Le réseau électrique français

publié le 16/04/2021 | mis à jour le 04/08/2023 | par Julien Reynaud

Qu’est-ce qu’un réseau électrique ?

Un réseau électrique est une infrastructure permettant d’acheminer de l’électricité depuis son lieu de production jusqu’à son lieu de consommation. L’électricité emprunte des lignes électriques connectées les unes aux autres dans des postes électriques qui repartissent les flux en fonction des besoins. Des transformateurs permettent d’élever ou d’abaisser la tension électrique à différents points du réseau.

Un réseau électrique est avant tout défini par le type de courant qu’il achemine, la fréquence utilisée ainsi que par d’autres variables comme ses différents niveaux de tension (U) d’une extrémité à l’autre du circuit. Le courant doit être de même nature dans l’ensemble du réseau et chaque ligne électrique doit se voir attribuer des seuils de référence pour ne pas risquer de s’échauffer et de se détériorer.

Pour qu’un réseau électrique fonctionne correctement, en limitant notamment les risques de surcharges qui pourraient l’endommager ou occasionner des incidents sur les lieux de consommation, ses conditions d’exploitation doivent avoir été définies dès sa conception, puis strictement respectées.

La préférence pour une tension sinusoïdale

L’immense majorité des réseaux électriques utilise une tension sinusoïdale. Cela est dû à la façon dont est produite l’électricité, le plus souvent grâce à un alternateur entraîné par le mouvement rotatif d’une turbine ou d’une éolienne (horizontale ou verticale) qui produit naturellement un courant de tension sinusoïdale. À l’autre extrémité du réseau, ce courant convient également au fonctionnement de la plupart des appareils électriques. C’est donc pour des raisons de praticité que ce type de tension est le plus répandu.

Une fréquence unique pour l’ensemble du réseau

La fréquence du réseau, indiquée en Hertz (Hz), doit être choisie avec beaucoup de soins car elle peut difficilement être modifiée une fois que le réseau a été mis en place. De manière générale, une fréquence élevée convient idéalement aux transformateurs ou aux ampoules électriques mais moins aux moteurs électriques qui affichent un meilleur rendement avec une fréquence faible.

Pour contenter chacun et pouvoir interconnecter les réseaux, il a fallu trouver un équilibre. Si le 50 Hz s’est progressivement imposé en Europe, aux États-Unis c’est le 60 Hz qui a finalement pris le dessus.

Courant alternatif ou courant continu ?

Ici encore, comme pour la tension, c’est l’origine de l’électricité qui dicte en premier lieu le choix d’utiliser un courant alternatif ou continu. L’électricité étant majoritairement produite via un alternateur produisant un courant alternatif, la majorité des réseaux utilise par facilité un courant alternatif. Ce type de courant possède un autre avantage : il permet aux transformateurs de faire facilement passer le courant d’une tension à une autre, ce qui est plus délicat avec un courant continu.

Les différents niveaux de tension dans un circuit électrique

Si certaines valeurs sont les mêmes d’une extrémité à l’autre du réseau, comme la fréquence du courant, d’autres sont variables comme la tension notamment, notée U et exprimée en Volt (V).

Au départ du réseau, elle est très élevée, jusqu’à 400 000 Volts, pour permettre aux lignes électriques à très haute tension de transporter l’électricité sur de longues distances sans déperdition. Le courant passe ensuite par des transformateurs successifs qui abaissent sa tension pour la faire correspondre aux besoins des consommateurs finaux, 400 ou 230 V le plus souvent.

L’architecture du réseau électrique français

Depuis la fin de la Seconde Guerre mondiale, l’ensemble du réseau électrique français est interconnecté et couvre tout le territoire. Il n’appartient à aucune entreprise et est considéré comme un bien public. Il est géré par des sociétés ayant passé un contrat de service public avec l’État.

On distingue deux niveaux principaux du réseau :

• le réseau à haute tension, aussi appelé réseau de transport, opéré par RTE (Réseau de transport de l’électricité) ;
• le réseau à moyenne et basse tension, aussi appelé réseau de distribution, opéré par :
  • Enedis sur 95 % du territoire métropolitain ;
  • par une des 150 ELD sur les 5 % restants ;
  • et par EDF-SEI en Corse et en Outre-mer.

Le premier réseau, le réseau de transport, permet d’acheminer de l’électricité portée à une tension très élevée sur d’importantes distances.

Le second prend le relais près des zones de consommation pour abaisser le niveau de la tension et distribuer l’électricité aux consommateurs : industries, grandes entreprises, collectivités, professionnels et particuliers.

Petit historique du réseau d’électricité français

Le réseau électrique français, constitué d’abord de réseaux autonomes, sort de terre en une vingtaine d’années, entre 1919 et 1938. À la veille de la Seconde Guerre mondiale, la plupart des communes françaises sont électrifiées et les différents réseaux sont interconnectés pour n’en former plus qu’un seul. Au lendemain de la guerre, le réseau électrique français est le plus dense au monde.

