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1 - RAPPEL SUR LES RÉSEAUX

2 - DÉFAUTS DE FONCTIONNEMENT

3 - ÉLIMINATION DES DÉFAUTS

4 - AUTOMATES DE REPRISE DU SERVICE

5 - TECHNOLOGIE ET MISE EN ŒUVRE

6 - ANNEXE : RÉSEAUX TRIPHASÉS EN RÉGIME DE DÉFAUT

Article de référence | Réf : D4800 v2

Défauts de fonctionnement
Protection des réseaux de transport et de répartition : présentation

Auteur(s) : Benoît CALMET

Date de publication : 10 mai 2009

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Auteur(s)

  • Benoît CALMET : Ingénieur de l'École d'électricité, de production et des méthodes industrielles - Ingénieur au Département exploitation du Centre national d'expertise réseaux de RTE

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INTRODUCTION

Les réseaux électriques représentent des investissements considérables consentis par les Gestionnaires de Réseaux de Transport et de Distribution (GRT ou GRD) pour alimenter leurs clients dans les meilleures conditions de coût et de qualité de service. En France, le GRT est RTE (Réseau de Transport d'Électricité). Il gère principalement les réseaux HTB. Les réseaux publics de distribution (RPD) HTA et BT, qui, historiquement sont placés sous le régime de la concession, sont gérés par des GRD (Gestionnaire de réseaux de distribution au sens de la loi 2000-108). En France métropolitaine, ERDF (Électricité Réseau Distribution France) est le principal GRD, puisqu'il gère environ 95 % des réseaux publics de distribution. On notera toutefois que 170 ELD (Entreprises Locales de Distribution) assurent également cette fonction sur des territoires plus ou moins étendus, dont les réseaux pour des raisons historiques n'ont pas fait l'objet d'une nationalisation en 1946.

Pour des raisons techniques et économiques évidentes, il n'est pas possible de construire des réseaux exempts de défauts de fonctionnement ; ils sont, en particulier, exposés aux agressions naturelles comme la foudre. Les réseaux sont donc affectés de perturbations qui peuvent mettre en cause la pérennité du matériel et la qualité du service rendu et dont il faut chercher à minimiser les conséquences.

Tout défaut doit donc être identifié immédiatement afin d'isoler le plus rapidement possible du réseau sain l'ouvrage siège du défaut. C'est l'objet de la protection des réseaux.

La Commission électrotechnique internationale (CEI) définit la protection comme l'ensemble des dispositions destinées à détecter les défauts ou les autres situations anormales dans un réseau d'énergie, à permettre l'élimination des défauts, à mettre fin aux situations anormales et à lancer des ordres ou des signalisations.

La protection des différents réseaux (transport et interconnexion, distribution publique, distribution industrielle privée) fait l'objet de dossiers spécialisés. En préambule à ces dossiers, on rappelle ici les caractéristiques essentielles de ces réseaux en donnant des indications sur les défauts qui les affectent. On présente également les critères communs à tous les réseaux qui sont à prendre en considération lors de la conception de leur protection.

Tout ce qui suit ne concerne que la protection contre les courts-circuits et les défauts d'isolement. La protection contre les incidents affectant le fonctionnement d'ensemble du système Production-Transport-Consommation, tels que les surcharges, les pertes de synchronisme, les écroulements de tension, les baisses de fréquence, se trouve, dans le dossier Réseaux de transport et d'interconnexion : réglage et fonctionnement [D 4 090] .

Les autres dossiers sur la protection des réseaux sont les suivants :

  • [D 4 801]  « Protection des réseaux de transport et de répartition contre les courts-circuits et les défauts d'isolement » ;

  • [D 4 802]  « Protection des lignes et des câbles de transport et de répartition » ;

  • [D 4 803]  « Protection des barres et transformateurs : apport des techniques numériques » ;

  • [D 4 804]  « Réseaux de transport et de répartition : aspects Système et plans de protection » ;

  • [D 4 805]  « Protection des réseaux de transport et de répartition » ;

  • [D 4 810]  « Protection des réseaux à moyenne tension de distribution publique » ;

  • [D 4 815]  « Protection des réseaux à basse tension de distribution publique » ;

  • [D 4 820]  « Protection des installations industrielles et tertiaires ».

Ils concernent les réseaux à courants alternatifs triphasés.

Ces réseaux et les installations qui les constituent sont repérés par leur niveau de tension normalisé (en France, la publication applicable est l'UTE C18-510) :

  • HTB : Un > 50 kV ;

  • HTA : 1 kV < Un   50 kV ;

  • BTB : 500 V < Un   1 000 V ;

  • BTA : 50 V < Un   500 V ;

  • TBT : Un   50 V.

De plus, en France, la HTB se décompose de la manière suivante (décret no 2003-588 du 27 juin 2003) :

  • HTB1 : 50 kV < Un   130 kV ;

  • HTB2 : 130 kV < Un   350 kV ;

  • HTB3 : 350 kV < Un   500 kV.

