Présentation d’Exposé n1 Par Ir Aimable Nijimbere Un circuit bouchon Introduction Une des premières choses qu’après avoir visiter le dispatching National de Bujumbura, j’ai observées à l’arrivée de l'actuelle Ligne Haute Tension exploitée par ce dispatching de la Regideso, située au nord de la ville de Bujumbura, précisément à Kamenge, est un objet assez insolite ayant l’apparence d’une grosse bobine. En arrière-plan, on aperçoit des câbles, des fils, et sur sa droite sont disposées des armoires. Que fait donc cet appareil dans une exploitation des lignes électriques ? Dédiée aux télécommunications des réseaux électriques ? A quoi peut-il servir, comment peutil y parvenir ? Et comment est-il constitué ? Un peu de technique : constitution du circuit bouchon. Il s’agit d’un « circuit bouchon » posé sur un support. Positionné en départ de ligne, sa fonction est d'éviter la dissipation de l'énergie propre à la ligne de communication greffée sur un réseau de distribution électrique. C'est cette fonction particulière, rapprochée de la structure cylindrique de l'appareil, qui lui a valu l'appellation évocatrice de « bouchon ». Exemple de Constitution : « cas de circuit bouchon Haefely » Le circuit bouchon Haefely est constitué d’une grosse bobine, réalisée au moyen d’un conducteur en almélec pouvant supporter (cas de l’appareil présenté) une intensité permanente de 800 Ampères, constituant une self, ici 0,17 milli henry, avec en parallèle une capacité (en fait une combinaison de capacités contenues dans une boîte à capacités située en haut de la bobine). Deux bouchons posés dans un départ ligne. Le circuit bouchon est un élément essentiel des équipements de transmission par courants porteurs sur les lignes (CPL) d’énergie électrique haute et très haute tension. Les courants porteurs sur ligne d’énergie haute et très haute tension – CPL – sont un moyen propre au réseau de transmission de sécurité du Service du Transport d’énergie. Ce réseau sert de support aux échanges d’informations entre Dispatchings, sites de production et de transport (téléphone, télémesures, télécommandes…). Les liaisons CPL permettent d’établir des liaisons basses fréquences offrant une bande passante de 300 Hz à un peu plus de 3000Hz. Historique de ladite technologie Dès les années 1920 de nombreux essais sont faits pour les transmissions hautes fréquences et, assez rapidement, le couplage à la ligne par condensateur et le blocage de la fréquence porteuse par circuit bouchon sont inventés. Les liaisons CPL ont été très utilisées dans le passé et sont encore présentes aujourd’hui sur le réseau de transport d’énergie mais de façon plus modeste avec le développement des réseaux de fibres optiques. C’est un support de transmission dont la qualité essentielle est d’être indépendante du réseau public (coût et sécurité). Jusque dans les années 1970, les CPL ont été le principal moyen de télécommunication utilisé dans les réseaux électriques. Mais aujourd’hui, avec la multiplication des informations transmises, un réseau de fibre optique posé sur les lignes Haute tension offre des possibilités de transmission qui sont potentiellement des millions de fois supérieures. Même si les CPL ont vu leur performances améliorées par l’utilisation de la technique de modulation MAQ (Modulation d'Amplitude en Quadrature, avec une entrée à la norme V11) permettant désormais de transmettre jusqu’à 50 kbs, elles ne sont plus guère employées que dans des cas bien particuliers, en secours ultime ou lorsqu’il n’a pas été possible ou trop onéreux de poser de la fibre optique. Par ailleurs, ce système comporte également un défaut : en cas de maintenance, les câbles de la ligne sont mis à la terre et les signaux CPL sont complètement perturbés. Après quelques tâtonnements à partir des années 1920, la solution de montage présentée dans le schéma de principe ci-dessous a été adoptée : . (Schéma 5 : principe de couplage de la fréquence Basse Tension sur la ligne Haute Tension - Photographie : archives ESTE Caractéristiques techniques:«Vue de la boite des condensateurs » La combinaison de capacités est établie par des barrettes (vue de dessus du circuit bouchon, couvercle de la boîte à capacités enlevé), afin d’obtenir un accord de résonance sur la