Importance de la stabilité de la tension dans les réseaux de distribution d’électricité
Où et pourquoi la stabilité de la tension joue-t-elle un rôle si important aujourd’hui ?
La stabilité de la tension est un élément essentiel de l’approvisionnement en énergie, car elle garantit que la tension électrique mise à la disposition de différents consommateurs reste constante dans des limites bien définies. Cela revêt une grande importance tant pour les réseaux de transport au niveau de la très haute tension que pour les réseaux de distribution au niveau de la moyenne et de la basse tension. Une défaillance de la stabilité de la tension peut avoir des conséquences fatales, car les surtensions entraînent la destruction des consommateurs et les sous-tensions perturbent leur fonctionnement. C’est pourquoi une grande fiabilité de la stabilité de la tension est un aspect essentiel de la qualité de l’approvisionnement en électricité.
Les défis de la stabilité de la tension aujourd’hui et à l’avenir – Focus sur le réseau basse tension
Avec l’augmentation de l’injection d’énergies renouvelables à tous les niveaux de tension dans le cadre de la transition énergétique, la stabilité de la tension à tous les niveaux du réseau devient de plus en plus complexe. La stabilité de la tension dans les réseaux basse tension, en raison de la nature fluctuante de l’injection et de la consommation des installations photovoltaïques, de la mobilité électrique/des bornes de recharge et du nombre croissant de pompes à chaleur dans le réseau, constitue justement l’un des grands défis actuels pour les fournisseurs d’énergie et les exploitants de réseau. En période de faible charge, des injections importantes peuvent faire monter la tension du réseau, et en période de montée en charge, la tension du réseau peut dangereusement se rapprocher des bandes de tolérance définies dans la norme EN 50160. Cela nécessite des solutions pour maintenir la tension du réseau basse tension stable dans les limites définies.
Quelles sont les directives relatives à la stabilité de la tension dans le réseau basse tension ?
En Allemagne, les opérateurs de réseau doivent prendre des mesures pour garantir que la tension du réseau respecte certaines limites de tolérance. Afin d’éviter d’endommager les appareils et de garantir une alimentation électrique fiable, la tension du réseau basse tension pour les petits consommateurs doit, selon la norme EN 50160, se situer entre +/- 10% – c’est-à-dire entre 207 V et 253 V – pendant 95% des semaines et entre 85% et 110% – c’est-à-dire entre 195,5 V et 253 V – de la tension nominale du réseau de 230 V pendant 100% du temps. Tous les appareils doivent être conçus de manière à fonctionner correctement dans cette bande de tension. Des tolérances plus étroites seraient encore plus avantageuses pour certains consommateurs, mais elles augmenteraient tellement les dépenses pour la stabilité de la tension que le rapport coûts/bénéfices ne serait plus idéal.
Ces directives sur la stabilité de la tension concernent ici les écarts à long terme des valeurs efficaces de la tension par rapport aux valeurs nominales (230 V, ou 400 V dans les applications industrielles avec courant fort). Les phénomènes à court terme tels que les variations de tension transitoires ou les écarts par rapport à une courbe de tension sinusoïdale (harmoniques), qui sont mesurés/détectés dans le réseau par des mesures effectuées à l’aide d’analyseurs de réseau mobiles/portables ou fixes, ne relèvent pas de la stabilité de la tension. Le réglage de la fréquence est également une tâche séparée qui ne relève pas de la stabilité de la tension.
Méthodes de stabilité de la tension dans le réseau basse tension
Méthodes de stabilité de la tension
Aujourd’hui déjà, le respect des directives mentionnées n’est souvent possible que grâce à l’utilisation de contre-mesures et de technologies appropriées. Le besoin de transparence et de régularité du réseau basse tension va encore augmenter à l’avenir en raison de l’expansion rapide des sources d’énergie renouvelables et de la mobilité électrique. Ce n’est qu’ainsi que les gestionnaires de réseau pourront relever avec succès les défis de la transition énergétique, et de la stabilité de la tension en particulier, et garantir un approvisionnement énergétique stable et fiable. Les mesures possibles pour la stabilité de la tension sont présentées ci-dessous dans un bref aperçu.
- Renforcement du réseau/extension des lignes : Renforcement du réseau/extension des lignes : l’extension des lignes constitue une approche classique/conservatrice pour résoudre les problèmes de stabilité de la tension. Il s’agit d’installer des câbles conducteurs supplémentaires ou des câbles plus solides afin d’augmenter la capacité et la stabilité du réseau et de réduire ainsi les chutes de tension. Pour ce faire, des investissements financiers considérables sont nécessaires, tant en termes de matériel que de temps de travail. La mise en œuvre prend du temps (souvent de nombreux mois, parfois des années) et les lignes une fois aménagées offrent peu de flexibilité pour des modifications ou des adaptations ultérieures du réseau.
