Normes sur la fourniture et le raccordement

Les variables du signal électrique, comme la fréquence et l’amplitude, sont contraintes par différentes normes et règles. Avant d’étudier l’impact des récepteurs non conventionnels sur ces variables, il est nécessaire de connaitre leurs variations maximales autorisées.

II.2.1 Norme NF EN 50 160

La norme française et européenne NF EN 50 160 « Caractéristiques de la tension fournie par les réseaux publics de distribution » [NFE 00] décrit les principales caractéristiques de la tension fournie au point de livraison d’un client par le réseau de distribution dans des conditions normales d’exploitation. Parmi toutes les indications stipulées dans ce texte, les parties utiles à ces travaux sont rappelées ci-dessous :

- 47 - - Amplitude nominale de la tension : dans le cas d’un système triphasé à quatre conducteurs :

R S/ 2 = 230 entre phase et neutre.

- Variation de la tension : pour chaque période d’une semaine, 95 % des valeurs efficaces de la tension fournie moyennées sur 10 minutes doivent se situer dans la plage de ±10%.

- Déséquilibre de tension : pour chaque période d’une semaine, 95 % des valeurs efficaces moyennées sur 10 minutes de la composante inverse de la tension d’alimentation doivent se situer entre 0 et 2 % de la composante directe. Les composantes inverse et directe étant calculées par la transformée de Fortescue.

La norme présente également les caractéristiques que doit suivre la fréquence : valeur nominale et variation maximale. La stabilité fréquentielle est gérée au niveau du réseau de transport et des gros groupes de production raccordés à ce dernier. Cette étude étant basée sur le réseau de distribution, les problèmes fréquentiels ne seront pas abordés et la fréquence sera considérée comme fixée à sa valeur nominal : 50 Hz. En effet, l’impact de la production décentralisée d’un départ BT sur la stabilité fréquentielle d’un réseau interconnecté tel que celui de l’UCTE (Union pour la coordination du transport de l’électricité) est négligeable. De la même façon, les problèmes d’îlotage non désirés dus à la production décentralisée et de déconnexion sur variations de fréquence ne sont pas étudiés dans ces travaux. Comme détaillé dans l’introduction II.1, l’étude est faite en régime continu et les aspects de la norme concernant des phénomènes transitoires (creux de tension, flicker, etc.) n’ont pas d’utilité ici. De plus, l’étude se focalise sur la composante fondamentale des signaux, c’est pourquoi les règlementations concernant les harmoniques ne sont pas considérées.

II.2.2 Normes de raccordement des GED

Le Contrat de Raccordement d’Accès et d’Exploitation (CRAE) [CRA 14] permettant à un producteur d’avoir accès au réseau de distribution (BT et HTA) pour injecter de l’énergie est basé sur les documents, français ou européens, suivants :

- La norme NF EN 50 160 évoquée précédemment [NFE 00]

- La norme française NF C 15 100 « Installation électrique à basse tension », [NFC 02] - Les guides UTE C15-712 « Installations photovoltaïques ».

- Et UTE C15-400 « Raccordement des générateurs d’énergie électrique dans les installations alimentées par un réseau public de distribution ».

- Et enfin le décret 2008-386 du 23 avril 2008, [DEC 08].

Ce dernier document spécifie les conditions à respecter pour obtenir l’autorisation de produire et d’injecter de l’énergie. Les conditions varient en fonction de la puissance installée. Le tableau II.1 présente les tensions de raccordement en fonction des puissances installées :

Domaine de tension Puissance installée

BT monophasé ≤ 18 kVA BT triphasé ≤ 250 kVA

HTA ≤ 12 MW

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Les spécifications portent sur de nombreux domaines : l’installation et le réglage des systèmes de protection, la Compatibilité ElectroMagnétique (CEM), la déconnection fréquentielle, les courants

harmoniques injectés, etc. Les articles de ces textes concernant l’injection de puissance réactive sont

utiles à ces travaux de thèse et sont exposés ci-dessous. Les articles 9, 10 et 13 de l’arrêté du 23 avril 2008 stipulent :

Art. 9. − Les installations de production raccordées en basse tension ne doivent pas absorber de puissance réactive.