fréquence de la liaison CPL (dans la bande de 50 à 320 kHz). Le circuit bouchon, positionné sur la charpente métallique du poste électrique, support des départs lignes, des jeux de barres et de l’appareillage haute tension (vue du bouchon sur site -ci-contre), est placé en série avec un conducteur de phase, entre la ligne électrique support de la liaison de transmission et le jeu de barres du poste auquel la ligne est raccordée (voir slide suivante) Ainsi le signal issu de l’émetteur est aiguillé via un condensateur de couplage sur la ligne d’énergie support de la transmission et, bloqué par le circuit bouchon, ne se Ne disperse pas sur les autres lignes du poste raccordées au jeu de barres. Fonctionnement Ce dispositif est constitué d’un gros solénoïde (la « bobine » qui contrôle le champ magnétique associé à l’intensité du courant électrique parcourant le circuit) de 1,3 mètre de haut, 0,66 mètre de diamètre et pesant environ 100 kg, et d’un groupe de condensateurs placés dans un boîtier situé à son sommet. Dans le cas de l’appareil présenté, il supporte une intensité permanente de 800 ampères de courant industriel à 50 hertz (Hz). La self-inductance est réalisée au moyen d’un métal conducteur en almélec (alliage à base d’aluminium). Ses spires sont assujetties les unes aux autres par un réseau de 12 tresses verticales. Les entrées et sorties du courant industriel à 50 Hz s’opèrent par des plaques de raccordement situées en bas et en haut. La self-inductance présente une impédance (valeur de grandeur d’un courant alternatif) de 0,17 milliHenry. Le principe des CPL (Schéma 5) consiste à superposer au signal électrique de 50 Hz un autre signal à plus haute fréquence (bande 1,6 à 30 Mhz) et de faible énergie. Ce deuxième signal se propage sur l'installation électrique et peut être reçu et décodé à distance. Ainsi le signal CPL est reçu par tout récepteur CPL qui se trouve sur le même réseau électrique. Le circuit bouchon permet de filtrer les fréquences de sortie en d'autre terme, il ne laisse passer que du 50Hz dans tout le réseau. Un coupleur intégré (association d'une boite de couplage et d'un condensateur de couplage) en entrée des récepteurs CPL élimine les composantes basses fréquences avant le traitement du signal. De plus le rôle de ce coupleur est d'annuler la tension qui peut s'élever à 225 KV pour protéger les équipements. Complément technique : Self et condensateurs sont mis électriquement en parallèle de façon à constituer un circuit ré sonnant réglable à une fréquence donnée. Un boîtier étanche placé au-dessus de la bobine contient le jeu de condensateurs. Le circuit résonnant est établi sur une fréquence donnée dans la bande Grandes Ondes, ou ondes kilométriques, d’une grandeur située entre 50 kHz et 320 kHz. Un tel circuit présente une impédance élevée autour de la fréquence de réglage calculée par une formule de Thomson. Pour régler ce bouchon à sa fréquence de résonance, il faut combiner en parallèle et/ou en série les différents condensateurs présents dans le boîtier en plaçant judicieusement les barrettes de réglage. Où et comment sont installés les circuits bouchons sur le réseau électrique ? Un poste électrique Haute Tension (HT) est un point de concentration de plusieurs lignes. Chaque ligne est raccordée dans une cellule comportant, entre autres, un disjoncteur, des sectionneurs, un transformateur d’intensité et un transformateur de tension. Dans cette cellule, le circuit bouchon est placé sur une phase, entre le câble de ligne et le reste du poste Haute Tension. Complément technique La ligne est raccordée par le bas, le poste par le haut. A cet emplacement, le circuit bouchon est soumis aux contraintes de la ligne et doit notamment supporter : - les Intensités des courants de court-circuit observés lors de défauts. Elles peuvent atteindre la dizaine de milliers d’ampères. Il en résulte des efforts électromécaniques très importants sur les spires de la self-inductance, ce qui explique les tresses reliant les spires, afin d’éviter ou en tout cas minimiser les déformations. - les ondes de choc dues à des coups de foudre sur le poste ou la ligne, d’où la présence d’un parafoudre à l’intérieur de la self-inductance. fin Je vous remercie pour votre Aimable écoute!