- Régulation de l’alimentation : Une réduction temporaire de l’alimentation en cas de tension trop élevée est facile et rapide à mettre en œuvre, mais une précieuse énergie « renouvelable » est alors perdue. De même, un réglage ne peut être considéré comme un remède potentiel qu’en cas de hausse de la tension et n’offre donc qu’une fausse solution aux problèmes de stabilité de la tension dans le réseau basse tension.
- Stockage sur batterie/stockage d’énergie : les dispositifs de stockage tels que les accumulateurs pourraient stocker les pics de production et les restituer plus tard, mais ils sont coûteux et entraînent des pertes d’énergie supplémentaires dues aux rendements. De plus, les accumulateurs d’énergie sont encore très chers aujourd’hui et ne peuvent pas encore être utilisés à grande échelle, notamment en raison des matières premières nécessaires.
- Injection de puissance réactive : les installations de compensation de puissance réactive (ICR), telles que les bobines de réactance et les condensateurs, sont utilisées pour générer ou absorber la puissance réactive et ainsi stabiliser la tension du réseau. Ces installations peuvent être centralisées ou décentralisées. Cela se pratique également de plus en plus avec des onduleurs pour les installations photovoltaïques. Cependant, la production et l’injection d’énergie réactive peuvent être techniquement très complexes, nécessitent un entretien et une surveillance réguliers et requièrent une consommation d’énergie supplémentaire, ce qui réduit l’efficacité énergétique globale de la distribution d’électricité. De plus, les installations de compensation de la puissance réactive génèrent des réactions sur le réseau, ce qui a à nouveau un impact négatif sur la Power Quality.
- Système de régulation basse tension »LVRSys®« d’A. Eberle : Le »système de régulation basse tension LVRSys®« a été spécialement conçu pour résoudre les problèmes de stabilité de la tension dus à l’intégration de la mobilité électrique, du photovoltaïque et d’un nombre croissant de pompes à chaleur dans le réseau basse tension. Il constitue une alternative économique, flexible sur le plan local et nécessitant peu d’entretien aux solutions alternatives telles que l’extension des lignes, le stockage d’énergie et l’injection de puissance réactive/les installations de compensation de la puissance réactive. De plus, le système peut être utilisé de manière efficace et flexible dans le temps comme régulateur de branche ou comme régulateur directement au niveau de la station locale. Pour plus d’informations sur le »système de régulation basse tension LVRSys®«, cliquez ici.
LVRSys®
Le »LVRSys®-Low-Votage Regulation System« a été développé pour résoudre les problèmes de stabilité de la tension dus à l’intégration de l’électromobilité, du photovoltaïque et des pompes à chaleur dans le réseau basse tension. Il représente une alternative économique et flexible aux extensions de lignes coûteuses et fastidieuses.
Différence/distinction entre la stabilité statique des contraintes et le soutien dynamique des contraintes
1. Stabilité de tension statique :
- Fonctionnement normal : la stabilité statique de la tension veille à ce que la tension reste dans la bande de tension autorisée en état de fonctionnement normal. Cela est obtenu par différentes mesures telles que la mise à disposition de puissance réactive, l’étagement des transformateurs et l’utilisation de régulateurs de tension.
- Cas d’application : cette méthode est essentielle pour l’exploitation quotidienne du réseau électrique afin de garantir un fonctionnement sans faille des appareils raccordés.
2. soutien dynamique de la tension :
- En cas de panne : le soutien dynamique de la tension est utilisé en cas de panne, comme un court-circuit, afin de permettre au système de continuer à fonctionner de manière stable. Dans ce cas, une puissance de court-circuit suffisante est nécessaire pour limiter localement les chutes de tension et garantir la stabilité des machines électriques.
- Cas d’application : cette méthode est particulièrement importante pour minimiser l’impact des incidents et ramener rapidement le réseau à un état stable.
Exemples d’applications pratiques et rapports techniques spécialisés
Pour résoudre les problèmes de stabilité de la tension dans le réseau basse tension :
Projet pilote : parking d’autoroute avec »LVRSys®«.
Au PWC (parking avec WC) « Auergründel » sur l’autoroute A6, les pannes des pompes d’eau fraîche et d’eaux usées se sont multipliées. La direction de l’autoroute a supposé que la raison en était des charges trop élevées sur le câble basse tension. La puissance de court-circuit du réseau au niveau de la station de stationnement pourrait ne pas être suffisante pour assurer un fonctionnement stable des pompes.
Analyse de rentabilité : »LVRSys®« vs. extension de ligne
Le tournant énergétique et les modifications du réseau de distribution qui en découlent posent différents défis à de nombreux gestionnaires de réseau de distribution. L’extension des lignes, en particulier, est un investissement très coûteux et qui prend beaucoup de temps.
»LVRSys®« dans le réseau basse tension à Malte
Ce rapport d’application porte sur l’intégration du »système de régulation basse tension LVRSys®« dans le réseau basse tension de Malte.
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