En 1946, sa gestion est confiée à EDF qui regroupe alors l’ensemble des activités de production, de transport, de distribution et de fourniture de l’électricité en France. Commence alors une longue période de normalisation dont vous retrouverez ci-dessous les principales étapes :

• la fréquence du courant se généralise peu à peu à 50 Hz ;
• la tension du réseau de transport à très haute tension est portée à 225, 90 et 63 kV ;
• la tension du réseau basse tension est d’abord fixée à 220 V/380 V en 1956, puis à 230 V/400 V en 1986 et demeure depuis inchangée ;
• avec l’essor du nucléaire, un réseau à très haute tension de 400 kV est développé à partir des années 70 pour permettre à l’électricité de voyager sur plusieurs centaines de kilomètres et franchir plus facilement les frontières européennes.

Le réseau électrique de transport

Géré par RTE, le réseau électrique de transport permet de déplacer de l’électricité depuis les sites de production (centrales nucléaires, solaires, barrages hydrauliques, centrales biomasse comme ceux de Mini Green Power, etc.) jusqu’aux régions consommatrices. Pour pouvoir ainsi transiter sur plusieurs dizaines, voire plusieurs centaines de kilomètres, sans perte de puissance, l’électricité est portée à haute tension (HTB), de 63 à 400 kV selon les lignes.

Le réseau de transport est un réseau dit « maillé » afin de pouvoir assurer une continuité de service. Si une ligne saute, le courant peut immédiatement emprunter une autre voie par report de charge pour arriver quand même à destination. Sa tension est ensuite abaissée dans des postes électriques pour qu’il puisse rejoindre le réseau de distribution qui fonctionne à moyenne et basse tension.

Le réseau de transport s’étend sur près de 105 000 kilomètres, il est la plupart du temps aérien. Pour en savoir plus, consultez l’article consacré au réseau de transport de l’électricité.

Le réseau électrique de distribution

Géré par Enedis sur près de 95 % du territoire métropolitain ou par une des 150 entreprises locales de distribution (ELD) sur les 5 % restant, et par EDF-SEI en Corse et dans les collectivités d’Outre-mer, le réseau électrique de distribution fait circuler un courant à des tensions allant :

• 20 000 V pour les réseaux à moyenne tension (HTA ou MT) ;
• 230 ou 400 V pour les réseaux à basse tension (BT).

Les réseaux à moyenne tension

Le réseau à moyenne tension, parfois aussi appelé réseau de répartition, est directement connecté au réseau de transport via des postes sources dans lesquels la tension est abaissée au niveau souhaité. Il forme ensuite des structures arborescentes indépendantes qui peuvent être facilement protégées mais sont de fait plus vulnérables aux coupures d’électricité.

Le réseau à moyenne tension est réparti de manière très homogène sur l’ensemble du territoire. Il alimente à son tour le réseau de distribution à basse tension via des postes HTA/BT. Ce réseau est plutôt aérien en zone rurale et enterré en zone urbaine, pour des raisons de sécurité principalement.

La totalité du réseau à moyenne tension s’étend sur 622 187 kilomètres et alimente plus de 760 000 postes de distribution situés à proximité des lieux de consommation.

Les réseaux à basse tension

Le réseau à basse tension alimente directement en électricité les consommateurs depuis les postes de distribution publique, soit en 230 V monophasé soit en 400 V triphasé. Chaque circuit basse tension partant d’un poste de distribution est protégé par des fusibles et relié à la terre.

Le réseau à basse tension s’achève au disjoncteur d’abonné qui marque la séparation entre le domaine public et le domaine privé, là où commence l’installation intérieure d’électricité.

Le réseau basse tension s’étend sur 701 858 kilomètres (près de deux fois la distance Terre-Lune), dont 260 000 kilomètres passent sous nos pieds, enterrés sous les trottoirs et les chaussées. Pour en savoir plus, consultez l’article consacré au réseau de distribution de l’électricité.

Les principaux équipements d’un réseau électrique

Pour transporter l’électricité à travers tout le territoire et parfois même au-delà, un réseau électrique utilise une infrastructure complexe et tentaculaire. Des lignes électriques permettent de déplacer le courant, des postes électriques relient les lignes entre elles et des transformateurs abaissent progressivement la tension au fur et à mesure qu’on se rapproche du site de consommation.

Le survolteur, le premier des transformateurs

La production de l’électricité qui alimente le réseau est assurée par plusieurs filières, à savoir :

À la sortie des sites de production, l’électricité est convertie par un transformateur, aussi appelé survolteur, pour pouvoir être injectée dans le réseau de transport avec la bonne tension, comprise entre 50 et 400 kV selon les lignes.

Localement, il peut exister des sources de production auxiliaires (petit éolien, photovoltaïques, etc.) qui sont directement connectées au réseau moyenne tension et qui n’empruntent donc pas le réseau de transport à très haute tension.

