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Architecture technique du réseau

Architecture technique du réseau électrique

Le réseau électrique a pour fonction de relier des consommateurs et des producteurs d'électricité dans une triple logique de sécurité d’approvisionnement, d’optimisation des investissements et de minimisation des coûts de fonctionnement.
Pour cela, il s’appuie sur la capacité de mutualisation dans l’espace et dans le temps qui le caractérise. En effet, les consommateurs ne consomment pas tous au même moment et les moyens de production ne tombent pas tous en panne en même temps :  c'est ce qu'on appelle le foisonnement.

En permettant la mutualisation de moyens de production entre un grand nombre de consommateurs qui peuvent être éloignés les uns des autres, le réseau réduit fortement le besoin de capacité totale installée (en mégawatts ou MW) pour une production donnée d'électricité (en mégawattheures ou MWh).  S’il n’existait pas, il serait nécessaire de prévoir, pour chaque consommateur, une capacité de production égale à l’appel de puissance maximal sur l’année ainsi qu'un moyen de secours de même puissance en cas de panne du moyen de production principal.

Concrètement, cela a pour conséquence pour la France que la puissance totale des moyens de production toutes filières confondues (nucléaire, thermique à flamme, hydraulique et autres renouvelables) de l’ordre de 100 GW, est 3 à 4 fois inférieure à la puissance souscrite cumulée des 34 millions de ménages et des centaines de milliers d’entreprises et de collectivités locales qui sont alimentés par le réseau électrique qui se situe entre 300 et 400 GW.

Ainsi, le réseau est par lui-même un extraordinaire outil d’efficacité énergétique quasiment sans égal – ce qui ne veut pas dire qu’il ne doit pas continuer à s’améliorer pour contribuer toujours plus efficacement à la transition énergétique !

relier consommateurs et producteurs

Pour relier consommateurs et producteurs, le réseau électrique est composé de :

  • Lignes (conducteurs métalliques aériens ou souterrains) ;
  • Transformateurs ou postes (organes permettant de réduire ou d’augmenter le niveau de tension entre différents tronçons du réseau) ;
  • Dispositifs de protection (organes de coupure en cas d’incident ou pour les interventions de maintenance).

Plus le niveau de tension d’une ligne est élevé, moins les pertes en ligne sont importantes pour une puissance donnée : c’est pourquoi le transport d'électricité sur des grandes distances se fait en très haute tension. Revers de la médaille, de tels niveaux de tension présentent des problèmes de sécurité incompatibles avec la présence d'êtres humains : l'électricité doit donc être distribuée aux consommateurs finaux à des niveaux de tension bien plus faibles.

En France, le réseau dit de "transport" est constitué de lignes à haute ou très haute tension relevant du niveau "HTB" qui va de 63 000 à 400 000 Volts (63 à 400 kV) tandis que le réseau de distribution est composé de lignes à moyenne tension (niveau "HTA" à 20 kV, plus rarement à 15 kV) et à basse tension (niveau "BT" à 400 V en triphasé et 230 V en monophasé).

Les transformateurs situés dans les postes électriques ont pour fonction d'élever ou d'abaisser la tension entre ces différents niveaux. Les postes qui assurent l’interface entre le réseau de transport et le réseau de distribution sont appelés « postes sources » qui sont un peu plus de 2 000 en France, tandis que le passage de la HTA à la BT se fait via des « postes de distribution HTA/BT », que l’on trouve dans des armoires de rue en ville ou accrochés sur les poteaux électriques à la campagne et qui sont près de 800 000.

Le réseau de transport

Avec plus de 100 000 km de lignes, le réseau de transport accueille les grands sites de production (centrales nucléaires ou fossiles, grands barrages, parcs éoliens et parcs photovoltaïques au sol) et les plus gros consommateurs, notamment industriels. Il est également utilisé pour les échanges d’électricité entre pays voisins via les interconnexions dont la capacité totale est aujourd’hui de l’ordre de 15 gigawatts (15 GW, soit 15 000 MW).

Le réseau de distribution

Tous les autres consommateurs et producteurs sont raccordés au réseau de distribution : avec plus de 600 000 km de lignes, la moyenne tension HTA accueille la petite hydraulique (moins de 10 MW) et la plupart des parcs éoliens et centrales photovoltaïques de moyenne puissance, ainsi que les consommateurs industriels et tertiaires (immeubles de bureaux, centres commerciaux, équipements publics, etc.). La basse tension BT quant à elle dispose de plus de 700 000 km de lignes et dessert tous les autres utilisateurs du réseau, que ce soit pour consommer (ménages, petit commerce, petit tertiaire, agriculture, …) ou pour produire (principalement à l’aide de systèmes photovoltaïques en toiture).

