La panne électrique du 4 novembre 2006

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1 La panne électrique du 4 novembre 2006 Vous vous interrogez peut être sur la nature et l'origine de la panne électrique qui a touché l'europe, samedi 4 novembre, entre 22 et 23 heures. Ce petit article est un résumé de l explication donnée sur le site du RTE (réseau de transport de l électricité), gestionnaire du réseau électrique français. Que s'est-il passé sur le réseau européen? Une manœuvre planifiée sur le réseau, puis anticipée sans préparation adéquate Le 4 novembre 2006, à 21h38, E.ON Netz, l'un des quatre gestionnaires des réseaux allemands de transport d'électricité, a mis hors service la ligne volts «Diele-Conneforde» qui enjambe au Nord de l'allemagne, la rivière Ems pour laisser passer un navire. Cette manœuvre a déjà été réalisée par le passé, programmée et simulée par E.ON Netz en concertation avec les gestionnaires des réseaux voisins, l'allemand RWE TSO et le néerlandais TenneT. Cette manœuvre a été planifiée initialement le 5 novembre de 01h00 à 05h00 du matin. Le changement d'horaire de la manœuvre, avançant la mise hors tension de la ligne le 4 novembre vers 22h00, a été accepté par E.ON Netz le 3 novembre E.ON Netz a communiqué cette modification aux autres gestionnaires de réseau impliqués dans la manœuvre 2 heures 30 avant le début des opérations. Les gestionnaires de réseau de transport concernés ont accepté la coupure de la ligne dans les conditions du nouveau créneau horaire tout en considérant que les conditions prévisionnelles de flux d'électricité sur le réseau étaient différentes de celles du 5 novembre matin et que le réseau électrique serait chargé le 4 novembre au soir. Entre 21h38, heure de mise hors tension de la ligne enjambant l'ems et 22h08, les gestionnaires de réseaux de transport contrôlant les flux dans la région Nord de l'allemagne (RWE TSO et E.ON Netz), ont constaté que le réseau électrique de cette zone était extrêmement chargé et que les limites de sécurité étaient atteintes puis dépassées. A 22h10, après avoir réalisé une estimation empirique des mesures de correction à effectuer sur le réseau, sans calcul de flux, E.ON Netz a décidé d'effectuer une modification du schéma d'exploitation électrique au poste de Landesbergen. E.ON Netz attendait de cette manœuvre une réduction des flux de puissance sur la ligne reliant les postes de Landesbergen et Wehrendorf. Or, cette manœuvre a conduit à augmenter le flux de puissance sur cette ligne et à sa déconnexion suite au fonctionnement du système de protection automatique des lignes. Suite à la déconnexion de cette ligne, reliant les postes de Wehrendorf et de Landesbergen, les flux d'électricité se sont instantanément répartis sur les lignes restantes dans le Nord de l'allemagne. Cellesci, alors surchargées ont été déconnectées automatiquement (phénomène de cascade). De nombreuses lignes en Allemagne, en Autriche, en Hongrie et en Croatie sont alors automatiquement mises hors service les unes après les autres selon un effet de " dominos ", sous l'action des relais de protection du fait de flux supérieurs aux limites de sécurité. A 22 heures 10 minutes et 30 secondes, le réseau européen se trouve alors divisé en trois zones déconnectées les unes des autres : La zone Ouest (partie Ouest de l'allemagne et de l'autriche, Slovénie, Benelux, Suisse, France, Espagne, Italie, Portugal, partie de la Croatie) ; La zone Nord-Est (partie Est de l'allemagne et de l'autriche, Pologne, République tchèque, Slovaquie, Hongrie) ; La zone Sud-Est (Grèce, Albanie, Macédoine, Bulgarie, Serbie, Monténégro, Bosnie-Herzégovine, Est de la Croatie, une petite partie de la Hongrie).

