Réactance shunt

Les longues lignes ont tendance à avoir des surtensions à leurs extrémités en cas de faible charge, on parle d'effet Ferranti, et au contraire une faible tension en cas de forte charge. Pour maintenir une tension constante, ou du moins pour ne pas dépasser les limites imposées par la régulation, on enclenche ou déclenche une réactance shunt[2].

En première approximation, l'enclenchement d'une réactance de puissance réactive nominale Q sur un réseau réseau électrique, une réactance shunt, permet d'abaisser la tension du réseau U suivant la formule ${\displaystyle {\frac {\Delta U}{U}}={\frac {Q}{Scc}}}$ , où ${\displaystyle {\frac {\Delta U}{U}}}$ représente la variation relative de tension, et Scc la puissance de court-circuit du réseau[3].

Les réactances shunt peuvent également servir à filtrer certaines harmoniques présentes dans le réseau[2].

Une réactance shunt monophasée étant une simple inductance sur le plan électrique, le courant I, la tension du réseau U et la réactance X sont liés par la relation suivante :

${\displaystyle {\frac {U}{\sqrt {3}}}=X\cdot I}$.

La puissance réactive apportée par un banc triphasé de réactances shunt, notée Q, vaut :

${\displaystyle Q=3X\cdot I^{2}={\frac {U^{2}}{X}}}$.

On emploie aussi les noms suivants pour désigner une réactance shunt, dont certains sont abusifs :

• réactance de compensation,
• bobine de compensation,
• self de compensation,
• bobines d’inductance shunt[1],
• bobine shunt,
• …

Il convient toutefois de distinguer les réactances shunts des bobines de compensation ou réactances de compensation qui sont installées au neutre des transformateurs de distribution pour limiter le courant de défaut monophasé de réseau HTA[4]. Le terme « shunt » permet d'éviter la confusion.

Deux principales technologies : les réactances dans l'air et les réactances dans l'huile.

Réactances dans l'air

Réactance dans l'air triphasée de 100 Mvar. La société autrichienne Spezielelektra est devenue Trench

Au départ, une réactance isolée dans l'air est une simple bobine montée sur pieds, dont les tours sont isolés les uns des autres par de l'air. Les modèles récents utilisent soit de la fibre, soit du vernis ou des films pour réaliser l'isolation diélectrique entre les tours. Le refroidissement se fait à l'aide de canaux entre les couches de conducteurs. Il n'y a donc pas d'huile dans l'assemblage[5].

On distingue les modèles à noyau magnétique et ceux qui en sont dépourvus. Ces derniers sont parfaitement linéaires sur le plan magnétique, cela signifie que la réactance X est constante, la tension est toujours proportionnelle au courant[5].

Lorsque les réactances sont connectées ou déconnectées du réseau, la tension change de manière brutale. Dans le cas de la connexion, la réactance de shunt est sujette aux courants d'enclenchement qui peuvent l'endommager si sa conception mécanique n'est pas suffisamment robuste[3]. Dans le cas de la déconnexion, la surtension peut être problématique. Elle est due aux phénomènes de l'arrachement de courant et du réamorçage[7].

Par leur capacité à contrôler la tension, les réactances shunt peuvent être considérées comme des composants FACTS rudimentaires. On emploie parfois le terme MSR (mechanically switched reactor) pour les désigner. Dans le cas où un contrôle plus fin de la tension est nécessaire, les gestionnaires de réseau préfèrent employer un compensateur statique d'énergie réactive.

La norme IEEE C57.21(2008) est applicable aux réactances shunt : IEEE Standard Requirements,Terminology, and Test Code for Shunt Reactors Rated Over 500 kVA. La norme CEI IEC 60076-6 (Power transformers - Part 6: Reactors) est applicable à tous types de réactances, dont les réactances shunt.

• (en) James H. Harlow, Electric power transformer engineering, CRC Press, 2004, p. 205-244