en maintenant la distance de sûreté minimum entre les câbles, et entre les câbles et les pylônes, et entre les câbles et la terre. Un ensemble des isolateurs attache les câbles aux pylônes. Puisque chaque isolateur peut s’adapter à la tension de 12-18 kiloVolts, les lignes de 400 kiloVolts ont besoin d’un ordre de 20-25 liens dans uploads/Ingenierie_Lourd/ conduite-des-reseaux-electriques.pdf