2 L'interconnexion entre l'espagne et le Maroc s'est à son tour mise hors service, pour protéger le système électrique du Maghreb. Des situations de déséquilibre entre offre et demande d'électricité Alors que le réseau européen respectait une des exigences fondamentales des systèmes électriques avant l'incident, à savoir l'égalité instantanée entre la production et la consommation d'électricité à la fréquence de 50 Hertz, l'éclatement en trois zones place certaines d'entre-elles en fort déséquilibre. Dans la zone Nord-Est, la production d'électricité se trouve supérieure (plus de MW) à la consommation d'électricité, ce qui entraîne une augmentation instantanée de la fréquence du réseau audelà de 51 Hertz. Dans la zone Ouest, où se situe la France, une insuffisance de production de près de MW fait chuter la fréquence du réseau à 49 Hertz. Dans la zone Sud Est, la production d'électricité présente un manque de 700 MW entraînant une sousfréquence de moindre ampleur à 49,7 Hertz. Or la fréquence doit impérativement être stabilisée autour de 50 Hertz sur tout le réseau interconnecté. Tous les groupes de production doivent en effet fonctionner à ce rythme, de façon synchronisée, ce qui les " solidarise " les uns par rapport aux autres. L'excès de consommation électrique par rapport à la production d'électricité provoque le " ralentissement " de ces groupes de production, qui se traduit par une baisse de la fréquence observée sur le système électrique. En cas de ralentissement trop important, ils se déconnectent automatiquement du réseau. Le déséquilibre entre la consommation et la production s'accroît et, par effet de cascade, peut conduire à une panne généralisée : le "black-out", c'est à dire un effondrement total du réseau. Cette situation peut parfois nécessiter de nombreuses heures pour réalimenter les consommateurs d'électricité, voire plusieurs jours comme cela a été le cas aux Etats-Unis en 2003.

3 La figure suivante illustre ce qui s'est produit lorsque le système électrique européen s'est scindé en 3 zones, reprenant le code de couleur du précédent schéma. Les parades, le retour à la normale Pour rétablir rapidement l'équilibre fondamental entre la production et la consommation d'électricité : Dans la zone Nord-Est, des automates ont réduit, en quelques secondes, la production d'électricité. Les gestionnaires de réseau de transport ont également procédé à des réductions des groupes de production pour tenter de limiter le déséquilibre production-consommation ; Dans la zone Ouest, des automatismes ont interrompu, en quelques secondes, une partie de la consommation d'électricité. Environ 10 % de la consommation des pays de la zone Ouest ont ainsi été coupés, ce qui a permis d'interrompre la chute brutale de la fréquence et d'éviter un " black-out " généralisé (c est certainement ce qui a provoqué la coupure la coupure d électricité dans notre région). Les gestionnaires de réseau ont également coordonné l'augmentation de centrales de production pour combler le déficit soudain d'offre permettant de satisfaire la demande d'électricité. Quel niveau de consommation a été affecté par les coupures? En France, plus de MW (1 MW = kw) de consommation d'électricité ont été interrompus, soit de l'ordre de 12 % de la consommation d'électricité en France continentale à cet instant. Ces coupures ont été réparties sur l'ensemble du territoire. Ces interruptions d'électricité ont duré le temps d'accroître la production d'électricité en France, de restaurer des conditions stables du système électrique et de débuter la ré-alimentation de la consommation coupée dès 22h30. A 23h10, l'ensemble des foyers français était ré-alimenté.

