L'énergie électrique doit être envoyée du centre de production au consommateurs: c'est le réseau de transport et de distribution. |
-
Le réseau électrique est composé d'une partie réseau de transport et d'une partie réseau de distribution. Il ya a une partie haute tension, une partie moyenne tension (qu'on appelle maintenant haute tension A, tandis que la vraie haute tension devient haute tension B), et une partie basse tension.
L'énergie est transportée par un réseau triphasé qui a comme avantage que la puissance instantanée est constante: quand la tension diminue sur une phase, elle augmente proportionellement sur les autres phases. Sur le réseau monophasé il y a une pulsation de la puissance transmise au double de la fréquence du réseau; c'est une des raisons pour laquelle le monophasé n'est pas utilisé dès que les puissances deviennent plus élevées. La tension sur le réseau haute tension est standardisé, mais cela n'est pas le cas pour le réseau moyenne tension. On ne transforme pas la haute tension directement en basse tension, mais on passe par des tensions intermédiaires dont le nombre est limité pour réduire les pertes. La tension de l'alternateur dans la centrale électrique est augmentée jusqu'à la tension du réseau de transport (150, 220 ou 360kV). Le réseau de transport forme la colonne vertébrale de la distribution de l'électricité. Les générateurs moins puissants sont directement connectés au réseau moyenne tension (grands panneaux photo-voltaïques, parc d'éoliennes à terre, cogénération,...) La haute tension est réduite à la moyenne tension pour la distribution. On retrouve les tensions de 70kV, 36kV, 11kV et 6kV. Il n'y a pas de standardisation car la tension utilisée est historique. Cela couterait trop cher de remplacer tous les transformateurs sur une ligne de distribution. Les gros consommateurs sont directement connectés au réseau moyenne tension et disposent de leur propre cabine de transformation (réseau de 36kV, 11kV ou 6kV). Entre la centrale électrique et l'utilisateur final, on retrouve donc plusieurs transformateurs: un transformateur qui va augmenter la tension de l'alternateur à la tension du réseau de transport et puis plusieurs transformateurs qui vont graduellement réduire la tension. Les pertes engendrées par cette suite de transformateurs est limitée, car le rendement d'un transformateur est de plus de 99%. Le rendement total (quand on tient compte des pertes dans les cables) est meilleur quand on utilise plusieurs transformateurs, une cascade de tensions est par exemple 70kV, 36kV, 6kV et puis 400/230V. Réseau de transportLes grands producteurs (centrales nucléaires, grosses centrales thermiques, barrages hydrauliques, parcs éoliens en mer, tout ce qui fait plus de 100MW) sont connectés au réseau de transport. La tension des générateurs est élevée à la haute tension B (50kV à 400kV). La HTB est de 150 et 380kV en Belgique.Le réseau de transport est international et permet d'envoyer de l'énergie d'une zone qui est en surplus à une zone qui est en manque. Le réseau de transport est toujours bouclé (on dit également: maillé), ce qui permet d'assurer la fourniture électrique même si une ligne est coupée. Si la ligne est coupée au point A, les transformateurs qui alimentent le réseau de répartition ou de distribution peuvent toujours recevoir de l'énergie via la partie de la boucle non coupée. Il faut régulièrement transposer les lignes (voir l'exemple sur la photo à droite), car la ligne centrale d'un groupe de trois a un inductance différente des deux autres lignes. Il en va de même des deux lignes situées le plus près du poteau. Pour limiter la différence d'inductance et équilibrer le courant dans tous les conducteurs on transpose les lignes selon un schéma précis. Dans cet exemple on a d'un coté un échange de deux phases, de l'autre coté une rotation des trois phases.
