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RTE, en tant que gestionnaire de réseau, mène des études d’interaction pour évaluer les risques liés à la présence d’équipements à base d’électronique de puissance à proximité d’installations déjà raccordées au RPT. Un contrat de collaboration signé entre RTE et EDF ouvre les recherches pour établir une méthode d’étude du risque d’interactions torsionnelles sub-synchrone. Un recensement d’intérêt est ouvert pour d’autres acteurs intéressés par cette démarche.

Utilisation d’électronique de puissance à proximité d’installations raccordées au réseau

Les mutations induites par la transition énergétique, en France et en Europe, prennent des formes multiples sur les réseaux de transport d’électricité.

Le développement des énergies renouvelables conduit à une modification des flux de grand transport nécessitant, pour leur maîtrise, la construction de nouvelles infrastructures linéaires utilisant potentiellement les technologies du courant continu. Il introduit également des technologies nouvelles, au sein des installations de nos clients, qui interagissent avec le réseau.

De plus en plus fréquemment, en particulier sur les domaines de l’éolien et du solaire, nos clients ont recours à l’utilisation de composants à base d’électronique de puissance, et ce, potentiellement, à proximité d’autres installations déjà raccordées sur le réseau.

Des études d’interaction menées par RTE

RTE, en tant que gestionnaire de réseau, a donc pour mission de s’assurer que les nouvelles installations se raccordant sur son réseau présentent un fonctionnement compatible avec les autres composants en exploitation, et en particulier avec les installations d’autres clients à proximité.

C’est pourquoi RTE mène des études pour vérifier l’absence d’interactions néfastes pour les matériels du réseau de transport et pour les matériels des installations des clients, notamment en cas d’insertion d’ouvrages comportant des équipements à base d’électronique de puissance.

Il existe notamment des risques d’interaction lorsqu’une installation à base d’électronique de puissance (un raccordement client ou une station de conversion d’une liaison à courant continu) est construite à proximité d’une centrale de production comportant des machines synchrones.

Parmi les risques d’interaction connus, il existe les risques d’ « oscillations hyposynchrones », et plus particulièrement les interactions dites torsionnelles (« SubSynchronous Torsional Interactions (SSTI) » en anglais), qui peuvent provoquer des vibrations des lignes d’arbre des générateurs.  Celles-ci sont générées par des échanges de puissance entre les générateurs et les autres équipements raccordés au réseau à des fréquences inférieures à la fréquence du réseau (50 Hz).

 

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Figure 1 : Exemples de variations d’Amplitude du Couple Mécanique sur l’arbre d’un générateur suite à un échelon sur la consigne de puissance active d’une HVDC (extrait de simulations EMT)

 

Ces échanges de puissance sont potentiellement néfastes d’une part, pour l’intégrité du matériel des groupes de production, et d’autre part pour la sécurité du système électrique. En conséquence, dans le cadre des études d’interaction, RTE cherche à établir une méthodologie pour définir et caractériser les situations menant à la présence d’un tel risque.

De manière simplifiée, la présence de ce risque est principalement due :

  • A la structure des lignes d’arbres des générateurs, créant un système mécanique oscillant à certaines fréquences, dites fréquences de torsion,
  • A la présence d’équipements à base d’Electronique de Puissance pilotés par différents contrôles-commandes, engendrant des comportements dynamiques différents selon la nature des variations électriques au point de raccordement,
  • Au réseau électrique entre ces générateurs et ces équipements à base d’Electronique de Puissance, jouant le rôle du vecteur de transport d’une perturbation de l’un à l’autre de ces 2 équipements.

Une combinaison « malencontreuse » de ces 3 conditions peut provoquer à la fois des vibrations importantes des arbres des groupes de production, menant alors à leur possible rupture, et un comportement divergent des équipements à base d’Electronique de Puissance. L’ensemble des conséquences impacte alors la sureté de fonctionnement du réseau électrique.

Un contrat de collaboration entre RTE et EDF

Notant qu’il existe sur le réseau français une proximité physique (et électrique) d’un site de production nucléaire (le CNPE de Gravelines appartenant à EDF) et d’une liaison à base d’équipements d’Electronique de Puissance (la liaison HVDC IFA2000 entre la France et l’Angleterre appartenant en partie à RTE), un contrat de collaboration a été conclu entre EDF et RTE pour le développement d’une méthode d’étude du risque d’oscillations hyposynchrones sur les interactions torsionnelles, en prenant donc pour exemple le cas concret de la HVDC IFA2000/Groupes de Gravelines.

Chacune des parties peut ainsi apporter dans cette collaboration ses propres compétences essentielles à l’établissement d’une telle méthodologie. Le principe de cette collaboration portera dans un premier temps sur la réalisation d’études EMT en temps différé (voir l’article "Logiciel EMTP, RTE simule le réseau électrique" pour constituer les principes théoriques et pratiques de la méthodologie. Ces principes seront alors confirmés et améliorés dans un second temps par des simulations en temps réel, utilisant une réplique du contrôle commande réel de la liaison HVDC IFA2000.

Recensement d’intérêt

Pour autant, le but de la méthodologie se veut d’être applicable à tous types de situations, que ce soit concernant les équipements à base d’Electronique de Puissance (liaison HVDC, parc éolien, etc …), ou que ce soit pour les groupes de production pour lesquels des fréquences de torsion inférieures à 50 Hz sont identifiées.

Dans ce contexte, RTE invite toute partie désireuse d’apporter ses connaissances spécifiques au développement de la méthodologie à se rapprocher des ingénieurs travaillant sur cette thématique.

En savoir plus

Voir l’article "Logiciel EMTP, RTE simule le réseau électrique"

Contact

Si cette démarche vous intéresse, vous pouvez contacter Bertrand CLERC à l’adresse suivante : bertrand.clerc@rte-france.com