Panne de courant

Une panne de courant est la suspension de la distribution du courant électrique dans une région donnée. Ceci peut provenir d'un défaut dans une centrale électrique, de l'équipement de distribution endommagé, un court-circuit ou une surcharge du dispositif.



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Une panne de courant est la suspension de la distribution du courant électrique dans une région donnée. Ceci peut provenir d'un défaut dans une centrale électrique, de l'équipement de distribution endommagé (par exemple, par une tempête de neige ou de pluie verglaçante), un court-circuit ou une surcharge du dispositif.

Le terme blackout est aussi utilisé quand la panne concerne la plupart de clients.

Court-circuit d'une ligne électrique à Troy, Illinois

Grands Incidents (grandes pannes générales)

On utilise fréquemment dans ce cas l'anglicisme blackout.

Le Mémento de la sûreté du dispositif électrique, publié par RTE sur son site officiel, présente les modes de dégradation de la sûreté du dispositif électrique conduisant aux blackouts, ainsi qu'un panorama des grands incidents survenus à travers le monde[1].

Le Bilan sûreté annuel de la sûreté du dispositif électrique français, aussi disponible sur le site de RTE pour chaque année depuis 2001, comporte un chapitre présentant les grandes pannes survenues à travers le monde pendant l'année.

Mécanismes conduisant aux grands incidents

Les systèmes électriques des grands pays sont conçus, fabriqués et exploités de telle sorte que les utilisateurs du réseau ne subissent pas, dans certaines limites, les conséquences des aléas les plus courants. A titre d'exemple, la règle du «N-1», en vigueur sur le réseau UCTE, prévoit que le réseau électrique doit rester viable après la perte de n'importe quelle ligne ou de n'importe quel groupe. En France, où le référentiel de la sûreté du dispositif électrique est plus strict, on applique la règle dite «N-k», avec k>1 : typiquement, aucun écroulement du réseau ne doit se produire, même si 2 groupes de production déclenchent.

Mais, comme on peut le voir à travers les exemples de grandes pannes qui ont précédé, il peut survenir des situations bien plus complexes résultant d'incidents multiples, particulièrement proches dans le temps ou alors simultanés, associés quelquefois à des défaillances de dispositifs de protection, de régulations ou d'opérateurs. Le retour d'expérience sur les grands incidents montre qu'ils sont toujours la conséquence d'une combinaison de plusieurs aléas.

En dépassant le cadre des aléas initiaux primaires (perte d'un groupe de production par exemple) et de leurs combinaisons potentielles multiples, l'analyse des grands incidents montre aussi que si on se place à un niveau plus synthétique, la genèse d'un grand incident se traduit fréquemment par l'un des quatre phénomènes électromécaniques suivants[2], [3], [4] :

  1. la cascade de surcharges de lignes de transport et leur déclenchement ;
  2. l'écroulement de fréquence ;
  3. l'écroulement de tension ;
  4. la rupture de synchronisme entre les groupes de production.

Quand les grands incidents sont particulièrement complexes et se produisent sur des réseaux étendus, ces quatre phénomènes peuvent se succéder, se superposer ou s'associer ; ainsi, l'incident du 19 décembre 1978 en France a commencé avec le phénomène 1 puis s'est accéléré et étendu avec le phénomène 4 ; l'incident européen du 4 novembre 2006 a commencé avec le phénomène 1 et s'est poursuivi avec le phénomène 2.

À la fin des années 1990, certains auteurs ont évoqué un cinquième phénomène : la naissance d'oscillations à basse fréquence entre des parties importantes d'un dispositif électrique particulièrement étendu ; cependant, si l'utilisation d'enregistreurs particulièrement peaufinés, tels que les WAMS[5] (Wide Area Measurement Systems), montre que les grands dispositifs électriques sont effectivement quelquefois sujets à occurrences d'oscillations à basse fréquence mal amorties, aucun grand incident n'est toujours survenu suite à ce phénomène.

