Détecter et résoudre une contrainte de tension

Contexte

Après avoir analysé l'état électrique du réseau (voir Analyser l'état électrique du réseau), un chargé d'études s'intéresse à des départs BT en contrainte de tension. Contrairement à une contrainte de courant, une contrainte de tension admet plusieurs solutions possibles : renforcer un tronçon, ajuster le plan de tension (prise à vide du transformateur), ou modifier la topologie du réseau.

Le bon levier dépend de l'origine de la chute ou de l'élévation de tension. La fiche du transformateur MT/BT permet justement de la localiser : la section Variation de tension BT isole la part propre au réseau BT de chaque départ, la section Qualité d'alimentation donne la tension finalement vue par les clients.

Objectif

Repérer une sous-tension en bout de départ, vérifier qu'elle vient du réseau BT, puis renforcer le tronçon responsable. Explorer ensuite les autres leviers disponibles face à une contrainte de tension : l'ajustement du plan de tension, dont Berenis montre l'effet sur tous les départs avant de le valider, puis la modification de la topologie du réseau.

Pas à pas

Renforcement d'un tronçon

1. Sélectionner un départ en sous-tension

Avec l'outil recherche, sélectionner le départ BT RUE EGLISE 1 - RIOM 00219.

La plage de tension BT du départ descend jusqu'à 87,7 % de Un (rouge), sous la limite basse : 2 clients sont en sous-tension. Le taux de charge max. (60,2 %) reste en revanche dans les limites : ce n'est pas le courant qui pose problème.

2. Localiser l'origine de la chute de tension

Remonter la filiation jusqu'au transformateur TR 1 - H7ZWA2V01637.

• La section Variation de tension BT compare les deux départs du transformateur : celle de RUE EGLISE 1 dépasse largement la limite basse (jusqu'à -12,3 % au survol), alors que RUE EGLISE 2 reste dans les limites.
• La qualité d'alimentation confirme une tension minimale de 87,7 % de Un.

La chute de tension se situe donc sur le réseau BT, qui comprend le transformateur et ses départs aval. Pour savoir lequel des deux y contribue le plus, cliquer sur le chevron de la section Variation de tension BT pour passer en mode Voir la synthèse, puis survoler la valeur minimale : le détail de la chute de tension s'affiche.

Le transformateur MT/BT ne contribue qu'à -1,6 %, compensés par la prise à vide (+2,5 %), alors que le départ RUE EGLISE 1 cumule à lui seul -13,2 %. C'est donc le départ, et non le transformateur, qui est en cause : c'est sur lui qu'il faut agir.

3. Identifier le tronçon à renforcer

Revenir sur le départ et ouvrir le panneau Graphiques.

En consommation, une branche du départ voit sa tension chuter fortement jusqu'à son dernier point, qui descend à 87,7 % de Un, nettement sous la limite basse (rouge). La pente de la courbe est nettement plus forte sur ce dernier segment : c'est ce tronçon qui concentre l'essentiel de la chute. En production, la tension reste dans les limites.

Cliquer sur ce dernier tronçon, directement sur la carte, pour le sélectionner et afficher sa fiche.

Sa fiche confirme qu'il est en torsadé aluminium 35 mm², sur 388 m, avec un taux de charge de 60,2 % : ce n'est pas le courant qui est en cause ici, mais l'impédance du conducteur sur cette longueur.

4. Renforcer le tronçon

Dans un projet, passer la section du conducteur à 70 mm², comme les tronçons amont. Le taux de charge du tronçon descend à 37,2 %.

Revenir sur la fiche du départ.

La jauge Plage de tension BT ne descend plus qu'à 92,4 % de Un : elle passe du rouge (contrainte) à l'orange (proche de la limite basse). Plus aucun client n'est en sous-tension, il n'en reste que 2 proches de la limite basse.

Revenir sur la fiche du transformateur pour mesurer l'effet sur le réseau aval.

• La qualité d'alimentation remonte à 92,4 % de Un : la limite basse réglementaire est de nouveau respectée.
• La variation de tension BT de RUE EGLISE 1 reste cependant au-delà de la limite basse fixée par la règle métier (jusqu'à -7,6 %).

La contrainte réglementaire est résolue ; un renforcement supplémentaire, en amont ou sur ce même tronçon, reste envisageable pour respecter aussi la règle métier sur la chute de tension BT.

Ajuster le plan de tension

Contrairement au renforcement, qui agit localement sur un tronçon, la prise à vide se règle sur le transformateur et modifie la tension de tous les départs qu'il alimente. La fiche du transformateur permet de visualiser cet effet sur chaque départ avant de valider le réglage.

1. Sélectionner un départ en surtension

Avec l'outil recherche, sélectionner le départ BT LE VIGNON 1 - VOLVI00442, avec le mode d'affichage État électrique (menu Calques).

La plage de tension BT monte jusqu'à 110,9 % de Un, au-delà de la limite haute : 5 clients sont en surtension et 4 autres en sont proches. Sur la carte, les nœuds concernés apparaissent en rouge et orange.

2. Remonter au transformateur amont

Remonter la filiation jusqu'au transformateur MT/BT TR 1 - T8GJA4K05325.

• Sa prise à vide est réglée sur +2,5 %.
• Il alimente deux départs BT : LE VIGNON 1 et LE VIGNON 2. Dans la section Variation de tension BT, celle de LE VIGNON 1 dépasse la limite haute (jusqu'à +6,4 % au survol), celle de LE VIGNON 2 reste dans les limites.
• La qualité d'alimentation atteint 110,9 % de Un.

Tout ajustement de la prise affectera donc la tension des deux départs à la fois, pas seulement celui en contrainte.

3. Baisser la prise à vide

Dans un projet, faire glisser le curseur de prise à vide. Pendant le glissement, les plages des sections Variation de tension BT et Qualité d'alimentation se décalent en aperçu pour les deux départs, la plage d'origine restant visible en fond : on vérifie ainsi, avant de relâcher, qu'on résout la surtension de LE VIGNON 1 sans créer de sous-tension sur LE VIGNON 2.

Relâcher le curseur sur 0,0 % : le réglage est enregistré et le calcul relancé. Inutile d'ouvrir les fiches des départs : l'impact de la prise sur tout le réseau aval se lit directement dans la fiche du transformateur.

• Les variations de tension BT des deux départs sont désormais dans les limites (LE VIGNON 1 jusqu'à +3,8 %).
• La qualité d'alimentation redescend à 108,3 % de Un : juste sous la limite haute (orange).
• La puissance disponible du transformateur n'est pas affectée par ce réglage : seule la tension de sortie change.

Le réglage de la prise à vide a donc résolu la surtension de LE VIGNON 1 sans dégrader l'autre départ alimenté par le même transformateur.

Les régleurs en charge des transformateurs HT/MT

Au niveau des transformateurs HT/MT (postes-source), le réglage de tension ne se fait pas par une prise à vide fixe mais par un régleur en charge : un dispositif qui ajuste automatiquement sa prise, en fonctionnement, pour tenir une consigne de tension en aval du transformateur. Cette consigne est tenue avec une certaine incertitude (généralement ± 1 %), et s'applique à tous les départs MT en aval du transformateur concerné.

Dans Berenis, la section Consigne MT de la fiche du transformateur HT/MT fonctionne comme la prise à vide : pendant le réglage, la section Plages de tension MT montre en aperçu l'effet sur chaque départ MT. La zone impactée par un changement de consigne MT est généralement très étendue, et la nouvelle consigne doit être choisie judicieusement pour ne pas créer de contraintes collatérales ailleurs sur cette zone.

Modification de la topologie

Une contrainte de tension peut aussi se résoudre en modifiant la topologie du réseau : transférer une poche de réseau vers un autre poste ou un autre départ, moins chargé ou plus proche, créer un nouveau départ, voire un nouveau poste...

1. Repérer un coffret en sous-tension

On s'intéresse au coffret 6320145855, qui alimente deux clients BT dont un contrat de 36 kVA.

Sa plage de tension BT descend jusqu'à 89,4 % de Un (rouge), sous la limite basse. Il est alimenté par le poste CHATELET, situé à environ 350 m au nord. Un autre départ existe à proximité, qui ne semble pas présenter de problème de tension : c'est un candidat pour reprendre ce coffret.

2. Isoler le coffret de son départ actuel

Dans un projet, avec Ajouter un équipement > Organe de manœuvre, placer un interrupteur ouvert juste en amont du coffret.

Le coffret se retrouve non alimenté : il est désormais isolé de son ancien départ, prêt à être raccordé au départ voisin.

3. Raccorder le coffret au départ voisin

Avec Ajouter un équipement > Tronçon BT, créer un nouveau segment reliant le coffret au départ voisin, situé juste en aval. On choisit un conducteur, par exemple torsadé aluminium 35 mm².

4. Vérifier le résultat

Le coffret est maintenant alimenté par LE BOSC FOLLET 2. Sa plage de tension BT remonte à 92,2 % de Un : la marge est faible, mais la contrainte est résolue.

Résultat attendu

Une même famille de contrainte, la sous-tension ou la surtension, résolue de trois façons différentes selon son origine :

• renforcement d'un tronçon, quand la chute vient du réseau BT lui-même (qualité d'alimentation remontée de 87,7 % à 92,4 % de Un) ;
• ajustement de la prise à vide d'un transformateur MT/BT, après en avoir vérifié l'effet en aperçu sur tous ses départs (surtension résolue, tension maximale ramenée de 110,9 % à 108,3 % de Un) ;
• modification de la topologie, avec un coffret isolé puis raccordé à un départ voisin (contrainte résolue, marge faible).

Exercice

Choisir un départ MT ou BT en contrainte de tension à l'état initial, et choisir une ou plusieurs des solutions détaillées ci-dessus pour résoudre la contrainte.

Commencez par la fiche du transformateur amont pour localiser l'origine de la contrainte, et n'oubliez pas de vérifier l'existence de contraintes de courant !