Les Reseaux Electriques

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Les rseaux lectriques Introduction Histoire de llectrification Grandeurs importantes Structure des grands rseaux Principes fondateurs du fonctionnement Fonctionnement normal et phnomnes exceptionnels Stratgie de pilotage des rseaux EuropensPhotographie : RTE

Luc LASNE : lasne@creea.u-bordeaux.fr

26/02/2008

Introduction Lnergie lectrique aujourdhui - Elle est prsente dans la vie quotidienne de pratiquement tous les habitants de la plante.

- Cest une forme dnergie facilement transportable et pratique convertir en dautres formes : mcanique, thermique, etcPhoto : EDF

Source : Petit Larousse illustr 2001, Dessin Xavier He Archives Larousse Luc LASNE : lasne@creea.u-bordeaux.fr , dpartement EEA, Universit de Bordeaux 1 Fvrier 2008

Introduction Les rseaux lectriques aujourdhui - Lnergie lectrique est achemine quasi exclusivement par des rseaux lectriques. - Ces rseaux sont lchelle continentale (lEurope constitue, par exemple, un gigantesque rseau dans son fonctionnement normal), et ce pour des raisons techniques et conomiques. - Ils constituent une plaque tournante du march de lnergie. - Leur fonctionnement est au cur des problmatiques actuelles lies lnergie.Photo : EDF

Luc LASNE : lasne@creea.u-bordeaux.fr , dpartement EEA, Universit de Bordeaux 1

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Fvrier 2008

Introduction lnergie lectrique en quelques chiffres (France) :Charbon 139 TWh 5% Autres 150 TWh 5% Hydrolectricit 58 TWh 2% Electricit nuclaire 1299 TWh 41%

+ 180 %

Ptrole 1067 TWh 32% Gaz 464 TWh 15%

Consommation lectrique sur 30 ans

France 2006

nergies primaire (2006)Consommation produits ptroliers

PIB

Consommation

Emission CO2

Consommation gnralise sur 30 ans

Rpartition de consommation lectriqueNB : 1 TWh = 1 Milliard de KiloWatt-heure

Source des statistiques : http://www.industrie.gouv.fr/energie/ ;

Introduction En rsum : -Lnergie lectrique reprsente jusqu 45% des nergies primaires, en France comme dans la majorit des pays dvelopps. -La consommation lectrique est rgulirement croissante. -Il semble que les difficults lies lenvole du prix du ptrole ne fasse quaugmenter ces proportions. -Limportance des rseaux lectriques dans nos socits est donc aujourdhui tout fait centrale, et semble ne pouvoir que prendre de lampleur lavenir Les rseaux la veille de grands changements ?Luc LASNE : lasne@creea.u-bordeaux.fr , dpartement EEA, Universit de Bordeaux 1 Fvrier 2008

Les rseaux lectriques Introduction Histoire de llectrification Grandeurs importantes Structure des grands rseaux Principes fondateurs du fonctionnement Fonctionnement normal et phnomnes exceptionnels Stratgie de pilotage des rseaux EuropensPhotographie : RTE

Luc LASNE : lasne@creea.u-bordeaux.fr

26/02/2008

Histoire (simplifie) de llectrification Premiers pas de llectrification :- Dans les annes 1890, la guerre des courants opposait le systme courant continu de T.Edison au systme alternatif de N.Tesla et G.Westinghouse. -La problmatique du transport de llectricit tait :Quelques km Edison

Tesla

Westinghouse

GnratriceConducteur lectrique

Une forte tension en tte de ligne

Une faible tension en bout de ligne

Les lignes sont le sige de pertes et de chutes de tension Luc LASNE : lasne@creea.u-bordeaux.fr , dpartement EEA, Universit de Bordeaux 1 Fvrier 2008

Histoire de llectrification Solution retenue :-Lutilisation du courant alternatif permet dlever considrablement, grce au transformateur , les tensions produites par les machines.Tesla

tensioncourant

- A puissance gale, les courants sont plus faibles, les pertes et les chutes de tension aussi.

- Ds la fin du XIXme sicle, des villes Amricaines situes quelques centaines de km des centrales seront alimentes.

- Aujourdhui encore, cest ce principe qui permet le fonctionnement de millions de kilomtres de lignes lectriques.Luc LASNE : lasne@creea.u-bordeaux.fr , dpartement EEA, Universit de Bordeaux 1 Fvrier 2008

Grandeurs importantesRappels : -Lutilisation du courant alternatif sinusodal impose la dfinition de quelques grandeurs :

La tension sinusodale et le courant associ, relatifs un diple lectrique scrivent : v(t)=V. 2.sin(2.f.t) i(t)=I. 2.sin(2.f.t ) i(t) diple v(t) i(t) v(t)amplitudes V.2 I.2frquence

2f.t

dphasageLuc LASNE : lasne@creea.u-bordeaux.fr , dpartement EEA, Universit de Bordeaux 1 Fvrier 2008

Grandeurs importantes-La frquence f est en Hertz (Hz), cest le nombre de priodes par seconde.

-V et I sont les valeurs dites efficaces de la tension et du courant, en Volt (V) et en Ampre (A).

