Alimentation électrique du métro de Paris

L'ancienne sous-station Opéra.

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, des caténaires, des rails de courant et des 518 disjonctions de voie. L’unité TDE assure la fourniture de l'énergie de traction et d'éclairage à l'ensemble des moyens de transport (métro, RER, tramways), de force (ascenseurs, escaliers mécaniques, ateliers) et d’éclairage électrique des stations et des bâtiments administratifs ; elle étudie et réalise les équipements des postes de redressement des nouvelles lignes. Le service participe à la coopération technique des alimentations électriques des métros et tramways à l'étranger. Cette unité comprend 492 agents répartie sur plusieurs sites en Île-de-France.

Histoire

Les génératrices de l'usine de Bercy de la CMP, mise en service en mars 1901.

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. Cette usine produit du courant triphasé à 5000 volts 25 hertz et alimente les sous-stations de la nouvelle ligne 1. Elle dispose de dix-huit chaudières de 244 m² de surface de chauffe produisant de la vapeur transformée par trois alternateurs de 1500 kilowatts. Le courant à haute tension est envoyé aux sous-stations et transformé en courant continu à 600 volts pour l'alimentation en courant de traction et d'éclairage de la ligne.

Cependant, cette usine qui n'ouvre qu'en mars 1901 - un an après la mise en service de la ligne 1 - se révèle insuffisante, et la CMP doit par ailleurs s'approvisionner auprès de l'usine d'Asnières de la société Le Triphasé, ainsi qu'auprès de l'usine des Moulineaux de la Compagnie générale de Traction. L'extension progressive du réseau entraîne la création de nombreuses sous-stations, construites par l'architecte Paul Friesé et alimentées sur chaque ligne en parallèle. Toutefois, le dramatique incendie du métro Couronnes le 10 août 1903, provoqué par un court-circuit, démontre la dangerosité de cette disposition, et provoque la création de sectionnements au droit de chaque sous-station du réseau. Chaque section est dès lors alimentée en parallèle par deux sous-stations, à l'exception des terminus des lignes alimentés par une seule sous-station^[1].

Fin 2010 et suite à une mise en concurrence des différents fournisseurs, la RATP décide de ne pas renouveler ses contrats chez EDF et de s'approvisionner, en électricité à partir du 1^er janvier 2011, auprès de l'autrichien Verbund et de l'allemand E.ON, pour couvrir 90 % de ses besoins en électricité^[2].

Aujourd'hui

Le réseau d'alimentation

Schéma d'alimentation électrique des PHT de la RATP par RTE.

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. De plus, du courant électrique est fourni par ERDF à quelques postes de redressement en 20 000 volts.

Les quatre postes haute tension (Postes de transformation 63/15 kV) sont situés :

• PHT DENFERT dans Paris 14^e - 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 dans Paris 18^e - 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 dans Paris 7^e - deux arrivées RTE 63 000 volts - 3 turbines à gaz de 3 x 1 MW 15 kV de Turbomeca;
• PHT PERE LACHAISE dans Paris 11^e - deux arrivées RTE 63 000 volts - un groupe électrogène SEMT de 1,5 MW (2,1 MW/1h) 15 kV type V16 SEMT Pielstick.

Les trois postes haute tension (Postes de transformation 225/15 kV) sont situés :

• PHT PERE LACHAISE C dans Paris 11^e - une arrivée RTE 225 000 volts;
• PHT RENE COTY dans Paris 14^e - deux arrivées RTE 225 000 volts - une turbine à gaz Hispano-Suiza de 4,5 MW 15 kV ;
• PHT NEY dans Paris 18^e - deux arrivées RTE 225 000 volts - une turbine à gaz Hispano-Suiza de 4,5 MW 15 kV.

Les postes haute tension transforment le courant en 15 000 volts alternatif, et par 2100 km de câbles 15 000 volts, le distribuent à :

• 127 postes de redressement pour le métro qui fournissent du courant continu à 750 volts ;
• 55 postes de redressement pour le RER A et RER B qui fournissent du courant continu à 1 500 volts à 348 km de caténaires ;
• 21 postes de redressement qui fournissent du courant continu à 750 volts à 74 km de caténaires pour le Tramway (T1, T2, T3) ;
• 6 postes de redressement pour les ateliers ;
• 353 postes éclairage force (PEF) 15 kV/400 V assurent l'éclairage et l'alimentation force des équipements auxiliaires, comme les escaliers mécaniques: - 146 pour le Métro - 102 pour le RER - 97 pour les bâtiments, ateliers...

De plus, en extrémité de quelques longues lignes, le courant électrique est fourni par RTE en 20 000 volts à :

• 48 postes de redressement ;
• 62 postes éclairage force.

La RATP dispose également de groupes électrogènes en cas de défaillance majeure du fournisseur.

La gestion de l'énergie

Avertisseur d'alarme à quai.