4 Dans le reste de la zone Ouest : MW de consommation ont été coupés dans l'ouest de l'allemagne, 125 MW dans la partie Ouest de l'autriche, MW en Italie, MW en Espagne, 800 MW en Belgique, MW au Portugal, 340 MW aux Pays-Bas, 110 MW en Slovénie, 200 MW en Croatie. Au total, 15 millions de foyers ont été touchés en Europe. En Italie, en Espagne, en Autriche et dans le Sud de l'allemagne, les pompes électriques remontant l'eau dans les réservoirs de montagne des centrales hydroélectriques ont été arrêtées, ce qui a permis d'éviter des délestages 1 supplémentaires de la consommation. 1 Délestages : Interruptions momentanées de la fourniture de courant électrique d'une partie du réseau. Comment est-on revenu à une situation normale? La coordination entre gestionnaires de réseau de transport d'électricité européens et la réaction rapide des gestionnaires des réseaux de distribution d'électricité et des producteurs ont permis de revenir rapidement à une situation normale. En France, la situation a été rétablie en moins d'une heure. Pour limiter la durée de la coupure, RTE a immédiatement sollicité une augmentation de la production hydroélectrique, la plus rapide à mobiliser. A 22h15, la production des usines hydroélectriques de Bort, Montézic, Grand Maison, Villarodin, Sarran- Bromat augmentait de MW, suivie à 22h20 par MW venant de Tignes, Super-Bissorte, La Bathie et Monteynard. A 22h24, la fréquence était rétablie à 50 Hertz. A 22h30, RTE demandait aux gestionnaires de réseaux de distribution de réalimenter la moitié des consommations interrompues. Ces derniers ont ensuite engagé le processus de réalimentation sur leurs réseaux. A 22h40, RTE demandait aux gestionnaires de réseaux de distribution la réalimentation du reste des consommations interrompues. La production des usines hydrauliques de la Durance augmentait de MW. A 22h50, les opérateurs allemands, autrichiens et croates parvenaient à reconnecter les 3 zones du réseau européen. A 23h10, la situation était rétablie en France. Le démarrage de production et les interruptions de consommation, tant en France que dans les autres pays de la zone Ouest, ont contribué à rétablir la fréquence à sa valeur nominale 50 Hz. L'ensemble de ces actions réalisées pour compenser les déficits consécutifs à la séparation du réseau UCTE, se traduisant par le maintien de flux d'électricité importants sur les interconnexions, ont permis de rétablir une situation stabilisée dans des délais limités sur l'ensemble de la zone Ouest et d'éviter un écroulement généralisé sur cette partie de l'europe. La situation était-elle critique avant l'incident? Le 4 novembre 2006, la consommation d'électricité des pays européens interconnectés était relativement faible et typique d'un samedi soir. Plusieurs centrales électriques étaient à l'arrêt pour le week-end et le parc de production européen suffisait très largement à couvrir la demande. En France, peu avant l'incident, la consommation s'établissait à MW, très loin du record de consommation d'électricité du 27 janvier 2006 avec MW. A 22h10, le bilan pour la France des flux physiques sur les lignes d'interconnexions avec l'étranger était globalement exportateur totalisant environ MW.

5 Cependant, dans le Nord de l'allemagne, suite à la mise hors tension de la ligne Diele- Conneforde à 21h38, le critère du N-1, essentiel à la conduite en sécurité du réseau, n'était plus respecté. Qu'est-ce que la règle du N-1? La règle du N-1 consiste à prévoir qu'une ligne peut à tout moment se trouver hors tension et que le système électrique doit être en mesure de poursuivre son fonctionnement sans engendrer de situation non maîtrisée pouvant conduire à un incident de grande ampleur, voire à un "black-out". Les flux électriques traversant la ligne soudainement mise hors tension (par fonctionnement de protections automatiques par exemple) doivent pouvoir être repris et supportés par le réseau électrique environnant. Il s'agit d'une des règles de conduite essentielle des réseaux électriques, reconnue par l'ensemble des gestionnaires de réseau de l'ucte. A quoi sert le réseau interconnecté européen? Les réseaux de transport d'électricité nationaux sont interconnectés aux réseaux des pays voisins par des lignes à très haute tension (liaisons transfrontalières) qui assurent les échanges d'électricité