diaporama
publicité
Bitsch Quentin TS1ETA Architecture des réseaux de transport HT Janvier 2011 Qu’est ce que c’est? Les lignes à haute tension sont les principales Lignes de transport d’électricité. Elles peuvent être aériennes, souterraines et même parfois sous­ marines. Elles servent au transport sur les longues distances de l’électricité produite par les diverses centrales électriques, ainsi qu’à l’interconnexion des réseaux électriques. Pourquoi utiliser de la haute tension? Le choix d’utiliser la haute tension s’impose dès qu’il s’agit de transporter l’énergie électrique sur des distances supérieures à quelques kilomètres. Le but est de réduire les pertes en ligne. Ces principales pertes sont dues à l’effet Joule qui ne dépend que de 2 critères. La résistance de la ligne et le courant dans la ligne. Explication Pour avoir quasiment la même puissance transmise par les centrales électriques , on élève la tension et donc par la relation ci­dessous le courant diminue. P=U*I Cst Augmente Diminue Et donc si le courant diminue, par la relation ci­dessous les pertes joules diminues fortement. Pjoules = R*I² Diminue Cst Diminue Ordre de grandeur Les tensions faisant partie du domaine « Haute tension B » qui ont des valeurs supérieures à 50 kV varie suivant les pays. Schématiquement, dans un pays on trouvera des tensions de l’ordre de: 63kV à 90kV pour les distributions urbaines 110kV à 220kV pour les connexions des régions 345kV à 500kV pour les principales interconnexions nationales Quelques chiffres Ligne Pays Tension réseau Année Lauchhammer ­ Riesa Allemagne 110 kV 1912 Braunweiler ­ Ludwigsbourg Allemagne 220 kV 1929 Boulder Dam ­ Los Angeles Etats­Unis 287 kV 1932 Harsprånget ­ Halsberg Suède 380 kV 1952 Moscou ­ Volgograd Russie 525 kV 1960 Montréal ­ Manicouagan Canada 735 kV 1965 Broadford ­ Baker États­Unis 765 kV 1969 Ekibastouz ­ Kökchetaou Kazakhstan 1 150 kV 1985 Suvereto ­ Valdicciola Italie 1 050 kV Minami ­ Niigata Japon 1 100 kV 1981­1995 1993 Lignes à courant continu Il existe des lignes Haute tension à courant continu, elles sont utilisées surtout pour des lignes sous­marines et des lignes enterrés. Le transport se fait en courant continu pour des raisons de fiabilité, d’encombrement et d’économie. Un exemple détaillé: Il existe une liaison France Angleterre (IFA 2000), elle est composée de deux paires de conducteurs dont le potentiel par rapport à la terre est de +270kV et ­270kV. Soit une différence de potentiel de 540kV. Elle a une puissance de 200MW et une distance de 78Km. Exemples de lignes d'interconnexion possible en HVDC Explication et ilustration Une liaison HVDC est, la plupart du temps, insérée dans un système de transmission en courant alternatif. Elle est donc constituée de trois éléments : un redresseur, une ligne de transmission, un onduleur. Généralement, le redresseur et l'onduleur son symétriques et réversibles (c'est­à­dire qu'ils peuvent échanger leur rôle). Redresseur entre les réseaux d'Hydro One et d'Hydro­Québec au poste Outaouais de TransÉnergie, à L'Ange Gardien, Québec Illustration Connexions sous­marines HVDC en Europe (à l'exception des lignes de faible puissance pour des plates­formes et de lignes de service). Légende: Vert = projet approuvé, Rouge = existants, Bleu = Options à l'étude Composants d’une ligne haute­ tension aérienne Pylônes Pylone Muguet Hauteur et poids moyen 54m en 400KV (33t) 42m en 220KV (15t) Pylônes Trianon Hauteur et poids moyen 35m en 400kV (21t) 25m en 225kV (12t) Pylônes Chat 225kV Hauteur et poids moyen 35m (6t) Poteaux métallique ou Poteaux en béton Hauteur et poids moyen 30m (17t) Les pylônes permettent un transport aérien d’électricité, ils sont composés en général de treillis d’acier. Leur fonction est de maintenir les conducteurs à une distance suffisamment éloignée de tout obstacle et surtout du sol. Ils permettent aussi et surtout une sécurité et un isolement par rapport à la terre. En effet, les câbles étant nus pour limiter le coût et le poids des lignes. Conducteurs Les énergies transportées sont principalement sous forme triphasées, on trouvera au moins 3 conducteurs par lignes. Les conducteurs en cuivre sont de moins en moins utilisés. En général les conducteurs sont conçus avec un alliage d’aluminium. On utilise de l’aluminium qui possède certes moins de conductivité, mais qui est avantageux pour son poids permettant une réduction de pylônes très coûteux. Les conducteurs sont nus, et la section d’un conducteur est d’en moyenne 500mm². Il faut ajouter qu’il y a deux conducteurs par phase soit 1000mm² par phase. On utilise deux conducteurs par phase à cause des effets de peaux ce qui provoque donc des pertes supplémentaires. Isolateurs L’isolation entre les conducteurs et les pylônes est assurée par des isolateurs. Ceux­ci sont composés principalement de verre ou de céramique mais il existe aussi des isolateurs en matériaux synthétiques. Les isolateurs en verre ou en céramique sont en général sous forme d’assiette. Leur association provoque ainsi une chaine d’isolateur. Sur une ligne 400kV, les conducteurs sont isolés des pylônes par une chaine d’isolateur composée par 19 assiettes. Ce qui fait à peu près 20kV par assiette. Balises Permettent la localisation des lignes pour la circulation aérienne. Câble de garde Les câbles de garde ne transportent pas de courant. Ils jouent le rôle de paratonnerre. Ils attirent les coups de foudre et évitent le foudroiement des lignes . Câble de garde Lignes souterraines Résistance de la ligne Relation : Afin de limiter les pertes en ligne on souhaite que la résistance soit la plus faible possible. R étant la résistivité des câbles L étant la longueur de la ligne S étant la section du conducteur La résistivité du cuivre: 1.72*10^­8 Ω/m La résistivité de l’aluminium: 3*10^­8 Ω/m Section La section des conducteurs est en moyenne de 500mm². Le transport d’une phase se fait à l’aide de deux conducteurs de même section ce qui équivaut à un câble d’une section de 1000mm². Mais il plus avantageux d’utiliser deux câbles au lieu de un seul à cause des effet de peaux. Effet de peaux L’effet de peau se produit dans tous les conducteurs parcourus par un courant électrique alternatif. Ce phénomène est accentué plus la fréquence de la tension est élevée. L’effet de peau signifie que le courant électrique ne circule pas uniformément dans toute la section du conducteur. C’est comme si la section du conducteur était plus petite, ce qui provoque alors une résistance plus élevé et donc des pertes joules plus importantes. Pour éviter ce phénomène il y a plusieurs possibilités mais dans le cas de la Haute tension seul la division des conducteurs est appropriée. Pertes de puissance Malgré les efforts pour réduire la résistance et donc les pertes , il y a toujours des pertes non négligeables. En France 13TWh par an Les deux solutions retenues pour réduire les pertes sont donc: ­Augmenter le nombre de conducteur ­Réduire le courant dans les lignes Sources • • • • Wikipèdia Google RTE (www.rte­france.com) www.electrosup.com
