Un réseau de distribution électrique est la partie d'un réseau électrique desservant les consommateurs. Un réseau de distribution achemine l'énergie électrique d'un réseau de transport (Haute tension B) ou un réseau de répartition (Haute tension A) aux transformateurs aériens desservant les clients.

La tension électrique des réseaux de distribution se situe normalement entre . Ils comprennent des postes électriques de transformation, des lignes aériennes et un réseau de conducteurs les reliant aux transformateurs de secteur. Le réseau de distribution dessert parfois directement les compteurs électriques de clients industriels.

Histoire

Débuts de l'électricité Lorsque l'électricité a commencé à être utilisée, il s'agissait d'abord d'installations locales. Un bâtiment électrifié produisait souvent sa propre électricité. Comme il y avait besoin de transporter de l'électricité sur de courtes distances, la tension utilisée pouvait être basse sans que cela n'engendre de pertes trop élevées. Durant cette période, le courant continu était régulièrement utilisé.

Avec le développement des usages de l'électricité, en particulier pour l'éclairage public, le nombre de clients a augmenté ainsi que leur dispersion. Des centrales sont apparues pour concentrer la production d'électricité. Il est alors devenu intéressant de parvenir à transporter de l'électricité sur de plus longues distances. Cela peut se faire en augmentant la tension, mais utiliser une tension élevée est dangereux et complexe. La solution consistait à transporter l'électricité à une tension élevée, puis abaisser la tension pour alimenter un client local. Le courant alternatif s'est alors imposé car la conversion de tension est beaucoup plus aisée.

Développement des réseaux et standardisation Malgré l'ascendant du courant alternatif sur le courant continu, la distribution d'électricité mit longtemps à se standardiser. Pendant longtemps, de nombreuses entreprises différentes fournissaient de l'électricité. Elles proposaient des tensions, des fréquences et un nombre de phases différents. Néanmoins, avec l'augmentation d'échelle un besoin de standardisation s'est fait sentir. Le courant alternatif triphasé s'est imposé car son utilisation dans les moteurs et les génératrices synchrones est beaucoup plus aisé. Les fréquences se sont également standardisées autour de 50 ou en fonction des pays. Le choix de la fréquence s'est fait en cherchant à avoir une fréquence basse (pour limiter les chutes de tension liées à l'inductance naturelle des lignes électriques et des charges inductives comme les moteurs) tout en ayant une fréquence suffisante pour ne pas être perceptible par les humains.

Les tensions se sont également progressivement standardisées pour rendre les appareils facilement interchangeables d'un réseau à l'autre. Néanmoins, si l'électricité s'est standardisée pour les particuliers autour du triphasé à en France, de nombreuses tensions différentes ont subsisté sur les réseaux de distribution à moyenne tension car la standardisation n'avait pas d'impact sur les consommateurs dans ce domaine. C'est principalement à l'échelle des grandes compagnies d'électricité, comme EDF en France, que des standards sont apparus sur les réseaux de distribution..

Libéralisation À partir des années 1990 un mouvement important de libéralisation des marchés s'est développé. En Europe, des règles communes ont été créées pour permettre la création d'un marché unique de l'électricité. Ces règles ont imposé une séparation des activités de production, transport, distribution et facturation de l'électricité. En France cela a abouti à la création d'ERDF (qui devint plus tard Enedis). Durant longtemps la frontière entre les activités de transport et de distribution pouvait être floue, et c'est à partir de cette période que ces activités ont été clairement séparées.

Arrivée des énergies distribuées et de la numérisation À partir des années 2010 en France les énergies renouvelables photovoltaïques et éoliennes se sont fortement développées.. Ces sources ayant en général une puissance ne dépassant pas la dizaine de mégawatts et se comptant régulièrement en kilowatts, elles ont été raccordées directement au réseau de distribution. Alors qu'historiquement la production était principalement injectée sur le réseau de transport puis distribuée en abaissant progressivement sa tension en suivant toujours la même direction, l'arrivée de ces sources d'énergies a profondément changé le rôle et le fonctionnement des réseaux de distribution. Cela a fait apparaître de nouvelles contraintes.

Les réseaux de distribution ont également commencé à déployer de plus en plus d'équipements intelligents et connectés. L'apparition de nouveaux usages comme les voitures électriques a ouvert la porte à de nouvelles flexibilités pour optimiser la consommation comme le véhicule-réseau mais nécessite de mettre en place des systèmes pour commander ces nouvelles sources distribuées de flexibilité.. Le développement de productions (photovoltaïque, éolien) et d'usages (véhicules électriques) consommant du courant continu a également relancé des études sur la possibilité de distribuer l'énergie en courant continu..

Construction Réseau

Chaque centrale électrique est raccordée au réseau électrique. Selon les distances à parcourir et la puissance à transmettre, la tension du réseau évolue d'une tension moyenne à la haute tensionRéseau de transport et de distribution, sur japprends-lenergie.fr, consulté le 2 janvier 2017 et du courant alternatif au courant continu haute tension pour le transport sur de longues distances ou si les réseaux ont des caractéristiques (tension, fréquence) différentes. Les tensions « HTA » vont de à et composent le réseau de distribution à moyenne tension. En France, le standard utilisé est 20kV., bien que certaines zones utilisent également le par exemple. Des transformateurs sont utilisés pour abaisser la haute tension du réseau de transport à la moyenne tension dans des installations appelées postes sources. La moyenne tension du réseau de distribution est ensuite abaissée une seconde fois pour fournir la basse tension en 230/400V triphasé (dite BT) utilisée par la plupart des clients..

