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Principes physiques de l'intégration du PV en moyenne tension

Raccordement des producteurs HTA

Le réseau a été conçu historiquement pour distribuer l’électricité produite de la très haute vers la basse tension, mais peut techniquement fonctionner dans un sens comme dans l’autre

Le réseau électrique tel qu’on le connaît aujourd’hui a été conçu pour alimenter des consommateurs majoritairement raccordés en basse tension (400 V) par des centrales de production raccordées en haute ou très haute tension : de 20 kV – petites centrales hydrauliques - à 400 kV pour les centrales nucléaires. Néanmoins, le réseau moyenne tension accueillait déjà quelques centrales hydrauliques de moyenne taille et centrales de cogénération, par exemple les incinérateurs dans les villes.

Ces installations injectent de l’électricité dans les infrastructures existantes. En effet, câbles et transformateurs fonctionnent indistinctement dans un sens ou dans l’autre. L’article sur les Principes physiques de l’intégration du photovoltaïque au réseau basse tension explique en détails les conséquences du raccordement de producteurs sur le réseau. Les phénomènes d’inversion des flux et d’élévation de tension sont essentiellement les mêmes sur les réseaux basse et moyenne tension.

Le présent article complète ces principes avec les particularités du réseau moyenne tension.

Les règles de dimensionnement du gestionnaire de réseau de distribution sont quant à elles décrites dans l’article Principes d'études et de dimensionnement en moyenne tension (en cours de rédaction).

Caractéristiques des réseaux HTA

L’architecture générale du réseau est décrite dans l’article Architecture du réseau. Le réseau moyenne tension, généralement appelé « HTA » pour Haute Tension A, est le plus haut niveau de tension du réseau de distribution. Les lignes HTA qui partent du poste source (poste HTB/HTA) se nomment des « départs HTA » : ce sont les artères du réseau de distribution sur lesquelles sont raccordés les postes de transformation publics et privés vers la basse tension (BT).

Réseaux HTA - Exemples.pngExemples de réseaux HTA arborescent (à gauche) et en coupure d’artère (à droite) : le poste source est symbolisé par le rond rouge, et les postes HTA/BT par des ronds bleus. Source : Open Data Enedis, mise en forme Hespul.

Comportement en tension

Le régleur en charge permet de maintenir une tension définie en sortie de poste source


Les postes sources sont équipés d’un ou plusieurs régleurs en charge (un par transformateur) qui, comme leur nom l’indique, permet de faire varier le rapport de transformation entre la tension HTB en entrée de poste source (primaire) et la tension HTA de sortie (secondaire) sans avoir besoin de mettre le poste hors charge. La tension HTA en sortie de transformateur est la même pour tous les départs alimentés ; l’optimisation de la position du régleur en charge doit donc se faire en tenant compte des caractéristiques consommation / production de tous les départs alimentés.

Le régleur en charge est un équipement motorisé composé de 17 prises permettant d’atteindre une valeur de cible quelque soit la tension d’arrivée. En effet, le régleur s’ajuste en permanence pour que la tension HTA en sortie de transformateur soit la plus proche possible de la tension de consigne définie par le gestionnaire de réseau dans les études d’exploitation du réseau. La tension de consigne est comprise entre +2% et +4% de la tension nominale (20kV). Les réseaux HTA fortement chargés ont tendance à avoir des tensions de consigne à +4% l’hiver, alors que des réseaux HTA sur lesquels de nombreux producteurs photovoltaïques sont raccordés auront plutôt une tension de consigne à +2% l’été.

Le réseau HTA permet de raccorder les parcs au sol photovoltaïques et les parcs éoliens

Les installations de production de puissance entre 250 kW et 12 (ou 17) MW sont raccordées en moyenne tension. Ce type de puissance correspond à des très grandes toitures photovoltaïques, ombrières de parking et parcs éoliens. L’article sur Architecture technique du réseau résume ces seuils de puissance de raccordement aux différents niveaux de tension sur le réseau.

Le raccordement de l’installation en HTA doit respecter des critères techniques


Comme pour toute installation demandant à se raccorder sur le réseau électrique, une étude électrique doit être réalisée pour assurer que le raccordement de l’installation n’engendre pas une variation de la tension au-delà des seuils de qualité (+/- 10,25 % de la tension nominale : définis dans la page « Caractéristique des réseaux HTA ») ni une augmentation des flux transités qui ne serait pas soutenable pour les câbles (contrainte d’intensité).

