Les systèmes électriques
Entre la production et la consommation, les lignes aériennes, les câbles souterrains et les postes électriques constituent l'essentiel des ouvrages
Les systèmes électriques
Entre la production et la consommation, les lignes aériennes, les câbles souterrains et les postes électriques constituent l'essentiel des ouvrages
Le contexte des standards et de la normalisation
le Rappel du contexte
L’énergie électrique est rarement produite au centre du lieu d’utilisation, surtout lorsque les puissances à installer sont importantes (plusieurs centaines de mégawatts). C’est ainsi que, pour les centrales hydro-électriques par exemple, il est nécessaire de privilégier le site sur lequel l’on obtiendra un débit régulier et abondant, en plus du barrage de retenu qui permettra de stocker de l’eau, et qui peut s’étendre sur des centaines d’hectares de terrain ainsi irrigués.
C’est l’origine du Transport d’énergie, depuis les zones de Production à celles d’Utilisation, qui de nos jours atteignent des milliers de kilomètres. Les réseaux de Distribution précèdent les points d’utilisation (consommation) et contribuent à y garantir les valeurs normales de tension et de fréquence, qui sont des données concourant à la qualité de service.
La classification des tensions (U) est la suivante en Volts (V) :
- Très Basse Tension (TBT) : tension ≤ 50 V ;
- Basse Tension (BT) : 50 V < U ≤ 1000 V en courant alternatif (ca) et 1500 V en courant continu (cc) ;
- Moyenne Tension (MT) : 1 kV < U ≤ 36 kV ;
- Haute Tension (HT) : 36 kV < U ≤ 170 kV ;
- Très haute Tension (THT) : U > 170 kV.
La fréquence, en Hertz (Hz), est de 50 Hz ou 60 Hz suivant les pays.
Les recommandations de tension selon la Commission Électrotechnique Internationale (CEI) sont les suivantes[1] :
[1] Tensions normales de la CEI – Norme Internationale CEI 60038 : 2009-06.
Tableau 1 – Réseaux à courant alternatif dont la tension nominale est comprise entre 100 V et 1 000 V inclus et matériel associé
La CEI recommande que, dans des conditions normales d'exploitation, la tension d'alimentation ne diffère pas de la tension nominale du réseau de plus de ±10 %.
Tableau 2 – Réseaux triphasés à courant alternatif dont la tension nominale est supérieure à 1 kV et ne dépasse pas 35 kV et matériel associé a
Tableau 3 – Réseaux triphasés à courant alternatif dont la tension nominale est supérieure à 35 kV et ne dépasse pas 230 kV et matériel associé a
Tableau 4 – Réseaux triphasés à courant alternatif dont la tension la plus élevée pour le matériel est strictement supérieure à 245 kVA
L’ARCHITECTURE DES RÉSEAUX ÉLECTRIQUES
Les réseaux électriques sont structurés sous plusieurs configurations qui préfigurent la disponibilité de l’énergie électrique et le coût d’investissement. Le critère technico-économique est déterminant pour le choix de l’architecture à adopter.
Les différentes configurations sont les suivantes :
- Les réseaux à architecture radiale
o En simple antenne,
o En double antenne,
o En double dérivation,
o En double alimentation avec double jeu de barres.
- Les réseaux bouclés
o En boucle ouverte,
o En boucle fermée.
- Les réseaux incluant une production interne d’énergie
o Avec groupe de production locale,
o Avec groupes de remplacement.
Il convient de signaler qu’un réseau électrique étendu peut mixer certaines de ces configurations suivant les zones.
Exemples d’architecture
Légende :
NF : normalement fermé
NO : normalement ouvert
Tous les appareils de coupure sans légende sont normalement fermés
Les généralités des systèmes électriques
Les généralités des systèmes électriques
les systèmes électriques englobent le parcours de l'énergie depuis la production jusqu'à l'utilisation en passant par le Transport et le Distribution.
La production de l'électricité
La production de l'électricité se répartie sur deux bases principales :
Les énergies non renouvelables qui regroupent les énergies fossiles que sont le charbon, le pétrole, le gaz naturel et l'énergie nucléaire pour les principales.
Les énergies renouvelables qui sont des énergies dites "vertes" à divers degrés. Ce sont : les énergies solaires photovoltaïques et thermiques, l'énergie éolienne, l'énergie hydraulique, l’énergie de biomasse et l'énergie géothermique.
