Réglage de la tension et contrôle de la puissance réactive

Ce sous-chapitre présente les principales caractéristiques de la régulation de tension appliquée dans les réseaux insulaires. Le réglage de tension dans ce type de réseau est plus simple que dans un réseau interconnecté. Pour en savoir plus sur certaines caractéristiques qu’on ne retrouve que dans les réseaux interconnectés, le lecteur peut se reporter aux références bibliographiques [Bornard, et al.], [Kundur, 1994].

De même que pour la puissance active, le bilan global de la puissance réactive produite et consommée dans l’ensemble du système électrique doit être équilibré. Les objectifs du contrôle de puissance réactive dans le réseau sont les suivants :

• Conserver à tout moment la tension de tous les points du réseau à l’intérieur des plages contractuelles ;

• Réduire les pertes globales du réseau;

• Maximiser les capacités de transport de la puissance active dans les lignes ; • Conserver des marges de stabilité élevées.

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Soulignons que l’exploitant cherche à maintenir le plan de tension le plus élevé possible (dans la limite des contraintes techniques) pour des raisons économiques (diminution des pertes) et de sécurité (stabilité des groupes de production et tenue dynamique de la tension).

Le problème du maintien du plan de tension est un des principaux objectifs du contrôle de la puissance réactive. En effet, le transport de la puissance électrique, depuis les sources de production jusqu’au consommateur final, conduit à des variations de tension. Ces variations dépendent de la puissance active et réactive échangées avec les charges et de la topologie des lignes de transport ou de distribution. Compte tenu de la taille réduite d’un réseau insulaire, l’équation (2-4) permet de calculer approximativement la variation de tension entre les deux extrémités d’une ligne.

RP XQ V

V

+

Δ = _(2-4)

Où : ΔV : Variation de la tension simple entre le nœud injecteur et récepteur V : Tension simple du nœud récepteur

R : Résistance de la ligne X : Réactance de la ligne

P : Puissance active traversant la ligne Q : Puissance réactive traversant la ligne

Il convient par conséquent de produire la puissance réactive prés des charges afin de compenser localement la consommation et réduire la valeur de Q dans l’équation (2-4). Cette compensation est d’autant plus nécessaire dans le réseau de transport où la valeur des réactances est beaucoup plus élevée que celle des résistances (dans un réseau du type insulaire la valeur des réactances est typiquement proche de 5 fois la valeur des résistances). Ce qui fait que la variation de tension dans le réseau de transport dépend essentiellement de la puissance réactive consommée ou produite à chaque extrémité de ligne.

Le contrôle de la tension dans le réseau est réalisé grâce à deux types de compensation. Une compensation appelée active et une autre appelée passive.

La compensation passive prend en compte la compensation de la puissance réactive ou correction du facteur de puissance dans le réseau de distribution. Elle est réalisée

principalement à partir de condensateurs en parallèle qui vont s’enclencher ou se déclencher par l’intermédiaire de relais, suivant le courant ou l’heure et la période de l’année. Les principaux avantages de cette solution basée sur des condensateurs en parallèle sont leur faible coût et leur flexibilité d'installation et d’opération. Ils peuvent facilement être installés dans divers points du réseau, contribuant de ainsi à l'efficacité du transport et de la distribution d'énergie. Le principal inconvénient des condensateurs en parallèle est que leur production de puissance réactive est proportionnelle au carré de la tension. En conséquence, cette production est plus faible lors des valeurs de tension basses quand il est susceptible d'être nécessaire une production plus importante.

La seconde solution, la compensation active, est fine et rapide. Dans les réseaux insulaires elle est réalisée par les groupes de production conventionnels. Elle permet de maintenir la tension du poste où ils sont raccordés à une valeur de consigne donnée, dans la limite de leur capacité à fournir ou absorber de la puissance réactive. Ces groupes réalisent aussi l’équilibre avec la consommation de puissance réactive qui n’a pas été compensé par la compensation passive. Le contrôle de la puissance réactive ou de la tension dans les machines synchrones des centrales conventionnelles se fait grâce à une régulation automatique de tension. Ce régulateur contrôle la tension du circuit d’excitation de façon à surexciter la machine synchrone pour augmenter la production de puissance réactive ou la sous exciter pour la réduire. Les machines synchrones ont une bonne capacité de production de puissance réactive, ce qui leur permet de compenser un large domaine de tension et de ramener la tension à des niveaux acceptables après l’élimination d’un défaut par exemple, et d’éviter ainsi de problèmes d’instabilité de tension.

Dans un réseau insulaire il n’y a normalement qu’une seule zone de réglage de tension contrairement aux réseaux interconnectés qui disposent de plusieurs zones. Ainsi, le réglage tertiaire des réseaux interconnectés devient réglage secondaire. On peut identifier donc deux types de réglage :

• La régulation primaire de tension qui agit instantanément face aux changements intempestifs de tension, en mobilisant la réserve réactive des groupes les plus proches de la perturbation, sous l’action de leur régulateur primaire de tension et à partir des variations de tension observées au stator, de façon à maintenir cette tension égale à la valeur de consigne affichée ;

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• Le réglage secondaire de tension, qui est un réglage manuel dans lequel les opérateurs du dispatching coordonnent les actions de commande pour conserver le plan de tension dans le réseau.