Chapitre 04 · Sujet 1 sur 4
Pourquoi et quand une cabine haute tension
Un bâtiment qui demande une forte puissance est raccordé en haute tension et transforme lui-même l'énergie en basse tension dans sa propre cabine.
Niveau 1
L'essentiel
- La haute tension (HT) sert à transporter beaucoup de puissance avec un courant faible, donc avec moins de pertes et des câbles plus petits.
- Quand un bâtiment demande une forte puissance, le gestionnaire de réseau le raccorde en HT : le bâtiment possède alors une cabine avec un transformateur.
- Le transformateur abaisse la tension vers la basse tension (en général 3N 400 V) qui alimente le tableau général basse tension (TGBT).
- Votre zone de travail d'électricien BT commence en aval du transformateur, au TGBT. La cabine elle-même est réservée aux personnes habilitées.
- Le client propriétaire d'une cabine en devient responsable : exploitation, entretien et contrôle chaque année par un organisme agréé.
Comprendre
Une maison ou un petit commerce est raccordé au réseau basse tension public : le câble du gestionnaire de réseau (Sibelga à Bruxelles, ORES ou RESA en Wallonie, Fluvius en Flandre) arrive directement au compteur.
Un grand bâtiment tertiaire ne peut pas toujours être alimenté de cette façon. Plus la puissance est grande, plus le courant est élevé, et le réseau basse tension de la rue n'est pas conçu pour fournir de tels courants. Le gestionnaire de réseau raccorde alors le bâtiment à son réseau haute tension.
Pourquoi monter en tension ?
Pour une même puissance, le courant est inversement proportionnel à la tension. Si la tension est environ 25 fois plus grande, le courant est environ 25 fois plus petit. Les pertes dans les câbles dépendent du carré du courant (effet Joule) : elles chutent fortement. C'est pour cela que l'énergie voyage en haute tension et n'est abaissée qu'au plus près des utilisateurs.
Cabine réseau et cabine client
Il existe deux situations à ne pas confondre :
- la cabine réseau appartient au gestionnaire de réseau. Elle alimente le réseau basse tension public de tout un quartier. Elle se trouve parfois dans un local mis à disposition dans un bâtiment ;
- la cabine client appartient à l'utilisateur. Elle n'alimente que son bâtiment ou son site. C'est elle qui nous intéresse dans ce chapitre.
Où s'arrête la responsabilité du gestionnaire et où commence celle du client ? Côté haute tension, cela dépend du contrat de raccordement. Côté basse tension, le RGIE est clair : quand le bâtiment est alimenté par son propre transformateur, l'installation basse tension commence aux bornes basse tension du transformateur. Sur le terrain, retenez simplement : la cabine n'est pas votre zone, le TGBT l'est.
Sur le terrain
Vous êtes envoyé dans un immeuble de bureaux à Ixelles pour ajouter un circuit dans un tableau divisionnaire. Au sous-sol, vous voyez une porte métallique avec le panneau « Danger de mort – haute tension ». Derrière : la cabine. Votre TGBT est dans le local voisin, alimenté par de gros câbles venant du transformateur. Vous travaillez au TGBT et en aval. Si vous avez besoin d'une coupure générale, vous ne touchez à rien dans la cabine : vous demandez au responsable de l'installation, qui fait intervenir une personne habilitée.
Erreurs fréquentes
- Croire que « couper le TGBT » rend la cabine sûre : la partie HT reste sous tension.
- Confondre cabine réseau (gestionnaire de réseau) et cabine client (propriétaire du bâtiment).
- Penser qu'une porte de cabine ouverte autorise à entrer : l'accès est réservé aux personnes habilitées et autorisées.
- Oublier que le client propriétaire d'une cabine doit la faire contrôler chaque année par un organisme agréé.
Niveau supérieur
L'essentiel
- Le choix entre raccordement BT et HT est d'abord imposé par la puissance demandée et les règles du gestionnaire de réseau ; il se prépare dès le bilan de puissance.
- Le raccordement HT donne accès à une tarification différente (prix de l'énergie, tarifs de réseau, pointe quart-horaire) mais ajoute l'investissement et l'exploitation de la cabine.
- Avec sa propre cabine, le client peut choisir le schéma de liaison à la terre de son installation BT (TT, TN ou IT).
- Le dimensionnement du transformateur part de la puissance apparente S = P / cos φ, avec une réserve d'extension, puis se cale sur une puissance normalisée.
