Cold Load Pickup · Glossaire

Le Cold Load Pickup (CLPU, littéralement « prise de charge à froid ») désigne l'appel accru de puissance et de courant qui apparaît lors de la remise sous tension d'un tronçon de réseau après une interruption prolongée de l'alimentation. Le terme provient de l'exploitation des réseaux et de la technique de protection. Il ne décrit pas une source d'énergie, mais un comportement de la charge : après la remise en service de l'alimentation, la demande est généralement plus élevée qu'avant la panne. Elle peut même dépasser tout ce qui avait jamais été mesuré auparavant sur le même départ. Le mot « froid » signifie ici que la charge est passée, pendant l'interruption, à un état refroidi ou non satisfait. Cela n'a pas nécessairement de rapport avec l'hiver.

Deux composantes : courants d'enclenchement et perte du foisonnement

Sur le plan technique, le Cold Load Pickup se compose de deux phénomènes. Le premier est constitué par les courants d'enclenchement. Les transformateurs doivent réaimanter leur noyau de fer, les moteurs démarrent, les condensateurs se chargent, les filaments d'incandescence froids ont une faible résistance. Ces courants peuvent atteindre plusieurs fois le courant nominal, mais s'atténuent en général en quelques millisecondes à quelques secondes. La seconde composante, qui agit plus longtemps, est la perte du foisonnement des charges (diversité). De nombreux appareils sont régulés par la température, la pression ou le niveau de remplissage et, en fonctionnement normal, s'enclenchent et se déclenchent indépendamment les uns des autres et de manière aléatoire dans le temps. Les chauffages, réfrigérateurs, climatiseurs, pompes et chauffe-eau en sont des exemples typiques. Après une longue panne, tous sont simultanément en position « demande » et prélèvent du courant en même temps à la remise en marche. Cette charge accrue peut persister de plusieurs minutes à plusieurs heures, jusqu'à ce que le cadencement aléatoire se rétablisse.

Une image pour l'illustrer : normalement, dans une rue comptant cent réfrigérateurs, seule une partie des compresseurs fonctionne à un instant donné. Si la coupure dure plus longtemps qu'un cycle de commutation typique, presque tous démarrent simultanément au retour de la tension. Le rapport de l'IEEE donne un exemple : des appareils qui cyclent environ toutes les 30 minutes perdent tout leur foisonnement lors d'une panne de plus de 30 minutes. L'effet est donc étroitement lié au facteur de simultanéité. Les réseaux ne sont pas dimensionnés comme si tous les consommateurs fonctionnaient en permanence à pleine puissance. C'est précisément cette hypothèse qui cesse temporairement d'être valable lors d'un Cold Load Pickup.

Il convient d'en distinguer le Hot Load Pickup : la remise sous tension après des interruptions très brèves, par exemple lors d'un réenclenchement automatique après quelques secondes. Dans ce cas, le foisonnement n'a guère changé, et ce sont les courants d'enclenchement qui dominent. Courant d'enclenchement et Cold Load Pickup ne sont donc pas la même chose. Le courant d'enclenchement est cependant une composante du Cold Load Pickup.

Ordres de grandeur et facteurs d'influence

L'ampleur de l'effet dépend fortement du départ concerné. Un rapport de l'IEEE calcule le cas hypothétique d'un départ hivernal majoritairement résidentiel après deux heures de panne. Il aboutit à environ 4,8 fois le courant normal à l'instant initial, environ 3 fois après 0,2 seconde et environ 2,1 à 2,2 fois après 2 secondes jusqu'à 15 minutes. Des essais plus anciens menés par un gestionnaire de réseau américain en 1960 et 1962 ont donné des résultats similaires. Après 39 minutes de panne en hiver, le courant d'enclenchement atteignait 3,4 fois le courant d'avant la panne. Après 80 minutes en été, la pointe atteignait 6,7 fois. Dans les deux cas, le foisonnement se rétablissait sensiblement après environ 1000 secondes. Lors d'une panne de neuf heures sur un départ comportant beaucoup de chauffage électrique des locaux, le courant n'a retrouvé le niveau d'avant la panne qu'après plus d'une heure.

Un rapport technique sur les transformateurs de poste de distribution dans des réseaux à forte proportion de chauffage électrique indique, en cas de perte totale du foisonnement, une charge d'environ 200 pour cent. Pour cela, 20 minutes de panne à moins 40 degrés Celsius ou 40 minutes à moins 10 degrés Celsius pourraient déjà suffire. Le Cold Load Pickup peut y devenir le facteur limitant pour les transformateurs et les appareils de protection. Ces chiffres proviennent de réseaux nord-américains et, en partie, de mesures vieilles de plusieurs décennies. Ils montrent des ordres de grandeur, mais ne sont pas transposables sans autre aux réseaux européens.

Comme facteurs d'influence, la littérature spécialisée cite surtout les suivants :

Durée de la panne : plus l'interruption est longue, plus le foisonnement est complètement perdu. Au-delà d'une certaine durée, c'est surtout le temps nécessaire au retour de la charge à la normale qui s'allonge.
Mix de charges : le chauffage des locaux, les pompes à chaleur avec résistances électriques d'appoint, les climatiseurs et les petits moteurs sans contacteur renforcent l'effet. Les grands moteurs industriels, en revanche, retombent souvent par l'intermédiaire de contacteurs et ne redémarrent pas d'eux-mêmes.
Météo, heure de la journée et niveau de charge : le froid ou la chaleur extrêmes augmentent l'amplitude et la durée. Comme valeur de référence, le rapport de l'IEEE recommande la charge habituelle à l'heure de la remise sous tension un jour comparable, et non la charge au moment de la panne.
Production décentralisée : si des installations de production se déconnectent du réseau lors de la perturbation, l'alimentation en amont doit, à la remise sous tension, reprendre aussi la charge qui était auparavant couverte sur place. Par rapport à la charge réseau mesurée auparavant, le Cold Load Pickup est alors plus élevé.
Tension et puissance réactive : les moteurs en démarrage tirent un courant fortement inductif. Cela peut abaisser la tension et augmenter encore l'appel de courant. Dans les cas extrêmes, un effondrement de tension ou un déclenchement du départ est à craindre.

Importance pour le réseau de distribution et la technique de protection

Le Cold Load Pickup est particulièrement pertinent dans le réseau de distribution, car c'est là que sont raccordés les nombreux petits consommateurs à régulation thermique. Le problème central est la protection à maximum de courant. Le seuil de démarrage d'une protection de départ se situe typiquement à un multiple de la charge normale maximale attendue. Le courant de Cold Load Pickup peut dépasser ce seuil. La protection interprète alors un départ sain et exempt de défaut comme un court-circuit et le déclenche de nouveau. La technique de protection est ici confrontée à un conflit d'objectifs. Des valeurs de réglage élevées évitent les déclenchements intempestifs, mais réduisent la sensibilité aux défauts réels. Des valeurs basses détectent sûrement les défauts, mais compliquent la remise en service. En outre, les réglages doivent préserver la sélectivité vis-à-vis des appareils de protection situés en amont et en aval.

Les appareils de protection numériques modernes disposent donc souvent d'une fonction Cold Load Pickup propre. Une temporisation détecte que le disjoncteur est resté ouvert plus longtemps qu'une durée définie. Pour la remise sous tension, les valeurs de démarrage sont alors temporairement relevées ou les seuils instantanés brièvement bloqués. Dès que le courant passe sous le seuil normal ou qu'une durée maximale s'écoule, l'appareil revient aux réglages normaux. Dans une variante, seul le seuil de démarrage est relevé, tandis que la caractéristique de déclenchement reste identique. La coordination avec les appareils situés en amont est ainsi préservée. Les anciens relais électromécaniques ne permettent pas de telles commutations automatiques. Ici, le Cold Load Pickup doit être pris en compte dès la détermination des valeurs de réglage fixes. Davantage de fonctions signifient en même temps davantage de complexité et donc un risque de déclenchements intempestifs ou de non-déclenchements.

Sur le plan opérationnel, la méthode la plus répandue est la remise en service par tronçons. Le départ est subdivisé en parties au moyen de points de sectionnement. Un premier tronçon est d'abord mis sous tension, les suivants ne le sont qu'une fois son courant retombé. Là où des appareils de manœuvre télécommandés ou automatiques sont disponibles, cet échelonnement peut être automatisé. Certains gestionnaires de réseau désactivent en outre le réenclenchement automatique avant la remise en service. D'autres demandent aux clients d'éteindre leurs appareils pendant la panne et de les rallumer ensuite progressivement.

Reconstruction du réseau après de grandes perturbations

Le Cold Load Pickup ne doit pas être assimilé au démarrage autonome (black start). Le démarrage autonome décrit la manière dont la production et le réseau sont remis en route sans tension externe. Le Cold Load Pickup décrit le côté charge de ce processus. Après des pannes de grande ampleur, les deux apparaissent ensemble. Dans l'UE, le règlement (UE) 2017/2196, le code de réseau sur l'état d'urgence et la reconstitution du réseau, oblige chaque gestionnaire de réseau de transport à établir un plan de reconstitution du réseau. Il doit notamment y tenir compte du comportement et des capacités de la charge et de la production. Lors de la reconstitution, le gestionnaire de réseau de transport détermine, après concertation avec les gestionnaires de réseau de distribution, la quantité de charge nette à remettre sous tension dans les réseaux de distribution. Les gestionnaires de réseau de distribution respectent à cet effet les exigences relatives à la remise sous tension progressive de la charge et tiennent compte de la reconnexion automatique de la charge et de la production. Le règlement ne mentionne pas expressément le Cold Load Pickup. La remise sous tension par paliers est toutefois précisément le moyen permettant de maîtriser de tels sauts de charge en termes de fréquence et de charge du réseau. Les modalités de mise en œuvre sont réglées par les plans nationaux de reconstitution et par les prescriptions d'exploitation des gestionnaires de réseau.

Distinctions et malentendus fréquents

Puissance plutôt qu'énergie : ce qui compte est la pointe de puissance et de courant à court terme, en kilowatts ou mégawatts, respectivement en ampères, et non la quantité d'énergie en kilowattheures. Une partie de la surconsommation n'est qu'une demande rattrapée, par exemple pour le rechauffage des bâtiments.
Pas une pointe de charge normale : la charge de pointe est la charge la plus élevée sur une période d'observation régulière. Le Cold Load Pickup est en revanche une pointe de charge due à une perturbation, avec sa cause propre. Il est central pour les réglages de protection et les plans de remise en service, mais ne dit presque rien de la consommation d'électricité à long terme.
Pas le signe d'un réseau trop faible : dimensionner un réseau pour une simultanéité complète serait coûteux et le plus souvent inutile. La tâche consiste à rendre maîtrisables sur le plan opérationnel des situations de remise sous tension rares mais plausibles. Le rapport de l'IEEE souligne que, pour cela, chaque départ doit être examiné individuellement.
Phénomène collectif : un appareil isolé est sans importance. Ce sont seulement des milliers de consommateurs démarrant simultanément qui modifient sensiblement la charge d'un tronçon de réseau.

Électrification et perspectives

Avec davantage de pompes à chaleur, d'infrastructures de recharge et de chaleur de process électrique, la composition de la charge change. Le rapport de l'IEEE met particulièrement en avant les pompes à chaleur avec résistances électriques d'appoint. Elles peuvent générer une charge supplémentaire après une panne lorsque les résistances s'enclenchent. Savoir si l'électrification aggrave ou atténue l'effet ne peut toutefois pas se déterminer de façon générale. Des appareils pilotables pourraient redémarrer après une panne de manière retardée, échelonnée aléatoirement ou sur signal du gestionnaire de réseau. Les appareils non pilotés démarrent en revanche immédiatement. Les caractéristiques des appareils, la capacité de communication, les conditions de raccordement et les prescriptions d'exploitation sont déterminantes. La manière dont les gestionnaires de réseau intègrent le Cold Load Pickup dans leur planification reste un arbitrage entre des équipements plus robustes, de meilleurs concepts de protection et davantage d'automatisation et de pilotage.

En bref : après une interruption prolongée de l'alimentation, la charge qui revient peut être plus élevée, plus simultanée et plus exigeante sur le plan opérationnel qu'avant la panne. La remise en service est donc un processus piloté et non un simple retour à l'état antérieur.

Sources

Cold Load Pickup Issues – A report to the Line Protection Subcommittee of the Power System Relay Committee — IEEE Power Engineering Society, Power System Relay Committee, Working Group D1; unbekannt. Abschnitte 1.0–2.4, 3.1–3.8, 4.0 (Tabellen 4.0–4.2), 6.0–6.5, 7.0, Anhang A.1 und A.3
Verordnung (EU) 2017/2196 der Kommission vom 24. November 2017 zur Festlegung eines Netzkodex über den Notzustand und den Netzwiederaufbau des Übertragungsnetzes — Europäische Kommission / Amtsblatt der EU L 312/54; 2017-11-24. Art. 23 Abs. 1 und 2 Buchst. a (Netzwiederaufbauplan); Regelungen zur Wiederzuschaltung der Netto-Last durch VNB (Artikelnummer nicht im Volltext geprüft)
Effects of cold load pickup at the distribution substation transformer (Technical Report) — OSTI / ETDEWEB (Autor: R. L. Wilde); unbekannt. Abstract
Understanding and Analyzing Event Report Information — Schweitzer Engineering Laboratories (David Costello); unbekannt. Abschnitt zu Figure 16, Cold Load Pickup Scheme (laut Suchauszug)

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Edited by eCMS on 11.11.2026 17:47