Postes électriques Moyenne Tension (HTA)
Les bases techniques des postes moyenne tension utilisés dans les réseaux de distribution électriques.
Généralités et définitions
On appelle réseau de distribution électrique l'ensemble des installations visant à acheminer l'électricité au plus près des consommateurs.
Au début de la chaîne, des postes sources transforment la tension du réseau de transport (entre 60 et 400kV) en une tension plus faible (en France, souvent du 20kV) dite de distribution ou moyenne tension. L'électricité est ensuite acheminée par des lignes aériennes ou par des câbles souterrains (plus la tension est basse, plus il est facile d'enterrer les lignes) vers des postes HTA / BT, auxquels les consommateurs sont ensuite raccordés.
Types de postes moyenne tension
Réseaux de distribution publiques
Ils ont pour objectif de raccorder l'ensemble des consommateurs. C'est une mission de service publique, mais ces réseaux peuvent être exploités et entretenus par des organismes nationaux (ex. ERDF en France), des régies locales ou des sociétés privées (cas par exemple de l'Angleterre). On appelle ces sociétés des "régies de distribution" ou encore des "distributeurs". Ces régies sont également chargées de gérer la facturation des clients et donc de mesurer leur consommation (metering ou comptage).
Réseaux de distribution privés
Ils ont pour but d'acheminer l'énergie au sein même d'un site : industrie lourde, aéroports, sous-stations de traction ferroviaire, ensembles commerciaux...
En France et dans les pays du Maghreb, la majorité des clients industriels sont raccordés au réseau en HTA (souvent du 20kV), même si certains gros consommateurs (métallurgistes, cimentiers, etc.) sont parfois directement raccordés au réseau HTB (jusqu'à 220kV), pour des raisons d'économies sur le prix de la fourniture d'énergie : ils ne sont alors plus tenus de rémunérer le distributeur, mais doivent en contrepartie investir dans une installation plus lourde et donc plus chère à l'achat.
Au sein même d'une installation privée, on distinguera deux types de postes moyenne tension :
Installations primaires
Elles comportent l'ensemble des appareillages directement raccordés au réseau de distribution publique. Ces installations doivent bien souvent être conformes aux spécifications du distributeur, réduisant ainsi le choix des équipements (et augmentant leur prix), ces derniers devant être préalablement homologués.
Installations secondaires
Leur objectif est de redistribuer l'électricité en aval du raccordement au réseau de distribution. On parle alors de boucle secondaire. Le client privé a une totale liberté de choix de son réseau de distribution secondaire. Cependant, bien souvent, il choisit d'utiliser des équipements identiques à ceux du primaire, afin de mutualiser les coûts de maintenance et de limiter les risques d'erreur en exploitation, le personnel n'étant pas contraint de se familiariser avec du matériel différent selon le constructeur.
Architecture et schémas de postes
Un poste moyenne tension HTA a un principe de fonctionnement identique à un poste haute tension HTB : des arrivées sont raccordées à un ou plusieurs jeu de barres qui distribue l'énergie vers des départs. La tension est ensuite abaissée pour aller alimenter les installations en aval.
Le schéma en double jeu de barre est fréquemment utilisé dans les postes sources ou les postes d'aiguillage pour leur flexibilité en exploitation et en maintenance.
Les postes HTA / BT sont en général à simple jeu de barres (illustration ci-dessus).
Composition
Postes préfabriqués
Les postes de distribution sont souvent réalisés dans des bâtiments. Dans le domaine des postes HTA - BT, certains constructeurs proposent des installations préfabriquées "prêtes à l'emploi" (voir illustration ci-contre)
Celles-ci comportent généralement des sectionneurs, des fusibles, un tableau BT, un transformateur HTA / BT, des appareillages de mesure et des auxiliaires (par exemple des détecteurs de défauts).
Cellules
Dans les postes sources, les postes d'aiguillage ou les installations industrielles, on utilise des "cellules". Une cellule correspond à une fonction. Elle se présente sous la forme d'une armoire, et comporte généralement l'ensemble des équipements constituant une travée* (sectionnement, coupure par disjoncteur ou fusible, appareillage de mesure et de contrôle).
Un poste moyenne tension HTA est alors réalisé par l'assemblage et la combinaison de plusieurs cellules entre elles. Chaque cellule comporte une partie du ou des jeu de barre.
Il existe de nombreux types de cellules : sectionnement à fusible, disjoncteur, couplage... De même, on distingue les cellules isolées dans l'air des cellules isolées dans le gaz (GIS).
Au niveau du disjoncteur, la coupure dans l'air est la plus utilisée (on parle alors d'ampoule à vide), bien que certains constructeurs poussent à l'utilisation du SF6, controversé pour sa contribution à l'effet de serre et les risques induits par l'utilisation d'un gaz sous pression (sécurité, maintenance).
Les cellules sont toujours utilisées dans des bâtiments. Il existe également des postes moyenne tension dits ouverts (AIS), dont le fonctionnement est strictement identique aux sous-stations AIS HTB.
Transformateurs
Les transformateurs, situés à l'extérieur des cellules, peuvent être de type sec enrobés : l'isolation est alors réalisée par moulage sous vide des enroulements dans un isolant à base de résine epoxy. Ils sont alors refroidis par l'air environnant. Ces transformateurs nécessitent peu de maintenance.
Il existe aussi de nombreux transformateurs isolés dans un fluide diélectrique liquide (appelé huile diélectrique par abus de langage) qui évacue l'énergie dégagée par le transformateur. On parle de transformateur immergé. Un transformateur immergé peut être plus puissant qu'un transformateur sec mais nécessite plus d'entretien.
Certains anciens transformateurs immergés, qui sont encore en circulation par milliers dans certains pays, contiennent du pyralène (PCB). Ces transformateurs doivent être traitées par des entreprises spécialisées, dans le cadre légal de chaque pays.
* On appelle "travée" une branche d'un poste électrique. Cette branche peut être raccordée à une ligne, à un transformateur ou à un câble haute tension.
