Niveaux de tension d'un réseau électrique : comment faire le bon choix

Un niveau de tension inadéquat pourrait :

• occasionner des contraintes liées à l’exploitation du réseau;
• avoir des conséquences financières importantes sur le projet;
• limiter le développement futur d’un site industriel ou minier;
• affecter la sécurité du personnel exploitant.

Le choix optimal des niveaux de tension du réseau principal ainsi que des réseaux secondaires et tertiaires s’appuie sur une vision complète des installations électriques du site et doit tenir compte à la fois de l’aspect technique et de l’aspect financier. Les facteurs suivants sont à considérer :

• La quantité et le type de charges à alimenter
• L’agencement du site et la localisation des charges
• La possibilité d’expansion et d’ajout de nouvelles charges
• Les niveaux de tension normalisés reconnus dans l’industrie et dans la région où se trouve le réseau
• La disponibilité, l’encombrement et le coût des équipements électriques

Le principe de base

À puissance égale, un niveau de tension plus élevé permet de réduire le courant nominal et le courant de défaut d’un réseau. La réduction du courant nominal permet de diminuer le calibre ou le nombre de câbles et de réaliser ainsi des économies. Cependant, un niveau de tension supérieur requière des équipements ayant des niveaux d’isolation plus élevés, ce qui peut avoir aussi une incidence sur leurs coûts d’achat et leurs dimensions (encombrement).

Quand il faut transporter une grande quantité d’énergie sur une longue distance, un niveau de tension élevé est sélectionné, ce qui est normalement le cas pour le réseau principal d’un site industriel ou le réseau de transport d’un service d’utilité publique.

Question de performance

Le niveau de tension doit être bien adapté à l’usage du réseau. Ainsi, les charges de services tels que l’éclairage, le chauffage et les petites charges motrices sont habituellement alimentés par des tensions inférieures à 1 000 volts, tandis que les moteurs de grande puissance sont normalement raccordés sur des réseaux 4 160 V, 7 200 V ou 13 800 V.

Un choix de tension optimal permet d’obtenir une bonne régulation de tension tant en régime permanent que transitoire, notamment lors du démarrage d’un moteur. L’alimentation d’un bloc de charge important éloigné de la sous-station principale ou de la centrale requiert une attention particulière, et ce, encore plus lorsque le bloc de charge est alimenté par une ligne aérienne ayant une impédance plus grande qu’un câble de puissance.

Choisir des équipements standards

Les réseaux doivent être conçus selon des valeurs de tension, de courant nominal et de courant de défaut selon les standards reconnus dans l’industrie et chez les principaux fabricants d’équipement. L’utilisation d’équipement non standard entraîne des coûts plus élevés et des délais de livraison plus long. En cas de défaillance, il sera plus difficile de corriger rapidement le problème affectant ainsi la production d’un site.

Efficacité énergétique

Les pertes d’un réseau diminuent normalement avec l’augmentation du niveau de tension, ce qui a un impact direct sur l’efficacité énergétique d’un site. Cependant, il faut éviter de multiplier les niveaux de transformation, lesquels ont un impact négatif sur l’efficacité énergétique et sur les performances d’un réseau, en plus d’occasionner des investissements supplémentaires. Par conséquent, un choix tension plus élevé n’est pas toujours la solution optimale.

Assurer la sécurité du personnel et des équipements

Pour favoriser des performances adéquates tout en étant sécuritaire, le niveau de défaut doit être bien adapté au niveau de tension du réseau. Souvent, des compromis doivent être faits sur la performance du réseau afin d’accroître la sécurité du personnel. La réduction du courant de défaut permet de diminuer l’énergie incidente, améliorant ainsi la sécurité du personnel et minimisant les dommages aux équipements. Cependant, un niveau de défaut trop faible provoquera des problèmes de régulation de tension. Également, la performance et la rapidité d’opération des éléments de protection de surintensité pourraient en être affectées.

Le niveau d’énergie incidente d’un arc électrique est directement lié à la valeur du courant de défaut et à la distance d’approche. Pour ces raisons, les installations à 1 000 volts et moins sont en général plus dangereuses que celles à moyenne tension en ce qui concerne les risques d’éclats d’arcs.

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