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Optimisation de l'énergie réactive dans un réseau d'énergie électrique

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par Brahim GASBAOUI
Université BECHAR - MAGISTER 2008
  

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1.1.1. Puissance réactive

Un réseau a pour fonction de transporter la puissance (ou l'énergie) depuis une

source de production vers un centre de consommation appelé charge ou récepteur. La

charge est caractérisée par sa tension, son courant, son impédance et son facteur de

puissance. Tout système électrique fonctionnant sous tension alternative consomme de

l'énergie sous deux formes, l'énergie active Et l'énergie réactive, puisque la tension et le

courant sont rarement en phase .En régime sinusoïdal, à la fréquence industrielle

(50 Hz), appelons : U et I les valeurs efficaces respectivement de la tension u et du

courant i.

le déphasage entre v et i(compté positivement si le courant est en retard sur la

tension).

La puissance apparente, fournie par la source de production :

Impose les dimensions du générateur et du réseau de transport ou de distribution

.Seule la puissance active, reçue par la charge, se transforme en énergie mécanique,

thermique, lumineuse, etc. C'est la puissance utile qui transite par la charge et qui est :

Par rapport à la puissance apparente S, la puissance active P est réduite d'un

facteur de puissance entraînant des pertes d'efficacité du réseau, La puissance

réactive , non utilisée, est :

Ainsi, on obtient :en réalité, la puissance réactive sert à l'aimantation des circuits

magnétiques des machines électriques (transformateurs et moteurs) et de certains

appareils tels que les lampes fluorescentes. Mais, par contre, la transporter en même

temps que la puissance active conduit à surdimensionner les lignes de transport et de

distribution et donc à en augmenter le coût ou à les faire fonctionner à leurs limites, ce

qui peut conduire à des instabilités néfastes pour la qualité de service.

On montre que la puissance réactive a des propriétés de conservation dans le

réseau. Par convention, tout élément inductif du réseau ( > 0) consomme de l'énergie

réactive et tout élément capacitif ( < 0) en produit. Il est aisé de calculer ces

consommations et productions. La puissance réactive consommée par une inductance L

parcourue par un courant I est :

La puissance réactive produite par une capacité C soumise à une tension U est égale à :

Avec

étant la pulsation du réseau en radians par seconde et f la fréquence en

(hertz). Comme pour la puissance active, on peut établir, aux noeuds du réseau ou sur

tout trajet du courant, des bilans équilibrés de puissance réactive. Le bilan global est le

suivant :

§ les charges sont très généralement inductives, c'est-à-dire consommatrices

de puissance réactive ;

§ les lignes aériennes produisent de l'énergie réactive du fait de leur capacité

lorsqu'elles sont peu chargées ; elles en consomment lorsqu'elles sont fortement

chargées ;

§ les câbles souterrains en produisent du fait de leur faible inductance et de

leur grande capacité ;

§ les transformateurs en consomment.

Globalement, le réseau et ses charges appellent de l'énergie réactive, sauf aux

heures creuses .Ainsi, il s'établit, sur les réseaux, une forte circulation de puissance

réactive, ce qui se traduit par des cos Õ faibles en tout point du réseau, par conséquent,

de fortes pertes de rendement et un surdimensionnement des réseaux. L'ampleur du

phénomène est telle que, dans bien des cas, le réseau ainsi constitué deviendrait

inexploitable .La solution consiste à produire de la puissance réactive au voisinage des

lieux de consommation. C'est le rôle des condensateurs de puissance ou les

compensateur statique SVC .Placés près des éléments inductifs, ces derniers leur

fournissent directement de la puissance réactive ; celle-ci n'a plus à circuler sur le

réseau d'alimentation ; on limite ainsi les instabilités et les surdimensionnements des

réseaux

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