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RÉSUMÉ
Après avoir rappelé les enjeux, la structure et la réglementation du réglage de la tension sur le système électrique français, cet article présente les outils de contractualisation et de surveillance des performances développés par les producteurs pour le réglage de la tension. Les moyens de réglage disponibles en réseau, autres que les alternateurs synchrones, sont ensuite décrits. Les perspectives de participation au réglage de nouveaux matériels sont également exposées.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Daniel SOUQUE : Ingénieur-expert régulation-services système Département Performances EDF DTG
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Laurent CHATONNET : Ingénieur-chargé d'affaires senior régulation-services système Département Performances EDF DTG
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Étienne MONNOT : Ingénieur-chercheur expert Département Économie, Fonctionnement et Études des Systèmes Énergétiques EDF R
INTRODUCTION
Le réglage de la tension est indispensable pour une exploitation sûre du système électrique, pour minimiser les pertes et exploiter les matériels dans leur domaine de fonctionnement normal. Sur le réseau de transport le réglage de la tension est effectué en contrôlant la puissance réactive car sur ce type de réseau, en raison des caractéristiques des lignes, ce sont essentiellement les transits de puissance réactive qui créent des chutes de tension.
En France, trois niveaux de réglage permettent d'atteindre les objectifs cités :
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le réglage primaire qui maintient la tension au stator des alternateurs à une valeur de consigne ;
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le réglage secondaire qui coordonne au niveau régional l'action des alternateurs et règle la tension en des points stratégiques du réseau appelés points pilotes ;
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le réglage tertiaire qui harmonise les réglages entre les régions et permet de reconstituer les marges en puissance réactive des groupes en réglage.
Aujourd'hui, ces fonctions sont réalisées par les alternateurs synchrones de grande puissance qui constituent les principales sources de tension sur le réseau.
Les performances exigées pour participer aux réglages sont encadrées par des textes réglementaires et déclinées ensuite dans les documents d'exploitation du gestionnaire du réseau de transport RTE. Le producteur qui participe au réglage de la tension souhaite, d'une part, connaître la sollicitation des alternateurs pour contrôler l'exploitation de ces derniers dans le domaine de fonctionnement normal et surveiller l'usure de ces matériels et, d'autre part, pour vérifier que ses installations sont conformes aux performances requises par RTE dans le contrat de participation aux Services Système.
Une méthode pour construire les diagrammes de fonctionnement tension/réactif (diagramme UQ) au point de raccordement des alternateurs au réseau de transport et suivre en temps réel les points de fonctionnements des alternateurs en réglage de tension a été élaborée dans ce cadre . Les producteurs ont également développé des outils de surveillance et de diagnostic pour contrôler les performances de leurs installations en réglage de tension. La surveillance s'étend de la salle de commande de la centrale (niveau 1) aux centres d'ingénierie (niveau 2 et 3) au travers de l'utilisation d'outils d'e-monitoring. Ces outils permettent de suivre la dérive de paramètres importants pour la sûreté d'exploitation des centrales mais également du système électrique.
Le réglage de la tension est un bien commun à l'ensemble des utilisateurs du système électrique. Dans ce contexte, de nouveaux dispositifs de réglage du domaine régulé (FACTS, inductance, condensateur) mais aussi du domaine dérégulé (fermes éoliennes et photovoltaïques) peuvent compléter les actions des alternateurs synchrones de forte puissance appartenant également à ce dernier domaine. Ces nouvelles technologies qui se raccordent sur le réseau auront à l'avenir à participer à la fonction réglage de tension.
Cet article fait un point sur l'ensemble de ces sujets dans le contexte français.
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Structuration du réglage en France
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1. Réglage de la tension et de la puissance réactive
1.1 Pourquoi régler la tension
La tension est un paramètre local du réseau électrique dont la valeur fluctue par nature. Elle est d'abord affectée par des variations lentes et générales liées aux cycles d'évolution saisonnière, hebdomadaire et quotidienne de la consommation. Elle subit aussi des variations rapides liées à de multiples aléas : fluctuations aléatoires des charges, changements de topologie du réseau, déclenchements d'ouvrages de transport ou de groupes de production.
Le réglage de la tension aux différents endroits du réseau s'avère donc être une nécessité pour :
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exploiter au mieux le réseau en assurant sa sûreté. Le réglage de la tension permet d'éviter les phénomènes d'écroulement de tension qui peuvent entraîner des black-out [D 4 090] ;
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maintenir la tension d'alimentation des clients dans les plages contractuelles. Pour les clients et les distributeurs, chaque contrat de fourniture définit la tension nominale de raccordement ainsi que la plage de variation acceptée autour de cette valeur ;
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respecter les contraintes de fonctionnement des matériels. Le matériel raccordé au réseau est défini pour un point de fonctionnement nominal, et des variations trop importantes de tension à ses bornes peuvent dégrader ou générer un vieillissement prématuré du matériel. Des tensions trop hautes entraînent le vieillissement ou la destruction des matériels raccordés, des tensions trop basses provoquent des surcharges dans les lignes, perturbent le bon fonctionnement de certaines protections et des régleurs en charge des transformateurs ;
-
le producteur. La tension doit aussi être maintenue dans une plage qui soit acceptable pour les installations auxiliaires et afin de garantir la stabilité de l'alternateur principal, faute de quoi, les groupes peuvent être contraints à se déconnecter, ce qui affaiblit la sûreté du système électrique ;
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minimiser les pertes. Un bon réglage de la tension permet de minimiser les pertes réseau ;
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utiliser au mieux la capacité des ouvrages de transport. Régler la tension sur le réseau électrique permet d'optimiser les flux de puissance qui transitent...
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Réglage de la tension et de la puissance réactive
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - RTE - Memento de la sûreté du système électrique. - Édition 2004.
-
(2) - ENTSO-E - Network Code for Requirements for Grid Connection Applicable to all Generators. - 26 juin 2012.
-
(3) - RTE - Documentation technique de référence. - Article 4.2.1 – Réglage de la tension et capacité constructives en puissance réactive des installations de production.
-
(4) - BERTOLINI (P.), PESCAROU (S.),, JUSTON (P.) - Contrat de participation aux services système. - RTE.
-
(5) - Contribution of generating units to load frequency and voltage control in France : contractual agreement and monitoring performed by RTE. - CIGRE, C2-201 (2008).
-
(6) - SOUQUE (D.), CHATONNET (L.), DUFFEAU (F.), MORALES (G.), MOREL (P.), MONNOT (E.) - U/Q Capability diagram of large Turbogenerators. - Contractual...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Décret du 23 avril 2008 relatif aux prescriptions techniques de conception et de fonctionnement pour le raccordement d'installations de production d'énergie électrique aux réseaux publics d'électricité. Ministère de l'écologie, de l'énergie, du développement durable et de l'aménagement du territoire, décret no 2008-386, NOR : DEVE0806640D.
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