La stabilité de l'approvisionnement dépend, dans une large mesure, d'une contrôle précis et opportun de la tension électriqueIl s'agit d'un ensemble de pratiques, d'équipements et de normes permettant de maintenir la tension dans des plages définies afin de prévenir des problèmes tels que le scintillement, le déclenchement des dispositifs de protection, la surchauffe ou l'interruption de service. Dans les réseaux modernes à forte pénétration d'énergies renouvelables, ce contrôle est encore plus crucial car La variabilité de la production d'énergie solaire et éolienne introduit des oscillations qui exigent des réponses plus rapides et mieux coordonnées.
Dans ce guide pratique, nous passons en revue les Principales normes internationales (CEI, EN et IEEE) applicables à la tension et aux harmoniques, comment la tension est mesurée et surveillée dans le transport et la distribution, Quelles solutions techniques existent ?: des régulateurs de tension linéaires et commutés aux stabilisateurs, relais de protection et contrôleurs AC-DCNous avons également discuté de la mise en œuvre du nouveau service de contrôle dynamique de la tension pour PO 7.4 en Espagne et des clarifications apportées par le gestionnaire du réseau.
Qu’est-ce que le contrôle de la tension électrique et pourquoi est-ce important ?
Le contrôle de la tension consiste en réguler, maintenir et ajuster le niveau de tension À différents points d'un réseau ou d'un équipement, il s'agit de maintenir ces derniers dans des limites garantissant la sécurité et la qualité. Cette fonction est assurée à plusieurs niveaux : du réseau de transport et de distribution aux centrales de production et aux charges critiques dans l'industrie et les bâtiments.
Outre les manœuvres classiques (changeurs de prises sur transformateurs, bancs de condensateurs/inductances), le système nécessite aujourd'hui… ressources dynamiques qui fournissent ou absorbent la puissance réactive rapidement et avec précision. Dans les installations d'énergies renouvelables, la stratégie de contrôle du facteur de puissance constant peut s'avérer insuffisante, d'où l'importance croissante de surveillance en temps réel des réglages de tension pour atténuer les variations rapides.
Normes et standards clés de qualité d'approvisionnement
Les normes définissent comment mesurer, quelles limites appliquer, et Quelles fonctionnalités l'équipement doit-il offrir ? Pour garantir la comparabilité et la conformité légale, il est important de faire la distinction entre les groupes axés sur les niveaux de compatibilité de tension, les limites de courant, les méthodes de mesure et l'immunité.
Compatibilité de tension (IEC 61000-2-x)Ce groupe définit des niveaux de compatibilité pour les phénomènes de tension dans les réseaux publics et privés, sans imposer de limites de courant :
- DIN EN 61000-2-2 | CEI 61000-2-2: niveaux de compatibilité au point de raccordement au réseau public basse tension (RPC), jusqu'à 150 kHz.
- DIN EN 61000-2-4 ; Classe 1/2a/2b/3 | CEI 61000-2-4 ; Classe 1/2a/2b/3: pour les points de système internes (IPC) dans réseaux basse et moyenne tension jusqu'à 35 kV.
- DIN EN 61000-2-12 | CEI 61000-2-12: analogue à -2-2 mais en réseau public moyenne tension.
- EN 50160: définit les caractéristiques de qualité de l'énergie des réseaux publics, de la basse à la haute tension, telles que tension nominale, fluctuations, scintillement et harmoniques.
- IEEE 519: limites des tensions et courants harmoniques dans les réseaux d'alimentation ; de Utilisation répandue aux États-Unis, en Asie et dans les pays arabes.
Limites de courant (IEC 61000-3-x)Ici, l'accent est mis sur le harmoniques et fluctuations de courant que l'équipement injecte dans le réseau (ne définit pas de limites de tension) :
- DIN EN 61000-3-2 | CEI 61000-3-2: limites harmoniques actuelles pour les équipements jusqu'à A 16.
- DIN EN CEI 61000-3-12 | CEI 61000-3-12: limites harmoniques actuelles pour les équipements >16 A et <75 A.
- DIN EN 61000-3-3 | CEI 61000-3-3: limites de variations de tension et scintillement.