entre pays. Initiées avant la guerre pour garantir la sécurité d'approvisionnement des pays européens et la solidarité électrique en cas d'urgence, ces interconnexions ont eu pour objectif premier d'assurer un secours mutuel entre les compagnies d'électricité : la défaillance d'une production pouvant être compensée à tout moment par d'autres dans des délais très courts. L'interconnexion des réseaux de transport Ouest européens a été engagée au milieu du 20ème siècle et a entraîné la création de l'ucpte (Union pour la coordination de la production et du transport de l'électricité) devenue en 1999 l'ucte (Union pour la coordination du transport d'électricité) autour du noyau constitué par les réseaux français, suisse et allemand. Elle s'est progressivement étendue à toute l'europe continentale et relie aujourd'hui 23 pays. Cette interconnexion des réseaux européens améliore la sécurité d'approvisionnement de la France. Cette solidarité électrique avec nos voisins joue en effet dans les deux sens. Elle a été indispensable à la France lors de la pointe de consommation du 28 février 2005 ( MW dont MW couverts par des importations). Ceci n'empêche pas le solde exportateur de la France d'être largement excédentaire sur une année. Comment sont mis en œuvre les délestages prévus pour faire face à une situation de déséquilibre? L'électricité n'étant pas un bien qui se prête au stockage ou déstockage instantané de grande ampleur, l'équilibre entre sa production et sa consommation doit être assuré à tout instant. En France, RTE, gestionnaire du réseau de transport d'électricité, assure la mission d'équilibrer l'offre et la demande d'électricité et la maîtrise des flux d'électricité sur son réseau. Il garantit ainsi la sûreté du système électrique national. En cas de déficit important et prévisible de production d'électricité, c'est à RTE qu'il revient d'organiser, si nécessaire, des délestages avec les gestionnaires des réseaux de distribution. Les délestages consistent à interrompre momentanément la fourniture d'électricité à une partie des consommateurs afin de circonscrire un déséquilibre et d'éviter un effondrement complet du système électrique ("black-out"). Il s'agit dans ce cas d'une manœuvre préventive similaire au fait de débrancher une machine, dans un logement, quand trop d'appareils électriques fonctionnent en même temps pour éviter que le système entier ne disjoncte. Cette manœuvre est exécutée par les gestionnaires de réseaux de distribution, avec lesquels RTE coopère étroitement.

6 Que se passe-t-il lorsque la situation de déséquilibre doit être enrayée rapidement? En cas de déficit important de production d'électricité (dû par exemple à une panne de grande ampleur de centrales de production ou des événements du type de celui rencontré le 4 novembre 2006) entraînant une dégradation rapide du système électrique devant être stoppée en quelques secondes, un gestionnaire de réseau n'a pas le temps d'agir. Etant donné qu'il n'est pas possible d'augmenter quasiinstantanément la production injectée sur le réseau (en ouvrant par exemple des vannes de barrages, ce qui nécessite plusieurs minutes), des délestages automatiques sont réalisés pour enrayer rapidement la situation et éviter un "black-out" généralisé de l'ensemble du réseau français, voire au-delà des frontières. Les réseaux électriques d'europe continentale sont équipés d'automates qui, dès que la fréquence chute à 49 Hertz ou en dessous, coupent instantanément une partie de la consommation afin de sauvegarder la plus grande partie possible de l'alimentation des pays. De tels automates équipent en France les réseaux de distribution d'électricité, qui alimentent la grande majorité des consommateurs, et certains sites industriels directement raccordés au réseau public de transport. Ils sont programmés pour agir de manière graduelle, en fonction d'impératifs élaborés par les pouvoirs publics (pour préserver des fournitures vitales et prioritaires, comme les hôpitaux) et répartis uniformément sur l'ensemble du territoire. Tous les consommateurs sont ainsi traités de manière identique et non-discriminatoire, sauf pour les sites classés " prioritaires " par l'arrêté ministériel du 5 juillet 1990, modifié en janvier Une fois l'incident maîtrisé, RTE coordonne avec les gestionnaires de réseaux de distribution