Impact de la production décentralisée sur le plan de protection dans les réseaux de distribution

Abstract

L'ouverture des marchés de l'énergie électrique a conduit au développement massif de la production décentralisée connectées directement aux réseaux de distribution. De nombreux avantages, technique et économiques qui justifient le développement de ce type de production, parmi lesquels on relève les suivants: la production d'énergie aux plus près des centres de consommation entraine une baisse des coûts de transport et de distribution, ainsi que la réduction des pertes dans les lignes; en matière de planification, face à une augmentation de la charge. L'insertion des productions décentralisées sur le réseau de distribution permet d'éviter l’achat et la construction de nouvelles lignes HTB; pour l'alimentation des sites isolés, il peut être plus rentable d'alimenter un réseau de distribution local avec des PD plutôt que de le relier à un poste HTB/HTA lointain ; la cogénération, une des formes de PD la plus répandue du fait qu’elle améliore le rendement énergétique. Néanmoins, les études ont montré qu’un fort taux de pénétration de ce type de production provoque de nombreuses modifications négatives sur le comportement des réseaux de distribution existants du fait que ces derniers sont de nature passive, c’est-à-dire, ils n’ont pas été conçus pour accueillir des sources d’énergie, car leurs insertions peut avoir des conséquences importantes sur la circulation des flux énergétiques, donc, sur la future exploitation de ces réseaux, en particulier, sur le fonctionnement de leurs protections [13] [39] [51]. Le travail réalisé à travers ce mémoire a porté sur l’influence de la production décentralisée sur les courants de court-circuit ainsi que sur le plan de protection d’un départ HTA ‘AMALOU’ qui est proposé par la société nationale d’électricité et du gaz ‘SONELGAZ’, ce réseau est situé à Akbou, Bejaïa, et son niveau de tension est de 30kV. Dans la première partie du mémoire, nous avons caractérisé l’architecture du réseau de distribution. Ce type de réseau a une exploitation radiale ou arborescente, qui se traduit par un transit de puissance unidirectionnel, ce qui simplifie considérablement le système de protection. La deuxième partie du mémoire expose les différents types de défaut qui peuvent affecter les réseaux électriques, ainsi que le principe de la protection et ses différents types qui servent à les éliminer. Dans la troisième partie, nous avons défini la production décentralisée avec ses différents types ainsi que ses impacts lors de son intégration massive dans les réseaux de distribution. Dans la dernière partie, nous avons d’abord défini une méthode qui traite le problème lié au calcul d’écoulement de puissances dans un réseau de distribution radial qui nous a servi à évaluer l’état du réseau étudié ‘AMALOU’, c'est-à-dire, les tensions aux nœuds, les courants transitées à travers les lignes électriques, ainsi que les chutes de tension et les pertes des puissances. Par la suite, nous avons intégré des productions décentralisées dans ce réseau et nous avons élaboré une analyse paramétrique afin d’étudier le comportement de ce réseau après l’intégration des PD. Enfin, nous avons supposé des scénarios de défauts en présence de ce type de production afin d’évaluer l’impact causé par cette intégration sur le sens du transit des courants (puissances) dans les lignes et sur le plan de protection. A travers de cette étude, on conclut que selon le nombre d’unité de PD insérée, et la puissance délivrée par celles-ci, on peut avoir un changement dans le sens du transit de puissance , ainsi ,qu’en cas de défaut, elles contribuent à l’augmentation des courants de court-circuit, et cette augmentationdépend exactement de leurs emplacements et du réglage des appareils de détection des défauts, ce qui peut alors créer des problèmes sur le bon fonctionnement de ces derniers que ça soit par leurs détériorations, s’ils ont été dimensionnés pour supporter des courants de court-circuit inférieurs, soit par leurs aveuglements, si le courant apporté par le réseau amont est faible en présence de ce type de production ou par leurs déclenchements intempestifs, si cette dernière existe dans un départ sain et que le courant apporté par celle-ci est supérieur au seuil de la protection de ce départ. Le nouveau mode de fonctionnement du réseau avec l’insertion massive de productions décentralisées va conduire à étudier la continuité de fonctionnement des systèmes de protection et leurs éventuelles adaptations. Parmi quelques pistes de solutions envisageables, citons : ? La modification du mode de fonctionnement des protections pour éviter le dysfonctionnement des protections ampèremétriques soit par un recours à des protections directionnelles comme solution pour le déclenchement intempestif des départs sain, soit par l’installation des protections de distance pour faire face à l’aveuglement des protections. ? La conduite des réseaux aura de plus en plus recours à la production décentralisée pour respecter les contraintes d’exploitation (par exemple respect du plan de tension). Ceci nécessitera peut-être de déployer des protections au réseau pour permettre de conserver le maximum de producteurs (et de charges) au lieu de faire déclencher tous le départ [51]. ? Afin de mieux prendre en compte l'état du réseau en cas de défaut, une information supplémentaire doit être transmise à la protection qui existe en tête du départ. Cette information est le courant qui est produit par les PD. Cette information supplémentaire peut aider pour éviter l’aveuglement des protections. ? La modification de la topologie des réseaux conduira à revoir le plan de protection et le principe de sélectivité des protections, ceci devrait nécessiter la connaissance en temps réel et l’adaptation des réglages des protections voire leur logique de fonctionnement ( capacités de fonctionner avec plusieurs algorithmes) [51].