Postes sources, sous-station & centres de répartition

Du début de l’électrification, en 1889, jusqu’à la structure du réseau actuel, l’alimentation électrique de Paris est passée de systèmes indépendants à un réseau interconnecté et relié aux moyens de production nationaux.

La structure actuelle du réseau de transport à Paris est le résultat d’une longue évolution entamée à la fin du XIXe siècle. Les tensions de 3 000 V puis de 12 300 V sont désignées comme « haute tension » à la fin du XIXe et au début du XXe siècle. Il faut attendre le début des années 1920 pour voir apparaître les premières liaisons souterraines de 63 000 V, avec la construction de liaisons dont la fonction n’est plus la distribution directe d’énergie au consommateur mais l’interconnexion entre les différents centres de production.

Le Réseau à courant Monophasé 3 000 V

C’est un réseau alternatif monophasé 3 kV, qui a été créé en 1892, pour électrifier la partie Ouest de la rive droite et à partir de 1896 toute la rive gauche.

Contrairement aux réseaux diphasés, le réseau monophasé est le réseau d’origine.

La distribution Monophasée est alimentée en première étape en 12 kV depuis 4 postes sources.

Poste Source Origine alimentation Transport Tension d’alimentation Nb et Puissance des transformateurs
Issy-les-Moulineaux : Postes I HARCOURT225 kV1 x 100 MVA
Issy-les-Moulineaux : Postes IIISSY-LES-MOULINEAUX63 kV4 x 33,5 MVA
Eylau : Poste IIFALLOU63 kV2 x 33,5 MVA
Saint Ouen : Poste IAMPERE63 kV4 x 33,5 MVA
Tolbiac : Poste IARRIGHI63 kV6 x 15,6 MVA / 3 x 33,5 MVA

Les postes-sources fournissent le courant diphasé 12 kV à des sous-stations par des nappes de câbles analogues à ceux utilisés pour l’alimentation des centres  de répartition diphasés R.A.C et R.Z.D.

Les sous-stations ont pour rôle de transformer le courant diphasé 12 kV en courant monophasé 3 kV. La transformation du courant se fait à l’aide transformateurs secs monophasé 12/3 kV, de puissance unitaire de 3,2 ou 4,8 MVA, à refroidissement par air soufflé.

Les tranches de source des postes sources alimentent les tranches de source des sous-stations, 2 en général, appelées tranche « avant » et tranche « arrière ». Chaque tranche est elle même divisée en phase 1 et phase 2, les transformateurs étant pris alternativement sur chacune des phases afin d’équilibrer les charges. On installe au maximum 3 transformateurs en parallèle soit 3 x 2 = 6 par tranche, afin de limiter la puissance de court-circuit.

Chaque tranche possède des condensateurs d’amélioration du facteur de puissance (cosinus phi), qui sont automatiquement retirés du circuit par une horloge la nuit et le dimanche afin d’éviter les surtensions.

Chaque sous-station comporte également des départs alimentant des abonnés 12 kV répartis selon leur nombre, sur une ou plusieurs travées. Elles jouent, à ce point de vue, le rôle de cente de répartition. Une sous-station est pourvue  d’un équipement de manoeuvre afin de permettre l’exploitation normale et les dépannages.

Il y a 7 sous-stations : TERNES, MUETTE, LONGCHAMP, LAOS, PLAISANCE, SÈVRES et VERLAINE.

Les Postes Sources Diphasés

Les postes sources diphasés alimentent les deux réseaux diphasés 12 kV (R.A.C et R.Z.D) et le réseau monophasé 3 kV. Chaque poste n’est pas spécifique d’un réseau déterminé, mais peut, selon sa position géographique desservir un, deux ou trois réseaux.

Le Réseau Alternatif Complémentaire (R.A.C)

C’est un réseau à courant alternatif diphasé qui a été créé à partir de 1930 en complément de la distribution en courant continu, qui devenait insuffisante. Ce réseau a peu à peu remplacé le courant continu, dont le dernier îlot a été arrêté en 1968, sur une zone intérressant le nord ouest et le centre de Paris côté rive droite.

Les poste sources diphasés desservant la zone R.A.C sont les suivants :

Poste Source Origine alimentation Transport Tension d’alimentation Nb et Puissance des transformateurs
SAINT-OUEN
(Ext. de Paris) 
AMPÈRE 225 kV Poste I : 1 x 100 MVA
AMPÈRE225 kV Poste II : 1 x 100 MVA
AMPÈRE63 kV Poste II : 4 x 33,5 MVA
 EYLAU
(Hors zone RAC)
 ISSY – Poste 63 kV Poste I : 4 x 31,25 MVA
 TOLBIAC
(Hors zone RAC)
ARRIGHI 63 kV  Poste I : 6 x 15,6 MVA et 3 x 33,5 MVA
NATION
(Hors zone RAC)
 CHARENTON 225 kVNATION I : 1 x 100 MVA 
 CHARENTON63 kVNATION I 4 x 15,6 MVA 
 CHARENTON63 kV NATION II : 3 x 31,5 MVA
 TURGOT
(Hors zone RAC)
 AMPÈRE63kV  Poste i : 4 x 33,5 MVA

 

Les postes-sources fournissent le courant diphasé 12kV à des sous-stations par des nappes de câbles analogues à ceux utilisés pour l’alimentation des centre de répartition diphasés R.A.C et R.Z.D.

Les Centres de Répartition R.A.C

Les centres de répartition assurent l’aiguillage à tension constante de l’énergie 12 kV qu’ils reçoivent des postes sources. Pour raison de sécurité, chaque centre de répartition reçoit le courant de deux ou trois sources différentes, ou de tranches différentes d’une même source. Le schéma de principe qui a été mis en oeuvre pour les centre de répartition R.A.C est de type « Triangulaire », avec trois alimentation différentes.

Par extension, chaque alimentation est appelée « Tranche de source ». C’est en fait l’aboutissement de la nappe de câbles provenant d’une tranche de source d’un poste. Une tranche de source d’un centre de répartition n’est alimentée que par un seule tranche de source d’un poste de transformation, mais la réciproque n’est pas vraie. Une tranche de source d’un poste peut avoir la puissance nécessaire pour alimenter plusieurs tranches, qui sont bien entendu, situées dans des centres de répartition différents.

Un centre de répartition comporte un équipement de manoeuvre important, tel que système d’aiguillage et jeu de barres de secours afin de permettre les dépannages.

Les câbles d’arrivée et de départ de courant 12 kV sont des câbles à 4 conducteurs à papier imprégné. A la sortie des centres de répartition, le courant diphasé 12 kV à deux destination différentes, l’artère de distribution et les abonnés moyenne tension.

La zone R.A.C possède 7 centres de répartition : PUTEAUX (1 et 2), MAGENTA, ABOUKIR, RÉPUBLIQUE, SAINT-ANTOINE, TRINITÉ et VENDÔME.

Schéma de principe alimentation 12kV réseau RAC
Détails artère 12kV réseau RAC / Raccordement sur réseau BT

Le Réseau Zone Diphasé (R.Z.D)

C’est un réseau alternatif diphasé qui a été créé à partir entre 1907 et 1914 sur la rive droite dans l’Est et le Nord de Paris pour alimenter la zone périphérique, qui n’était pas encore desservie. Le courant diphasé, le processus d’abaissement du niveau de tension, la répartition et la distribution sont identique au réseau R.A.C

Les postes sources diphasés desservant la zone R.Z.D sont les suivants :

Poste Source Origine alimentation Transport Tension d’alimentation Nb et Puissance des transformateurs
SAINT-OUEN AMPÈRE 225 kV Poste I : 1 x 100 MVA
AMPÈRE63 kV Poste II : 4 x 33,5 MVA
NATION CHARENTON 225 kVNATION I : 1 x 100 MVA 
 CHARENTON63 kV NATION II : 3 x 31,5 MVA
 TURGOT AMPÈRE63kV  Poste I : 4 x 33,5 MVA

Les postes-sources fournissent le courant diphasé 12 kV à des sous-stations par des nappes de câbles analogues à ceux utilisés pour l’alimentation des centre de répartition diphasés R.A.C et R.Z.D.

Les Centres de Répartition R.Z.D

Les centres R.Z.D ne possèdent que 2 tranches de source, soit 4 travée en tout. Toutefois DOUDEAUVILLE I et MÉNILMONTANT font exception et comportent 3 tranches et 6 travées conformément au schéma de principe présenté pour le réseau R.A.C. DOUDEAUVILLE II est un centre plus ancien doté d’une structure particulière, il possède 3 tranches et 3 travées.

Le nombre de câbles d’alimentation 12 kV des tranches de source des centres de répartition R.Z.D varie entre 3 et 8, ce qui donne des puissances disponible par tranche du même ordre que celles du réseau R.A.C.

La zone R.Z.D possède 5 centres de répartition : DOUDEAUVILLE (I et II), LAUMIÈRE, MÉNILMONTANT, CHARONNE, DAUMESNIL.

Schéma de principe alimentation 12kV réseau RZD
Détails artère 12kV réseau RZD / Raccordement sur réseau BT

Le Réseau Triphasé 20 kV

Les réseaux R.A.C, R.Z.D et Monophasé décrits précédemment, sont des réseaux à puissance garantie et à distribution radiale. Le « réseau de transport » garantit la puissance livrée en HT aux postes sources diphasés en cas de première défaillance, grâce aux possibilités de reports des charges qu’ils possèdent. Le développement des réseaux 12 kV et 3 kV s’est effectué radialement à partir des centres de répartition et des sous-stations. On s’est aperçu que cette structure radiale était peu adaptée à la topographie urbaine et se prêtait mal aux augmentations de puissance.

En effet, quand une artère R.A.C ou R.Z.D est saturée, il faut passer de nouveaux câbles dans le secteur angulaire occupé par celle-ci à partir du centre de répartition et remodeler l’alimentation du quartier intéressé. Ceci se traduit par de nombreux et coûteux remaniements des câbles existants. La saturation des artères amène celle des centres de répartition et la nécessité de créer de nouveaux centres qui s’insèrent mal dans les secteurs desservis par les anciens. Il en est de même pour le monophasé 3 kV.

Les réseaux R.A.C, R.Z.D et Monophasé, devenant peu à peu insuffisants, il a fallu penser à assurer leur remplacement progressif par l’implantation du courant triphasé.

Alimentation HTB des postes sources par radiales souterraines en 220 kV.
Distribution HTA 20kV en sortie des postes source 220/20kV

Principes du réseau triphasé 20 kV

Le réseau triphasé 20 kV est un réseau basé sur la multiplication des postes source avec suppression de l’étage intermédiaire de répartition et sur l’utilisation d’artères de distribution plus adaptées à la topographie urbaine. Le « Transport » ne garantit plus la puissance, qui est amenée par un seul câble 225 kV, alimentant 3 postes sources pris dérivation. Les postes sources abaissent la tension à 20 kV, niveau de tension normalisé sur le plan national.

Chaque poste source ne possède qu’une seule tranche de source constituée par un transformateur de forte puissance, 100 MVA en principe, ce qui enlève la possibilité de report de tranches de sources à l’intérieur du poste source. Les dépannages s’effectuent au niveau de la tension abaissée 20 kV par des reports sur les transformateurs des postes sources voisins alimentés par d’autres sources 225 kV. Il est en effet, prévu à Paris trois couronnes concentriques de postes sources.

La normalisation des transformateurs de puissance HTB/HTA à 70 MVA pour l’ensemble de la France a conduit, à partir de des années 80, à l’installation de 2 transformateurs de 70 MVA par poste source afin de bénéficier d’une puissance suffisante, chaque transformateur fonctionnant séparément sur son demi-poste, avec toutefois possibilité de manoeuvre de dépannage.

Schémas de principe des postes sources 225/20 kV

Poste source 225/20kV - BUTTES CHAUMONT - 1x100MVA
Poste source 225/20kV - FOCH- 2x70MVA

Les artères de distribution triphasé 20 kV

On a estimé qu’il était possible de grouper de manière satisfaisante et économique 8 artères autour d’un poste source triphasé. L’effacement d’un poste source de devant pas perturber la distribution d’électricité, il a été prévu :

    • • La possibilité d’alimenter les artères par les 2 extrémités,
    • • L’alimentation en régime « Normal » par chaque poste source de 4 artères sur les 8 qui l’entourent,
    • • Une réserve de puissance permettant aux postes sources de secourir les postes sources voisins.

Comme indiqué sur le schéma suivant, le poste source A alimente 4 artères, les 4 autres sont desservies par les postes sources B et C qui encadrent A.

On s’aperçoit que l’alimentation en secours des artères se fait toujours dans le sens longitudinal. C’est par raison de sécurité d’exploitation, puisque les postes sources placés sur la même couronne ne sont pas tributaires de la même tranche d’alimentation 225 kV.

Alimentation d'une artère HTA 20kV en schéma "Normal"
Alimentation d'une artère 20kV en schéma "Secours" (perte d'un ou deux postes sources)

Rédaction : Jean Michel Berthod
Source : Distribution de l’Electricité à Paris – Edmond Mathieu – 1974