Le transport d'électricité
Les grands centres de production d'électricité sont éloignés des centres urbains où la quasi totalité de l'énergie est consommée. C'est ainsi que l'énergie produite doit être transportée, après élévation de sa tension par des transformateurs de puissance, sur les lignes aériennes et souterraines à Haute Tension et Très Haute Tension vers les villes où elle est rabaissée par d’autres transformateurs de puissance pour la distribution en Moyenne Tension et en Basse Tension. Ce besoin de transformation à diverses tensions est à l'origine de sa production en courant alternatif (ca) de fréquence 50 ou 60 Hertz.
L'évolution de la technique permet d'effectuer certains transports en courant continu (cc) sur de très longues distances où le courant alternatif présente quelques limites.
Les lignes de transport sous-marines constituent quelques exceptions.
La distribution de l'électricité
La distribution de l'électricité aux usagers est différente selon que l'on se trouve en milieu urbain ou rural. La distribution urbaine est à dominante souterraine tandis que la distribution rurale est essentiellement aérienne. Les réseaux souterrains et aériens présentent chacun des avantages et des inconvénients; le mixage des deux types de réseaux représente un compromis certains.
L'électrification rurale demeure un chantier lent par endroit cause de la faible densité des usagers et de leur dispersion géographique. Et c’est ici le lieu de déplorer la faible pénétration des énergies renouvelables plus avantageuses pour la production distribuée et la formation des micro-réseaux.
Tout comme pour les réseaux de transport, ces réseaux de distribution sont constitués de postes qui sont les points d'interconnexion entre les lignes; qu'elles soient aériennes ou souterraines, en moyenne ou en basse tension.
L'utilisation de l'électricité
L'utilisation de l'électricité pose autant de défis que sa production, son transport et sa distribution au regard de la transition énergétique encouragée afin de protéger l’environnement.
Ces défis relèvent des bonnes pratiques allant de l'efficacité énergétique à l'appropriation suffisante des matériels et des systèmes.
La production de l’électricité
La production de l’électricité
La production de l'électricité se répartie sur deux bases principales : Les énergies non renouvelables, comprenant les énergies fossiles que sont le pétrole, le gaz naturel, le charbon et l'énergie nucléaire pour les principales.
Les énergies renouvelables qui sont des énergies dites "vertes" à divers degrés. Ce sont : l’énergie hydro-électrique, les énergies solaires photovoltaïque et thermique, l'énergie éolienne, l'énergie issue de la biomasse et l'énergie géothermique.
À propos de puissances installées par sources d’énergies renouvelables en Afrique
LE TRANSPORT DE L'ÉLECTRICITÉ
LE TRANSPORT DE L'ÉLECTRICITÉ
Les grands centres de production d'électricité sont éloignés des centres urbains où la quasi totalité de l'énergie est consommée. C'est ainsi que l'énergie produite doit être transportée, après élévation de sa tension, sur les lignes aériennes et souterraines à Haute Tension vers les villes où elle est rabaissée en Basse Tension pour les utilisateurs finaux. Ce besoin de transformation à diverses tensions est à l'origine de sa production en courant alternatif (CA) de fréquence 50 ou 60 Hertz.
L'évolution de la technique permet de privilégier certains transports en courant continu (CC) sur de très longues distances, là où le courant alternatif présente quelques inconvénients.
Les lignes de transport sous-marines constituent quelques exceptions.
LA DISTRIBUTION DE L'ÉLECTRICITÉ
LA DISTRIBUTION DE L'ÉLECTRICITÉ
Le mode de distribution électrique aux usagers est différent selon que l'on se trouve en milieu urbain ou rural. La distribution urbaine est à dominante souterraine tandis qu’en milieu rural, il est essentiellement aérien. Les réseaux souterrains et aériens présentent chacun des avantages et des inconvénients; le mixage des deux modes de distribution représente un compromis certains.
L'électrification rurale demeure un chantier inachevé à cause de la faible densité des usagers résultant de leur dispersion géographique.
Tout comme pour les réseaux de transport, les réseaux de distribution sont constitués de postes qui sont les points d'attache entre les lignes; qu'elles soient aériennes ou souterraines.