- DIN EN 61000-3-X | CEI 61000-3-X: d'autres normes dans le même domaine qui complètent le cadre actuel en matière d'émissions.
Méthodes de mesure et immunité (IEC 61000-4-x)Ce groupe définit comment mesurer et tester correctement l'immunité des équipements aux perturbations :
- DIN EN 61000-4-30 Classe A Éd. 3 | CEI 61000-4-30 Classe A Éd. 3exigences instruments de qualité de l'énergie Classe A avec des mesures précises et reproductibles de la fréquence, du scintillement, des harmoniques, etc.
- DIN EN 61000-4-4 | CEI 61000-4-4: immunité aux perturbations transitoires rapides (explosions/EFT).
- DIN EN 61000-4-7 | CEI 61000-4-7: méthodes appropriées pour mesure des harmoniques et des interharmoniques dans les réseaux d'approvisionnement.
- DIN EN 61000-4-15 | CEI 61000-4-15méthodologie de mesure vacillement et évaluer la gravité des fluctuations de tension.
- DIN EN 61000-4-X | CEI 61000-4-X: ensemble de règles de immunité complémentaire pour différentes perturbations.
En plus de cela, les appareils de mesure de la qualité de l'approvisionnement Ils ont des exigences supplémentaires :
- DIN EN 62586-1 | IEC 62586-1Caractéristiques et performances des équipements de mesure, d'enregistrement et, le cas échéant, paramètres de contrôle de la qualité en rouge.
- DIN EN 62586-2 | IEC 62586-2: méthodes de test pour équipements de classe A et de classe S conformément à la norme IEC 61000-4-30.
L'essence de ce cadre est claire : la norme CEI 61000-2-x établit niveaux de compatibilité de tensionLes 61000-3-x établissent des limites de émissions actuelles des équipes, et l'unification 61000-4-x comment mesurer et immuniser afin de garantir des résultats comparables.
Mesure de la tension dans les réseaux de transport : marges d’exploitation et particularités en Espagne
En Europe, les opérations s'articulent généralement autour de 420 kV avec une marge de sécurité jusqu'à 440 kV en réseaux à très haute tensionCette marge supérieure sert de seuil de déconnexion automatique en cas de dépassement, évitant ainsi les dommages et constituant une barrière de sécurité supplémentaire.
En Espagne, l'opérateur a relevé le seuil considéré comme normal à 435 kVCela réduit la marge de sécurité opérationnelle du point optimal (420 kV) à seulement 5 kV au-dessus avant d'atteindre 435 kV, laissant une marge beaucoup plus faible jusqu'à la limite de 440 kV. Ce rétrécissement peut s'avérer problématique lorsque… L'incertitude de mesure est comparable à cette marge.car de petites variations peuvent déclencher des déconnexions en cascade.
Cette pratique est en vigueur depuis 2010 et a été reconnue ultérieurement comme Exception particulière pour l'Espagne dans le règlement européen sur les exigences de production. Cela dit, l'opérateur souligne que le La limite de 435 kV est en vigueur depuis au moins 1998. dans la réglementation espagnole et a été approuvée par de récentes réglementations européennes, et que la réduction structurelle à 420 kV impliquerait des coûts élevés de restrictions techniques sans garanties de ne pas les dépasser avec les ressources actuelles.
Ces dernières années, le niveau moyen des tensions n'a pas augmenté, mais plutôt… variabilitéEt c'est là que réside le défi : contrôler la dynamique avec suffisamment de précision. ressources réactives rapides et une participation accrue des installations capables de suivre des consignes de tension, au-delà de la consigne classique de facteur de puissance constant. Cette plus grande variabilité augmente le risques de panne d'électricité si une activation et une coordination rapides ne sont pas disponibles.
La panne d'électricité du 28 avril : ce qu'elle nous a appris
Le 28 avril 2025, une panne importante s'est produite en Espagne, associée à une combinaison de facteurs : Production d'énergie renouvelable élevée, faible demande et ressources de contrôle de tension insuffisantesEn raison de la réglementation en vigueur, les énergies renouvelables n'ont pas pu apporter le soutien nécessaire pour atténuer les tensions à cette époque. Analyse détaillée de la panne de courant confirme la combinaison des facteurs décrits dans ce paragraphe.