Les lignes électriques

Pour être déplacée d’un point A à un point B, l’électricité emprunte une ligne électrique dont les caractéristiques dépendent principalement du voltage du courant qu’elle est censée transporter. Une ligne électrique est composée d’un matériau conducteur, un alliage d’aluminium la plupart du temps. Elle peut être nue ou protégée par un isolant, aérienne, sous-marine ou souterraine.

Les lignes à très haute ou à haute tension

Pour voyager sur d’importantes distances, l’électricité emprunte un réseau de lignes électriques à très haute ou à haute tension. Le courant électrique se déplace alors sous forme triphasée dans trois câbles distincts. Le plus souvent, ces câbles sont nus pour en limiter le poids et le coût et sont suspendus à des pylônes électriques de grande hauteur reliés à la terre pour des raisons de sécurité.

Certaines lignes à haute tension peuvent être enterrées ou sous-marines, pour traverser un bras de mer ou passer sous une agglomération par exemple. Ces lignes souterraines demeurent relativement rares étant donné leur coût prohibitif, les conducteurs devant alors être soigneusement isolés.

Les lignes à moyenne ou basse tension

Les lignes à moyenne tension acheminent l’électricité jusqu’aux postes de distribution. Elles sont le plus souvent nues et aériennes dans les zones rurales, soutenues par des pylônes en bois ou en béton, et plutôt isolées et enterrées dans les agglomérations pour des raisons de sécurité et d’esthétisme.

Enterrées ou aériennes, les lignes à basse tension sont presque toutes recouvertes d’une isolation en polyéthylène noire. Elles relient directement par dérivations successives les comptoirs individuels d’électricité en monophasé 230 V ou en triphasé 400 V.

Les postes électriques

Les postes électriques forment les nœuds d’un réseau électrique. Ils permettent de transmettre ou de distribuer l’électricité en élevant ou en abaissant la tension électrique via des transformateurs. Il existe 4 grands types de postes électriques que l’on retrouve à différents niveaux du réseau :

• les postes élévateurs qui élèvent le niveau de la tension grâce à un transformateur ;
• les postes de sortie de centrale qui raccordent les sources d’électricité au réseau de transport ;
• les postes d’interconnexion qui permettent de relier entre elles des lignes électriques ;
• les postes de distribution dont l’objectif et d’abaisser le niveau de la tension pour acheminer l’électricité à basse tension chez le consommateur.

Les postes électriques sont tous équipés de systèmes de contrôle et de dispositifs de protection, comme des disjoncteurs qui permettent de couper automatiquement l’alimentation d’une ligne en cas de surcharge, exactement comme le ferait un disjoncteur général pour protéger une installation électrique intérieure. Ils sont également équipés d’un parafoudre et d’une mise à la terre.

Les transformateurs électriques de puissance

Les transformateurs électriques, et plus précisément les transformateurs électriques de puissance, les plus fréquents, permettent de transmettre un courant électrique d’une ligne à une autre en modifiant sa tension sans perte. Ils fonctionnent en monophasé ou en triphasé et utilisent le principe de l’induction magnétique pour abaisser ou élever la tension d’un courant électrique.

Il existe trois grandes catégories de transformateurs de puissance, à savoir :

• les transformateurs de distribution, qui tolèrent des puissances maximales de 2 500 kVA ;
• les transformateurs de moyenne puissance, qui tolèrent des puissances maximales de 100 MVA ;
• les transformateurs de grande puissance pour les valeurs supérieures, comme les survolteurs.

Un transformateur est toujours placé à l’abri d’un poste électrique. Son rôle est stratégique et il fait l’objet de toutes les attentions des gestionnaires des réseaux de transport et de distribution.

Les « Smart grids » et les compteurs électriques intelligents

Depuis la création du réseau électrique français, la façon dont on produit et consomme de l’électricité a évolué. D’un côté, les sources de production sont davantage décentralisées et parfois intermittentes. De l’autre la consommation varie de plus en plus d’une journée à l’autre. Sauf à augmenter la quantité d’électricité globale circulant dans le réseau, il devient de plus en plus compliqué d’anticiper la demande pour s’assurer que tous les usagers soient correctement approvisionnés (notamment l’approvisionnement du Nucléaire avec une canicule ou hiver rigoureux).

Pour faire face à ces mutations sans augmenter la production, les réseaux doivent devenir intelligents. Grâce aux technologies de l’information et de la communication, ces réseaux intelligents, aussi appelés Smart grids, doivent pouvoir prendre en compte la demande en temps réel pour mieux répartir l’électricité en fonction des besoins. Le compteur Linky occupe une place centrale dans cette stratégie pour faire remonter aux gestionnaires des réseaux les niveaux de consommation heure par heure.

En permettant d’anticiper les pics de consommation, les Smart grids permettent également d’éviter ou de réduire le recours au délestage électrique, une opération qui consiste à couper volontairement l’alimentation d’un secteur pour éviter que l’ensemble du réseau soit saturé.