L'alimentation du réseau de la RATP est réalisée par le biais des ceintures 63 000 et 225 000 volts du réseau de transport d'électricité (RTE) qui alimentent l'agglomération parisienne. RTE alimente sept postes haute tension (PHT) de la RATP.
- Quatre alimentés en 63 000 volts à Denfert, Lamarck, Montessuy et Père-Lachaise.
- Trois alimentés en 225 000 volts à Ney et René Coty, Père-Lachaise C.
Le métro de Paris dispose d'un réseau d'alimentation électrique spécifique. L'unité TDE (Transformation et Distribution de l’Énergie électrique) est responsable de l'exploitation et de l'entretien des postes haute tension (63 kV et 225 kV), des postes de redressement, des postes d'éclairage-force, des canalisations 15 kV et des disjonctions de voie.
Les Débuts : L'Usine de Bercy
La Compagnie du chemin de fer métropolitain de Paris (CMP) crée en 1899, à l'image des compagnies de tramway de cette époque, sa propre usine électrique quai de la Rapée, derrière son bâtiment d'administration. Les génératrices de l'usine de Bercy de la CMP, mise en service en mars 1901. Cette usine produit du courant triphasé à 5000 volts 25 hertz et alimente les sous-stations de la nouvelle ligne 1.
L’usine de Bercy conçue par l’architecte Paul Friesé était située entre le quai de la Rapée et la rue de Bercy, accolée au bâtiment d’administration de la compagnie sur le bord de Seine. La construction fut commencée en 1898, sur une première parcelle de terrain de 7288 m². Les bâtiments furent achevés en Octobre 1899, mais par la suite de retards dans la construction et le montage des machines, les deux premiers groupes électrogène ne purent être mis en service qu’en Mai 1901 et Juillet 1901 pour les deux autres. Cette usine occupait une bande de terrain de 185 mètres de profondeur sur 58 mètres de largeur.
La chaufferie N°1 installée dans sa globalité en 1902 se composait de cinq groupes de six chaudières réalisées par les établissements Schneider au Creusot. Les produits de la combustion étaient évacués par trois cheminées, dont les deux premières installées faisaient 45 mètres de hauteur. La troisième, plus grande, culmina à 55 mètres. La chaufferie N°2 installée en 1903 par la société Alsacienne de Construction mécanique contenait vingt-quatre chaudières divisées en trois groupes. Chaque groupe de chaudières évacuait ses fumées dans une cheminée de 55 mètres.
L’approvisionnement du charbon dont les quantités étaient très importantes se faisait entièrement mécaniquement. Les grues étaient sur le quai en face de l’usine et déchargeaient le charbon sur deux transbordeurs Burton à palette de 95 mètres de longueur. Les deux transbordeurs traversaient le quai en souterrain aboutissant dans le sous sol de deux tours situées aux deux angles de la cour de l’usine où se situaient les soutes à charbon. Dans chaque tour le combustible arrivant par les transbordeurs souterrains était monté à 24m50 de hauteur par un transbordeur à benne verticale.
La salle des machines était constituée d’un grand hall de 15m60 de hauteur avec un sous-sol de 4m de hauteur. La première installée au début, en même temps que la chaufferie N°1 qui la desservait comprenait une dynamo Schneider de 1500 KW fournissant du 600 Volts et trois groupes électrogènes de 1500 KW constitués chacun par une dynamo Schneider actionnée par un moteur à vapeur vertical compound à condensation, de 2600 chevaux produit également par Schneider au Creusot. Chaque machine se composait de deux cylindres à vapeur. Ces machines à vapeur s’élevaient à 8m50 du plancher et comportaient deux étages de passerelles.
En 1903 seront installés quatre groupes électrogènes fournissant également des courants triphasés à 5000 volts et 25 Hz. Chaque groupe se compose d’un moteur de 3200 chevaux de la société Alsacienne accouplé à un alternateur Thomson Houston.
Au bout de la salle des machines, côté quai de la Rapée se trouvait la sous station Bercy installée en 1900 pour alimenter la ligne 1 puis la ligne 5. Elle se composait de 4 commutatrices hexapolaires qui tournaient à 250 t/min pour fournir une puissance de 750 KW. Ces machines comportaient un moteur à courant alternatif 430 V et une dynamo 630 V couplés sur le même arbre avec les machines auxiliaires d’excitation.
La sous station comportait également une salle de batteries d’accumulateurs branchés en dérivation sur les barres du courant 600 Volts et servant de volant ou tampon d’énergie électrique destiné à satisfaire aux besoins exceptionnels et temporaires de la ligne sans que les commutatrices et les génératrices n’aient à la fournir. La salle des batteries était située dans le sous-sol de l’usine et Bercy et occupait une superficie de 480 mètres carrés. Elle se composait de 280 éléments Tudor de 1500 Ampères heure au régime de décharge de 4 heures. Les batteries étaient rechargées par des groupes survolteurs délivrant une tension de charge de 700 Volts, supérieurs à la tension de décharge de 600 Volts.
