Réseaux Électriques : Support de Cours Licence Électrotechnique

République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Centre Universitaire Nour El Bachir El Bayadh
Institut des Sciences
Département de Technologie
Support de Cours
Réseaux Electriques
Année universitaire 2017/2018

Avant-propos
Ce cours de réseaux électriques est destiné aux étudiants en troisième année Licence
électrotechnique, il est axé sur le calcul des paramètres des lignes électriques, la modélisation des
différentes parties du réseau, le calcul des courants de court-circuit et l’écoulement de puissances dans
les réseaux électriques.
Il commence par des généralités sur les réseaux électriques (les modes de production d’énergie
électriques, constitution des réseaux électriques, types des réseaux électriques, qualité d’énergie et
stabilité des réseaux électriques.
Le deuxième chapitre donnera une analyse des différentes architectures des réseaux avec un
accent particulier sur le design des postes qui est un facteur déterminant dans l’exploitation des
réseaux électriques (fiabilité, protection, maintenance . . . etc).
Le troisième chapitre se focalisera essentiellement sur les lignes électriques, leurs types, leurs
composants ainsi le calcul des caractéristiques longitudinales (Résistance, inductance), et aussi le
calcul des caractéristiques transversales (Capacité, conductance) des lignes électriques
Le quatrième chapitre sera consacré au différents modèles des lignes de transport d’énergie
électrique (modèle de ligne courte, modèle de ligne moyenne, modèle de ligne longue), ligne sans
pertes et limites de stabilité.
Le cinquième chapitre présentera le système des grandeurs réduites, qui permet à
l'ingénieur électricien d'avoir constamment à l'esprit des ordres de grandeurs relatifs de
certains paramètres indépendamment des niveaux de tension et de puissance.
Le sixième chapitre consistera à la méthode des composantes symétriques qui apparaît
admirablement destinée pour l’analyse des systèmes dissymétriques.
Le dernier chapitre de ce cours traitera le calcul des courants de défaut de court-circuit.
Connaissances requise
Analyse des circuits AC, Calcul complexe, notions sur l’appareillage de protection, méthode
numériques.

Table des Matières
Table des matières
Chapitre I
I. Introduction ......................................................................................................................... 1
II. Définition......................................................................................................................... 1
III. Production de l’énergie électrique ................................................................................... 2
III.1. Les centrales à combustion fossile ................................................................................ 3
III.2. Les centrales à fission nucléaire .................................................................................... 4
III.3. Les centrales hydrauliques............................................................................................. 5
III.4. Les centrales à énergie renouvelable ............................................................................ 5
III.4.1. Les Centrales photovoltaiques .................................................................................... 6
III.4.2. Les centrales Eoliennes............................................................................................... 6
IV. Les différents types de réseaux........................................................................................ 6
IV.1. Réseaux d’interconnexion et de transport ..................................................................... 7
IV.2. Réseaux de répartition ................................................................................................... 7
VI.3. Réseaux de distribution ................................................................................................. 7
V. Matériels utilisés dans les réseaux électriques .................................................................... 7
V.1. Matériels de puissance ................................................................................................... 7
V.2. Matériels de surveillance et de commande ................................................................... 10
VI. Qualité de l’énergie électrique....................................................................................... 11
VII. Stabilité et réglage des réseaux électriques ................................................................... 12
Chapitre II
I. Introduction ....................................................................................................................... 13
II. Hiérarchisation du réseau électrique .................................................................................... 13
II.1 Production ...................................................................................................................... 14
II.2 Transport ........................................................................................................................ 14
II.3. Répartition..................................................................................................................... 14
II.4. Distribution ................................................................................................................... 14
III. Niveaux de tension ............................................................................................................. 15
IV. Topologies des réseaux électriques .................................................................................... 15

IV.1. Réseau maillé............................................................................................................... 16
IV.2. Réseau bouclé .............................................................................................................. 16
IV.3.Réseau radial ................................................................................................................ 16
IV.4. Réseau arborescent ...................................................................................................... 17
V. Équipements des postes..................................................................................................... 17
VI.Architectures des postes ...................................................................................................... 17
VI.1. Schémas des postes à couplage de barres .................................................................... 18
VI.2. Schémas des postes à couplage de disjoncteurs .......................................................... 20
VII. Architectures des réseaux de distribution urbains et ruraux ............................................ 23
VII.1. Architectures des réseaux en milieu urbains .............................................................. 24
VII.2. Architectures des réseaux en milieu rural .................................................................. 26
Chapitre III
I. Introduction ....................................................................................................................... 28
II.Types de lignes ..................................................................................................................... 28
III.Composants d'une ligne aérienne ........................................................................................ 29
III.1. Conducteurs ................................................................................................................ 29
III.3. Isolateurs ..................................................................................................................... 30
V. Détermination des caractéristiques longitudinales (Résistance, inductance) ...................... 34
V.1. Résistance d’une ligne .................................................................................................. 34
V.2. calcul de l’inductance ................................................................................................... 34
V.2.1. Conducteur seul ...................................................................................................... 35
V.2.2.Inductance de lignes de phase simple...................................................................... 37
V.2.3. Inductance d’une ligne triphasé.............................................................................. 40
V.3.Détermination des caractéristiques transversales (Capacité, conductance) ................... 46
V.3.1. Capacitance d’une ligne ......................................................................................... 46
V.3.2.Effet de la terre sur la capacitance, méthode des images ........................................ 53
Chapitre IV
I. Introduction ........................................................................................................................... 56
II. Modèle de lignes courtes ..................................................................................................... 56
III. Modèle de lignes moyennes ............................................................................................... 57
III.1. Le modèle nominal en ........................................................................................ 57
III.2.Le modèle nominal en T ............................................................................................... 59

IV. Modèle de ligne longue ...................................................................................................... 60
V. Ligne sans pertes ................................................................................................................. 65
VI. Limite de stabilité statique ................................................................................................. 69
Chapitre V
I.Introduction ............................................................................................................................ 71
II.Définition .............................................................................................................................. 71
III.Calcul avec les grandeurs réduites ...................................................................................... 72
IV. Choix des valeurs de base dans un réseau .......................................................................... 73
V. Changement de base ............................................................................................................ 74
Chapitre VI
I.Introduction ............................................................................................................................ 77
I.Le système direct.................................................................................................................... 77
II.Système inverse .................................................................................................................... 77
III.Système homopolaire .......................................................................................................... 78
IV.Décomposition d’un système triphasé en ses composantes symétriques ............................ 78
Chapitre VII
I.Introduction ............................................................................................................................ 82
II.Définition .............................................................................................................................. 82
III.Origines des court-circuits................................................................................................... 82
IV. Types de court-circuits ....................................................................................................... 82
V. Étude des courts-circuits...................................................................................................... 84
V.1. Défaut ligne-terre .......................................................................................................... 84
V.2. Défaut ligne-ligne ......................................................................................................... 85
V.3. Défaut 2 lignes – terre................................................................................................... 87
Références Bibliographiques
Références Bibliographiques .................................................................................................... 90