A la différence d’un raccordement en basse tension, l’étude de raccordement en HTA comporte deux analyses : une analyse dans le schéma électrique « normal » et une analyse en schéma « de secours » (ou « secourant d’exploitation ») mis en œuvre en modifiant la position des interrupteurs manuels ou télécommandés. Autrement dit, la puissance de production doit pouvoir transiter également dans une situation où le point de livraison est alimenté d’une manière différente pendant un incident ou au cours de travaux sur le réseau.

Des solutions d’intégration au réseau permettent de limiter l’impact sur le réseau


Le réseau HTA est structurant pour le réseau de distribution : la perte d’une ligne suite à un incident climatique par exemple peut entraîner la coupure d’électricité de dizaines de milliers de foyers. Le réseau HTA est donc une infrastructure stratégique dont les caractéristiques (décrites en détails dans la section suivante) sont assez différentes du réseau BT.

Grâce aux spécificités des réseaux HTA, des solutions d’optimisation du raccordement des producteurs en HTA sont mises en œuvre, en particulier l’absorption de puissance réactive, la limitation de la puissance active et la modification de la tension en sortie du poste de transformation HTB/HTA, dénommé « poste source »

Dernière Mise à jour : 18/03/2020
Article suivant Caractéristiques des réseaux HTA

Les réseaux HTA ont des caractéristiques plus favorables à l’injection que les réseaux BT

Les réseaux HTA comportent plusieurs différences majeures avec les réseaux BT qui contribuent à faciliter le raccordement des producteurs sur ce réseau. Elles sont synthétisées ci-dessous et développées plus en détails par la suite :

  1.  Ils sont souvent maillés, en particulier dans les zones de consommation denses : ceci signifie qu’un même poste HTA/BT peut être alimenté par deux départs HTA différents, émanant du même poste source ou de postes sources différents.
  2. Les réseaux HTA sont équipés de multiples interrupteurs manuels ou télécommandés permettant rapidement d’isoler un défaut et de réalimenter les clients non concernés grâce au maillage des réseaux.
  3. Le rapport de transformation du poste source varie constamment, grâce au régleur en charge, pour maintenir une tension définie en sortie de poste source, appelée « tension de consigne ».
  4. La tension étant 50 fois plus importante sur ce réseau, les variations de puissance génèrent des variations de tension bien moindres pour une même longueur et section de câble.

Le maillage du réseau HTA et la présence d’interrupteurs permet une grande souplesse pour gérer les contraintes

Réseau HTA coupure artère.pngSchéma d'un réseau moyenne tension (HTA) en coupure d'artère.

Les réseaux HTA sont souvent totalement ou en partie maillés, c’est-à-dire que les postes publics HTA/BT ou les clients HTA qui y sont raccordés peuvent être alimentés de deux manières différentes (voir schéma ci-dessous). En milieu rural, le maillage est réalisé plutôt sur l’artère principale, alors que les branches secondaires sont en antenne.

Le maillage, ou bouclage, permet de disposer de schémas d’alimentation alternatifs, dit schémas de secours, utilisés généralement en cas d’incidents (par exemple, chute d’un arbre sur une ligne) ou en cas de travaux prévus sur une branche du réseau pour isoler la portion de réseau concerné tout en continuant d’alimenter les utilisateurs raccordés sur le reste de l’artère. Les interrupteurs peuvent pour certains être télécommandés depuis l’agence de conduite du gestionnaire de réseau de distribution. Le maillage permet aussi de reconfigurer le schéma « normal » pour améliorer la qualité d’alimentation en HTA en répartissant au mieux les charges et les injections.  C’est donc une conception qui recèle de nombreux atouts en planification comme en exploitation, comparé à un réseau basse tension qui lui est plutôt statique.

Le réseau HTA est robuste aux variations de puissance

Formule variation tension.png

Sur le réseau HTA, comme sur le réseau BT (voir la page Comportement en tension), la variation de tension est proportionnelle à la distance. Néanmoins, en HTA, le dénominateur (la tension nominale au carré, Un2) est 2 500 plus grand que dans la formule en basse tension. Pour une même puissance, section et longueur de câble, la variation de tension est donc d’autant plus faible.

La tension en sortie du poste source (côté réseau de distribution) est constante grâce à l’ajustement de paramètres en temps réel dans le poste

Le poste source est équipée d’un régleur en charge, équipement motorisé qui permet littéralement de changer le rapport de transformation entre la tension à l’arrivée (primaire) côté HTB (transport) et la tension de sortie (secondaire) côté HTA (distribution) du poste en charge. Ceci permet de maintenir une tension de sortie constante à une valeur prédéfinie (généralement Un +2% ou Un +4%), appelée « tension de consigne », malgré des fluctuations plus ou moins importantes de la tension du réseau de transport. En quelque sorte, le régleur en charge permet de limiter l’impact des variations de tension du réseau de transport sur le réseau de distribution (et vice-versa), ce qui facilite :

  • la planification et les études de raccordement des producteurs en limitant les situations à analyser ;
  • l’exploitation en limitant le besoin de coordination avec le réseau de transport.

La puissance réactive, composante de la puissance apparente qui n’est pas utile au travail, joue un rôle plus important en HTA qu’en BT

Les notions de puissance active, réactive et apparente sont expliquées dans l’article Le cas particulier du courant alternatif. La puissance active « P », mesurée en Watts, est la puissance utile effectivement utilisée par les appareils électriques pour l’usage auquel ils répondent : les producteurs produisent des kilowattheures de puissance active à des consommateurs (ou consomment pour eux-mêmes ces kWh dans le cas de l’autoconsommation). Cependant, en HTA, les producteurs consomment ou injectent également des kilowattheures de puissance réactive de manière à contribuer à limiter des variations de tension.

En effet, en HTA, la puissance réactive joue un rôle important dans la variation de tension. La variation de tension dépend de l’impédance qui est composée de la résistivité (r1) et de la réactance (x) des câbles. C’est le rapport entre ces deux valeurs qui détermine l’influence respective de la puissance active et de la puissance réactive sur la variation de tension :

  • en BT, en aérien, le ratio r1/x est généralement autour de 3 à 9 (inversement proportionnel à la section de câble) vu les sections utilisées. Sur les réseaux souterrains, il est d’environ 2 à 3 (les sections étant généralement plus importantes qu’en aérien).
  • en HTA, le ratio r1/x est autour de 0,5 à 1.

Ceci signifie qu’en HTA, la puissance réactive a un effet non négligeable, voire équivalent à l’effet de la puissance active, sur la variation de tension. Ainsi, bien que la puissance réactive soit une composante que l’on cherche plutôt à limiter au maximum parce qu’elle ne produit pas de travail et qu’elle génère des pertes, c’est une composante utilisée dans une certaine proportion pour limiter l’effet des producteurs sur l’élévation de tension.

  • Tableau récapitulatif des caractéristiques comparées d'un réseau moyenne tension et d'un réseau basse tension :

    Caractéristiques

    Moyenne tension

    Basse tension

    Type de réseaux

    souvent maillés (coupure d’artère ou double dérivation)

    en antenne

    Localisation d’interrupteurs

    le long des départs (télécommandés sur l’artère principale)

    uniquement au niveau des départs dans le tableau du poste HTA/BT

    Rapport de transformation dans le poste

    variable en charge

    fixe en charge (défini à la mise en service du poste)

    modifiable hors charge de manière exceptionnelle

    Tension nominale

     20 000V

    400V

    Caractéristiques des câbles

    nus : les 3 phases sont éloignées les unes des autres du fait du champ électromagnétique générée par la tension de 20kV

    nus ou isolés et torsadés : dans tous les cas, les phases sont assez rapprochées

    Variation de tension maximale autorisée par la réglementation (arrêté 24 décembre 2007)

    5% par rapport à la tension contractuelle le long du départ, elle-même située à +/-5% de la tension nominale (au global l’élévation maximale est de 10,25% de Un)

    10% par rapport à la tension nominale dans le poste et le long du départ

Pour en savoir plus :

  • Description du réseau HTA français géré par Enedis: voir le Chapitre 2. Généralités sur les structures des Postes Sources et des réseaux HTA de la Documentation technique d’Enedis « Enedis-PRO-RES_50E »
Dernière Mise à jour : 18/03/2020
Article précédent Raccordement des producteurs HTA
Article suivant Comportement en tension

Les tensions sur les réseaux basse et moyenne tension sont liées

Evolution tension rsx HTA et BT.pngEvolution de la tension le long des réseaux HTA et BT. Source : Enedis-PRO-RES_43E.


Les réseaux HTA et BT ont une interaction forte : une tension basse en HTA se reporte sur le réseau BT. En effet, le réseau BT est statique : il n’y a pas d’équipement faisant office de régleur de la tension en temps réel au poste HTA/BT comme pour les postes source. Les postes de distribution (HTA/BT) sont également équipés de régleurs pour ajuster le rapport de transformation et ainsi compenser une tension basse en arrivée du poste (côté HTA), mais la modification du rapport de transformation est permanente : le rapport de transformation est fixé hors charge et peut être modifié seulement de manière exceptionnelle car nécessitant une mise hors charge du réseau et l’intervention d’agents. Ce sujet est développé plus en détails dans l’article Comportement en tension.

La variation de tension en HTA est limité à 5% de la tension contractuelle le long du départ

              La variation de tension (chute ou élévation) le long d’un départ HTA doit en toute saison rester inférieure ou égale à 5 % en schéma normal (8 % en schéma de secours). La valeur de référence pour cette variation est la tension dite « contractuelle », « Uc », qui est fixée dans le Contrat d’accès au réseau du producteur (CARD-I, conditions particulières) et se situe elle-même dans une plage +/-5% de la tension nominale « Un » selon les situations de réseau. 

Engagements contractuels HTA.png

 Extrait du document « Principes d'étude et règles techniques pour le raccordement au Réseau Public de Distribution géré par Enedis d'une Installation de Consommation en HTA » (Enedis-PRO-RES_50E) :

« Exemple pour U0 = 20 kV :
-    tension contractuelle Uc : Uc est située dans la plage U0 +/- 5% (19 000 à 21 000 V), par exemple 19 500 V ;
-    tension de fourniture Uf : pour la valeur de Uc = 19 500 V, Uf est située dans la plage 18 525 à 20 475 V. »

 En pratique, les seuils de variation de tension sont différents en départ mixte (ou « partagé » : c’est-à-dire desservant plusieurs utilisateurs) et en départ dédié (ou « direct » : c’est-à-dire alimentant uniquement l’utilisateur en question). Les règles techniques utilisées par le gestionnaire de réseau Enedis sont décrites dans l’article Principes d'études et de dimensionnement en moyenne tension (en cours de rédaction).

Le réseau HTA est robuste aux variations de puissance

Pour une même section de câble (et donc une même impédance linéique Z), une même distance et une même puissance, la variation de tension est bien moindre en HTA qu’en BT. Autrement dit, la distance entre l’installation de production et le poste peut être beaucoup plus grande en HTA qu’en BT tout en respectant les critères de qualité d’alimentation (Uc +/-5%).

Les schémas ci-dessous permettent de visualiser l'impact de la production sur le réseau HTA, à travers:

- la longueur théorique maximale que peut prendre un départ HTA en fonction de la puissance à raccorder et de la section de câble, pour limiter la variation de tension à 5%, en fonction de la section de câble;

- l'élévation de tension en fonction de la distance entre le point d'injection et le poste source et de la puissance d'injection, pour un départ HTA de section courante en souterrain (150 mm2).

Longueur maximale départ HTA.pngLongueur maximale du départ HTA pour limiter l’élévation de tension à 5% de Un (hypothèse tan(φ)=0,4). Source : Hespul.
Variation tension HTA fonction distance.pngÉlévation de tension sur un départ HTA en fonction de la distance du point d’injection au poste source pour différentes puissances injectées dans le cas d’une ligne de section 150mm2 (hypothèse tan(φ)=0,4). Source : Hespul.