Approfondir
Critères de décision
| Critère | Raccordement BT | Raccordement HT (cabine client) |
|---|---|---|
| Puissance disponible | Limitée par le réseau BT local | Élevée, évolutive par changement de transformateur |
| Investissement | Faible pour le client | Cabine, cellules, transformateur, génie civil |
| Exploitation | Gestionnaire de réseau | Client : exploitation, entretien, contrôle annuel |
| Schéma de liaison à la terre | Imposé par le réseau : prise de terre propre et différentiels (TT sur réseau 3N 400 V) | Au choix du concepteur (TT, TN, IT) |
| Tarification | Tarifs BT | Tarifs HT, comptage HT ou BT selon configuration |
| Pertes | Supportées par le réseau | Pertes du transformateur à charge du client |
Le seuil de puissance à partir duquel le gestionnaire impose une alimentation en HT, ainsi que la tension de son réseau, varient selon le gestionnaire et la situation locale : ils se demandent au gestionnaire au début du projet. Les prescriptions techniques de raccordement des gestionnaires belges sont harmonisées au sein de Synergrid, leur fédération ; pour les installations raccordées au réseau de distribution haute tension, cabines comprises, c'est la prescription C2/112, qui vise les tensions de 3 à 36 kV.
Deux repères du RGIE (Livre 1) : une installation alternative de plus de 1 000 V jusqu'à 50 000 V est de la haute tension de 1re catégorie (tableau 2.1) ; l'origine de l'installation basse tension d'un bâtiment alimenté par son transformateur se situe aux bornes basse tension de celui-ci (chapitre 1.5).
Du bilan au transformateur
Le bilan de puissance donne une puissance active simultanée P (facteurs d'utilisation et de simultanéité déjà appliqués). Le transformateur se choisit en puissance apparente :
S = P / cos φ
On ajoute une réserve (extensions futures, nouvelles charges comme les bornes de recharge) et on retient la puissance normalisée immédiatement supérieure (séries courantes : 250, 400, 630, 800, 1000, 1250, 1600 kVA). Un transformateur trop gros coûte plus cher et a plus de pertes à vide ; trop petit, il chauffe et vieillit plus vite. Le cos φ intervient directement : améliorer le cos φ réduit S, donc la taille nécessaire.
Les courants de part et d'autre se calculent par I = S / (√3 × U), U étant la tension entre phases.
Obligations liées à la cabine
Posséder une cabine fait du client l'exploitant d'une installation HT soumise au Livre 2 du RGIE : désignation des personnes autorisées à y intervenir, entretien, contrôle annuel par un organisme agréé, et tenue du dossier (schémas, rapports). Ces points sont détaillés dans Sécurité, manœuvres et contrôles.
Exemple chiffré
Un immeuble de bureaux présente, après bilan, une puissance simultanée P = 400 kW avec un cos φ moyen de 0,9.
- Puissance apparente : S = 400 / 0,9 = 444,4 kVA.
- Courant côté basse tension (3N 400 V) : I = 444 444 / (√3 × 400) = 444 444 / 692,8 = 641,5 A. Un tel courant justifie déjà un TGBT de forte puissance et des canalisations importantes.
- Supposons une alimentation en 11 kV (la tension réelle dépend du gestionnaire) : I = 444 444 / (√3 × 11 000) = 444 444 / 19 053 = 23,3 A. Le rapport des courants est l'inverse du rapport des tensions : 11 000 / 400 = 27,5 et 641,5 / 23,3 ≈ 27,5.
- Choix du transformateur : 444 kVA dépasse 400 kVA. Avec une réserve pour les extensions, on retient 630 kVA, soit un taux de charge de 444 / 630 = 70 % au démarrage.
Conclusion : le passage par la HT divise le courant d'alimentation par 27,5 ; c'est la raison d'être de la cabine.
Erreurs fréquentes
- Dimensionner le transformateur en kW au lieu de kVA, en oubliant le cos φ.
- Additionner les puissances installées sans facteurs de simultanéité : transformateur surdimensionné et pertes à vide inutiles.
- Ne pas consulter le gestionnaire de réseau au début du projet : tension, puissance disponible et prescriptions techniques conditionnent tout le reste.
- Oublier le coût d'exploitation d'une cabine (entretien, contrôle annuel, personnel habilité) dans la comparaison BT / HT.