Les évolutions et les progrès incessants de l’industrie auront raison de l’usine de Bercy qui s’arrêtera définitivement le 4 Décembre 1927. Cette usine deviendra rapidement obsolète, malgré de nombreux perfectionnements apportés tels que la gestion de la surchauffe, la mise en place de foyers automatiques, des alimentations automatiques etc… Le coût de fonctionnement, le passage du 25 périodes au 50 périodes et un voltage trop faible* seront les principales raisons de son arrêt.
Adaptation aux Nouvelles Fréquences et Sous-Stations
La circulaire du Ministère des Travaux Publics du 1er avril 1918 avait établi le principe de l’adoption en France d’une fréquence uniforme de 50 périodes. Cela permit une uniformisation des fréquences en usages ainsi que la prévision de l’interconnexion des centrales en France. Pour le Métropolitain, l’intégralité des installations était en 25 périodes.
En janvier 1925 un accord préfectoral sur les projets élaborés et les progrès dans la construction des commutatrices permettent d’envisager la modification des équipements du métropolitain. Les travaux furent entrepris dès la même année sur le réseau et durèrent jusqu’en 1937, les sous-stations et la signalisation subissant progressivement les transformations. Certains bâtiments trop exigus pour une simple substitution des anciens groupes électrogènes par les nouveaux, il fut nécessaire d’édifier provisoirement diverses sous-station auxiliaires à Etoile, Italie, Auteuil, Nation, Necker et Porte de Versailles.
Les premières sous-stations du métropolitain dédiées à la ligne 1 sont souterraines, il s’agit des ouvrages d’Étoile et Louvre. La sous-station Étoile ouverte en 1901 est située au nord-est de la place de l’Étoile, fournit l’énergie motrice et la lumière nécessaires à l’exploitation de la partie ouest du réseau. La sous-station est entièrement souterraine, seul un édicule est perceptible en surface.
Cette sous-station ouverte en décembre 1902 avait pour objet de fournir un supplément de force nécessaire afin de résoudre les chutes de tension sur la ligne. Il était également prévu qu’elle alimente la future ligne 7. En attendant la mise en fonctionnement de la sous-station Louvre, une sous-station provisoire dut être installée en 1901 sur le quai de la station des Champs Elysées. L’ouvrage de Louvre était aménagé sous la place Saint-Germain l’Auxerois au croisement de ces deux lignes.
L’exploitation des lignes circulaire Nord et 3 nécessitera l’installation de trois nouvelles sous-stations qui seront réalisées en surface. Les emplacements de ces ouvrages furent choisis et leurs puissances calculées de façon à ce qu’ils puissent assurer l’alimentation non seulement de la ligne qui motiva la construction de chacun d’eux, mais également celle des lignes de croisement futures. Cette sous-station mise en service en 1903 était construite sur un terrain situé au 79 Boulevard de Ménilmontant pour alimenter la ligne circulaire Nord.
Équipements et Technologies Utilisées
L’énergie électrique est distribuée sur le réseau uniquement sous forme de courant continu à la tension de 600 volts. Les seules exceptions concernent la signalisation et des essais d’éclairage en station en courant alternatif.
En fonction des courants appelés en ligne, la puissance était obtenue en faisant fonctionner plusieurs commutatrices sur les barres positives et négatives de la sous-station. Le métropolitain avait 3 modèles de commutatrices: les 750 KW du début, remplacées progressivement par des 1500 KW et 3000 KW. La dernière commutatrice sera retirée en service en 1970.
Le principe de ce type de redresseur (ou convertisseur statique) est basé sur l’effet de soupape que possède un arc électrique établi entre deux électrodes soumises à une tension alternative, placées dans une enceinte où règne un vide élevé. Pour réaliser le passage du courant pendant les alternances positives, le mercure (cathode) doit présenter une tache incandescente, centre d’émission d’électrons qui engendrent par collision avec les molécules de vapeur de mercure des ions positifs et des ions négatifs.
Les batteries avaient essentiellement un rôle de secours pour l’alimentation des circuits d’éclairage (l’éclairage protégé) et au démarrage des commutatrices. La charge des batteries est assurée par le groupe survolteur /dévolteur. Cette machine va autoriser la recharge après la démarrage des commutatrices ou lors des essais de capacité pour connaître l’état des batteries.
Les trois alimentations (ou « feeder ») possibles en tunnel étaient le rail traction, l’éclairage normal et l’éclairage protégé. Le feeder traction est constitué pour le positif par des deux files de barres de courant des deux voies (3ème rail), d’alimentation séparée. Le négatif est assuré par les deux voies de roulement elles-mêmes mises en parallèle en particulier dans chaque station.
La coupure de la traction sur un coupon était assurée par des interrupteurs de voie à couteaux disposés dans des coffrets. Ces dispositifs existent encore aujourd’hui. L’évolution du réseau dans ses débuts amènera à différentes variantes du rail traction et de ses isolateurs. C’est le modèle « carré » qui deviendra le modèle standardisé.
Statistiques et Consommation Électrique
Le métro parisien consommait en 1900 trois millions de kilowatt-heures en électricité, et en 1994 plus d'un milliard de kilowatt-heures. En 2008, l'énergie consommée par la RATP s'élevait à 1,4 milliard de kWh par an, soit l´équivalent de la consommation électrique annuelle d´une ville de 350 000 habitants, telle que Nice.