 

Pour en savoir plus :

  • Contrat d’accès au Réseau Public de Distribution pour une installation de production raccordée en HTA, Conditions générales : Enedis-FOR-CF_13E / Conditions particulières : Enedis-FOR-CF_16E
  • Principes d’étude et de développement du réseau pour le raccordement des clients consommateurs et producteurs BT : Enedis-PRO-RES_43E
Dernière Mise à jour : 18/03/2020
Article précédent Caractéristiques des réseaux HTA

Principes physiques de l'intégration du PV en moyenne tension

Raccordement des producteurs HTA

Le réseau a été conçu historiquement pour distribuer l’électricité produite de la très haute vers la basse tension, mais peut techniquement fonctionner dans un sens comme dans l’autre

Le réseau électrique tel qu’on le connaît aujourd’hui a été conçu pour alimenter des consommateurs majoritairement raccordés en basse tension (400 V) par des centrales de production raccordées en haute ou très haute tension : de 20 kV – petites centrales hydrauliques - à 400 kV pour les centrales nucléaires. Néanmoins, le réseau moyenne tension accueillait déjà quelques centrales hydrauliques de moyenne taille et centrales de cogénération, par exemple les incinérateurs dans les villes.

Ces installations injectent de l’électricité dans les infrastructures existantes. En effet, câbles et transformateurs fonctionnent indistinctement dans un sens ou dans l’autre. L’article sur les Principes physiques de l’intégration du photovoltaïque au réseau basse tension explique en détails les conséquences du raccordement de producteurs sur le réseau. Les phénomènes d’inversion des flux et d’élévation de tension sont essentiellement les mêmes sur les réseaux basse et moyenne tension.

Le présent article complète ces principes avec les particularités du réseau moyenne tension.

Les règles de dimensionnement du gestionnaire de réseau de distribution sont quant à elles décrites dans l’article Principes d'études et de dimensionnement en moyenne tension (en cours de rédaction).

Le réseau HTA permet de raccorder les parcs au sol photovoltaïques et les parcs éoliens

Les installations de production de puissance entre 250 kW et 12 (ou 17) MW sont raccordées en moyenne tension. Ce type de puissance correspond à des très grandes toitures photovoltaïques, ombrières de parking et parcs éoliens. L’article sur Architecture technique du réseau résume ces seuils de puissance de raccordement aux différents niveaux de tension sur le réseau.

Le raccordement de l’installation en HTA doit respecter des critères techniques


Comme pour toute installation demandant à se raccorder sur le réseau électrique, une étude électrique doit être réalisée pour assurer que le raccordement de l’installation n’engendre pas une variation de la tension au-delà des seuils de qualité (+/- 10,25 % de la tension nominale : définis dans la page « Caractéristique des réseaux HTA ») ni une augmentation des flux transités qui ne serait pas soutenable pour les câbles (contrainte d’intensité).

A la différence d’un raccordement en basse tension, l’étude de raccordement en HTA comporte deux analyses : une analyse dans le schéma électrique « normal » et une analyse en schéma « de secours » (ou « secourant d’exploitation ») mis en œuvre en modifiant la position des interrupteurs manuels ou télécommandés. Autrement dit, la puissance de production doit pouvoir transiter également dans une situation où le point de livraison est alimenté d’une manière différente pendant un incident ou au cours de travaux sur le réseau.

Des solutions d’intégration au réseau permettent de limiter l’impact sur le réseau


Le réseau HTA est structurant pour le réseau de distribution : la perte d’une ligne suite à un incident climatique par exemple peut entraîner la coupure d’électricité de dizaines de milliers de foyers. Le réseau HTA est donc une infrastructure stratégique dont les caractéristiques (décrites en détails dans la section suivante) sont assez différentes du réseau BT.

Grâce aux spécificités des réseaux HTA, des solutions d’optimisation du raccordement des producteurs en HTA sont mises en œuvre, en particulier l’absorption de puissance réactive, la limitation de la puissance active et la modification de la tension en sortie du poste de transformation HTB/HTA, dénommé « poste source »

Caractéristiques des réseaux HTA

L’architecture générale du réseau est décrite dans l’article Architecture du réseau. Le réseau moyenne tension, généralement appelé « HTA » pour Haute Tension A, est le plus haut niveau de tension du réseau de distribution. Les lignes HTA qui partent du poste source (poste HTB/HTA) se nomment des « départs HTA » : ce sont les artères du réseau de distribution sur lesquelles sont raccordés les postes de transformation publics et privés vers la basse tension (BT).

