(les régimes de neutre)

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16/10/2005
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Généralités concernant les régimes de neutre
Ce document est un résumé du livre « La pratique des régimes de neutre »
LES EXIGENCES.......................................................................................................2
LA GESTION DES NEUTRES....................................................................................2
LES REGIMES DE NEUTRE ET LE SYSTEME ELECTRIQUE.................................3
Les paramètres 3
Les déséquilibres 4
Les surtensions dynamiques 6
Le capacitif homopolaire 6
Les courants de défaut 7
LES MATERIELS DE MISE A LA TERRE DES NEUTRES.......................................7
Les transformateurs 7
Les résistances de point neutre 8
Les inductances de point neutre 8
LES PLANS DE PROTECTION................................................................................11
EXISTE-T-IL UN BON REGIME DE NEUTRE ?.......................................................11
Les régimes de neutre sur les réseaux publics 12

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16/10/2005
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Les exigences
Le régime de neutre d’un réseau influe directement sur le comportement du système électrique soumit
à un déséquilibre homopolaire. Il intervient également dans :
 La qualité de la fourniture d’énergie.
 La sécurité des biens et des personnes
 La tenue thermique, diélectrique et mécanique des équipements.
 La définition du plan de protection associé.
Le choix d’un régime de neutre doit assurer, sur un réseau d’énergie électrique la maîtrise des
contraintes provoquées par les déséquilibres homopolaires.
A l’origine, les réseaux électriques ont été conçus pour répondre aux exigences de sûreté dans la
desserte de l’énergie. Le régime de neutre ayant une influence sur la valeur des courants de défaut à la
terre et sur les niveaux des surtensions dynamiques, la préoccupation des exploitants allait vers la
recherche d’un compromis entre les investissements et la maîtrise des contraintes techniques.
Aujourd’hui, avec l’ouverture des marchés, la qualité du produit électricité et des services associés, est
devenue l’élément essentiel de la concurrence. Dans ce contexte, puisque 80% des défauts sont des
courts-circuits avec la terre, le choix du régime de neutre est pour un exploitant de réseau un élément
stratégique de la qualité.
La gestion des neutres
La gestion des neutres d’un réseau d’énergie électrique est un acte d’exploitation qui consiste à :
• Rechercher le compromis entre la maîtrise des courants de court-circuit avec la terre et le
maintien du facteur de mise à la terre dans un intervalle donné.
• Garantir le mode de fixation du neutre à la terre.
• Etablir le schéma d’exploitation des neutres du réseau pour un bon fonctionnement du plan
de protection.
On a l’habitude de classer les régimes de neutre suivant leur mode de gestion.
 Les neutres isolés.
Le neutre du réseau est physiquement isolé de la terre. Il existe cependant un lien virtuel constitué des
réactances de capacité homopolaires transversales du réseau.
 Les neutres reliés directement à la terre.
Le neutre du réseau peut être ou non distribué.
• Dans le premier cas il existe un conducteur de neutre qui assure l’interconnexion des prises
de terre du réseau. Le courant de déséquilibre homopolaire se partage alors entre la terre et
le conducteur de neutre.
• Dans le second cas, le neutre du réseau est mis à la terre uniquement à la source. Le courant
de déséquilibre homopolaire transite uniquement par la terre.
Les neutres impédants.
A la source, le neutre est relié à la terre par l’intermédiaire d’une impédance. A l’exception des
réseaux interconnectés, il n’est généralement pas admis d’autre point de mise à la terre.
Le neutre compensé appartient à la catégorie des neutres impédants.

