Qu'est-ce qu'un réseau électrique

Définition

Un réseau électrique, également connu sous le nom de réseau de distribution d'électricité, est défini comme un réseau complet qui intègre les unités de production, de transport et de distribution d'énergie. Sa fonction principale est de faciliter le transfert d'électricité des sources de production aux utilisateurs finaux. Une quantité importante d'électricité est transmise des centrales de production aux centres de charge à des tensions de 220 kV ou même plus élevées. Le réseau composé de ces lignes de transport à haute tension est appelé super réseau. Ce super réseau, à son tour, alimente en électricité le réseau de sous-transport, qui fonctionne généralement à des tensions de 132 kV ou inférieures.

Types de réseaux électriques

Les centrales électriques au sein d'un réseau électrique sont souvent situées près des sources de combustible pour minimiser les coûts de transport du système. Cependant, cela signifie généralement qu'elles sont éloignées des zones densément peuplées. L'électricité à haute tension produite dans ces centrales est abaissée à l'aide de transformateurs abaisseurs dans des postes de transformation avant d'être distribuée aux consommateurs. Les réseaux électriques peuvent être principalement classés en deux types :

Réseau régional

Un réseau régional est établi en reliant divers systèmes de transport au sein d'une zone géographique spécifique par des lignes de transport. Ce type de réseau vise à optimiser la distribution et la gestion de l'énergie à un niveau local ou régional, assurant que les besoins en électricité de la zone soient satisfaits de manière efficace.

Réseau national

Le réseau national est formé en interconnectant plusieurs réseaux régionaux. Il fournit un réseau de distribution d'énergie unifié et étendu à travers toute une nation, permettant le transfert sans heurts d'électricité entre différentes régions. Ce système interconnecté aide à équilibrer l'offre et la demande d'énergie à l'échelle du pays, améliorant ainsi la stabilité et la fiabilité globales du réseau.

Raisons de l'interconnexion des réseaux

L'interconnexion des réseaux électriques offre plusieurs avantages significatifs. Elle permet une utilisation optimale des ressources énergétiques, assurant que l'énergie soit distribuée de manière efficace dans différentes zones. Cette interconnexion renforce également la sécurité de l'approvisionnement en énergie, car les pannes dans une partie du réseau peuvent être compensées par l'énergie provenant d'autres régions interconnectées.

De plus, l'interconnexion des réseaux contribue à l'efficacité économique et à la fiabilité du système de puissance global. En reliant les centrales de production, il devient possible de réduire la capacité de production de réserve requise dans chaque zone individuelle. Cette approche de ressources partagées non seulement économise les coûts associés à l'entretien d'une puissance de secours excessive, mais améliore également la résilience et les performances globales du réseau électrique.

En cas de pic de charge soudain ou de perte de production d'énergie dans une zone spécifique du réseau électrique, cette zone peut tirer de l'énergie des zones adjacentes interconnectées. Cependant, pour assurer des interconnexions fiables, une certaine capacité de production, connue sous le nom de réserve tournante, est essentielle. La réserve tournante comprend des générateurs qui fonctionnent à une vitesse normale et sont prêts à fournir de l'énergie immédiatement si nécessaire.

Types d'interconnexions

Les interconnexions entre les réseaux électriques peuvent être principalement catégorisées en deux types : la liaison CAHT (Courant Alternatif Haute Tension) et la liaison CCHT (Courant Continu Haute Tension).

Interconnexion CAHT (Courant Alternatif Haute Tension)

Dans une liaison CAHT, deux systèmes de courant alternatif (CA) sont connectés via une ligne de transport CA. Pour une interconnexion réussie des systèmes CA, il est crucial de maintenir une fréquence rigoureusement contrôlée sur les deux systèmes. Dans un système 50 Hz, par exemple, la plage de fréquence acceptable se situe généralement entre 48,5 Hz et 51,5 Hz. Ce type d'interconnexion est appelé interconnexion synchrone ou liaison synchrone, car elle crée une connexion rigide entre les deux systèmes CA.

Malgré son utilisation répandue, l'interconnexion CA présente plusieurs limitations, et l'interconnexion des systèmes CA fait face aux défis suivants :

• Propagation des perturbations de fréquence : Comme l'interconnexion de deux réseaux CA est synchrone, toute fluctuation de fréquence dans un système est rapidement transmise à l'autre. Cela peut entraîner une instabilité à travers le réseau interconnecté.

• Impact des oscillations de puissance : Les oscillations de puissance dans un système CA peuvent affecter considérablement l'autre. Des oscillations de grande ampleur peuvent déclencher des coupures fréquentes des dispositifs de protection, potentiellement causant des pannes majeures dans le système. Dans les cas graves, de telles pannes peuvent conduire à l'effondrement total du réseau CA interconnecté.

• Augmentation des niveaux de fautes : La connexion d'un système CA existant à un autre via une ligne de liaison CA peut augmenter le niveau de fautes. Cela se produit car la ligne parallèle supplémentaire réduit la réactance équivalente du système interconnecté. Cependant, si les deux systèmes CA sont connectés à la même ligne de faute, le niveau de faute de chaque système individuel reste inchangé.

Interconnexion CCHT (Courant Continu Haute Tension)

Une interconnexion CC, ou liaison CC, offre un couplage plus flexible entre les deux systèmes CA connectés. Contrairement aux interconnexions CAHT, les liaisons CC sont non synchrones (asynchrones). L'approche d'interconnexion CCHT présente plusieurs avantages notables :

• Indépendance de fréquence : La nature asynchrone du système d'interconnexion CC permet de connecter des réseaux CA opérant à la même ou à des fréquences différentes. Cette caractéristique unique permet l'intégration transparente de systèmes CA divers tout en permettant à chaque système de maintenir ses normes de fréquence et de fonctionner indépendamment.

• Contrôle précis du flux de puissance : Les liaisons CCHT peuvent rapidement et de manière fiable contrôler la magnitude et la direction du flux de puissance en ajustant l'angle de conduction des convertisseurs. Ce mécanisme de contrôle précis améliore considérablement la limite de stabilité transitoire du système interconnecté, assurant une transmission d'énergie plus fiable.

• Amortissement des oscillations de puissance : En modulant le flux de puissance à travers la liaison CC, les interconnexions CCHT peuvent rapidement atténuer les oscillations de puissance dans les réseaux CA interconnectés. Cela améliore effectivement la stabilité globale du réseau électrique, réduit le risque de pannes en cascade et renforce la résilience du système.

À l'ère moderne, les réseaux électriques traditionnels sont de plus en plus remplacés par des réseaux intelligents. Grâce aux compteurs intelligents et aux appareils intelligents, les réseaux intelligents offrent une efficacité opérationnelle accrue, une meilleure gestion de la demande et des performances globales supérieures par rapport à leurs homologues conventionnels.