Réseaux HTA - Exemples.pngExemples de réseaux HTA arborescent (à gauche) et en coupure d’artère (à droite) : le poste source est symbolisé par le rond rouge, et les postes HTA/BT par des ronds bleus. Source : Open Data Enedis, mise en forme Hespul.

Les réseaux HTA ont des caractéristiques plus favorables à l’injection que les réseaux BT

Les réseaux HTA comportent plusieurs différences majeures avec les réseaux BT qui contribuent à faciliter le raccordement des producteurs sur ce réseau. Elles sont synthétisées ci-dessous et développées plus en détails par la suite :

  1.  Ils sont souvent maillés, en particulier dans les zones de consommation denses : ceci signifie qu’un même poste HTA/BT peut être alimenté par deux départs HTA différents, émanant du même poste source ou de postes sources différents.
  2. Les réseaux HTA sont équipés de multiples interrupteurs manuels ou télécommandés permettant rapidement d’isoler un défaut et de réalimenter les clients non concernés grâce au maillage des réseaux.
  3. Le rapport de transformation du poste source varie constamment, grâce au régleur en charge, pour maintenir une tension définie en sortie de poste source, appelée « tension de consigne ».
  4. La tension étant 50 fois plus importante sur ce réseau, les variations de puissance génèrent des variations de tension bien moindres pour une même longueur et section de câble.

Le maillage du réseau HTA et la présence d’interrupteurs permet une grande souplesse pour gérer les contraintes

Réseau HTA coupure artère.pngSchéma d'un réseau moyenne tension (HTA) en coupure d'artère.

Les réseaux HTA sont souvent totalement ou en partie maillés, c’est-à-dire que les postes publics HTA/BT ou les clients HTA qui y sont raccordés peuvent être alimentés de deux manières différentes (voir schéma ci-dessous). En milieu rural, le maillage est réalisé plutôt sur l’artère principale, alors que les branches secondaires sont en antenne.

Le maillage, ou bouclage, permet de disposer de schémas d’alimentation alternatifs, dit schémas de secours, utilisés généralement en cas d’incidents (par exemple, chute d’un arbre sur une ligne) ou en cas de travaux prévus sur une branche du réseau pour isoler la portion de réseau concerné tout en continuant d’alimenter les utilisateurs raccordés sur le reste de l’artère. Les interrupteurs peuvent pour certains être télécommandés depuis l’agence de conduite du gestionnaire de réseau de distribution. Le maillage permet aussi de reconfigurer le schéma « normal » pour améliorer la qualité d’alimentation en HTA en répartissant au mieux les charges et les injections.  C’est donc une conception qui recèle de nombreux atouts en planification comme en exploitation, comparé à un réseau basse tension qui lui est plutôt statique.

Le réseau HTA est robuste aux variations de puissance

Formule variation tension.png

Sur le réseau HTA, comme sur le réseau BT (voir la page Comportement en tension), la variation de tension est proportionnelle à la distance. Néanmoins, en HTA, le dénominateur (la tension nominale au carré, Un2) est 2 500 plus grand que dans la formule en basse tension. Pour une même puissance, section et longueur de câble, la variation de tension est donc d’autant plus faible.

La tension en sortie du poste source (côté réseau de distribution) est constante grâce à l’ajustement de paramètres en temps réel dans le poste

Le poste source est équipée d’un régleur en charge, équipement motorisé qui permet littéralement de changer le rapport de transformation entre la tension à l’arrivée (primaire) côté HTB (transport) et la tension de sortie (secondaire) côté HTA (distribution) du poste en charge. Ceci permet de maintenir une tension de sortie constante à une valeur prédéfinie (généralement Un +2% ou Un +4%), appelée « tension de consigne », malgré des fluctuations plus ou moins importantes de la tension du réseau de transport. En quelque sorte, le régleur en charge permet de limiter l’impact des variations de tension du réseau de transport sur le réseau de distribution (et vice-versa), ce qui facilite :

  • la planification et les études de raccordement des producteurs en limitant les situations à analyser ;
  • l’exploitation en limitant le besoin de coordination avec le réseau de transport.

