Figure (III.14): Exemple d'un réseau radial
Les réseaux réels comportant un grand nombre d’alternateurs et de barres de consommation montrent également une relation semblable entre le transfert de puissance active et la tension de la barre de charge. Puissance de charge en (p.u)
Figure (III.15): Caractéristiques P-V du réseau radial
D’après la figure (III.15), on peut remarquer que lorsque la puissance demandée augmente, la tension diminue progressivement jusqu'à atteindre une valeur critique Vcrit qui correspond à
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la puissance maximale transmissible par la ligne Pmax. Ce point est appelé point de bifurcation de tension (ou point d’effondrement de tension). Au delà de ce point, la tension chute d’une façon brusque et incontrôlable; c’est le phénomène d’effondrement de la tension. Ce phénomène peut s’expliquer comme suit : lorsque la charge croît, le courant circulant dans la ligne croît ; entraînant une chute de tension d’autant plus importante que le courant est plus grande, donc la tension aux bornes de la charge décroît.
L'instabilité de la tension d'un grand réseau est un problème de nature complexe. Plusieurs éléments d'un réseau contribuent à la création d'un scénario propice à une instabilité de tension. Les éléments suivants ont un impact important sur la stabilité de la tension du réseau:
Les alternateurs et le comportement de leurs dispositifs de réglages et de protection.
Les dispositifs à compensation shunt réglable et fixe.
Les changeurs de prises en charge et les transformateurs fixes. Les relais de protection.
Les caractéristiques de la charge.
Parmi ces éléments qui influent sur la stabilité de la tension, on retrouve les lignes de transport d'énergie. Les lignes de transport affectent considérablement les niveaux de tension en fonction de la charge. Si la charge est importante, la tension sur le réseau a tendance à être faible, par contre si la charge est faible, le niveau de tension peut en différents endroits sur le réseau, s'élever au-dessus de la tension nominale. Sur les lignes de transport non compensées, le taux de régulation de tension a donc tendance à être mauvais.
De la figure (III.15), une notion très importante et très utilisée dans l’étude et l’évaluation de la stabilité de tension est la marge de la stabilité de tension, laquelle est considérée comme un indice efficace de l’évaluation de la stabilité de tension. Elle est définie comme étant la quantité de charge additionnelle de la charge nominale qui conduit le réseau électrique à un effondrement de tension. Autrement dit, c’est la distance entre le point de fonctionnement nominal du réseau et le point d’effondrement de tension. Dans la conduite et l’exploitation des réseaux électriques, on essaye toujours de garder une marge de stabilité de tension la plus grande possible.
La stabilité en régime permanent est aussi influencée par la longueur des lignes de transport: plus la ligne est longue plus la limite de stabilité en régime permanent est faible. Ces deux effets néfastes des longues lignes de transport, sur le taux de régulation de la tension et sur la stabilité du réseau, peuvent être diminués ou même théoriquement éliminés en utilisant des techniques de réglage de la tension incluent des mesures comme la commutation par compensation shunt et le réglage de la tension des génératrices. [4] [8]
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Introduction :
Avec l'interconnexion des centrales dans les systèmes électriques et systèmes d'alimentation dans des pôles énergétiques, les lignes de transmission devraient être capables de transmettre le maximum d'énergie possible, lorsqu'ils sont exigés. En utilisant les compensations série et shunt, la distance de transmission peut être réduite artificiellement et donc plus de puissance peut être transférée. Ces compensations sont nécessaires pour maintenir un niveau de tension satisfaisant lorsqu’une énorme puissance est transférée sur une longue distance. La compensation de puissance réactive est une question importante dans les systèmes d'alimentation électrique, impliquant opérationnels, économiques et de qualité des services. Les charges de consommation (secteurs résidentiel, commercial et industriel) imposent la demande de puissance active et réactive, en fonction de leurs caractéristiques. Le pouvoir réel est transformé en «utile» de l'énergie, comme la lumière ou de chaleur. La puissance réactive doit être compensée afin de garantir une prestation efficace de la puissance réelle des charges.
La puissance réactive est indispensable pour créer les champs de couplage pour les dispositifs énergétiques. Il constitue de chargement tension et de courant de circuits, mais n'entraîne pas de consommation électrique moyenne (actif) et est un élément important dans tous les réseaux d'alimentation CA. Le contrôle de la puissance réactive pour une ligne est souvent appelé la compensation de puissance réactive. Les périphériques externes ou sous- systèmes qui contrôlent la puissance réactive sur les lignes de transmission sont connus comme compensateurs.
Les objectifs de la compensation de ligne sont :
Pour augmenter la capacité de transmission de puissance de la ligne, et / ou
Pour conserver le profil de tension de la ligne sur toute sa longueur dans des limites acceptables pour assurer la qualité de l'offre aux clients connectés.
Parce que la compensation de puissance réactive influence sur la capacité de transmission de puissance de la ligne connectée, la compensation contrôlée peut être utilisée pour améliorer la stabilité du système en changeant la puissance maximale de transmission. Il existe deux méthodes pour réaliser l'augmentation de la puissance maximale de transfert de limite de la ligne. La première méthode consiste à augmenter les tensions de transmission. Toutefois, cela conduira à un effet d'accumuler d'augmentation des coûts dans le générateur. La deuxième méthode est de réduire l'impédance caractéristique de la ligne. La réduction de l'impédance caractéristique de la ligne peut être réalisée soit en changeant les dimensions de la ligne ou par addition de condensateurs en série. Les dimensions de la ligne ne peuvent pas être changées considérablement et elle ne crée qu'un faible impact sur la valeur de l'impédance caractéristique. [7] [8] [10]