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République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Sup

République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université de Mohammed seddik Ben Yahia - Jijel Faculté des Sciences et de la Technologie Département Électrotechnique Option : Électrotechnique Industrielle Thème ETUDE DE LA STABILITE TRANSITOIRE DES RESEAUX ELECTRIQUES Présenté par : proposé par : Houli okba Tibouche Ammar Djaiouat mohamed Anné universitaire 2020/2021 1.1 INTRODUCTION : Les réseaux électriques sont généralement constitués de trois étapes: la production, la transmission et la distribution. Dans la première étape, la génération, l'énergie électrique est générée en utilisant dans la plus part du temps des générateurs synchrones. Ensuite, le niveau de tension est élevé par des transformateurs avant que l’énergie électrique est transmise dans le but de réduire les courants de ligne qui permettent de réduire par conséquent les pertes de transmission. Après la transmission, la tension est abaissée à l'aide des transformateurs afin d'être distribué. Dans ce chapitre et après la définition du problème de stabilité et nous allons présenter les différentes classes de la stabilité. L’accent est ensuite mis sur la stabilité de l’angle du rotor des machines synchrone et plus particulièrement la stabilité transitoire (ST) qui est l’objet de notre travail. Nous, posons par la suite le problème de la ST que nous allons résoudre dans les chapitres suivants, le but de la ST et les différentes méthodes de résolutions de la ST. 1.2 DEFINITION DE LA STABILITE D’UN RESEAU ELECTRIQUE : La stabilité d’un réseau électrique de HT est une propriété d'un système de puissance qui lui permet de rester dans un état d'équilibre dans des conditions normales de fonctionnement et deretrouver un état acceptable d'équilibre après avoir été soumis à une perturbation . [1] 1.3 CLASSIFICATION DE LA STABILITE DES RESEAUX ELECTRIQUE : La stabilité peut être étudiée en considérant la topologie du réseau sous différents angles. L’état de fonctionnement d’un réseau électrique est décrit selon des grandeurs physiques, telles quel'amplitude et l'angle de phase de la tension à chaque bus, et la puissance active / réactive circulantdans chaque ligne et la vitesse de rotation de la génératrice synchrone. Si elles ne sont pasconstantes, le réseau électrique est considéré comme étant en perturbations. La stabilité peut être classifiée selon la nature de la perturbation : stabilité de l’angle du rotor, stabilité de la tension et stabilité de la fréquence. La stabilité peut être classifiée en petite et grande amplitude de perturbation en fonction d’origine et de l'ampleur du défaut. Par rapport au tempsd'évaluation, la stabilité peut être à court ou à long durée, tel qu’il est décrit dans la Figure 1.1. [1] Figure 1. 1 : Classification de la stabilité des réseaux électriques. 1.3.1 STABILITE DE L’ANGLE DU ROTOR (ANGULAIRE) : Dans un réseau électrique, la stabilité de l’angle du rotor est définie comme la capacité d’un ensemble de génératrices synchrones interconnectées de conserver le synchronisme dans des conditions de fonctionnement normales ou après une perturbation. Un système est instable si ladifférence entre les angles rotoriques des générateurs augmente indéfiniment ou si l'oscillation transitoire provoquée par une perturbation, n'est pas suffisamment amortie dans le tempsd'évaluation . Selon l’amplitude de la perturbation, la stabilité de l’angle du rotor peut être traitée selon deux approches différentes. [1] 1.3.1.1 Stabilité Angulaire Aux Petites Perturbations : Elle concerne la capacité du système à maintenir le synchronisme en présence de petites perturbations comme : une petite variation de la charge ou de génération, manœuvre d’équipement,etc. L’évaluation de ce type de perturbation prend quelque secondes. [1] a) La stabilité statique : Après le régime transitoire dû à la perturbation, le système entre dans le régime permanent. Dans ce cas, pour étudier le système, il faut évaluer la stabilité statique du réseau. Le système n'estpas stable si les contraintes de fonctionnement ne sont pas respectées. Cet état est appelé: l'étatinstable ou l'état d'urgence. Dans un réseau qui est dans l'état d'urgence, les opérateurs du centre decontrôle ont suffisamment de temps pour ramener le système à l'état stable ou au régime normalen pportant des modifications supplémentaires. Si certaines contraintes d'exploitation ne sont pas respectées, une des parties du réseau se sépare du système, le reste continuant son fonctionnement. Dans cette situation, on peut ramener tout le réseau à l'état normal grâce à des opérations de restauration. [1] b) La Stabilité Dynamique : Il arrive que des petites oscillations des angles rotoriques apparaissent sur les signaux, à cause d’un changement dans la structure du réseau, dans les conditions d’exploitation, dans les systèmes d’excitation ou au niveau des charges. Ces oscillations peuvent déstabiliser un alternateur, une partie ou tout le réseau. La stabilité dynamique est reprendre dans une période de tempsplus longue. [1] 1.3.1.2 Stabilité Transitoire ST : La stabilité transitoire retrouve une position d’équilibre stable après une perturbation brusque et de forte amplitude. Dans ce cas, système comporte des grandes variations des angles rotoriques et ils sont influencés par la relation non linéaire entre les couples et les angles sur le fonctionnement stable d’un réseau d'énergie électrique, Cette perturbation peut écarter notablement le réseau de sa position initiale. Le phénomène de stabilité transitoire concerne les grandes perturbations. Comme un court-circuit et l’arrêt d’un générateur, etc . [1] Dans ce mémoire, nous intéressons seulement à la stabilité de transitoire. 