Schéma réseau distri.pngSchéma du réseau de distribution de son alimentation par le poste source aux utilisateurs raccordés en basse tension. Source : Hespul

Niveaux de tension et seuils de puissance

L'électricité est donc transportée et distribuée à différents niveaux de tension.

Au niveau international, les niveaux de tension sont classifiés en basse, moyenne et haute tension. La commission internationale électronique donne les seuils suivants pour ces niveaux de tension (IEC 60038) :

Niveau de tension Seuil de tension
Basse-tension 0-1 kV
Moyenne-tension 1-35 kV
Haute-tension 35-230 kV
Extra haute-tension > 230 kV

En France, 3 niveaux de tension ont été définis : la basse tension (BT), la  haute tension A (HTA) et la haute tension B (HTB) qui elle-même comprend 3 niveaux HTB1, HTB2 et HTB3. Suivant sa puissance de raccordement, un utilisateur du réseau va se raccorder sur l'un ou l'autre de ces niveaux de tension. Les arrêtés du 23 avril 2008 relatifs aux prescriptions techniques de conception et de fonctionnement pour le raccordement au réseau public de transport et de distribution d'électricité d'une installation de production d'énergie électrique fixent ces seuils de puissance par niveau de tension :

Niveau de tension Tension nominale Seuil de puissance haut - normal Seuil de puissance haut - dérogation
BT monophasé 230 V

6 kVA pour un producteur

18 kVA pour un consommateur

NA
BT triphasé 400 V 250 kVA NA
HTA

20 kV

(ou 15kV)

12MW  pour un producteur

40MW pour un consommateur

17MW pour un producteur

HTB1 63 ou 90 kV 50 MW 100 MW
HTB2 150 ou 225 kV 250 MW 600 MW
HTB3 400 kV NA NA

 

Dernière Mise à jour : 19/02/2020

Architecture technique du réseau

Architecture technique du réseau électrique

Le réseau électrique a pour fonction de relier des consommateurs et des producteurs d'électricité dans une triple logique de sécurité d’approvisionnement, d’optimisation des investissements et de minimisation des coûts de fonctionnement.
Pour cela, il s’appuie sur la capacité de mutualisation dans l’espace et dans le temps qui le caractérise. En effet, les consommateurs ne consomment pas tous au même moment et les moyens de production ne tombent pas tous en panne en même temps :  c'est ce qu'on appelle le foisonnement.

En permettant la mutualisation de moyens de production entre un grand nombre de consommateurs qui peuvent être éloignés les uns des autres, le réseau réduit fortement le besoin de capacité totale installée (en mégawatts ou MW) pour une production donnée d'électricité (en mégawattheures ou MWh).  S’il n’existait pas, il serait nécessaire de prévoir, pour chaque consommateur, une capacité de production égale à l’appel de puissance maximal sur l’année ainsi qu'un moyen de secours de même puissance en cas de panne du moyen de production principal.

Concrètement, cela a pour conséquence pour la France que la puissance totale des moyens de production toutes filières confondues (nucléaire, thermique à flamme, hydraulique et autres renouvelables) de l’ordre de 100 GW, est 3 à 4 fois inférieure à la puissance souscrite cumulée des 34 millions de ménages et des centaines de milliers d’entreprises et de collectivités locales qui sont alimentés par le réseau électrique qui se situe entre 300 et 400 GW.

Ainsi, le réseau est par lui-même un extraordinaire outil d’efficacité énergétique quasiment sans égal – ce qui ne veut pas dire qu’il ne doit pas continuer à s’améliorer pour contribuer toujours plus efficacement à la transition énergétique !

relier consommateurs et producteurs

Pour relier consommateurs et producteurs, le réseau électrique est composé de :

  • Lignes (conducteurs métalliques aériens ou souterrains) ;
  • Transformateurs ou postes (organes permettant de réduire ou d’augmenter le niveau de tension entre différents tronçons du réseau) ;
  • Dispositifs de protection (organes de coupure en cas d’incident ou pour les interventions de maintenance).