Plusieurs facteurs ont été identifiés : la production conventionnelle programmée était insuffisante pour atteindre les niveaux de tension observés ; Les installations d'énergies renouvelables étaient limitées dans leur capacité à participer activement dans le contrôle ; et les variations rapides de la production éolienne et photovoltaïque ont eu un impact direct sur la tension, déclenchant une fusillade en cascade.
D'après les informations disponibles, les générateurs étaient conformes à la réglementation en vigueur, mais le système présentait des lacunes. ressources disponibles et activables Pour éviter toute instabilité, l'opérateur a constaté des phénomènes similaires les jours de forte pénétration des énergies renouvelables et de faible demande, notamment lors des pics de demande. Réponse rapide aux instructions.
Du point de vue de l'opérateur, la capacité réactive planifiée ne faisait pas défaut ; la difficulté réside dans sa mise en œuvre. vitesse d'activation et de réponse effective face à des changements brusques. De plus, il est souligné que les groupes doivent pouvoir contribuer ou absorber, au minimum, une seule fois. 30 % de puissance réactive concernant sa puissance maximale, et qu'il n'existe aucune exemption en dessous de ce minimum légal.
Régulateurs de tension : définition, types et composants
Un régulateur de tension est un dispositif ou un circuit conçu pour réguler, stabiliser et ajuster la tension alimentant une charge, son objectif est de maintenir le débit dans des marges définies, quelles que soient les variations de la source ou les modifications de la charge, protégeant ainsi les équipements sensibles. assurer un fonctionnement fiable.
Ces contrôleurs reposent sur des principes de base (Loi d'Ohm, watts, volts et ampères et de rétroaction) et dans des composants tels que résistances, condensateurs, transistors, diodes et circuits intégrés (régulateurs linéaires et à découpage). L'architecture choisie modifie radicalement le rendement, le bruit et la dissipation.
régulateurs linéairesIls utilisent un élément actif (BJT ou MOSFET) comme « résistance variable » pour régler une tension de sortie constanteLorsque la tension d'entrée augmente ou que la charge demande moins de courant, l'excédent est dissipé sous forme de chaleur. Ils sont simples et silencieux (faible niveau sonore), mais inefficace avec de grandes différences entre l'entrée et la sortie.
Manettes commutéesIls fonctionnent avec un transistor qui commute à haute fréquence, modulant le rapport cyclique (PWM) de sorte qu'après un filtre LC, un sortie stable et efficaceL'inductance emmagasine de l'énergie lorsque le transistor conduit et la restitue lorsqu'il est bloqué. En fonctionnant près de la saturation ou du blocage, les pertes sont réduites et le rendement peut dépasser celui du transistor. 90 %.
Composants typiques des régulateurs de tension (linéaires et à découpage) : référence de tension, amplificateur d'erreur, élément de commande (BJT/MOSFET), capteur de sortie ou diviseur résistif, retour comparaison de la sortie et de la référence, commande PWM/oscillateur, filtre LC, diode de recirculation dans les topologies non synchrones et protecciones (Surintensité, surchauffe, court-circuit). Les condensateurs d'entrée/sortie lissent le courant. frisure et transitoires.
Applications du contrôle et des régulateurs de tension
Des appareils électroniques grand public aux réseaux industriels, les régulateurs de tension garantissent que Chaque appareil reçoit la tension appropriéePrévenir les dommages causés par les fluctuations et améliorer l'efficacité opérationnelle. Voici quelques applications courantes :
- Fuentes de alimentación des ordinateurs, téléviseurs et équipements électroniques, en assurant une tension correcte afin d'éviter les pannes.
- Chargeurs de batterie (téléphones portables, ordinateurs portables, véhicules électriques), en adaptant la tension de sortie aux besoins de la batterie.
- Télécommunications (stations de base, routeurs), fournissant une tension stable pour maintenir la qualité du signal.
