fbpx
Electricite

Les différents réglages de la fréquence

Les déséquilibres entre la production et la consommation d’électricité en temps réel se traduisent par des variations de la fréquence du réseau. La fréquence d’un réseau interconnecté de transport est la même en tout point du réseau (50 Hz au Maroc et en Europe). 
Lorsque la consommation tend à excéder la production d’électricité, les machines synchrones ralentissent, entraînant une baisse de la fréquence sur le réseau. Lorsqu’une unité de production tombe en panne, on observe, également, une baisse de la fréquence. Dans le cas inverse où la production tend à excéder la consommation d’électricité, la fréquence augmente. 
Des mécanismes de régulation automatiques sont mis en place afin de maintenir la fréquence dans une zone acceptable (± 0,5 Hz autour de 50 Hz) et éviter les délestages ou les blackouts. Ainsi, le gestionnaire du réseau de transport contractualise auprès des producteurs une réserve de puissance active qui peut être mobilisée à tout moment pour ramener le système à l’équilibre. 
Il s’agit, d’une part, de :
1- Le réglage primaire :
Permettant de contenir, en quelques secondes, les déviations de fréquence. 
Le réglage primaire de fréquence est indispensable à la sûreté du système électrique. En effet, face aux aléas et incidents tels que fluctuations rapides de la consommation (enclenchements tarifaires, déclenchements de charges…) et déclenchements de groupes de production, c’est le dispositif qui rétablit automatiquement et très rapidement l’équilibre production – consommation et maintient la fréquence à une valeur proche de la fréquence de référence. 
Le réglage primaire est mis en oeuvre par l’action des régulateurs de vitesse des groupes de production qui agissent en général sur les organes d’admission du fluide moteur à la turbine lorsque la vitesse du groupe (image de la fréquence) s’écarte de la vitesse de consigne par suite d’un déséquilibre entre la production et la consommation de l’ensemble du système interconnecté synchrone. 
La compensation d’un écart du bilan production – consommation est assurée par une action répartie sur tous les groupes du système européen interconnecté synchrone participant au réglage primaire. Le temps de réponse doit être compris entre 15s et 30s. 
Cependant, le réglage primaire ne rétablit l’équilibre offre – demande que si on dispose d’une réserve de puissance – la réserve primaire – suffisante. La réserve primaire disponible est la somme des réserves primaires des groupes de l’ensemble du système interconnecté synchrone. L’UCTE préconise que cette réserve soit égale à 3000 MW pour l’ensemble du système UCTE, ce qui conduit à affecter une côte part d’environ 700 MW au système.
2- Le réglage secondaire :
Permettant de ramener la fréquence à son niveau nominal en quelques minutes.
L’action du réglage primaire laisse subsister un écart de fréquence par rapport à la fréquence de consigne f0. Elle provoque également des écarts sur les échanges entre les pays du système interconnecté synchrone : 

En effet, tous les groupes des différents pays du système interconnecté synchrone participant au réglage primaire réagissent à la variation de fréquence commune, que la perturbation se produise sur le système électrique du pays ou en dehors de celui-ci. 
Le réglage secondaire d’une zone de réglage a donc pour but : 
– De solliciter essentiellement la réserve secondaire de la seule zone de réglage où est apparu ce déséquilibre ; – De retrouver le programme d’échange initialement convenu entre la zone origine de la perturbation et l’ensemble des zones voisines auxquelles elle est interconnectée, et de ramener la fréquence du système synchrone à sa valeur de référence ; – Et ainsi, de restaurer l’intégralité de la réserve primaire engagée par l’ensemble des membres pour pallier tout nouveau déséquilibre production – consommation. 
La réserve secondaire peut donc ne pas compenser toutes les perturbations comme par exemple la perte du plus gros groupe couplé (généralement 1450 MW). Dans ce cas, la réserve primaire reste entamée – voire intégralement utilisée – et la réserve secondaire est épuisée : il faut donc mobiliser une réserve complémentaire, la réserve tertiaire.
3- Le réglage tertiaire :
Permet de régler des écarts de plus long terme (de dizaines de minutes à plusieurs heures), pour se substituer à la réserve secondaire si celle-ci est épuisée ou n’est pas suffisante pour faire face à un nouveau déséquilibre, mais aussi pour se substituer aux réserves primaire et secondaire ou anticiper un déséquilibre à venir. 
La réserve tertiaire sert non seulement à pallier un éventuel déficit de réserve secondaire en cas d’accroissement rapide de l’écart entre production et consommation, mais également à rééquilibrer le système en cas d’accroissement lent de l’écart entre production et consommation. 
Pour cela, deux types de réserve tertiaire sont constitués : 
– La réserve tertiaire garantie contractuellement, comprenant la réserve tertiaire mobilisable en 15 min (environ 1000 MW) et la réserve tertiaire mobilisable en 30 min (environ 500 MW), – Et la réserve tertiaire non garantie, comprenant des réserves mobilisables à d’autres échéances (par exemple la réserve tertiaire 2 h et la réserve tertiaire 8h). 
La mobilisation de ces réserves n’est pas automatique contrairement au réglage primaire et secondaire.
Afin de pouvoir réguler la vitesse ainsi que la fréquence de l’alternateur alors la fréquence du réseau, dans une centrale, Il s’agit d’une boucle de régulation avec :
1. Mesure de la fréquence de rotation de l’alternateur qui débite sur le réseau (donc de la fréquence du réseau)2. Comparaison avec une consigne (ici 50Hz)3. Traitement du signal d’écart via un régulateur proportionnel pur.4. Action sur l’organe réglant le niveau de puissance.
Si la fréquence est trop basse, on augmente la puissance pour faire monter les tours de l’alternateur (donc la fréquence réseau). Et inversement.
Exemple de boucle de régulation d’une hydrolienne :

boucle de régulation

About the author

harramhi