- La puissance alors consomme par ce diple scrit : P=V.I.cos en Watts (W) - Le terme cos est trs important, il sappelle le facteur de puissance . Plus il est faible, plus il est ncessaire daugmenter V et I pour faire consommer beaucoup de puissance au diple

Luc LASNE : lasne@creea.u-bordeaux.fr , dpartement EEA, Universit de Bordeaux 1

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Fvrier 2008

Les rseaux lectriques Introduction Histoire de llectrification Grandeurs importantes Structure des grands rseaux Principes fondateurs du fonctionnement Fonctionnement normal et phnomnes exceptionnels Stratgie de pilotage des rseaux EuropensPhotographie : RTE

Luc LASNE : lasne@creea.u-bordeaux.fr

26/02/2008

Structure des grands rseaux lectriques Structure gnrale :-Un rseau lectrique est toujours dcompos en quatre grandes parties :Production

Centrales

Transport et Interconnexion Distribution et Rpartition Consommation Particuliers Autres et entreprises Rseaux Grosses industries

Postes Postes de dinterconnexion transformation Moyenne Haute et Trs Haute Tension TensionEn France :

Moyenne Tension

Basse Tension

NB : Les niveaux de tension associs ces parties sont trs diffrentsLuc LASNE : lasne@creea.u-bordeaux.fr , dpartement EEA, Universit de Bordeaux 1 Fvrier 2008

Structure des grands rseaux lectriques La production dnergie lectrique :- Cest la transformation de lensemble des nergies convertibles en nergie lectrique. - Les units de production sont diversifies et classes en fonction de la nature des nergies converties, de leur capacit de production et de leur dynamique (temps de raction). - La production volue au cours de la journe sur des cycles assez bien connus en mettant contribution les diffrentes sources :Puissance (TW ) Hydro (pompage) Consommation Fioul Gaz Hydro (turbine) Hydrolectrique (Lacs)

75 65 600h 4h 8h Charbon

12 h

Energie Nuclaire

5

16 h

20 h

24 h

Hydrolectrique (au fil de leau)

t

Consommation journalire en France (Hiver 2007), source : RTELuc LASNE : lasne@creea.u-bordeaux.fr , dpartement EEA, Universit de Bordeaux 1 Fvrier 2008

Introduction- La diversit des sources permet de jongler entre : Des units qui produisent beaucoup de puissance mais dont les changements de rgime sont lents mettre en uvre (tranche nuclaire par exemple) Des units facilement manuvrables mais dont les puissances de pointe sont assez faible, ou dpendent dlments naturels (oliennes, barrages, etc.). - Les choix des ressources majoritaires est politique, technologique et conomique. Les ressources utilises sont trs diffrentes dun pays lautre, mme pour deux pays voisins et assez semblables :Sources d'nergie lectrique en Allemagne (2006)ptrole gaz charbon nuclaire renouvelable

Sources d'nergie lectrique en France (2006)fioul gaz charbon nuclaire renouvelable

Source des statistiques : http://www.industrie.gouv.fr/energie/ Luc LASNE : lasne@creea.u-bordeaux.fr , dpartement EEA, Universit de Bordeaux 1 Fvrier 2008

Structure des grands rseaux lectriques Le transport et la distribution :- Les rseaux transportent lnergie lectrique sous la forme desystmes triphass de tensions (sinusodales) dont les caractristiques sont : la frquence, les niveaux de tension et les couplages des terminaisons.

- Frquence :La frquence est normalise et ne prsente que deux valeurs possibles dans le monde : 50 Hz ou 60 Hz.

Rpartition mondiale des frquences des rseauxLuc LASNE : lasne@creea.u-bordeaux.fr , dpartement EEA, Universit de Bordeaux 1 Fvrier 2008

Structure des grands rseaux lectriques -Niveaux de tension :Les rseaux lectriques sont organiss partir de quelques niveaux de tension normaliss.Usage Tensions Normalises Noms (standard Europen) HTB (50 kV 400 kV) HTB 3 : 400 kV HTB 2 : 225 kV HTB 1 : 90 et 63 kV Ligne 225 kV Aspect visuel des lignes

H T B

Grand transport national et Interconnexion

225 kV / 400 kV (THT) 90 kV / 63 kV (HT)

H T A

Lignes inter-rgionales, Rpartition rgionale

33 kV / 20 kV / 15 kV (MT)

HTA (1 kV 50 kV) Poste de rpartition 90 kV

B T

Rpartition Locale, Distribution et Consommation

400 V 230 V Mono (BT)

BT < 1 kV Pylne 230/400 V 4 fils

Le respect de ces niveaux garantit la sret des installations.Luc LASNE : lasne@creea.u-bordeaux.fr , dpartement EEA, Universit de Bordeaux 1 Fvrier 2008

Structure des grands rseaux lectriques - Maillage territorial :Les rseaux maillent les territoires partir de grandes lignes qui se ramifient, limage des veines et des artres du corps humain...La HTB reprsente les artres principales

La HTA reprsente les artres secondaires

La BT reprsenterait les vaisseaux sanguins Sources images : www.bdaa.ca/biblio/apprenti/diabete/page17.htm , www.fr.european-lung-foundation.org/index.php , www.rte-france.com

Luc LASNE : lasne@creea.u-bordeaux.fr , dpartement EEA, Universit de Bordeaux 1

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Fvrier 2008