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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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Outils de surveillance du producteur
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5. Un moyen de contractualiser le réglage de tension : le diagramme UQ
Dans le paragraphe précédent, il apparaît que le diagramme PQ intégrant les limitations du régulateur de tension permet de connaître les possibilités réelles de réglage de l'alternateur. Toutefois, ce diagramme n'est valide que pour une tension stator donnée. De plus, dans la majorité des cas, l'alternateur débite sur le réseau de transport via un transformateur élévateur dit transformateur de groupe. De ce fait, pour l'exploitant du réseau, il n'est pas immédiat de connaître avec un diagramme PQ, la tension et le réactif produit par le groupe côté HT derrière le transformateur de groupe ; nous appellerons dans ce qui suit U r et Q r ces deux dernières grandeurs.
C'est la raison pour laquelle a été créé le diagramme U r Q r , couramment appelé UQ.
5.1 Principe d'élaboration du diagramme UQ
Pour comprendre comment est élaboré un diagramme UQ, il est nécessaire de représenter le schéma classique d'évacuation d'une centrale de production (figure 4).
Du point de vue électrique, le schéma d'évacuation est donné à la figure 5.
Chaque point du réseau est caractérisé par un triplet (U, P, Q ), (tension, puissance active, puissance réactive). Par un calcul électrotechnique, les limitations précédentes de l'alternateur sont intégrées jusqu'au poste d'évacuation en tenant compte des pertes et des chutes de tension dans les différents éléments du réseau (figure 6).
Le principal problème de travailler en (U, P, Q ) est que cela suppose un affichage en trois dimensions assez difficilement exploitable sous forme papier. Des diagrammes en deux dimensions se sont donc imposés.
Compte tenu du couplage tension/puissance réactive, il a été retenu de tracer un diagramme (U r , Q r) pour une puissance active P r donnée au point de raccordement.
Par ailleurs, afin d'être utilisable par l'opérateur du groupe de production et par l'opérateur du réseau, les échelles du diagramme UQ aux bornes du stator de l'alternateur ont été aussi tracées dans le diagramme U r Q r . Bien sûr, cela conduit à des axes du...
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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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