Principales raisons d’utilisation Dans le monde Les différentes lignes - Continues - Alternatives * aériennes *souterraines Composants des différentes lignes Caractéristiques électriques

Les lignes à haute tension sont les principales lignes de transport d’électricité.

Elles peuvent être aériennes, souterraines et même parfois sous- marines.

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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.

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.

Pour avoir quasiment la même puissance transmise par les centrales électriques , on élève la tension et donc par la relation ci-dessous le courant diminue.

P=U*ICst Augmente Diminue

Et donc si le courant diminue alors par la relation ci-dessous les pertes joules diminues fortement.

Pjoules = R*I²

Diminue Cst Diminue

Les tension faisant partie du domaine « Haute tension B » qui ont des valeurs supérieur à 50 kV varie suivant les pays.

Schématiquement, dans un pays on trouvera des tension de l’ordre de:

63kV à 90kV pour les distributions urbaines 110kV à 220kV pour les connexions des régions345kV à 500kV pour les principales interconnexion national

Voici quelques chiffres des lignes Haute tension présentent dans le monde.

Ligne Pays Tension réseau Année

Lauchhammer – Riesa Allemagne 110 kV 1912[1]

Brauweiler – Ludwigsbourg Allemagne 220 kV 1929

Boulder Dam - Los Angeles Etats-Unis 287 kV 1932

Harsprånget – Halsberg Suède 380 kV 1952

Moscou – Volgograd Russie 525 kV 1960

Montréal – Manicouagan Canada 735 kV 1965

Broadford – Baker Etats Unis 765 kV 1969

Ekibastuz – Elektrostal Russie 1 200 kV[2] 1985

Suvereto – Valdicciola Italie 1 050 kV 1981-1995[3]

Minami – Niigata Japon 1 100 kV[4] 1993

Jindongnan – Jingmen Chine 1 100 kV 2009 [5]

Il existe des lignes Haute tension à courant continu, elles sont utilisées surtout pour des lignes sous-marines 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.

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.

Pylônes MuguetHauteur et poids moyen54m en 400kV (33t)42m en 220kV (15t)

Pylônes TrianonHauteur et poids moyen35m en 400kV (21t)25m en 225kV (12t)

Pylônes Chat 225kVHauteur et poids moyen35m (6t)

Poteaux métallique ouPoteaux en bétonHauteur et poids moyen 30m (17t)

Les énergies transportées sont principalement sous forme triphasées, on trouvera au 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.

L’isolation entre les conducteurs et les pylônes est assurée par des isolateurs.Ceux-ci 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.

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 .

Le transport d’électricité pose plusieurs problèmes en particulier ceux des pertes d’énergie et des

chutes de tension.

Schéma équivalent d’une phase à haute tension

Relation:

R=L/Sétant la résistivité des câbles L étant la longueur de la ligne S étant la section du conducteur

Afin de limiter les pertes en ligne on souhaite que la résistance soit la plus faible possible.

La résistivité du cuivre:1.72*10^-8 Ω/mLa résistivité de l’aluminium:3*10^-8 Ω/m

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 1 seul à cause des 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.

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

Les lignes possèdent aussi une inductance mais aussi une capacité.

Une ligne aérienne possède en moyenne 1 à 2 mH/km soit une impédance de 0.3 à 0.7 Ω/km

Une ligne aérienne à aussi une capacité denF/km

Avec toutes ces contraintes et ces pertes, la tension à l’arrivée au niveau des transformateurs n’est plus la même.

Cette relation se traduit par l’équation ci-dessous:

Us = E –(r+R)I+j(lL

Des solutions existent pour diminuer ces chutes:

-Intégrer des batteries de condensateurs

-Augmenter la tension du groupe

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