Alimentation de faibles charges directement des lignes à haute

Département d’Electricité, Electronique et Informatique
Alimentation de faibles charges directement
des lignes à haute tension.
Thèse présentée en vue
de l’obtention du grade scientifique de
Docteur en Sciences Appliquées
de l’Université de Liège.
Alphonse OMBOUA
Ingénieur électricien
Liège - Décembre 2002

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Thèse présentée par Mr Alphonse OMBOUA
Soutenue le 18 décembre 2002 à Liège devant le jury composé de :
Daniel Van Dommelen , Professeur à l’Université Catholique de Louvain , Président
Pol Pirotte , Professeur émérite à l’Université de Liège,
Pierre –André Monfils , Directeur R & D , ALSTOM,
Hervé Dubois, Docteur en sciences appliquées, Ingénieur à CMI
Jean Louis Lilien , Professeur à l’Université de Liège , Promoteur de la thèse

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Sommaire
page
Remerciements 7
Introduction 8
1ère partie : Problématique de l’Energie au Tiers Monde
12
2ème partie : Etude du couplage capacitif
27
3ème partie : Etude du diviseur capacitif de tension
47
4ème partie : Etude du diviseur inductif de tension
77
5ème partie : Le PLX – cas du projet de Makola au Congo Brazzaville
92
6ème partie : Conclusions 130

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TABLE DES MATIERES
Remerciements....................................................................................................................... 7
Introduction ............................................................................................................................ 8
I-PROBLEMATIQUE DE L’ENERGIE AU TIERS MONDE.........................................12
I-1 Généralités..................................................................................................................... 12
I-2 Nature des besoins énergétiques en milieu rural .......................................................... 13
I-2-1 Témoignages Africains: ......................................................................................... 14
I-2-2 Cas de Makola........................................................................................................ 15
I-3 Faut-il passer à d’autres formes d’énergie?.................................................................. 16
I-3-1 Conversion de la biomasse ? ................................................................................... 16
I-3-2 Groupes électrogènes et produits pétroliers ? ......................................................... 16
I-3-3 Mini-centrales hydroélectriques ? .......................................................................... 17
I-3-4 Energie éolienne ? .................................................................................................. 17
I-3-5 Centrales photovoltaïques ? ................................................................................... 18
I-4 De nouvelles techniques s’imposent............................................................................ 19
I-4-1 Bénin ..................................................................................................................... 19
I-4-2 Cameroun ............................................................................................................... 19
I-4-3 Sénégal ................................................................................................................... 19
I-4-4 Guinée .................................................................................................................... 20
I-4-5 Congo - Kinshasa .................................................................................................. 20
I-4-6 Rwanda................................................................................................................... 21
I-4-7 Ghana ..................................................................................................................... 21
I-4-8 Congo-Brazzaville.................................................................................................. 21
I-5 Les buts poursuivis, les impacts recherchés. ................................................................. 22
I-5-1 De l’environnement................................................................................................ 22
I-5-2 De l’agriculture ...................................................................................................... 22
I-5-3 De la santé .............................................................................................................. 22
I-5-4 De l’éducation ........................................................................................................ 22
I-5-5 De la pauvreté......................................................................................................... 23
I-5-6 Du tourisme............................................................................................................ 23
I-5-7 De l’efficacité énergétique et de la réduction des prix........................................... 23
I-6 Cas du Congo-Brazzaville............................................................................................ 23
II- ETUDE DU COUPLAGE CAPACITIF.........................................................................27
II-1 Couplage capacitif........................................................................................................ 28
II-2 Etude du câble de garde isolé : SCC-1......................................................................... 29
II-2 -1 Principe théorique ................................................................................................ 29
II-2 -2 Fonctionnement du système................................................................................ 30
II-2 -3 Effet de protection du câble de garde isolé......................................................... 31
II-2 -4 Surtensions induites par les courts-circuits de la ligne HT................................. 31
II-2 -5 Surtensions de manœuvre et ferrorésonance........................................................ 31
II-2 -6 Retour du courant par la terre ............................................................................. 34
II-2 -7 Méthodologie pour l’implantation du système SCC-1 ....................................... 34
II-2 -8 Tension induite dans le câble de garde isolé....................................................... 35
II-2 -9 Energie disponible sur le câble de garde isolé ( par couplage capacitif)............. 40
II-2 -10 Longueur du câble de garde à isoler ( par couplage capacitif) .......................... 43
II-2 -11 Applications dans le cas de Makola................................................................... 44
III- ETUDE DU DIVISEUR CAPACITIF DE TENSION.................................................47
III –1 Couplage capacitif par connexion sur les conducteurs de phase .............................. 48
III -2 Schéma de principe du diviseur capacitif .................................................................. 49