Soutenance mémoire
La très grande majorité de l’énergie électrique consommée est acheminée par l’ensemble des réseaux électriques. En un peu plus d’un siècle, le réseau électrique est passé de quelques unités de production à une interconnexion généralisée au niveau des continents tout entiers.
GENERALITES SUR LE RESEAU D’ENERGIE ELECTRIQUE
Un réseau électrique est un ensemble d’infrastructures permettant d’acheminer l’énergie électrique des centrales de production vers les consommateurs d’électricité. Il est constitué de lignes électriques exploitées à différents niveaux de tension, connectées entre elles dans des postes électriques. Les postes électriques permettent de répartir l’électricité et de la faire passer d’une tension à l’autre grâce aux transformateurs. Un réseau électrique est dissocié en quatre grandes parties :
• La production : elle consiste à la génération de l’ensemble de la puissance active et la puissance réactive consommées par le réseau tout entier.
• Le transport : il consiste à acheminer les puissances produites par les unités de production auprès des lieux de consommation.
• La distribution : elle permet à chaque utilisateur d’être à proximité d’une liaison au réseau.
• La consommation : chaque récepteur connecté au réseau consomme une puissance active et réactive.
Les sociétés qui produisent et délivrent l’énergie électrique dans un site donné doivent veiller au respect des règles suivantes:
◈ Le bon fonctionnement des processus industriels,
◈ La sécurité des personnes,
◈ La stabilité des réseaux en régime permanent et en régime troublé,
◈ Les systèmes de protection destinés à protéger les lignes ou les machines,
◈ La répartition des puissances actives et réactives à chaque instant.
Les éléments constitutifs d’un réseau d’énergie électrique
La source :
La source ou le générateur est un élément de base du réseau électrique. Il constitue le cœur de l’ensemble, sa fonction est de transformer l’énergie d’origine (hydraulique ou thermique) en énergie électrique. On utilise comme générateur, des alternateurs (machine synchrone) qui sont entraînés soit par des turbines hydrauliques, soit par des moteurs à combustion interne; l’alternateur est maintenu à vitesse sensiblement constante par son moteur d’entraînement à l’aide d’un système asservi de manière à développer une fréquence pratiquement constante indépendamment de la charge.
Les lignes électriques :
Les lignes électriques assurent la fonction « transport de l’énergie » sur les longues distances, leur rôle est donc de transporter l’énergie électrique en un site de la production vers les consommateurs.
Les transformateurs de puissance
Un transformateur est un appareil destiné à transférer de la puissance en modifiant l’amplitude des signaux (courant, tension) et en conservant la même fréquence.
On trouve sur les réseaux électriques deux types de transformateurs de puissance:
• les autotransformateurs qui n’ont pas d’isolement entre le primaire et le secondaire. Ils ont un rapport de transformation fixe quand ils sont en service, mais qui peut être changé si l’autotransformateur est mis hors service.
• les transformateurs avec régleurs en charge sont capables de changer leur rapport de transformation quand ils sont en service. Ils sont utilisés pour maintenir une tension constante au secondaire et jouent un rôle important dans le maintien de la tension.
Les transformateurs étant des matériels particulièrement coûteux, leur protection est assurée par différents mécanismes redondants.
Les postes électriques
Les postes électriques sont les nœuds du réseau électrique. Ce sont les points de connexion des lignes électriques. Les postes des réseaux électriques peuvent avoir 2 finalités :
• l’interconnexion entre les lignes de même niveau de tension : cela permet de répartir l’énergie sur les différentes lignes issues du poste ;
• la transformation de l’énergie : les transformateurs permettent de passer d’un niveau de tension à un autre.
De plus, les postes électriques assurent des fonctions stratégiques :
• assurer la protection du réseau : un système complexe de protection permet qu’un défaut sur un seul ouvrage n’entraîne pas la mise hors tension de nombreux ouvrages, ce qui éviterait de mettre une vaste zone hors tension. Cette protection est assurée par des capteurs qui fournissent une image de la tension et du courant à des relais de protection, lesquels élaborent des ordres de déclenchement à destination des disjoncteurs ;
• permettre l’exploitation normale du réseau : présence de plusieurs jeux de barre et de couplage afin de pouvoir prendre différents schéma électriques ;
• assurer la surveillance du réseau : la tension du réseau et l’intensité dans les lignes sont surveillées dans les postes électriques, via des transformateurs de mesure de tension et de courant.
