Couplage réseau, comment ça marche?

[Tipler]

Bonjour,

décidément, j'en perd mon latin...
Aujourd'hui, je pense théoriquement connaitre le couplage entres groupes électrogènes. Par contre, le couplage d'un groupe au réseau, je n'y vois plus clair!!!!

Considérons un groupe électrogène de 100kVA qui doit se coupler (couplage permanent) au réseau de distribution national, en BT. J'ai toujours lu et entendu, que lorsque qu'un groupe est couplé à un réseau infini, celui ci se trouvait ''lié'' au réseau et ne prenait pas de charge --> c'est là que ça me semble absurde, mais pas tant qu'en j'y réfléchis, il est vrai qu'un groupe de faible puissance couplé à un réseau de type infini ne doit pas prendre grand chose en charge, tout au plus, il pallie à une défaillance réseau à condition que la charge à alimenter n'excède pas la puissance définie par le groupe électrogène.

Si, lors d'un fonctionnement couplé au réseau, je désire prendre de la charge au niveau du groupe, celui ci doit être accéléré sans que la fréquence électrique débitée ne change. En fonctionnement entre groupes électrogènes uniquement, on agit sur les régulations vitesse et tension de chaque groupe afin de pouvoir prendre plus ou moins de charge à n groupe. Avec le réseau, je ne vois pas! il n'y a aucune régulation côté réseau sur laquelle agir afin d'augmenter la prise de charge côté groupe et donc diminuer côté réseau..!!?? Pour moi, une fois que le réseau alimente une charge, en couplant un groupe à ce réseau cela ne fera pas baisser le taux de charge alimenté par le réseau --> du coup le groupe ne prend rien, il est en redondance chaude en cas de défaillance.

Merci de vos éclaircissement, car je pense que mon raisonnement est faux, il n'y a qu'à voir ce qui se fait sur des centrales d'énergie.

Cdt, Tipler.

[Candela]

Bonsoir,
C'est extrêmement simple si l'on admet trois choses:
-le réseau est "infini" par rapport au groupe. Entendons par là que si théoriquement l'apport d'un GE 100 kVA a bien un effet, cet effet a peu de chances d'être perceptible sur un réseau de 60 GW....
-le flux de puissance active est réglé par le régulateur du moteur
-le flux de puissance réactive est réglé par le régulateur de l"alternateur.
Quand on couple, on s'assure (exactement comme pour un autre groupe avec cette différence que le réseau ne réagira pas...):
-que le groupe est parfaitement synchrone. Il tourne à sa vitesse nominale, assure ses pertes et ne produit pas de puissance
-que la tension est égale à celle du réseau.
Quand on couple, il ne se passe...rien. L'alternateur est raccordé au réseau, il y est "accroché," mais ne débite pas et ne consomme pas tant que l'on ne touche à rien. Partant de là:
-augmenter l'injection permet d'envoyer* de la puissance active au réseau. L'alternateur "suit" en compensant la chute de tension
-augmenter l'excitation élève la tension alternateur et entraîne la fourniture de réactif au réseau
Ces deux flux sont alors régulés selon les consignes fixées. Pour l'actif c'est en général la puissance nominale, et pour le réactif une valeur de .
Ce fonctionnement est parfaitement identique, par exemple, à celui d'une centrale (charbon, nucléaire, éolienne). Mais dans ce cas la tranche peut être "réglante": elle fera alors partie d'un petit nombre de tranches appelées à parfaire la régulation de puissance du réseau. S'il y a par exemple 4 tranches fournissant 4000 MW, cela représente en période moyenne 6,66% des 60 GW, ce qui veut dire que le fonctionnement de ces groupes aura une influence nettement perceptible sur l'ensemble. Elles travailleront alors en régulation de fréquence: chaque fois que la fréquence réseau baisse ces centrales augmentent leur production pour rétablir l'équilibre (chaque groupe a bien entendu une butée de puissance, un groupe de 900 MW fournira par ex 920 MW maxi. Si c'est du nucléaire, il y a aussi une butée basse, en général 70% du maxi. Il est possible d'aller plus bas, mais avec des contraintes que l'on préfère éviter. Quand c'est possible, le réglage se fait au maximum par l'hydraulique.
Pour la tension, c'est le même principe, mais plus complexe: si la fréquence est nationale et même européenne, la tension est régionale du fait des mutiples transformateurs faisant "écran" entre les différents niveaux de tension et munis de régleurs en charge. De plus le réseau lui-même est à la fois consommateur et producteur de réactif. Le principe est identique à celui d'un "petit" groupe, c'est la loi de pilotage de consigne qui change.

Cordialement

[Tipler]

Bonsoir,

si j'ai bien compris, on agissant sur l'injection du moteur, je peux faire prendre de la charge au groupe par rapport au réseau... Admettons que le groupe prenne toute la charge, ne risque t'il pas d'y avoir un risque de retour de puissance côté réseau? Autre cas, dans le cas d'un groupe utilisé en écrétage, sur défaillance réseau, ne risque t'il pas d'être en surcharge et caler????

Admettons que j'utilise un groupe électrogène standard, régulation électronique de vitesse, et que je veuille coupler avec un groupe électrogène couplable. Le 1 er groupe me sert de pilote, je n'ais pas de controle de régulation vitesse et tension, en gros un mini réseau insulaire. Mon second groupe, sur lequel j'aurai un controle sur les régulation tension et fréquence pourra être couplé avec le 1er (un relais de retour de puissance aura été placer par mesure de sécurité sur le 1er groupe tout de même)?
Le couplage pourra t'il se faire en isochrone ou en statisme? dans quel cas doit t'on introduire du statisme? si mon 1er régule sa vitesse à 50Hz et mon second aussi, je dois pouvoir coupler en isochrone, non? le statisme serait utile si le 1er groupe avait une régulation de type mécanique 4-5% de statisme?