- Electronique grand public faible consommation d'énergie (montres, appareils photo, jouets, appareils électroménagers), protection des composants sensibles.
- Automobile (éclairage, infodivertissement, moteurs auxiliaires), en compensant les variations de la batterie.
- Industriel (moteurs, automatisation, commande de machines), protection des équipements et des processus contre les écarts.
Stabilisateurs de tension et contrôleurs AC-DC
Dans les environnements où les réseaux sont instables ou les charges critiques, un stabilisateur de tension Il maintient une tension d'alimentation constante, corrigeant toute déviation dès qu'elle est détectée. Ceci est essentiel car même une petite fluctuation peut entraîner des problèmes. perte ou dommage des données (laboratoires, santé, informatique, procédés de précision), et est conçu pour gérer les pics de démarrage, les charges très réactives ou grandes puissances.
Pendant ce temps, le Contrôleurs AC-DC Ils sont intégrés aux circuits CA et/ou CC pour réguler, filtrer, convertir et comparer les signaux. Ils sont utilisés, par exemple, dans la régulation de tension, température, vitesse du moteur ou volume, étant donné la possibilité d’opter pour des contrôleurs PWM à haut rendement ou des contrôleurs de redresseurs synchrones dans les sources AC-DC haute densité (telles que les chargeurs de téléphones portables).
Ces contrôleurs couvrent une large gamme de tensions d'entrée (environ -8 V à 60 V) et des courants de sortie (environ -4 A à 8 A), avec de multiples variations en termes de conditionnement, de montage, de températures de fonctionnement et spécifications de sortie adapté à chaque application.
Relais de protection et solutions commerciales pour la régulation de tension
Au-delà de la réglementation en vigueur, la protection est essentielle : relais de commande de tension électronique Il surveille les conditions anormales et se déclenche en cas de valeurs dangereuses. Dans les installations monophasées et triphasées avec neutre, ces dispositifs détectent surtensions, sous-tensions, séquence incorrecte et perte de phaseet proposent même des entrées de déclenchement externes et une signalisation par LED.
Exemple des caractéristiques d'un relais de régulation de tension : protection contre surtension supérieure à 265 V avec des temps de déclenchement adaptés à la gravité (environ 3 s à 300 V, 800 ms à 350 V, 200 ms à 400 V), protection de sous-tension inférieure à 160 V (temps typique 300 ms), détection d'erreur de séquence RST en trois phases (déclenchement ~1 s), déclencheur externe (≤10 ms) et indication LED.
Application typique : protection contre rupture neutre par mesure en phase neutre aussi bien en monophasé (modèle RVM) qu'en monophasé (modèle RVM). triphasé (RV-T/RV-TS), avec une mesure de la valeur quadratique moyenne vraie (TRMS) et un format compact pour tableaux de distribution modulaires, sous-stations électriques et industrielles.
REVALCO 1RSQE Régulateur de tension triphasé (CA). Dispositif conçu pour la surveillance et la protection des systèmes triphasés. matériaux robustes, 1 relais de sortie commuté (NO/NC)assemblage dans Rail DIN EN 50.022Contrôle entre phases, protection contre les surtensions et les sous-tensions, et détection des défauts de phase. Il est idéal pour automatisation et contrôle dans de multiples scénarios.
Normes de référence typiques pour les équipements de ce type : EN 55022 (Classe B) et la famille d'immunité EN 61000-4-x (y compris -2, -3, -4, -5, -6, -11), couvrant tout, des décharges électrostatiques aux immunité par rayonnement et par conduction et les variations de réseau.
- Données techniques représentatives : alimentation électrique 400 V (auto-alimentée entre L1 et L2) à 50 / 60 HzConsommation approximative de 1,5 W, protection IP20 et isolation de classe II.
- Plage thermique : plage de fonctionnement de -10 °C à +55 °CStockage de -25 °C à +70 °C.
- Relais de sortie : 8 A à 250 V~ (NO-NC-C), dimensions 2 modules DIN et pèse environ 0,11 kg.
Nouveau service de régulation dynamique de tension (PO 7.4) et état des lieux en Espagne
Ces derniers mois, le gestionnaire du système a activé premières centrales d'énergie renouvelable Afin de fournir un service de régulation dynamique de la tension conformément à la nouvelle norme PO 7.4 (proposée en 2020 et approuvée par la CNMC en juin), le système est prêt à être mis en place dès que ces installations nous en auront informés.
À ce jour, environ 168 demandesdont environ 125 correspondent à des énergies renouvelables non pilotables. 24 installations sont prêtes pour commencer les tests ; les autres indiquent soit qu’ils ne peuvent pas suivre les instructions de tension, soit qu’ils sont en train de finaliser la documentation. La priorité est donnée à permettre les énergies renouvelables non pilotablescar ce sont eux qui fournissent de nouvelles ressources au système, même s'ils ont également demandé des centrales électriques conventionnelles (cycles, hydroélectriques) qui ont déjà l'obligation de fournir le service de base.
Avantages pour les installations autorisées : priorité d'expédition et la possibilité de réduire les rampes de changement de production maximales. Pour être activées, elles doivent démontrer la capacité de contrôler la tension dans deux modes : slogans réactifs et slogans de tensionCe dernier mode, avec suivi en temps réel, offre la flexibilité nécessaire pour réagir rapidement aux changements.
De nombreuses entreprises d'énergies renouvelables qui opèrent actuellement sous le mandat de facteur de puissance Ils ont déjà l'obligation réglementaire d'être techniquement prêts à suivre les instructions de tension, une augmentation des ressources disponibles est donc attendue à court terme.
Précisions pertinentes de l'opérateur : ces dernières années, il n'y a pas eu d'augmentation. niveaux de tension moyens Grâce à la mise en service des éléments de contrôle, bien que la variabilité ait augmenté, celle-ci doit être gérée par les générateurs avec contrôle de tension efficaceDes travaux sont en cours depuis 2020 pour modifier le PO 7.4 afin d'accroître le volume de ressources capables de suivre les directives à haute pression, dépassant projets pilotes et audiences publiques avec des positions divergentes au sein d'une partie de la génération conventionnelle.
- Capacités requises : les centrales électriques assurant le service doivent être en mesure de fournir/absorber ±30 % de puissance réactive concernant sa puissance maximale.
- Il n'existe aucune exemption réglementaire connue permettant son exploitation en dessous du minimum installés.
- Le 28 avril, il n'y avait pas de pénurie de capacité réactive programmée ; le problème était le aucune activation lorsque le système l'exigeait et en cas de réponses lentes ou insuffisantes.
- La limite de transport de 435 kV Ce niveau de tension est maintenu par la réglementation depuis des décennies ; l'abaisser à 420 kV entraînerait des coûts plus élevés. restrictions techniques et sa réalisation n'est pas garantie avec les ressources actuelles.
- Le service utilisant des instructions réactives ne fournit pas flexibilité temporaire nécessaire face à des variations très rapides, d'où l'impulsion vers le mode de consigne de tension.
Cette approche réglementaire s'inscrit dans l'écosystème des normes : pour qu'un contrôle efficace soit possible, les équipements de mesure doivent être conformes. CEI 61000-4-30 (Classe A) et que l'évaluation des harmoniques, des interharmoniques et du scintillement soit effectuée à l'aide de méthodes de CEI 61000-4-7 et CEI 61000-4-15, tandis que les niveaux de compatibilité de tension et les limites d'émission de courant se situent dans CEI 61000-2-xy 61000-3-xRespectivement.
La maîtrise du contrôle de la tension électrique implique la compréhension du cadre réglementaire (CEI/EN/IEEE) et son application. méthodes de mesure comparables et reproductibleset déployer des solutions techniques adaptées au défi : régulateurs de tension (linéaires et à découpage), stabilisateurs, relais de protection et des régulateurs AC-DC, le tout coordonné avec des stratégies d'exploitation permettant aux énergies renouvelables de suivre les objectifs de tension en temps réel. Grâce à des ressources plus dynamiques, des réponses plus rapides et un comptage de classe A, le système peut fonctionner de manière plus sûre en cas de forte demande. pénétration des énergies renouvelables et demande variable.