Toutefois, par abus de langage, nous rencontrons fréquemment les anciennes appellations :

  • très haute tension (THT) : supérieure à 200 kV ;

  • haute tension (HT) : entre 35 et 200 kV ;

  • moyenne tension (MT) : entre 1 et 35 kV ;

  • basse tension (BT) : inférieure à 1 kV.

Les valeurs des tensions assignées (ou nominales) correspondant à chaque niveau, adoptées dans les différents pays, sont très diversifiées et trop nombreuses pour être toutes citées ; celles couramment utilisées en France, sont les suivantes :

400 kV ; 225 kV ; 90 kV ; 63 kV ; 20 kV et 15 kV ; 400 V ; 230 V.

On note qu'il existe encore des ouvrages 150 kV et 42 kV sur le territoire français, mais qui sont voués à disparaître au fur et à mesure du renouvellement du réseau.

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VERSIONS

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-d4800


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2. Défauts de fonctionnement

2.1 Origine des défauts

Les différents composants des réseaux sont conçus, construits et entretenus de façon à réaliser le meilleur compromis entre coût et risque de défaillance. Ce risque n'est donc pas nul et des incidents ou défauts viennent perturber le fonctionnement des installations.

  • Les lignes aériennes (cf. dossiers spécialisés dans la rubrique Matériels et ouvrages) sont soumises aux perturbations atmosphériques (foudre, tempêtes, etc.). Certaines régions, régions montagneuses par exemple, sont beaucoup plus exposées que d'autres à la foudre, au givre ou à la neige ; selon les années et les niveaux de tension, la foudre peut être responsable de 60 à plus de 80 % des défauts.

  • Les câbles souterrains sont exposés aux agressions extérieures (d'engins mécaniques de terrassement, par exemple), ainsi qu'aux défauts et malfaçons de leurs composants. Ces types de courts-circuits entraînent systématiquement des défauts permanents (§ 2.2.2).

  • Les matériels de réseaux et de postes comportent des isolants (solides, liquides ou gaz) constitués d'assemblages plus ou moins complexes placés entre parties sous tension et masse. Les isolants peuvent subir des dégradations conduisant à des défauts d'isolement qui se traduisent par des courts-circuits.

HAUT DE PAGE

2.2 Caractéristiques des courts-circuits

Les courts-circuits sont caractérisés par leur forme , leur durée et l'intensité du courant. On utilise souvent, comme l'électrotechnicien de réseaux, le terme de défauts pour les désigner.

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2.2.1 Forme des courts-circuits

Un court-circuit peut être :

  • monophasé, entre une phase et la terre ;

  • biphasé, entre deux phases avec ou sans...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - PELLENC (Y.) -   Interruption des circuits alimentés en courant continu.  -  [D 4 700] Réseaux électriques et applications (2002).

  • (2) - CHANELIÈRE (J.L.) -   Protection des réseaux de transport et de répartition contre les courts-circuits et les défauts d'isolement.  -  [D 4 801] Réseaux électriques et applications (2009).

  • (3) - CHANELIÈRE (J.L.) -   Protection des lignes et des câbles de transport et de répartition.  -  [D 4 802] Réseaux électriques et applications (2009).

  • (4) - CHANELIÈRE (J.L.) -   Protection des barres et transformateurs : apport des techniques numériques.  -  [D 4 803] Réseaux électriques et applications (2009).

  • (5) - CHANELIÈRE (J.L.) -   Réseaux de transport et de répartition : aspects Système et plans de protection.  -  [D 4 804] Réseaux électriques et applications (2009).

  • ...

1 Sources bibliographiques

Guide de l'ingénierie électrique des réseaux internes d'usine. - Technique et Documentation, Librairie Lavoisier (1985).

PELISSIER (P.) - Les réseaux d'énergie électrique. - Dunod : tomes 1 et 2 (1971), tomes 3 et 4 (1975).

HENRIET (P.) - Fonctionnement et protection des réseaux de transport d'électricité. - Gauthier-Villars (1958).

CAHEN (F.) - Électrotechnique. - Tomes 1 à 4, Gauthier-Villars.

Le calcul des courants de court-circuit dans les réseaux de transport, de répartition et de distribution. - 2e édition, EDF-DER Service des Études Générales de Réseaux (1958).

CLADÉ (J.) - Électrotechnique. - Eyrolles (1988).

Directives générales de conception et de construction des matériels de commande, de protection et de télécommunication des réseaux électriques. - DICOT, EDF-Centre de normalisation Norme HN 46-R-01, juin 1993.

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2 Normes et standards

CEI 60050-448 - 1995 - Vocabulaire électrotechnique international – Chapitre 448 : Protection des réseaux d'énergie - -

CEI 60255-22-2 - 2008 - Relais de mesure et dispositifs de protection – Partie 22-2 : essais d'influence électrique – Essais de décharges électrostatiques...

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