1.3.2 STABILITE DE FREQUENCE : La stabilité de fréquence concerne la capacité du système à maintenir sa fréquence proche de la valeur nominale, suite à un incident sévère ayant ou non conduit à un morcellement du système. La stabilité de fréquence est étroitement liée à l’équilibre global entre la puissance active produite et consommée . [1] 1.3.3 STABILITE DE TENSION : Dans des conditions de fonctionnement normales ou suite à une perturbation. La stabilité de tension concerne la capacité d'un système de puissance à maintenir des tensions acceptables en tous ses nœuds. En fonctionnement normal, lorsque nous connectons des équipements consommateurs à un réseau électrique, la tension au point de raccordement tombe légèrement et la puissance totale consommée augmente . Selon l’amplitude de la perturbation, on distingue la stabilité de tension de petites perturbations et celle de grandes perturbations. [1] 1.4 POSITION DU PROBLEME DE LA STABILITE TRANSITOIRE : Pour un réseau électrique on fonctionnement stable, la puissance mécanique de la turbine entraînant un générateur et la puissance électrique fournie par celui-ci sont équilibrées (en négligeant les pertes) pour toute machine. Lorsque le réseau subit une perturbation importante lié aux phénomènes transitoires, la différence entre les puissances mécanique et électrique induit une accélération ou une décélération pouvant entraîner la perte de synchronisme d'un ou de plusieurs générateurs. Les angles rotoriques commencent à osciller jusqu'à l'intervention des systèmes de régulation de tension et de vitesse afin de restituer la marche en synchronisme et mener le réseau à un nouvel état de fonctionnement stable . Il existe deux types de phénomènes transitoires dans les systèmes électriques : 1.4.1 LES PHENOMENES TRANSITOIRES ÉLECTROMECANIQUES : Ce sont des phénomènes lents car ils sont directement liés à l’inertie des machines électriques de production. Leur durée varie de 1 seconde jusqu’à quelques minutes. Ils se manifestent par des oscillations ou des marches asynchrones des alternateurs. Sont principalement dus : - A la variation des grandes charges. - A une perte de production importante. - Ouverture de ligne d’interconnexion. - A la modification de la configuration du réseau suite au fonctionnement des protections sur défaut etc. [1] 1.4.2 LES PHENOMENES TRANSITOIRES ÉLECTROMAGNETIQUES : e sont des phénomènes rapides qui durent de quelques millisecondes jusqu’à quelques centaines de secondes. Ils sont indésirables sur le réseau. Leur élimination nécessite l’intervention rapide et sélective des protections électriques .Sont principalement dus [Alkhatib, 2008] : - Aux courts circuits de tout type - A l’action des régulateurs de tension des alternateurs (désexcitation ou surexcitation). - A la modification de la configuration du réseau suite au fonctionnement des protections sur défaut etc. - Enclenchement ou déclenchement de grandes charges etc. Les conséquences de ses défauts peuvent être très graves, pouvant même conduire à l’effondrement complet du réseau. La stabilité transitoire est généralement influencée par les facteurs suivants : - Point de fonctionnement stable (état statique) dans lequel se trouve le système avant le défaut. - Nature, étendue et lieu du défaut. - Configuration du réseau avant, pendant et après l'isolation du défaut. Les défauts considérés dans les études de la stabilité transitoire sont généralement les courts circuits triphasés symétriques, malgré leur faible probabilité d'apparition relativement aux autres types de défaut [Crapp, 2003]. [1] 1.5 BUT DE LA STABILITE TRANSITOIRE : L'objectif le plus important des études de stabilité est de trouver le comportement dynamique des principales variables qui déterminent le fonctionnement des générateurs ainsi que l'angle, la vitesse, le courant, la tension et la puissance. Même, grâce à ces variables, il est possible de déterminer le temps critique d’élimination de défaut ou la marge de stabilité. Autrement dit, la ST vise à répondre à la question suivante : quel est le temps maximum de libération du défaut pour lequel le réseau reste stable? [1] Figure 1. 2 : Les buts de la stabilité transitoire. Aussi, les études uploads/Ingenierie_Lourd/ etude-de-la-stabilite-transitoire-des-reseaux-electriques.pdf