L’injection de production modifie toutes les tensions sur le réseau

En modifiant les transits de puissance tout le long du départ, le raccordement d’une installation de production a pour effet de modifier la tension en chacun des nœuds du réseau, bien que l’impact soit généralement le plus important au point de raccordement du producteur.

La capacité d’accueil d’un poste HTA/BT dépend de l’emplacement des producteurs

La résistance équivalente étant plus importante en bout de ligne qu’en début de départ, une installation de production aura d’autant plus d’impact sur les variations de tension si elle est éloignée du poste, à puissance équivalente. Nécessairement, la « place » laissée ensuite aux autres producteurs ne sera pas la même en fonction de la position et de la puissance des producteurs déjà raccordés.

Le calcul de la capacité d’accueil nécessite de connaître le tracé du réseau, ses caractéristiques techniques, la localisation et la puissance des utilisateurs raccordés

Le réseau pris en exemple ci-dessous comporte un seul départ mais qui se sépare très vite en deux branches (1 et 2) et très vite en quatre branches distinctes qui vont avoir des plans de tension différents. Cependant, ce réseau ne s’apparente pas d’un réseau avec quatre départs où les plans de tension seraient indépendants les uns des autres, ayant en commun seulement l’impact de la variation de tension dans le poste de transformation.

Pour réaliser l’analyse des plans de tension, il a été nécessaire de connaître :

• la nature et la section des câbles (donnée réelle)
• le tracé du réseau basse tension (donnée réelle)
• la puissance soutirée en chaque nœud de réseau avant l’arrivée des producteurs (hypothèse)
• la puissance des producteurs existants (hypothèse).

La puissance souscrite par les consommateurs est une donnée clé qui n’est généralement pas accessible pour des raisons de protection des données. Une hypothèse est donc prise dans l’exemple en fonction de la typologie des bâtiments et de leur surface. De la même manière la localisation précise et la puissance des producteurs existants n’est pas fournie. Pour aller plus loin sur les données, voir l’article rédigé à cet effet Données et diagnostic .

Chaque branche est représentée dans le graphe ci-dessous par une courbe représentant l’évolution de la variation de tension entre le poste et son extrémité. Avant l’arrivée des producteurs, les chutes de tension sont les plus importantes sur les branches les plus longues (2321 et 2322). 

Ci-contre, deux producteurs sont raccordés : 5,2 kVA sur la branche 2221 et 4,6 kVA sur la branche 2322. Ces valeurs correspondent à un dimensionnement de 90 % de la puissance de l’onduleur par rapport au potentiel maximal de la toiture en kilowatt-crête. Ces deux producteurs ont une puissance inférieure à 6 kVA et sont raccordés en monophasé.

La capacité d’accueil peut être fortement réduite par un producteur monophasé en bout de ligne

L’exemple fourni permettre d’observer les phénomènes suivants :

• Les branches où il n’y a pas d’installation de production (11, 12, 13, 21) sont très peu affectées par l’arrivée des deux producteurs : la différence de variation de tension entre le cas sans producteur et le cas avec producteur est inférieure à 0,5%.
• Le raccordement des deux producteurs a un effet majeur sur les variations de tension de leur branche respective, en particulier sur la branche la plus longue :
  • les chutes de tension passent d’environ -2% à 0% en bout de ligne sur la branche la plus courte 2221 et d’environ -2% à -1% pour les branches liées 221 et 2222.
  • les chutes de tension passent d’environ -6,5% à -2,5% pour la branche la plus longue 2322 et d’environ -5,5% à -3% sur la branche liée 2321.

L’injection de production en un nœud a donc un effet majeur sur la branche où il est situé et un effet bien moindre sur la tension des nœuds sur les autres branches.

Dans l’exemple donné ici, le plan de tension représenté tient compte du fait que le producteur n’injecte que sur une phase, mais il suppose que le réseau était équilibré avant l’arrivée des producteurs, c’est-à-dire que l’on suppose que les consommateurs soutirent une puissance équivalente sur chaque phase — voir la partie Déséquilibre entre phases dans l’article sur les Principes physiques de l’intégration au réseau . Il s’agit d’une approximation importante et qui est fausse lorsque les réseaux comportent peu de consommateurs. Avec l’arrivée des compteurs communicants et les campagnes de mesures ponctuelles, la connaissance du déséquilibre réel tend à s’améliorer et permettra de mieux comprendre les phénomènes induits par des soutirages ou des injections en monophasé.

Suivant l’ordre dans lequel les producteurs sont raccordés sur un poste, la capacité d’accueil de ce dernier ne sera pas du tout la même

A réseau constant, une même puissance totale de production génèrera des plans de tension très différents selon la manière dont cette puissance est répartit sur ce départ. Autrement dit, selon que l’on raccorde d’abord 30kW sur un hangar agricole à 200 mètres du poste puis 20kW sur le toit de l’école à 50 mètres du poste, ou 30kW sur le toit de la salle polyvalente à 30 mètres du poste et 20kW sur le toit de la mairie situé à 20 mètres du poste, la tension au compteur de la boulangerie à 40 mètres du poste ne sera pas la même.

Le problème se pose souvent en sens inverse : si l’élévation de tension maximale est fixé, quelles combinaisons d’installations de production sont possibles pour le même réseau ?  

La capacité d’accueil peut être limitée par la nature et la section des câbles ou par la puissance nominale du transformateur

Tout comme les contraintes de tension, les câbles imposent des limites d’intensité admissible, pour éviter l’échauffement du câble. Il est rare d’atteindre ces limites avant d’atteindre une contrainte de tension, mais cela est possible sur des très courtes longueurs.

De même, raccorder une installation de production de 100 kW sur un poste de distribution de 50 kVA est impossible du point de vue de la contrainte de courant.

La capacité d’accueil peut être limitée par le nombre de départs dans le poste

Les installations basse tension de puissance supérieure à 120kVA, qu’elles soient en consommation ou en production, doivent être raccordées par un départ dédié au poste de distribution. Un départ dédié est une ligne physique où le consommateur ou le producteur est le seul à être raccordé.

Les postes de distribution sont limités en nombre de départs par leur conception. Par exemple, les petits postes en haut de poteau sont limités à 2 départs. Les postes urbains au sol comporte 4 à 8 départs selon les typologies.

Si le nombre de départs maximal est atteint dans un poste, il ne sera pas possible de raccorder à ce réseau une installation de production de puissance supérieure à 120kVA même si elle ne générait pas de contraintes de courant ni de tension.