Plus le niveau de tension d’une ligne est élevé, moins les pertes en ligne sont importantes pour une puissance donnée : c’est pourquoi le transport d'électricité sur des grandes distances se fait en très haute tension. Revers de la médaille, de tels niveaux de tension présentent des problèmes de sécurité incompatibles avec la présence d'êtres humains : l'électricité doit donc être distribuée aux consommateurs finaux à des niveaux de tension bien plus faibles.

En France, le réseau dit de "transport" est constitué de lignes à haute ou très haute tension relevant du niveau "HTB" qui va de 63 000 à 400 000 Volts (63 à 400 kV) tandis que le réseau de distribution est composé de lignes à moyenne tension (niveau "HTA" à 20 kV, plus rarement à 15 kV) et à basse tension (niveau "BT" à 400 V en triphasé et 230 V en monophasé).

Les transformateurs situés dans les postes électriques ont pour fonction d'élever ou d'abaisser la tension entre ces différents niveaux. Les postes qui assurent l’interface entre le réseau de transport et le réseau de distribution sont appelés « postes sources » qui sont un peu plus de 2 000 en France, tandis que le passage de la HTA à la BT se fait via des « postes de distribution HTA/BT », que l’on trouve dans des armoires de rue en ville ou accrochés sur les poteaux électriques à la campagne et qui sont près de 800 000.

Le réseau de transport

Avec plus de 100 000 km de lignes, le réseau de transport accueille les grands sites de production (centrales nucléaires ou fossiles, grands barrages, parcs éoliens et parcs photovoltaïques au sol) et les plus gros consommateurs, notamment industriels. Il est également utilisé pour les échanges d’électricité entre pays voisins via les interconnexions dont la capacité totale est aujourd’hui de l’ordre de 15 gigawatts (15 GW, soit 15 000 MW).

Le réseau de distribution

Tous les autres consommateurs et producteurs sont raccordés au réseau de distribution : avec plus de 600 000 km de lignes, la moyenne tension HTA accueille la petite hydraulique (moins de 10 MW) et la plupart des parcs éoliens et centrales photovoltaïques de moyenne puissance, ainsi que les consommateurs industriels et tertiaires (immeubles de bureaux, centres commerciaux, équipements publics, etc.). La basse tension BT quant à elle dispose de plus de 700 000 km de lignes et dessert tous les autres utilisateurs du réseau, que ce soit pour consommer (ménages, petit commerce, petit tertiaire, agriculture, …) ou pour produire (principalement à l’aide de systèmes photovoltaïques en toiture).

Schéma réseau distri.pngSchéma du réseau de distribution de son alimentation par le poste source aux utilisateurs raccordés en basse tension. Source : Hespul

Niveaux de tension et seuils de puissance

L'électricité est donc transportée et distribuée à différents niveaux de tension.

Au niveau international, les niveaux de tension sont classifiés en basse, moyenne et haute tension. La commission internationale électronique donne les seuils suivants pour ces niveaux de tension (IEC 60038) :

Niveau de tension Seuil de tension
Basse-tension 0-1 kV
Moyenne-tension 1-35 kV
Haute-tension 35-230 kV
Extra haute-tension > 230 kV

En France, 3 niveaux de tension ont été définis : la basse tension (BT), la  haute tension A (HTA) et la haute tension B (HTB) qui elle-même comprend 3 niveaux HTB1, HTB2 et HTB3. Suivant sa puissance de raccordement, un utilisateur du réseau va se raccorder sur l'un ou l'autre de ces niveaux de tension. Les arrêtés du 23 avril 2008 relatifs aux prescriptions techniques de conception et de fonctionnement pour le raccordement au réseau public de transport et de distribution d'électricité d'une installation de production d'énergie électrique fixent ces seuils de puissance par niveau de tension :

Niveau de tension Tension nominale Seuil de puissance haut - normal Seuil de puissance haut - dérogation
BT monophasé 230 V

6 kVA pour un producteur

18 kVA pour un consommateur

NA
BT triphasé 400 V 250 kVA NA
HTA

20 kV

(ou 15kV)

12MW  pour un producteur

40MW pour un consommateur

17MW pour un producteur

HTB1 63 ou 90 kV 50 MW 100 MW
HTB2 150 ou 225 kV 250 MW 600 MW
HTB3 400 kV NA NA

 

Dernière Mise à jour : 19/02/2020

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