la réalimentation progressive des consommations interrompues. Lors de la panne électrique du 4 novembre 2006, depuis la cascade de déconnexion des lignes initiée dans le Nord de l'allemagne jusqu'à la restauration du système électrique européen interconnecté, RTE a respecté les attendus émis par l'ucte (" Operational Handbook "). RTE a mis en œuvre les dispositions adéquates permettant de limiter l'impact de cet événement hors norme, préservant le réseau français d'un écroulement généralisé. Quelles sont les causes de l'incident identifiées dans le rapport intermédiaire de l'ucte? L'UCTE a publié le 30 novembre 2006 un rapport intermédiaire sur l'incident du 4 novembre. Il est disponible sur son site internet ( L'UCTE pointe les deux causes principales suivantes : " La règle du N-1 n'a pas été respectée : quand E.ON Netz a décidé de réaliser la mise hors tension de la ligne Conneforde - Diele à un horaire différent de ce qui était initialement prévu, il ne s'est pas assuré à l'aide de simulations précises que le réseau était exploité en sécurité ; seule une estimation empirique de la situation a été réalisée. Les résultats des calculs de sécurité réalisés au cours de l'enquête ont montré que la règle du N-1 n'avait pas été respectée sur le réseau d'e.on Netz y compris sur quelques lignes le reliant à des gestionnaires de réseau voisins. " " La coordination entre E.ON Netz et ses voisins pendant l'événement a été inadaptée : la mise hors tension de la ligne Diele-Conneforde était initialement prévue le 5 novembre entre 01h00 et 05h00 et avait été préparée en coordination avec les gestionnaires de réseau de transport concernés (E.ON Netz, TenneT et RWE TSO). Le changement d'horaire de cette manœuvre a été communiqué très tardivement aux autres gestionnaires de réseau par E.ON Netz et les conséquences de ce changement n'ont pas été suffisamment anticipées. Enfin, E.ON Netz n'a pas accordé suffisamment d'attention au fait que les réglages des protections des lignes électriques contre les courants excessifs n'étaient pas les mêmes sur son réseau et sur celui de RWE TSO (sur la ligne Wehrendorf - Landesbergen), alors que cette information était capitale au regard du flux de puissance très important acheminé sur cette ligne. " L'UCTE distingue par ailleurs des facteurs défavorables dans le déroulement de l'incident : " Comportement de la production :

7 - Perte d'un volume important de production lors de l'incident par fonctionnement des protections des groupes suite à la très forte variation de fréquence en particulier dans la zone Ouest, contribuant à la détérioration de la situation dans cette partie du réseau européen et à augmenter les délais permettant le rétablissement d'une situation proche de la normale ; - Pas d'accès en temps réel pour les gestionnaires de réseau de transport aux valeurs de la production injectée par les unités raccordées aux réseaux de distribution ; - Re-connexion automatique des unités de production, en particulier pour l'éolien, sans contrôle de la part des gestionnaires de réseau de transport, dégradant plus les conditions d'exploitation du système électrique de la zone Nord Est et retardant le retour à une situation sécurisée " ; " Moyens d'action disponibles en temps réel pour gérer les flux importants sur le réseau et les congestions résultantes : les gestionnaires de réseau allemands ont décliné dans leurs procédures le cadre fixé par la réglementation en Allemagne ; l'adéquation et l'efficacité de telles mesures doivent être analysées au regard de la situation rencontrée le 4 novembre au soir " ; " Coordination inadaptée entre les gestionnaires de réseau de transport et de distribution pour la mise en œuvre des plans de défense et le relestage de la consommation : certains distributeurs ont procédé au relestage de la consommation coupée sans coordination avec les gestionnaires de réseau de transport, alors que le système électrique n'était encore pas complètement consolidé, faisant ainsi prendre le risque d'un nouvel incident " ; " Phase de reconstitution de l'ensemble du réseau électrique européen interconnecté : les actions menées par les gestionnaires de réseau de transport dans cette phase n'ont pas toutes été coordonnées, ni réalisées avec la parfaite connaissance de la séparation en trois zones du réseau UCTE. "