Le PCEM^[3] (Poste de Commande d´Énergie et de Maintenance) est le lieu de :

• télécommande et télécontrôle des équipements HT du réseau assurant l'alimentation électrique des lignes ferrées de la RATP (Métro, RER, Tramway), des stations, des immeubles administratifs et des ateliers ;
• l'organisation des opérations de maintenance corrective. Grâce aux informations recueillies par la télésurveillance sur l'état des équipements, les interventions curatives sont pilotées en temps réel.

Le courant de traction d'une ligne peut être coupé de quatre façons distinctes (et la remise en tension est par le PCEM) :

• par la commande du PCEM ;
• sous l'effet d'un court-circuit sur la voie ou un train, ce qui provoque une disjonction d'intensité automatique de la section de ligne en défaut ;
• par télécommande du PCC de la ligne par le chef de régulation ;
• localement sur une section de ligne, en enlevant une barrette des avertisseurs d'alarme (AA). Celles-ci sont disposées d'une part sur chaque quai de chaque station, et d'autre part tous les cent mètres sur la ligne, que ce soit en tunnel ou en viaduc^[4].

Poste éclairage force

Le poste éclairage force (PEF) 15 kV / 400-230 V est généralement alimenté entre deux artères sélectionnables au niveau de chaque poste éclairage force. Ces deux câbles électriques d'artères vont de poste éclairage force en poste éclairage force et peuvent êtres alimentés aux quatre extrémités des câbles électriques par deux postes haute tension (PHT).

La présence de la tension sur chaque artère est indispensable pour tout faire fonctionner. En cas de perte d'alimentation sur une artère, une partie des récepteurs électriques (escaliers mécaniques, moteurs principaux d'ascenseurs, la moitié de l'éclairage) est automatiquement délestée pour ne pas créer de report de charges pouvant créer des pannes en cascades). La réalimentation sans délestage peux être effectuée par l'autre extrémité du câble.

Poste de redressement

Schéma d'alimentation électrique d'une ligne de métro.

Chaque ligne de métro est alimentée depuis plusieurs postes haute tension différents au travers de postes de redressement qui transforment le courant alternatif en courant continu.

Chaque poste de redressement délivre 750 volts et est lui-même généralement alimenté en 15 000 volts par un poste haute tension RATP ou en 20 000 volts par le réseau public de distribution d'électricité géré par Électricité Réseau Distribution France (ERDF).

Chaque ligne de métro à son rail de courant relié électriquement par tronçons, découpant ainsi la ligne en plusieurs sections électriques afin de pouvoir ne disjoncter qu'une zone partielle en cas de besoin. Ce découpage augmente aussi la fiabilité de l'alimentation électrique ; en cas de perte d'une des sources haute tension, les quelques postes de redressement non alimentés sont ainsi encadrés par plusieurs autres postes encore alimentés. Pour réalimenter une section, il suffit de la basculer d'une source à une autre.

Énergie consommée

Capteur de courant sur un train MF 77.

Le métro parisien consommait en 1900 trois millions de kilowatt-heures en électricité, et en 1994 plus d'un milliard de kilowatt-heures^[5]. En 2004, la consommation annuelle du métro parisien était équivalente à celle d'une ville de 120 000 habitants^[6].

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. La puissance électrique nécessaire aux heures de pointe s'élève à 260 mégawatts (MW)^[7].

Part de l'énergie consommée par la traction (69,7 %)

• Métro : 40,6 %
• RER : 27,8 %
• Tramway : 1,3 %

Part de l'énergie consommée par l'éclairage, la ventilation, les escaliers mécaniques, les ascenseurs, etc. (30,3 %)

• Stations et tunnels : (21,2 %)^{[pas clair]}
• Immeubles administratifs : (3,9 %)^{[pas clair]}
• Réseau d’autobus: (3,8 %)^{[pas clair]}
• Ateliers : (2 %)^{[pas clair]}

Notes et références

Annexes

Articles connexes

• Métro de Paris
• Histoire du métro de Paris
• Monuments historiques:
  • Sous-station Auteuil
  • Sous-station Bastille
  • Sous-station Opéra
  • Sous-station Temple

Liens externes

• Infrastructures : De la centrale électrique au rail de traction : Page du site indépendant Métro-pole
• Présentation de l'alimentation électrique RATP à la journée ferroviaire

Bibliographie

• Jean Robert, Notre Métro, éd. Jean Robert, Paris, 1983.
• Jean Tricoire, Un siècle de métro en 14 lignes. De Bienvenüe à Météor [détail des éditions] 
• Charles Venard, « L'alimentation en énergie électrique du métro de Paris de 1900 a aujourd'hui », dans Revue générale des chemins de fer, 16 juin 2002 (ISSN 0035-3183) 
• Actes du colloque organisé par l'Association pour l’histoire des chemins de fer en France et par l'Association pour l'histoire de l'électricité en France à Paris en mai 1995, « Électricité et chemins de fer, cent ans de progrès ferroviaire en France par l'Électricité », dans Revue d’histoire des chemins de fer (hors série), juillet 1997 (ISSN 1140-8618) 
• Alain Hérault, « La sécurité de l'alimentation électrique en Île-de-France », dans Annales des Mines - Réalités industrielles, mai 2000 [texte intégral] 

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