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Table des matières
INTRODUCTION
Partie I. LES RESEAUX D’ENERGIE ELECTRIQUE
Chapitre 1. GENERALITES SUR LE RESEAU D’ENERGIE ELECTRIQUE
I.1.1. Introduction
I.1.2. Diagramme unifilaire d’un réseau
I.1.3. Les éléments constitutifs d’un réseau d’énergie électrique
I.1.3.1. La source
I.1.3.2. Les lignes électriques
I.1.3.3. Les transformateurs de puissance
I.1.3.4. Les postes électriques
I.1.4. Les classifications des tensions du réseau électrique
I.1.5. Classifications des réseaux électriques
I.1.5.1. Les réseaux de transport
I.1.5.2. Les réseaux de répartition
I.1.5.3. Les réseaux de distribution
I.1.5.4. Les réseaux d’interconnexion
I.1.6. Structure d’un réseau électrique
I.1.6.1. Les réseaux radiaux
I.1.6.2. Les réseaux maillés
I.1.7. Type de courant utilisé dans les réseaux électriques
Chapitre 2. LES DIFFERENTS CARACTERISTIQUES D’UN RESEAU ET PROBLEMATIQUE
I.2.1. Les caractéristiques d’un réseau radial
I.2.1.1. La sécurité
I.2.1.2. La fiabilité de l’ensemble et de ses composantes
I.2.1.3. Différentes contraintes à respecter
I.2.1.4. Résolution du problème
I.2.2. Les caractéristiques des charges
I.2.2.1. La courbe de charge
I.2.2.2. Les différents facteurs utilisés
I.2.2.3. Influence sur les structures des réseaux
II.2.3. Cycle de vie d’un réseau électrique
II.2.4. Problématique des réseaux d’énergie électrique
Partie II. METHODE D’ANALYSE DU RESEAU RADIAL
Chapitre 1. MODELISATION DES ELEMENTS DU RESEAU
II.1.1. Introduction
II.1.2. Modélisation d’une ligne électrique
II.1.2.1. Ligne en régime sinusoïdal
II.1.3. Modélisation d’un transformateur
II.1.3.1. Modèle ramené au primaire
II.1.3.2. Modèle ramené au secondaire
II.1.4. Modélisation d’un générateur
II.1.5. Modélisation des charges
Chapitre 2. ANALYSE DU RESEAU EN REGIME PERMANENT
II.2.1. Introduction
II.2.2. Mise en équation du réseau
II.2.2.1. Equation des puissances
II.2.2.2. Equation pour les matrices des admittances
II.2.2.3. Le calcul des flux de charge
II.2.3. Traitement numérique du calcul de la répartition de puissance
II.2.3.1. Méthode de GAUSS-SEIDEL
II.2.3.2. Méthode de NEWTON-RAPHSON
II.2.3.3. Méthode de la bi-factorisation de K-ZOLLENKOPFF
II.2.3.4. Méthode du découplage actif-réactif
II.2.3.5. Méthode du DC-FlOW
II.2.4. Méthode de renforcement d’un réseau
II.2.4.1. Augmentation des sections des conducteurs
II.2.4.2. Compensation de l’énergie réactive
II.2.4.3. Renforcement de puissance
Chapitre 3. ANALYSE DU RESEAU EN REGIME TRANSITOIRE
II.3.1. Introduction
II.3.2. Phénomène de court-circuit
II.3.2.1. But de l’étude
II.3.2.2. Types de court-circuit
II.3.2.3. Méthode de calcul des courants de court-circuit
II.3.2.4. Puissance de court-circuit
II.3.3. Les différentes surtensions
II.3.3.1. Les surtensions de commutation
II.3.3.2. Les surtensions atmosphériques
II.3.3.3. Mécanismes de propagation
Chapitre 4. MOYENS DE PROTECTION DES INSTALLATIONS DU RESEAU D’ENERGIE ELECTRIQUE
II.4.1. Introduction
II.4.2. But du système de protection
II.4.3. Moyens de protection contre les surintensités
II.4.3.1. Les fusibles
II.4.3.2. Les relais
II.4.3.3. Les disjoncteurs
II.4.4. Moyens de protection contre les surtensions
II.4.4.1. Les protections primaires
II.4.4.2. Les protections secondaires
Partie III. APPLICATIONS ET RESULTATS
CONLUSION