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Les régimes de neutre et le système électrique
Les paramètres
Considérons un court-circuit monophasé sur un réseau HTA dont le neutre est relié à la terre par
l’intermédiaire du transformateur de puissance. Dans notre exemple, il n’existe pas de lien entre les
impédances homopolaires des réseaux 63 kV et 20 kV.
A l’endroit du défaut, les paramètres sont représentés dans le schéma équivalent.
Zo est l’impédance homopolaire du dispositif physique de mise à la terre du neutre du réseau.
Zod et Zos correspondent aux capacités homopolaires du réseau.
Zo ligne et Zo câble sont les impédances homopolaires longitudinales du départ en défaut.
L’ensemble de ces impédances constitue l’impédance homopolaire (Zor) du réseau.
Zd = Zd source+ Zd câble+ Zd ligne est l’impédance directe du réseau. Elle est sensiblement égale à
l’impédance inverse Zi du réseau1.
Le rapport F= Zd
Zo est le facteur de mise à la terre du réseau.
Il dépend fortement du régime de neutre.
• Neutre isolé → F > 300
• Neutre direct à la terre → F≤ 3
• Neutre impédant 3 < F < 300
En présence d’un déséquilibre homopolaire, le comportement du réseau dépend de ce facteur. Sa
connaissance permet d’évaluer les contraintes diélectriques à la fréquence fondamentale ainsi que les
performances du plan de protection.
1
Zd #Zi si le lieu du défaut est proche électriquement des groupes de production.

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Les déséquilibres
Description
Ils sont provoqués par les courts-circuits et les charges dissymétriques. Leur existence modifie
l’équilibre des grandeurs électriques en présence.
 Le déséquilibre homopolaire affecte le système des tensions simples. Il modifie le rendement des
charges monophasées. Un déséquilibre homopolaire induit du déséquilibre inverse.
 Le déséquilibre inverse affecte le système des tensions composées. Il perturbe le rendement des
charges raccordées entre phases.
La valeur du déséquilibre inverse induite par le déséquilibre homopolaire dépend du régime de neutre
du système électrique
2
. Le taux de composante inverse est d’autant plus important que la puissance de
court-circuit est faible et que la charge dissymétrique est importante.
Afin de clarifier les notions de déséquilibre inverse et homopolaire, nous examinons quelques
exemples
Exemple 1: Déséquilibre de charge sur un réseau basse tension dont le neutre est distribué.
V1
N
T
V2
V3
IN
I2
402V
344V
392V
234V
235V
183V
163V
243V
281V
54A
54A
39V
180
190
200
210
220
230
240
250
0h 2h 4h 6h 8h
10h 12h 14h 16h 18h 20h 22h
V
2-N
V
3-N
V
1-N
Mesures effectuées le 8 Janvier 1995 au point P
Il existe un courant dans le
neutre et un déplacement de
point neutre VN-T .
L’équilibre des tensions simples
est affecté. On est en présence
d’un déséquilibre homopolaire.
Les tensions composées sont
légèrement déséquilibrées, le
réseau est également le siège
d’un léger déséquilibre inverse.
2
L’importance du déséquilibre inverse dépend alors de la valeur du courant de défaut. Il s’ensuit qu’un fort courant de défaut à la terre est
susceptible de créer un fort déséquilibre inverse. Ce sera le cas par exemple d’un défaut affectant un réseau dont le neutre est relié
directement à la terre.

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Exemple 2 :Courts-circuits sur un réseau 20 kV.
Court-circuit monophasé Court-circuit biphasé
C’est un déséquilibre homopolaire
Les tensions simples sont déséquilibrées. Il existe un
courant dans le neutre. Les tensions composées sont
dans une moindre proportion déséquilibrées. Il existe
donc également un léger déséquilibre inverse.
C’est un déséquilibre inverse
Les tensions composées sont fortement déséquilibrées.
Il s’ensuit un déséquilibre des tensions simples. Il
n’existe pas de courant dans le neutre. Il n’y a donc
pas de déséquilibre homopolaire.
En conclusion Un déséquilibre homopolaire s’identifie par la présence de composantes homopolaires
dont l’amplitude dépend du choix du régime de neutre.
Action du régime de neutre sur les déséquilibres
Considérons le cas d’un réseau insulaire de très faible puissance de court-circuit, examinons le
comportement du système électrique sur un court-circuit monophasé
Le neutre 20 kV est mis directement à la terre
Le taux de composante inverse aux bornes des groupes 400V est de
32 %. Le courant de défaut est de 350 A.
U31
U23
U12
V1
V2
V3
On installe une impédance 80+j40 Ω
Le taux de composante inverse aux bornes des groupes 400V est de
10 %. Le courant de défaut est de 110 A.
U31
U12
V1
V2
V3
U23
En conclusion En augmentant l’impédance homopolaire du réseau, on réduit la valeur du courant de
défaut et le taux de composante inverse.