La puissance réactive, composante de la puissance apparente qui n’est pas utile au travail, joue un rôle plus important en HTA qu’en BT

Les notions de puissance active, réactive et apparente sont expliquées dans l’article Le cas particulier du courant alternatif. La puissance active « P », mesurée en Watts, est la puissance utile effectivement utilisée par les appareils électriques pour l’usage auquel ils répondent : les producteurs produisent des kilowattheures de puissance active à des consommateurs (ou consomment pour eux-mêmes ces kWh dans le cas de l’autoconsommation). Cependant, en HTA, les producteurs consomment ou injectent également des kilowattheures de puissance réactive de manière à contribuer à limiter des variations de tension.

En effet, en HTA, la puissance réactive joue un rôle important dans la variation de tension. La variation de tension dépend de l’impédance qui est composée de la résistivité (r1) et de la réactance (x) des câbles. C’est le rapport entre ces deux valeurs qui détermine l’influence respective de la puissance active et de la puissance réactive sur la variation de tension :

  • en BT, en aérien, le ratio r1/x est généralement autour de 3 à 9 (inversement proportionnel à la section de câble) vu les sections utilisées. Sur les réseaux souterrains, il est d’environ 2 à 3 (les sections étant généralement plus importantes qu’en aérien).
  • en HTA, le ratio r1/x est autour de 0,5 à 1.

Ceci signifie qu’en HTA, la puissance réactive a un effet non négligeable, voire équivalent à l’effet de la puissance active, sur la variation de tension. Ainsi, bien que la puissance réactive soit une composante que l’on cherche plutôt à limiter au maximum parce qu’elle ne produit pas de travail et qu’elle génère des pertes, c’est une composante utilisée dans une certaine proportion pour limiter l’effet des producteurs sur l’élévation de tension.

  • Tableau récapitulatif des caractéristiques comparées d'un réseau moyenne tension et d'un réseau basse tension :

    Caractéristiques

    Moyenne tension

    Basse tension

    Type de réseaux

    souvent maillés (coupure d’artère ou double dérivation)

    en antenne

    Localisation d’interrupteurs

    le long des départs (télécommandés sur l’artère principale)

    uniquement au niveau des départs dans le tableau du poste HTA/BT

    Rapport de transformation dans le poste

    variable en charge

    fixe en charge (défini à la mise en service du poste)

    modifiable hors charge de manière exceptionnelle

    Tension nominale

     20 000V

    400V

    Caractéristiques des câbles

    nus : les 3 phases sont éloignées les unes des autres du fait du champ électromagnétique générée par la tension de 20kV

    nus ou isolés et torsadés : dans tous les cas, les phases sont assez rapprochées

    Variation de tension maximale autorisée par la réglementation (arrêté 24 décembre 2007)

    5% par rapport à la tension contractuelle le long du départ, elle-même située à +/-5% de la tension nominale (au global l’élévation maximale est de 10,25% de Un)

    10% par rapport à la tension nominale dans le poste et le long du départ

Pour en savoir plus :

  • Description du réseau HTA français géré par Enedis: voir le Chapitre 2. Généralités sur les structures des Postes Sources et des réseaux HTA de la Documentation technique d’Enedis « Enedis-PRO-RES_50E »
Article précédent Raccordement des producteurs HTA
Article suivant Comportement en tension

Comportement en tension

Le régleur en charge permet de maintenir une tension définie en sortie de poste source


Les postes sources sont équipés d’un ou plusieurs régleurs en charge (un par transformateur) qui, comme leur nom l’indique, permet de faire varier le rapport de transformation entre la tension HTB en entrée de poste source (primaire) et la tension HTA de sortie (secondaire) sans avoir besoin de mettre le poste hors charge. La tension HTA en sortie de transformateur est la même pour tous les départs alimentés ; l’optimisation de la position du régleur en charge doit donc se faire en tenant compte des caractéristiques consommation / production de tous les départs alimentés.

Le régleur en charge est un équipement motorisé composé de 17 prises permettant d’atteindre une valeur de cible quelque soit la tension d’arrivée. En effet, le régleur s’ajuste en permanence pour que la tension HTA en sortie de transformateur soit la plus proche possible de la tension de consigne définie par le gestionnaire de réseau dans les études d’exploitation du réseau. La tension de consigne est comprise entre +2% et +4% de la tension nominale (20kV). Les réseaux HTA fortement chargés ont tendance à avoir des tensions de consigne à +4% l’hiver, alors que des réseaux HTA sur lesquels de nombreux producteurs photovoltaïques sont raccordés auront plutôt une tension de consigne à +2% l’été.

Les tensions sur les réseaux basse et moyenne tension sont liées

Evolution tension rsx HTA et BT.pngEvolution de la tension le long des réseaux HTA et BT. Source : Enedis-PRO-RES_43E.


Les réseaux HTA et BT ont une interaction forte : une tension basse en HTA se reporte sur le réseau BT. En effet, le réseau BT est statique : il n’y a pas d’équipement faisant office de régleur de la tension en temps réel au poste HTA/BT comme pour les postes source. Les postes de distribution (HTA/BT) sont également équipés de régleurs pour ajuster le rapport de transformation et ainsi compenser une tension basse en arrivée du poste (côté HTA), mais la modification du rapport de transformation est permanente : le rapport de transformation est fixé hors charge et peut être modifié seulement de manière exceptionnelle car nécessitant une mise hors charge du réseau et l’intervention d’agents. Ce sujet est développé plus en détails dans l’article Comportement en tension.

La variation de tension en HTA est limité à 5% de la tension contractuelle le long du départ

              La variation de tension (chute ou élévation) le long d’un départ HTA doit en toute saison rester inférieure ou égale à 5 % en schéma normal (8 % en schéma de secours). La valeur de référence pour cette variation est la tension dite « contractuelle », « Uc », qui est fixée dans le Contrat d’accès au réseau du producteur (CARD-I, conditions particulières) et se situe elle-même dans une plage +/-5% de la tension nominale « Un » selon les situations de réseau. 

Engagements contractuels HTA.png

 Extrait du document « Principes d'étude et règles techniques pour le raccordement au Réseau Public de Distribution géré par Enedis d'une Installation de Consommation en HTA » (Enedis-PRO-RES_50E) :

« Exemple pour U0 = 20 kV :
-    tension contractuelle Uc : Uc est située dans la plage U0 +/- 5% (19 000 à 21 000 V), par exemple 19 500 V ;
-    tension de fourniture Uf : pour la valeur de Uc = 19 500 V, Uf est située dans la plage 18 525 à 20 475 V. »

 En pratique, les seuils de variation de tension sont différents en départ mixte (ou « partagé » : c’est-à-dire desservant plusieurs utilisateurs) et en départ dédié (ou « direct » : c’est-à-dire alimentant uniquement l’utilisateur en question). Les règles techniques utilisées par le gestionnaire de réseau Enedis sont décrites dans l’article Principes d'études et de dimensionnement en moyenne tension (en cours de rédaction).

Le réseau HTA est robuste aux variations de puissance

Pour une même section de câble (et donc une même impédance linéique Z), une même distance et une même puissance, la variation de tension est bien moindre en HTA qu’en BT. Autrement dit, la distance entre l’installation de production et le poste peut être beaucoup plus grande en HTA qu’en BT tout en respectant les critères de qualité d’alimentation (Uc +/-5%).

Les schémas ci-dessous permettent de visualiser l'impact de la production sur le réseau HTA, à travers:

- la longueur théorique maximale que peut prendre un départ HTA en fonction de la puissance à raccorder et de la section de câble, pour limiter la variation de tension à 5%, en fonction de la section de câble;

- l'élévation de tension en fonction de la distance entre le point d'injection et le poste source et de la puissance d'injection, pour un départ HTA de section courante en souterrain (150 mm2).

Longueur maximale départ HTA.pngLongueur maximale du départ HTA pour limiter l’élévation de tension à 5% de Un (hypothèse tan(φ)=0,4). Source : Hespul.
Variation tension HTA fonction distance.pngÉlévation de tension sur un départ HTA en fonction de la distance du point d’injection au poste source pour différentes puissances injectées dans le cas d’une ligne de section 150mm2 (hypothèse tan(φ)=0,4). Source : Hespul.

 

Pour en savoir plus :

  • Contrat d’accès au Réseau Public de Distribution pour une installation de production raccordée en HTA, Conditions générales : Enedis-FOR-CF_13E / Conditions particulières : Enedis-FOR-CF_16E
  • Principes d’étude et de développement du réseau pour le raccordement des clients consommateurs et producteurs BT : Enedis-PRO-RES_43E
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Dernière Mise à jour : 18/03/2020

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