Mesures préventives

Parmi les mesures préventives mises en œuvre par les compagnies d'électricité pour éviter les pannes de courant majeures[6], on peut citer :

Fréquemment, les pannes majeures sur un réseau électrique font intervenir un déséquilibre entre la production et la consommation. Le principal moyen de se prémunir contre ce phénomène est de mettre en place des plans de délestage.

Parades[7], [8]

La prévention des grandes pannes d'électricité, qui fait partie des objets de la sûreté de fonctionnement des dispositifs électriques, est une activité complexe qui repose sur la mise en œuvre de dispositions multiples, qui doivent être adaptées à la dynamique des quatre phénomènes électromécaniques exposés dans le chapitre précédent. Ces dispositions doivent permettre de prévenir, détecter et traiter les dysfonctionnements pouvant conduire à la naissance de l'un de ces phénomènes, et , si le phénomène se produit malgré tout, d'en contrôler l'évolution.

Une conception robuste de la prévention des grandes pannes demande de s'appuyer sur une organisation conceptuelle rigoureuse. Les dispositions de défense du dispositif électrique français géré par RTE, dont le Club des Opérateurs de Grands Réseaux souligne qu'elles doivent être reconnues comme l'une des meilleures approches au monde[9], reposent sur la mise en œuvre de lignes de défense successives, selon l'approche dite «défense en profondeur». Ces dispositions portent d'une part sur le domaine matériel, d'autre part sur le domaine organisationnel et humain. Les lignes de défense se rapportent à trois volets différents : la prévention et la préparation, la surveillance et l'action, et enfin les parades ultimes.

La prévention et la préparation consistent à faire en sorte que les phénomènes redoutés ne puissent pas s'amorcer, à se protéger contre les défaillances envisageables des équipements par la redondance matérielle et fonctionnelle, à identifier les activités à risque ainsi qu'à les garantir par leur mise sous assurance qualité. Le dispositif électrique doit aussi être conçu de manière à pouvoir supporter certains aléas, ce qui est indispensable puisque on ne peut jamais empêcher complètement l'occurrence d'aléas (le retour d'expérience est là pour le montrer).

Le volet de la surveillance et de l'action regroupe les actions qui permettent de détecter les écarts des grandeurs (fréquence, tension, courants…) qui sont caractéristiques du bon fonctionnement du dispositif électrique, et de déclencher les actions appropriées - manuelles ou automatiques - quand c'est indispensable.

Le troisième volet est le registre ultime. Quelles soient les précautions prises avec les deux volets qui ont précédé, nul exploitant de réseau n'est complètement à l'abri de l'initialisation d'une grande panne. Quand on parvient à ce stade, il faut procéder à des actions exceptionnelles pour enrayer l'écroulement, quitte à devoir perdre une partie du réseau ou de la consommation, faute de quoi on risque de perdre la totalité du réseau (ainsi, le 4 novembre 2006, la totalité du réseau européen aurait pu être perdue si la chute de fréquence s'était prolongée quelques secondes qui plus est , et seul le délestage fréquencemétrique automatique a sauvé la situation). Ces mesures doivent être extrêmement rapides ; c'est pourquoi le recours aux actions humaines ne suffit pas, et il faut s'appuyer sur des systèmes automatiques.

Différentes conceptions existent dans le monde quant à la conception de ces systèmes automatiques. Elles dépendent surtout de la structure du dispositif électrique concerné, et des ressources qui peuvent être dégagées. En effet, la conception de systèmes automatiques a toujours un coût, tandis qu'au contraire on ne peut jamais être complètement sûr que ces systèmes seront efficaces (au contraire, ils peuvent même être à l'origine de fonctionnements intempestifs). Il y a par conséquent un équilibre à trouver.

Dans certains dispositifs électriques, on considère qu'il est trop coûteux et trop complexe de se protéger, et il n'y a pas vraiment de mise en place de systèmes, outre des dispositions assez rustiques de délestage. On admet tandis que le réseau s'écroule, et on cherche à le remettre en service au plus vite.

Dans d'autres pays où la structure du réseau électrique est assez simple, on considère qu'on peut se protéger en cherchant à détecter par des études en amont (études de stabilité surtout) les combinaisons d'aléas à redouter (par exemple la perte simultanée de telle ligne et de tel groupe de production), puis on met en place pour chaque combinaison redoutée un automatisme capable de détecter l'occurrence et d'entreprendre une action appropriée qu'on aura identifiée (en général, il s'agit d'action sur la topologie, la production et la consommation). Dans cette approche, qui est nommée «événementielle», on met ainsi en place une série d'automates spécifiques (SPS[10] ou Special Protection Schemes dans la terminologie anglaise). Ainsi, le Brésil recourt énormément à de tels équipements.

Dans les dispositifs électriques plus complexes, comme le réseau nord-américain, ou comme le réseau européen qui est toujours plus maillé, une telle conception ne convient pas : l'identification des combinaisons à redouter serait énormément trop compliquée, et demanderait un nombre énorme de SPS ; qui plus est , compte tenu des évolutions incessantes du contexte électrique, il faudrait sans cesse changer les fonctionnalités et l'emplacement de ces équipements ; d'autre part, il y a toujours un risque non négligeable qu'un SPS, conçu théoriquement pour agir sur une occurrence précise, s'active de façon indésirable dans d'autres configurations non prévues. C'est pourquoi on préfère revenir à la source et mettre en place des systèmes capables de détecter l'émergence du phénomène électromécanique redouté lui-même, et d'enclencher des actions. Ainsi, les dispositions de défense sont conçues en France de manière à savoir détecter l'écroulement de tension, ou la perte de synchronisme entre zones du réseau[11]. Ceci n'exclut pas de compléter ces dispositions par un nombre particulièrement limité de SPS.

Mesures correctives

Références

  1. D. Hoffmann, A. Cayol, Y. Harmand, J. M. Tesseron, "Mémento de la sûreté du dispositif électrique" (première édition), ISBN n°2-9513605-0-9, Édition VBD, Montrouge, 1999 - Réédition en 2004 disponible en ligne sur le site officiel de RTE
  2. A. Cheimanoff, L. Feignier, J. C. Gougeuil, "Analyse des incidents d'exploitation conduisant à un fonctionnement dégradé : 1) Facteurs propices à un fonctionnement dégradé et mécanismes correspondants, 2) Analyse de quatre processus de dégradation", Revue Générale de l'Électricité (RGE), tome 87, n°3, mars 1978
  3. J. P. Barret, A. Cheimanoff, F. Maury, "Conditions générales de conception et d'exploitation d'un dispositif de production et transport d'électricité : rappel sur les causes générales des incidents graves", Revue Générale de l'Électricité (RGE), tome 89, n°4, avril 1980
  4. Michel Aguet, Sûreté des grands réseaux électriques, Forum E'Cité–Genève –SIG, 1er juillet 2005
  5. voir le numéro 2 de Réseaux, bulletin du chapitre français IEEE Power Engineering Society, disponible sur le site IEEE PES France
  6. J. M. Tesseron, G. Testud, D. Hoffmann, Y. Harmand, Les dispositions de défense contre les écroulements du réseau électrique français, Revue de l'Électricité et de l'Électronique (REE), n°9, octobre 2002
  7. "Defense Plan against extreme contingencies", revue ELECTRA du CIGRÉ, n°231, avril 2007
  8. "Defense Plan against extreme contingencies", rapport de la Task Force CIGRE C2.02.24, avril 2007
  9. H. Tanaka, M. Kaminaga, M. Kormos, Y. Makarov, T. Baffa Scirocco, J. M. Tesseron, I. Welch, Cascading events and how to prevent them, Very Large Power Grid Operators Working Group, White Paper, Oct 25, 2005
  10. CIGRE, Task Force 38.02.19, Brochure Technique 187, System Protection Schemes in Power Networks, juin 2001»
  11. Jean-Michel Tesseron, "Mission : Sûreté - Lutter contre les blackouts", Conférence AG IEEE France Section, 14 mars 2008

Voir aussi

Liens externes

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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 07/04/2010.
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