Alimentation électrique du métro de Paris

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. 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 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.

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 m de surface de chauffe produisant de la vapeur transformée par trois dynamos 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.

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 RTE à quelques postes de redressement en 20 000 volts.

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

• PHT DENFERT : 71 bd Saint-Jacques, Paris 14 - 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 18 - 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 7 - 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 11 - 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 : 79 bd de Ménilmontant, Paris 11 - une arrivée RTE 225 000 volts;
• PHT RENE COTY : 61 ave René Coty, Paris 14 - deux arrivées RTE 225 000 volts - une turbine à gaz Hispano-Suiza de 4,5 MW 15 kV ;
• PHT NEY : 33 rue Belliard, Paris 18 - 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.

Le PCEM (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.

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

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. L'énergie consommée aux heures de pointe s'élève à 260 mégawatt-heures (MW/h).

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 %
• Immeubles administratifs : 3,9 %
• Réseau d’autobus: 3,8 %
• Ateliers : 2 %