Un réseau de distribution est généralement organisé radialement, chaque point de connexion au réseau de moyenne tension desservant un « arbre » se subdivisant à plusieurs reprises avant d'atteindre les transformateurs de distribution. Ces réseaux radiaux se rejoignent en des points d'interconnexion normalement ouverts : ils permettent, au besoin, de fournir une source alternative d'électricité à une partie d'un réseau radial voisin, en cas de panne du tracé de desserte normal.

Lignes électriques gauche|vignette|Transformateur HTA/BT sur un poteau de ligne aérienne HTA On distingue deux types de lignes en fonction de la tension (HTA ou BT). Les lignes HTA sont aujourd'hui principalement constituées de lignes aériennes. Ces lignes ont l'avantage d'être peu chères, mais elles sont très vulnérables en particulier en cas de catastrophe climatique. Les lignes HTA sont donc enterrées de plus en plus. Cela a l'inconvénient d'être plus cher, mais aussi de causer des élévations de tension à cause de l'effet Ferranti et de rendre la réparation des défauts électriques plus complexe. Les anciennes lignes BT étaient de la même manière souvent construites en aérien à « nu » (sans isolant électrique pour les protéger). Pour réduire les accidents les lignes BT sont de plus en plus recouvertes d'isolants et parfois enterrées.

Postes sources Les postes sources sont des installations où la haute tension du réseau de transport (de , ou ) est abaissée à (tension HTA) pour alimenter le réseau de distribution. En général, les postes sources utilisent plusieurs transformateurs permettant d'obtenir un certain degré de redondance si l'un d'eux tombe en panne. Les transformateurs sont équipés de régleurs en charge pour réguler la tension du réseau de distribution. De plus, des équipements pour effectuer de la compensation électrique tels que des shunts sont parfois installés pour réguler la puissance réactive injectée sur le réseau de transport.

Les transformateurs vont alimenter en courant HTA un certain nombre de départs qui sont constitués d'une ligne HTA alimentant parfois plusieurs milliers de clients. Chaque départ est équipé de disjoncteurs permettant de protéger le poste source en cas de défaut ou de couper le départ en cas de maintenance par exemple.

Postes de distribution vignette|Tour de transformateur à Mönchengladbach (Rhénanie du Nord). En France, les postes HTA/BT, ou postes de distribution, abaissent la tension HTA à triphasé. En prenant uniquement une seule phase du 400 V triphasé et le neutre, on obtient le monophasé utilisé par la plupart des clients. Ces postes sont équipés en France de concentrateurs permettant de récupérer les données des compteurs Linky. Il est important de veiller à ce que les trois phases soient équilibrées, c'est-à-dire que la consommation ou la production soit uniforme. Pour cela, les clients en triphasé ont des obligations d'équilibrage, et il est possible de jouer sur les phases où sont branchés les utilisateurs monophasés pour équilibrer le réseau.

Raccordements

Le réseau de distribution permet d'adapter la tension et la puissance distribuées aux besoins de chaque utilisateur grâce à des réseaux de distribution moyenne et basse tension, à des transformateurs et à des postes de distribution. Dans la plupart des cas, les petites unités de productions (centrale au fil de l'eau, éolienne, panneaux solaires) sont directement reliées aux réseaux de distribution. En France, les raccordements sont effectués en HTA ( généralement) pour les installations produisant ou consommant plus de et moins de quelques dizaines de mégawatts, en triphasé de à 36 kW, et en monophasé pour les puissances inférieures.

Les appareils électriques vont avoir un impact sur la qualité de l'électricité, c'est-à-dire sur la propreté sur signal sinusoïdal. En particulier, il peut y avoir une modification du facteur de puissance, c'est-à-dire un déphasage entre la tension et le courant à cause de la puissance réactive. Ces perturbations sont souvent causées par des équipements électriques avec une forte inductance, comme les moteur électriques. Les opérateurs de distribution vont en général fixer des limites à ces perturbations, et si elles sont dépassées les clients devront installer des condensateurs pour compenser la puissance réactive de leurs machines. Il peut également y avoir des perturbations liées à la forme du signal, on parle alors de perturbations harmoniques. De la même manière, ces perturbations sont tolérées jusqu'à un certain point, au-delà duquel les clients devront installer des filtres pour éliminer les harmoniques venant déformer le signal sinusoïdal à 50Hz..

Raccorder des installations de production d'énergie sur le réseau de distribution va avoir tendance à créer des élévations de tension. Ces élévations de tension peuvent dans des cas extrêmes détruire le matériel et générer des accidents. Comme la plupart des éoliennes et des panneaux solaires injectent leur électricité sur le réseau à l'aide d'onduleurs capables de générer de la puissance réactive, ces onduleurs sont en général réglés pour absorber de la puissance réactive afin de limiter les élévations de tension engendrées par leur raccordement. Le réglage est soit statique (une puissance réactive proportionnelle à la puissance active produite va être absorbée) soit dynamique (en fonction de la tension, l'installation va absorber ou injecter de la puissance réactive pour aider à contrôler la tension).

Standards par pays