Art. 10. − Toute installation de production raccordée au réseau public de distribution d’électricité HTA doit pouvoir fournir ou absorber, au point de livraison, les puissances réactives minimales fixées comme ci-après :

a) Lorsque la tension au point de livraison est égale à la tension contractuelle plus ou moins 5 %, l’installation de production qui délivre la puissance Pmax doit pouvoir également, sans limitation de durée, fournir une puissance réactive au moins égale à 0,4 × Pmax ou absorber une puissance réactive au moins égale à 0,35 × Pmax ;

b) Lorsque la tension au point de livraison s’écarte de la tension contractuelle comme il est dit à l’article 13, l’installation de production doit pouvoir moduler sa production ou sa consommation de puissance réactive dans les limites d’un domaine de fonctionnement minimal défini dans la documentation technique de référence du gestionnaire du réseau public de distribution d’électricité sous la forme d’un diagramme [U, Q].

Art. 13. − Lorsque, simultanément, la tension U s’écarte de Uc comme il est dit à l’article 12 et un régime exceptionnel de fréquence apparaît, la durée minimale de fonctionnement de toute installation de production dont la puissance Pmax est supérieure ou égale à 5 MW, est la plus petite des valeurs de durée fixées à l’article précédent et dans le tableau de l’article 11. En outre, les pertes maximales de puissance admissibles se cumulent.

Comme présenté dans le paragraphe I.4.2, la très grande majorité des demandes de raccordement au réseau de distribution sont pour des GED de faible puissance (inférieure à 3 kW pour des raisons fiscales), donc concernées par l’article 9. Pour les installations de plus forte puissance, l’article 10 présente :

- Dans le cas a), les valeurs maximales que l’installation doit être capable de fournir ou d’absorber. Il ne s’agit pas là d’une régulation, mais uniquement d’une consigne de facteur de puissance. Une étude de pré-raccordement faite par le GRD détermine le facteur de puissance de l’installation qui restera donc fixe.

- Dans le cas b), l’installation doit être capable de moduler sa puissance réactive dans un cas de fonctionnement déjà très dégradé : tension en dehors de l’intervalleV0.95 ; 1.05Y ?. Z. et la fréquence en dehors deV49.5 ; 50.5Y [\. Et cela seulement pour les installations d’une puissance supérieure à 5MW. La petite production décentralisée ne participe donc pas aux réglages de tension et à la compensation de l’énergie réactive.

Pour le raccordement des installations monophasées au réseau, il existe plusieurs types de solutions présentées dans le document ERDF «Mode d’emploi pour le raccordement de votre installation de production» [ERD 12]. La solution la plus courante, schématisée Figure II.1, consiste à utiliser le coffret de branchement existant pour la consommation et d’ajouter le système de comptage et de protection de la GED. Cette solution implique un raccordement de la GED et de la maison systématiquement sur la même phase. D’autres types de raccordements présentés dans [ERD 12] existent mais restent plus marginaux. Ils s’appliquent pour des installations où le producteur souhaite

- 49 - consommer sa propre production, quand la longueur du câble de liaison en zone privative est supérieure à 30 mètres, ou dans d’autres cas particuliers.

Figure II.1 : Schéma de branchement d’une installation monophasée [ERD 12]

Les stratégies de raccordement proposées dans le chapitre III ou de pilotages dans le chapitre IV, diminuent l’impact des GED sur le réseau en testant des solutions qui, aujourd’hui, ne sont pas avancées dans ces textes, en rendant par exemple les GED participantes aux services systèmes, ou encore en utilisant des historiques de consommation pour des pré-études de raccordements. Ces solutions seront comparées, à scénario équivalent, aux solutions actuelles de raccordement et d’exploitation précédemment présentées.