Répartition de la consommation énergétique en 2008 :
- Métro : 40,6 %
- RER : 27,8 %
- Tramway : 1,3 %
- Autres (éclairage, ventilation, etc.) : Part de l'énergie consommée par l'éclairage, la ventilation, les escaliers mécaniques, les ascenseurs, etc.
Le RER B et son Alimentation Électrique
La « Ligne de Sceaux », ancêtre du RER B Sud, a été électrifiée entre 1935 et 1937. RTE (Réseau de Transport d’Électricité) livre du courant à la RATP (qui gère elle-même son propre réseau d’électricité) via 7 Postes Haute Tension (PHT) répartis dans Paris. Sur le RER B sud, 18 PR, après avoir transformé l’énergie du fournisseur, alimentent 26 secteurs électriques. Ces secteurs sont eux-mêmes divisés en sections élémentaires (plus petite zone que l’on puisse priver de courant). Un secteur comprend plusieurs PR. Un secteur correspond en moyenne à 7 kilomètres de ligne.
Le Métro de Lyon : Particularités de l'Alimentation et des Voies
Les lignes A, B et D du métro de Lyon sont conçues pour faire circuler du matériel roulant sur pneumatiques alimenté électriquement par la voie. La voie est donc particulière et complexe. La voie pour la circulation des métros sur pneu, en dehors des systèmes VAL, est construite sur une base ferroviaire classique.
L’alimentation électrique des voies en 750 volts continu est assurée au niveau de chaque station au moyen de sous-stations qui redressent et abaissent la tension. Les sous-stations sont reliées aux rails de sécurité (neutre) et aux barres métalliques latérales de guidage (phase).
Dès la conception du métro, l’infrastructure et le matériel roulant ont été conçus pour utiliser le freinage électrique par récupération. L’objectif étant de limiter au maximum la consommation de courant.
Transport d'Électricité par RTE
Des centrales nucléaires ou des parcs éoliens aux foyers et autres consommateurs industriels, l’électricité peut parcourir des milliers de kilomètres. Pour la transporter à bon port, le réseau de transport d’électricité est un acteur central et incontournable.
Le réseau de transport, géré par RTE, conduit l’électricité depuis les centres de production aux gros industriels et jusqu’aux postes électriques. Il est composé de deux types de lignes pour le transport : des lignes à Très Haute Tension (THT, 400 000 et 225 000 volts) et des lignes à Haute Tension (HT, 90 000 et 63 000 volts). Les ouvrages de tension plus élevées permettent de transporter des très grandes quantité d’énergie en limitant les pertes. Ces lignes permettent de transporter de l’électricité sur de longues distances et représentent 106 874 kilomètres.
Le réseau de distribution prend le relais du réseau de transport après les postes de transformation chargés de diminuer la tension. Il achemine l’électricité aux particuliers et aux petites et moyennes entreprises. Le réseau Moyenne Tension (MT, 20 000 volts), long de 622 187 kilomètres, a pour principale mission d’alimenter les postes de distribution. De ces postes, se déploie le réseau Basse Tension (BT, 400 ou 230 volts), long de 701 858 kilomètres dont plus de 260 000 kilomètres sous terre.
Postes Haute Tension (PHT) de la RATP
La RATP est alimentée par RTE via plusieurs postes haute tension. Voici une liste de ces postes avec leurs caractéristiques :
| Poste Haute Tension (PHT) | Adresse | Arrivées RTE | Équipements |
|---|---|---|---|
| PHT DENFERT | 71 bd Saint-Jacques, Paris 14e | Deux arrivées RTE 63 000 volts | Un groupe électrogène de 1,5 MW (2,1 MW/1h) 15 kV type V16 SEMT Pielstick |
| PHT LAMARCK | 162 bis rue Lamarck, Paris 18e | Deux arrivées RTE 63 000 volts | Un groupe électrogène de 1,5 MW (2,1 MW/1h) 15 kV type V16 SEMT Pielstick |
| PHT MONTTESSUY | 10 rue de Monttessuy, Paris 7e | Deux arrivées RTE 63 000 volts | 3 turbines à gaz de 3 x 1 MW 15 kV de Turbomeca |
| PHT PERE LACHAISE | 23-25 rue des Nanettes, Paris 11e | Deux arrivées RTE 63 000 volts | Un groupe électrogène SEMT de 1,5 MW (2,1 MW/1h) 15 kV type V16 SEMT Pielstick |
| PHT PERE LACHAISE C | 79 bd de Ménilmontant, Paris 11e | Une arrivée RTE 225 000 volts | - |
| PHT RENE COTY | 61 ave René Coty, Paris 14e | Deux arrivées RTE 225 000 volts | Une turbine à gaz Hispano-Suiza de 4,5 MW 15 kV |
| PHT NEY | 33 rue Belliard, Paris 18e | Deux arrivées RTE 225 000 volts | Une turbine à gaz Hispano-Suiza de 4,5 MW 15 kV |
TAG: