Le réseau électrique: production, transport et raccordement

Le réseau électrique est l’ensemble des équipements utilisés pour le transport de l’électricité entre les sources de production et les lieux d’utilisation. Le transport utilise une tension alternative suivant une fréquence de 50 Hz (Europe), 60 hz (Amérique du Nord) ou d'autres pour des réseaux spécifiques. Les méthodes de production reprennent les centrales thermiques (pétrole, gaz, charbon, ...), nucléaires, éoliennes, énergie solaire et panneau photovoltaïques ou barrages hydroélectriques ou centrales marémotrices (se servant de la force des marées), plus quelques petites productions marginales comme la bio-électricité.

La principale difficulté n'est pas liée au transport mais faire suivre la production en fonction de la demande et de ses variations: la consommation est plus importante en journée qu'en soirée. Certains types de centrales ne peuvent produire tout le temps mais en fonction de phénomènes externes: énergie solaire, marée, ... D'autres ont des temps de démarrage ou d'arrêt longs (les centrales nucléaires) mais aussi des temps d'adaptation pour suivre la consommation. Ceci explique l'utilisation des centrales thermiques qui s'adaptent beaucoup plus vite à la demande en cas de sur-consommation mais aussi pour compenser l'arrêt ou le ralentissement d'autres unités. De toute façon, chaque compagnies nationale utilise les réseaux des pays limitrophes pour régulariser au mieux sa propre production en permanence. Ceci explique quelles coupures générales sur de grandes zones européennes ces dernières années.

Du à des effets électromagnétiques qui augmentent en fonction de l'ampérage entre deux conducteurs (l'effet Joule) qui induisent des pertes, la majorité du transport sur de longues distances utilise la haute tension (donc suivant la loi d'ohm de plus faibles courants). En internationnal, les tensions sont souvent supérieures à 50 KV, mais nécessite des infrastructures trop chères (principalement au niveau sécurité) pour des distances plus faible, la tension est réduite pour de petits trajets ou des zones de plus faible consommation. L'infrastructure de réseau électrique est donc dissocié en différentes parties suivant les tensions utilisées en passant par des cabines électriques constituées de transformateurs (avec des pertes lors des conversions). En haute tension, le conducteur électrique est souvent constitué d'un alliage d'aluminium, en moyenne et basse tension (celle que vous utilisez), le câble reste en cuivre. Pour diminuer les pertes, l'ensemble du réseau utilise le tri-phasé , les tensions (et forcément le courant) sont distribués sur 3 ou 4 fils.

Au niveau du consommateur, les industries sont pour la plupart directement alimentées en tension élevées pour de nouveau réduire les pertes dues à l'effet Joule: ce sont leurs propres transformateurs qui vont l'adapter suivant leurs besoins, y compris des valeurs spécifiques pour différents moteurs électiques de forte puissance utilisés en fabrication. Au niveau des habitations, la distribution utilise toujours du triphasé (en Europe: 230 Volts sur 3 fils ou 380 volts sur 3 fils + neutre - soit 4 fils). C'est au niveau du raccordement vers votre maison (ou bureau) que ce triphasé va être dissocié en monophasé 230 Volts pour l'Europe ou 110 volts pour le continent américain. C'est ce qu'on appelle la basse tension.

Chaque pays utilise ses propres normes uu niveau du connecteur de la prise électrique (en plus des différentes tensions et fréquences utilisées), quelques unes sont plus ou moins normalisées: les appareils et prises français, belges, luxembourgeois sont pratiquement interchangeables mais ce n'est pas la règle majoritaire. Ce n'est pas tout, la majorité des pays européens continentaux font parcourir le courant entre les deux fils (broches) de la prise. Une électrocution en 230 volts est théoriquement impossible (sauf défaillance d'un équipement) sans être relié aux deux bornes de la fiche. Le risque est lié à la différence entre une borne et la terre, le potentiel de la terre variant d'un endroit à l'autre mais de toute façon plus faible que les 230 volts du réseau domestique. Les prises agréées européennes reprennent depuis fin des années 80 un mécanisme de protection spécifique qui empêche de se "brancher" sur une borne puis sur l'autre mais permet le raccordement des deux en même temps comme lors du raccordement d'un appareil à la prise murale. Par contre, en Grande Bretagne, le transport se fait entre l'un des conducteur et la terre: c'est nettement plus dangereux. Dans tous les pays, les normes de raccordement au niveau de l'habitation sont très strictes pour protéger l'usager de risques d'électrocutions: fusible magnéto-thermiques en cas de sur-charge sur une partie de l'habitation mais aussi différentiels en cas de pertes dans les appareils.

Les appareils électriques standards n'utilisent pas un signal alternatif mais un signal continu. Pour transformer ces tensions, il sont équipés d'une alimentation interne (éventuellement externe): un simple circuit de redressement corrigé à l'aide d'un condensateur ou une alimentation à découpage pour des rendements plus élevés. Différents problèmes de signaux sur le réseau domestique sont des sources de pannes de ces appareils:

Les fournisseurs d'électricité se protègent contre les deux premiers problèmes en donnant des tolérances de 15 % en plus ou ... en moins. Si vous changez vos ampoules un peu trop souvent, vous êtes probablement en sur-tension sur votre installation (je vous conseille l'utilisation d'un multimètre pour vérifier, c'est très simple à utiliser et pas très chère pour une utilisation occationnelle): des versions spécifiques 240 Volts (et pas 230) sont vendues dans le commerce. 

Pour des utilisateurs standards, trois autres problèmes sont possible: la coupure de courant complète (une météo hivernale qui casse le câble vers votre habitation ou votre quartier), des coupures de quelques minutes plus ou moins régulières et un phénomène climatique particulier qu'on appelle la foudre (des sur-tensions de très ... grosses amplitude. Pour des appariels stratégiques, les onduleurs-UPS (dans une moindre mesure les disjoncteur) protègent les équipements contre ces différents problèmes. Les perturbographes contrôlent différents points du réseau et enregistrent les tensions et courants en cas de défaillance.

Définitions connexes: Loi d'ohm - Impédance - réseaux ethernet par câble électrique (CPL) - multimètre

Dernière mise à jour, le 21/01/2021