Désolé, je suis très curieux et j'aime bien comprendre.
Cdt, Tipler.

[Candela]

Bonsoir,

Admettons que le groupe prenne toute la charge, ne risque t'il pas d'y avoir un risque de retour de puissance côté réseau?

Plusieurs cas à considérer:
-le groupe produit pour le réseau, il n'y a pas de consommation interne:la régulation ajuste la puissance à la valeur de consigne.
-le groupe produit pour l'interne et le surplus est revendu : idem
-le groupe produit pour l'interne et le réseau complète: la régulation s'ajuste pour qu'il n'y ait pas de fourniture au réseau limite la puissance du groupe à la valeur maxi.
Il est toujours possible (et imposé par la GTE dans certains cas) d'utiliser un relais à retour de puissance pour pallier à un défaut de régulation. Par ex pour protéger le groupe d'un entraînement par le réseau en cas de perte de puissance (l'alternateur devient moteur).

Ne jamais confondre régulation et protection!

Autre cas, dans le cas d'un groupe utilisé en écrétage, sur défaillance réseau, ne risque t'il pas d'être en surcharge et caler????

Dans ce cas, le groupe se retrouve à alimenter seul* le réseau (*ou évidemment avec ses "petits camarades", c'est à dire l'ensemble des producteurs indépendants). La tension s'effondre, ce qui limite déjà fortement la puissance active, puis la protection de découplage agit très rapidement, ce qui empêche normalement le groupe de caler.

Admettons que j'utilise un groupe électrogène standard, régulation électronique de vitesse, et que je veuille coupler avec un groupe électrogène couplable. Le 1 er groupe me sert de pilote, je n'ai pas de controle de régulation vitesse et tension, en gros un mini réseau insulaire. Mon second groupe, sur lequel j'aurai un controle sur les régulation tension et fréquence pourra être couplé avec le 1er (un relais de retour de puissance aura été placer par mesure de sécurité sur le 1er groupe tout de même)?
Le couplage pourra t'il se faire en isochrone ou en statisme? dans quel cas doit t'on introduire du statisme? si mon 1er régule sa vitesse à 50Hz et mon second aussi, je dois pouvoir coupler en isochrone, non? le statisme serait utile si le 1er groupe avait une régulation de type mécanique 4-5% de statisme?

Les deux groupes doivent avoir le même type de régulation. Si c'est en mode statisme, la valeur doit être la plus proche possible.
En mode isochrone, je n'ai pas d'expérience personnelle, mais il me semble pour le moins délicat (sinon impossible, consulter le fournisseur) de coupler dans ce mode avec des régulateurs de marque différente (le mode isochrone suppose une liaison par bus entre les régulateurs pour la répartition et la synchro). Dans les deux cas, la fonction répartition de charge est assurée, c'est une obligation.
En effet, une fois le couplage effectué, le 2è groupe doit prendre sa part de charge (par ex la moitié en cas de groupes identiques), puis :
-isochrone les deux régulations sont couplées par le bus
-statisme cela se fait tout seul...grâce au statisme (voir cours Chevassu).
Dire qu'il n'y a pas de contrôle de tension et fréquence sur le premier groupe me semble curieux; je pense que la liaison est une obligation sur les alternateurs (voir à ce sujet les notices Leroy-Somer) et j'imagine assez mal comment peut fonctionner une répartition de puissance agissant sur un seul moteur. Ca va bien lorsqu'on répartit juste après le couplage, mais ensuite, comment suit-on les variations de charge?

Désolé, je suis très curieux et j'aime bien comprendre.

Je crois que le Forum est fait pour cela.
Cordialement

[romain]

Bonjour,

je reviens sur ce post ancien pour apporter un complément de réponse.
Pour répondre à la dernière question au sujet d'un couplage de deux GE en isochrone avec un contrôle de vitesse et de tension disponible que sur l'un d'entre eux, oui c'est possible.
Alors c'est surtout possible en théorie plus qu'en pratique. parce que le groupe dit "pilote" sans contrôle de vitesse ni de tension, devra être équipé de régulations de vitesse et de tension d'une réactivité telle que le moindre impact de charge ne devra le faire vaciller.
Pour faire simple, sa fréquence et sa tension devront être parfaitement fixe quelque soit la charge appliquée, et cela dans la pratique, seul le réseau ErDF le permet.

Ceci étant, admettons que la régulation de vitesse et de tension soient parfaite, alors il ne resterai plus qu'a synchroniser le second GE sur le premier grâce aux contrôles de vitesse et tension du second GE. Une fois le couplage réalisé, il faudra agir sur le contrôle de vitesse et de tension pour ajuster respectivement la puissance active et réactive. Attention que dans ce cas, le contrôle se faisant manuellement (enfin je suppose) il faudra être sacrément réactif pour et en même temps agir pour ne pas faire débiter de la puissance dans le 1er GE et inversement pour ne pas que le 2eme GE ne parte en retour de puissance.
Il ne reste alors plus qu'a faire débiter la puissance (active, reactive) voulue par le second GE grâce aux contrôle de vitesse et tension.

Bien sur pour un tel système, les variations de charges doivent être connues à l'avance (et surtout ne pas descendre en dessous d'un certain seuil) pour ajuster le réglage du second GE (réglages qui deviendront des consignes de charge) sans quoi en l'absence de charge, le second GE se fera un plaisir de débiter du courant dans le 1er.


Donc pour résumer oui c'est possible, mais la stabilisation du système sera trop contraignante. D'ou l'existence de système de synchro-couplage qui gère tout cela à la perfection.

Espérant avoir permis une meilleur compréhension.

Romain