Réseau de répartitionLe réseau de répartition est un réseau intermédiaire. Il peut être plus ou moins important selon la structure locale. Il permet de répartir l'énergie au niveau d'une région. Le réseau de répartition est bouclé ou non: sur l'exemple à droite vous avez un reseau bouclé en haut, et un réseau linéaire (non-bouclé) au milieu. Ce second réseau est bouclé via le réseau de transport: si une coupure se produit dans le réseau de répartition au point B, ce réseau peut malgré tout alimenter en totalité son réseau de distribution via un des deux transformateurs.En pratique on laissera le réseau de répartition (s'il est bouclé via le réseau de transport) ouvert: la coupure en B est délibérée pour éviter que des courants d'égalisation trop importants ne circulent dans ce réseau. Les petits producteurs (puissance jusqu'à 100MW) sont reliés au réseau de répartition: parcs éoliens terrestres, petites centrales d'appoint,... Le tension de ce réseau est de 30 à 150kV (30, 36 et 70kV en Belgique). Réseau de distributionCe réseau distribue l'électricité aux utilisateurs (industriels et ménagers). Il se compose en fait de deux parties: une partie HTA (jusqu'à 50kV) et une partie basse tension qui alimente les utilisateurs. La tension est de 36kV en Belgique, elle est rabaissée à 11 ou 6kV pour alimenter les transformateurs dans les les villages et quartiers.Contrairement au réseau de transport et de répartition, le réseau de distribution a une structure arborescente qui ne permet pas un fonctionnement en mode dégradé. Une coupure dans une cabine ou un cable produit toujours une coupure de courant chez les utilisateurs. Dans certains cas, une ligne peut être alimentée par deux cabines de transformation, comme par exemple la ligne Ostende-Zeebruges à 36kV qui peut être alimentée de la cabine de Slijkens ou de Zeebruges. Le réseau basse tension suit la structure urbaine (rues et routes) pour alimenter tous les consommateurs. Les utilisateurs ménagers et petits industriels sont reliés au réseau basse tension. Ils peuvent avoir une production électrique limitée à 12kVA (panneaux photo-voltaiques ou petites éoliennes) qui peut être injectée sur le réseau basse tension. Les gros utilisateurs sont reliés au réseau HTA: grosses usines, casernes, hopitaux. Ces utilisateurs disposent de leur propre cabine de transformation. Certains gros utilisateurs ont parfois une production propre (générateurs) qui est utilisée
La cogénération est très interessante car on utilise de l'énergie qui serait autrement perdue. Certaines formes de cogénération (chaleur + électricité) sont très interessantes car la production est la plus importante quand la consommation électrique est maximale (en hiver).
Le réseau de distribution est géré par des intercommunales en Belgique. En Flandre il s'agit de Fluvius (qui gère également la distribution de gaz). Il y a ensuite les fournisseurs qui sont les commerciaux en contact avec les clients. A droite une facture d'électricité qui mentionne les frais de transport et de distribution (en plus de diverses taxes). Le gestionnaire du réseau de transport est indépendant du gestionnaire du réseau de distribution.
Continu ou alternatifOn utilise actuellement à nouveau le courant continu pour transporter l'énergie sur de longues distances (par exemple d'un pays à un autre).
Stabilisation en tension du réseauLe réglage s'effectue à plusieurs niveaux sur plusieurs points du réseau.
Une carte interactive du réseau électrique se trouve ici (transport, répartition et distribution à 36kV et plus). Il y a une information supplémentaire sur chaque mœud du réseau: cliquez dessus et vous avez l'information complémentaire. Quelques exemples interessants:
A droite une image de radar qui montre les sites d'éoliennes en mer du nord près du port de Zeebrugge. Entretemps d'autres parcs ont été rajoutés (cela se voit sur l'image radar plus récente). Le réseau qui est venu s'ajouter est le réseau néerlandais Borssele Alpha. Les gros consommateurs (250kW à 10MW) sont reliés directement au réseau HTA via leur cabine de transformation propre, ci dessous le plan général de l'installation de la base militaire. L'arrivée se fait par deux lignes de 36kV (une ligne primaire et une ligne de réserve). L'installation dispose de trois transformateurs 36kV/6kV. Dans les batiments même le 6kV est transformé en 230/380V (triphasé avec neutre). Si vous regardez bien le schéma, vous verrez qu'une partie du réseau 6kV est bouclé. Ce n'est pas parce que le réseau est bouclé que la boucle doit nécessairement être fermée. Le site dispose en plus d'un groupe électrogène de secours. On utilise une tension intermédiaire de 6 ou 6.3kV car il y a de gros consommateurs sur le site militaire: l'ascenseur à bateaux, l'alimentation des différents navires ,... On a calculé une consommation maximale de 160kW (450V/60Hz) pour un chasseur de mines. Avec un facteur de puissance pas très favorable, cela fait un courant de 250A par navire.
Comme il s'agit d'une base de l'OTAN, elle dispose également d'un réseau 60Hz, produit par trois convertisseurs rotatifs, ils produisent une tension de 6.3kV qui est réduite localement à 450V 60Hz (triphasé sans neutre). |
Publicités - Reklame