Réseaux Électriques Intelligents (Smart Grids)

Les lignes aériennes

Les lignes aériennes sont constituées par des conducteurs de phase fixés par des isolateurs sur des pylônes métalliques, des poteaux en béton ou en bois

Elles sont utilisées pour :

- les longues distances,

- les HT[1] et THT[2] surtout,

- en zones rurales (BT[3]).

Schéma simplifié d'une ligne de transmission

Les conducteurs de phases

  • Ils ne sont pas isolés pour faciliter le dégagement de chaleur.

  • Les brins donnent beaucoup de souplesse.

  • Les conducteurs sont constitués en aluminium, des brins toronnés et renforcés en acier.

La relation donnant la résistance R d'un cylindre de section constante (mais de forme quelconque) est la suivante :

La résistance d'un corps dépend de sa nature par sa résistivité[4] (qui n'est autre que sa faculté à s'opposer au passage des électrons) et de ses dimensions (longueur et section).

quelques caractéristiques des conducteurs cuivre et Aluminium

L'aluminium[5] est préféré pour les raisons suivantes :

- le cuivre est 3 fois plus lourd et 63% plus cher,

- pour palier à la faible rigidité mécanique

⇒ utilisation d'alliage

⇒ conducteur multiples en faisceau pour une phase : lignes à plusieurs ternes ≈ plusieurs lignes.

Câbles de garde

Les câbles de garde ne transportent pas le courant. Ils sont situés au-dessus des conducteurs. Ils jouent un rôle de paratonnerre au-dessus de la ligne, en attirant les coups de foudre pour éviter une éventuelle surtension au niveau des conducteurs. Ils sont en général réalisés en almélec-acier.

RemarqueRôle des câbles de garde

- protection des conducteurs de phase contre les coups de foudre[6] direct.

- transport des courants homo polaires et harmoniques.

Si Rt[7] est important :

- la différence de potentiel entre le pied et le sommet du pylône devient importante,

- amorçage en retour entre le pylône et le câble de garde par contournement de l'isolateur

⇒ Choc en retour

⇒ Surtension sur les lignes de phases.

Espacement des lignes

Le nombre, la dimension et l'espacement des conducteurs par phase. Un critère décisif

- effet de couronne,

- effet des impédances,

- espacement phase-phase

Le nombre, le positionnement et le type de conducteurs pour les câbles de garde.

Capacités de transmission des lignes

la puissance à transporter ou capacités des lignes (tension). Cette capacité est liée à la distance

On choisit la tension économique optimale (pour les très grande distance, la transmission en courant continu est meilleur .

Tableau : Niveau de transmission économique pour les lignes aériennes.

Niveau de transmission économique pour les lignes aériennes.

Les isolateurs

Le diélectrique principal utilisé sur des lignes aériennes à haute tension est l'air. L'air entourant les conducteurs, est un bon isolant, à condition que le stress électrique soit tenu au-dessous du seuil d'ionisation. Il est, cependant, nécessaire d'attacher les conducteurs à certains points sur les bras mutuels des pylônes (Figure 11).

La tâche est en particulier complexe, dû à la combinaison de multiple stress : mécanique, électrique et environnemental.

Les isolateurs à haute tension se sont développés rapidement très tôt ce siècle, commençant par des isolateurs en porcelaine types.

Aujourd'hui, des isolants modernes en polymères sont employés, ainsi que divers matériels. La Figure 12 montre schématiquement une classification des principaux types d'isolateurs en haute tension. Quelques uns de ces isolateurs utilisés dans la distribution sont présentés à La Figure 13de la galerie ci dessous. Référence 104[8]

Complément

Les isolateurs présentent quelques fois des anneaux de garde ou de contournement constitués de deux «cornes» permettant d'éloigner et d'allonger l'arc de l'isolateur, de faciliter le rétablissement de qualités diélectriques par dé-ionisation de l'intervalle d'amorçage et d'aboutir, dans certains cas, à l'extinction.

Quelques types d'isolateurs utilisés dans le réseau de transmission

Les pylônes

La largeur du pylône dépend de la distance entre conducteurs de phase tandis que la hauteur dépend du niveau de tension.

MéthodeConception des pylônes

Quelques pylônes utilisés

Conception ou choix des pylônes en considérant les conditions climatiques locales (givrage, vents,...)

  • la température (échange thermique) et dilatation des conducteurs, échauffements

  • la vitesse du vent entraîne une force additionnelle sur les conducteurs

  1. HT : Haute tension

  2. THT : très haute tension

  3. BT : Basse tension

  4. résistivité ρ

    La résistivité d'un matériau, généralement symbolisée par la lettre grecque rho (ρ), représente sa capacité à s'opposer à la circulation du courant électrique. Elle correspond à la résistance N 1 d'un tronçon de matériau d'un mètre de longueur et d'un mètre carré de section et est exprimée en ohms-mètres (Ω⋅m)

  5. aluminium

    L'aluminium est l'élément chimique de numéro atomique 13, de symbole Al.

  6. coup de foudre

    est un phénomène qu'un individu peut expérimenter lors d'une rencontre subite avec une personne inconnue durant laquelle l'attirance est amplifiée par la sensation de surprise liée à la rencontre.

  7. Rt : Résistance de la terre

  8. Référence 104

    KARADJIAN, Marine. Endurance et tenue diélectrique de l'isolation de câbles électriques pour l'aéronautique. 2018. PhD Thesis. Université Paris-Saclay.‏

PrécédentPrécédentSuivantSuivant
AccueilAccueilImprimerImprimerRéalisé avec Scenari (nouvelle fenêtre)