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Généralités
L’électricité est considérée toujours comme la principale source d’énergie la plus utilisée, et est la forme la plus noble de l’énergie. Le lieu de production de cette source d’énergie est souvent placé loin des appareils des utilisateurs, d’où la nécessité d’utilisation de lignes électriques. Celles-ci forment les branches du réseau, tandis que ces dernières constituent, soit des artères, soit des mailles.
Les sous stations ou postes comprenant des appareils de coupure, des transformateurs, des appareils de mesure, de contrôle, de réglage et de commande… sont les lieux où les lignes se raccordent entre elles. Ils vont constituer également les nœuds.
L’harmonie du fonctionnement de ces éléments du réseau assure :
• La distribution continue en minimisant la coupure
• La qualité de tension avec moins de variation
• La protection des appareils utilisés .
Classification des réseaux électriques
On peut classer les réseaux électriques sous différents critères, mais on ne considère parmi ces différents critères que les trois grandes classifications suivantes selon :
• La fonction
• La tension nominale
• Les structures topologiques des réseaux .
Les fonctions des réseaux d’énergie
Plusieurs modifications de l’énergie électrique s’effectuent entre les lieux de production et les différents utilisateurs. Chaque étape de modification a sa particularité dans le réseau en partant par le transport depuis les centrales, la répartition jusqu’aux divers postes sources, la distribution vers les sous stations et les branchements jusqu’aux utilisateurs.
• Les réseaux d’utilisation
Un grand nombre d’appareils domestiques ou/et de petits moteurs sont alimentés directement grâce aux réseaux d’utilisation. Pour raison de sécurité, ces réseaux doivent être alimentés par des basses tensions (500-600V) dont l’isolement devient facile.
• Les réseaux industriels
Ce type de réseau est alimenté : soit en basse tension, soit en moyenne tension de l’ordre de 5 à 6 KV. Il fait appel souvent à des puissances relativement élevées.
• Les réseaux de distribution
La puissance utile aux réseaux d’utilisation est fournie par les réseaux de distribution. La tension d’alimentation est comprise entre 10 et 35 KV.
• Les réseaux de répartition
Ils fournissent aux réseaux de distribution la puissance dont ils ont besoin. En transitant des puissances de plusieurs dizaines de mégawatts ; ces réseaux sont alimentés par des hautes tensions comprises entre 40 et 110KV.
• Les réseaux de transport
Ils alimentent les réseaux de répartition et ils nécessitent une tension allant de 110 à 730 KV, englobant une partie des réseaux HT et les réseaux THT. Ces derniers types de réseaux conduisent l’énergie des centrales aux grands postes où elle est répartie dans des réseaux de tensions inférieures.
Les différents types de tension des réseaux d’énergie
Le choix de la tension nominale revêt un rôle important dans le réseau car celle-ci limite les puissances transportées, elle fixe également les dimensions des lignes et matériel des postes. Les tensions nominales qu’on peut utiliser dans les réseaux d’énergie varient de quelques dizaines de Volts jusqu’à des centaines de Volts.
On peut les classer suivant les plages suivantes :
• Les très basses tensions (TBT) : toutes les tensions inférieures à 50 Volts
• Les basses tensions (BT) : ce sont les tensions qui sont comprises entre 50 à 1000 Volts. Elles sont destinées à amener l’énergie électrique dans chaque foyer (appareils domestiques)
• Les moyennes tensions (MT) : ce sont les tensions comprises entre 1 et 35 kV. Les réseaux à hautes tensions (HT) alimentent les réseaux MT à l’aide des postes abaisseurs.
• Les hautes tensions (HT) : ce sont les tensions comprises entre 35 et 275 kV.
• Les très hautes tensions (THT) : toutes les tensions supérieures ou égales à 300kV jusqu’à 735 kV.
Les structures topologiques des réseaux
Il y a donc deux grands types de structure de réseaux : tels que les structures arborescentes et les structures maillées.
• Les structures arborescentes
Elles sont alimentées par un seul poste dans lequel plusieurs artères partent (branches de l’arbre), et ne se joignent plus. On a encore une formation de plusieurs faisceaux de lignes à partir des artères et on obtient de nouvelles artères et ainsi de suite. Les réseaux radiaux où toutes les branches sont issues d’un seul nœud sont un cas particulier d’une structure arborescente.
• Les structures maillées
Plusieurs centaines de sources peuvent débiter en parallèle ; par suite toutes les lignes sont bouclées. Il y a une analogie de ce type de réseau avec les mailles d’un filet. Il y a des points communs entre les bouts des lignes. Les réseaux bouclés constituent un cas particulier de réseau maillé. On a des points communs entre les bouts des lignes.
Remarque :
L’utilisation de la structure radiale est souvent dans les réseaux d’utilisation, tandis que celle des boucles est dans les réseaux de répartition et celle des mailles dans les réseaux interconnectés.
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Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE I RESEAU ELECTRIQUE
I.1. Généralités
I.2. Classification des réseaux électriques
I.2.1. Les fonctions des réseaux d’énergie
I.2.2. Les différents types de tension des réseaux d’énergie
I.2.3. Les structures topologiques des réseaux
I.3. Réseau interconnecté
I.3.1. Avantages techniques
I.3.2. Avantages économiques
I.4. Système de protection des réseaux
I.5. Optimisation de la production de l’énergie électrique
I.6. Modélisation des éléments du réseau
I.6.1. Modèle des lignes
I.6.2. Modèle des charges
I.6.3. Modèle des générateurs
I.6.4. Modèle des nœuds
I.6.5. Equations du réseau
I.7. Réseau interconnecté d’Antananarivo (RIA)
I.7.1 Topologie générale du RIA
I.7.2 Schéma synoptique du RIA
I.7.3 Caractéristiques techniques des éléments du RIA
a) Les lignes de transport d’énergie
b) les sous stations
I.8. Toit solaire photovoltaïque
I.8.1. Le principe du système de toit photovoltaïque
I.9. Compteur d’énergie
I.9.1. Les compteurs électromécaniques
I.9.2. Principe de fonctionnement d’un compteur électromécanique
I.9.3. Conclusion
CHAPITRE II : ONDULEUR – COUPLEUR MONOPHASE
II.1. Etude du fonctionnement des onduleurs monophasés
II.1.1. Définition
II.1.2. les différents types d’onduleurs monophasés de tension
a) Onduleur à deux interrupteurs séries
b) Onduleur à deux interrupteurs parallèles
c) Onduleur monophasé en pont
II.1.3. Principe général d’un onduleur monophasé à quatre commutateurs en pont
a) Etats de conduction des interrupteurs
b) Graphe de fonctionnement
c) Valeur de tensions de sortie
II.1.4 Principe général d’un onduleur monophasé à quatre commutateurs en mode MLI
II.1.5. Choix des composants utilisés
a) Intensité
b) Puissance utile de l’onduleur
II.1.6. Les onduleurs du toit photovoltaïque
II.1.7. Conditions de couplage de l’onduleur avec le réseau
a) Régime de fonctionnement normal
b) Régime de fonctionnement perturbé
CHAPITRE III : RAYONNEMENT SOLAIRE DANS UN PLAN INCLINE
III.1. Gisement solaire
III.1.1. Description du soleil
III.1.2. Disponibilité de l’énergie solaire
III.2. Les caractéristiques du rayonnement solaire
III.2.1. Rayonnement solaire à la limite de l’atmosphère
III.2.2. Rayonnement solaire au voisinage du sol
a) Le rayonnement direct
b) Le rayonnement diffus
c) Le rayonnement global
III.2.3. L’ensoleillement quotidien
III.3.Repérage de rayonnement solaire direct sur le plan
III.3.1. Paramètres angulaires du soleil
a) Déclinaison solaire
b) Angle horaire
c) Calcul de la hauteur du soleil
d) Masse d’air
e) Azimut du soleil
III.3.2. Paramètre angulaire du plan capteur
a) Angle d’inclinaison du plan capteur
III.3.3. Angle d’incidence du soleil sur un plan incliné
III.4. Durée d’insolation
III.5. Irradiation sur plan inclinée
III.5.1. irradiation directe
III.5.2. Irradiation diffuse
III.5.3. irradiation totale journalière
CHAPITRE IV CHAMP PHOTOVOLTAIQUE
IV.1 Production du courant photovoltaïque
IV.1.1 Analyse du phénomène
IV.1.2. Apparition de paire (électron –trou) dans la zone x – y
IV.1.3. Apparition de paire (électron – trou) de côté N
IV.1.4. Apparition de paire (électron –trou) de côté P
IV.2. Caractéristique électrique d’une cellule photovoltaïque
IV.2.1 Courant de photon ou courant de court-circuit
IV.2.2 Courant avec charge aux bornes de la cellule
IV.2.3 Schéma équivalent d’une cellule PV
IV.2.4 Caractéristique courant – tension I = f (v) de la cellule
IV.3. Modules photovoltaïques
IV.3.1. Puissance crête
IV.4. Dimensionnement du champ photovoltaïque
IV.4.1. Tension nominale du champ solaire
IV.4.2. Champ photovoltaïque
a) Puissance crête du champ photovoltaïque
b) Nombre de branches en parallèle et nombre du module
c) Nombre total du module
d) Puissance crête du générateur en fonction du nombre de modules
e) Energie du champ photovoltaïque
IV.4.3. Orientation et inclinaison du champ photovoltaïque
IV.4.5. L’intégration des systèmes photovoltaïques au bâtiment
IV.5. Prise de terre
IV.5.1. Calcul de la Prise de terre
CONCLUSION
