Transport de l'énergie électrique - des techniques …

1 PROSPECTIVE 21OO Transport DE L ENERGIE ELECTRIQUE : DES techniques POUR DEMAIN Mercredi 12 mai 2004 Paris, France par Lucien DESCHAMPS Transport DE L ENERGIE ELECTRIQUE 1. Introduction 2. Concepts de Transport de l nergie lectrique. 3. Classification des techniques . 4. Le courant continu. 5. Evolution des lignes a riennes. 6. Evolution des c bles isol s. 7. techniques et concepts nouveaux 8. Comparaison des techniques . 9. Conclusion : Des solutions pour l avenir 1 - INTRODUCTION techniques de Transport Quelles perspectives d volution?

2 - Evolution des besoins des r seaux, - Exigences conomiques, - Respect de l environnement, - Prise en compte du cadre juridique - R pondre l attente soci tale. CIGRE Distribution scenario CIGRE Mixtribution scenario SuperGrid - Projet EPRI SuperCity - Projet EPRI Quelques id es novatrices - Mat riaux nouveaux, conducteurs , Supraconducteurs, Composites, Isolants,.. - Optimisation technico conomique, Refroidissement forc , Instrumentation, FACTS,.. - Concepts nouveaux, TESF, Cin tique de particules,.. 2 - CONCEPTS DE Transport DE L ENERGIE ELECTRIQUE Guides d ondes TEM Le Transport de l nergie lectrique : - A lint rieur du conducteur, le vecteur de Poynting est transversal : L nergie est perdue.

3 - A l ext rieur du conducteur, le vecteur de Poynting est dirig dans le sens longitudinal : L nergie est transmise. Transport Transmission Guides d ondes TE, TM, Ligne G Faisceaux 3 - CLASSIFICATION DES techniques LES MOYENS DE TRANSMISSION D ENERGIE ELECTRIQUE ENERGIE ELECTRIQUE Approche corpusculaire Approche lectromagn tique Conversion : nergie potentielle en nergie cin tique Energie lectromagn tique associ e des transitions d tats (ondes coh rentes) Energie lectromagn tique associ e des mouvements d lectrons quasi libres (spectre continu) M thode lectrocin tique de Transport d nergie.

4 Lectrons rapides sous vide TESF Faisceaux EM : - Espace libre - Ir is - Lentilles - R flecteurs TESF Faisceaux lasers Guides d ondes TEM* : - Lignes a riennes - C bles - / - Cryoc bles Guides d ondes - Lignes G - Guides d ondes T E** -Guides d ondes T M** * TEM : transverse lectrique magn tique / ** TE : transverse lectrique / ** TM : transverse magn tique 4 - L E COURA NT CONTINU Avantages du courant continu -Ind pendance des fr quences des r seaux connect s, -Ma trise des changes d nergie entre r seaux, -Possibilit d utilisation de c bles de grandes longueurs, -Capacit de Transport sup rieure celle d une liaison CA, m me section de conducteur, -En ce qui concerne la liaison proprement dite, moindre co t qu une liaison CA.

5 Inconv nients du courant continu -Stations de conversion complexes, on reuses et d un grand volume. -Perte de possibilit de secours synchrone entre r gions ou pays. Applications des liaisons courant continu -Interfaces asynchrones de longueur nulle entre r seaux non synchronis s ou fr quences diff rentes (Japon). -Liaisons Point point sous marines (> 30 km). (exemple : IFA 2000). -Liaisons point point terrestres de grandes longueurs (> 1000km) et de grande capacit (1000 MW). 5 - EVOLUTION DES LIGNES AERIENNES HT - 60, 90, 110 et 150 kV R seau km Souterrain km % Al l emagne 76 349 4 740 8,2 Belgique 5 172 396 7,6 Danemark 8 005 1 673 20,9 France 50 513 1 984 3,9 Grande Bretagne 25 825 3 789 14,8 Italie 36 677 449 1,2 Norv ge 19 825 624 3,2 Pays Bas 6 457 905 14,0 Portugal 9 311 258 3,8 Suisse 6 080 680 11,2 Source.

6 SYCABEL RESEAUX HT 60 150 kV en Europe THT - 220 275 kV R seau km Souterrain km % Al l emagne 21 545 35 0,2 Belgique 267 0 0 Danemark 5 578 375 6,5 France 27 890 813 2,9 Grande Bretagne 3 029 71 2,3 Italie 13 641 387 2,8 Norv ge 6 049 64 1,1 Pays Bas 648 6 0,9 Portugal 4 409 0 0 Suisse 5 822 22 0,4 Source : SYCABEL RESEAUX THT 220 275 kV en Europe THT - 380 - 400 kV R seau km Souterrain km % Al l emagne 18 314 62 0,3 Belgique 883 0 0 Danemark - - - France 20 794 2,5 0,01 Grande Bretagne 788 11 1,4 Italie 9751 9 0,1 Norv ge 2 316 36 1,8 Pays Bas 1 979 0,4 0,02 Portugal 1234 0 0 Suisse 1 800 0 0 Source : SYCABEL RESEAUX THT 380 - 400 kV en Europe Quelques recherches dans le domaine des lignes a riennes.

7 -Nouveaux mat riaux : de structures, conducteurs , isolants,.. -Optimisation du dimensionnement, -Tenue aux effets climatiques exceptionnels : foudre, givre, vent,.. -Augmentation de la disponibilit : travaux sous tension, instrumentation par fibres optiques,.. -Architectures esth tiques des pylones, -Int gration optimale dans l environnement -Etude des effets lectroman tiques, du bruit, .. -Ing nierie soci tale Comportement conducteur Apr s intercalation de CuCl2 Comportement Semi conducteur Avant intercalation INTERCAL ATION de fibres de carbone (1986) Temp rature R sistiv it lectrique CNRS - Centre Paul Pascal - Bordeaux Objectif de la recherche : - Conducteur haute tenue m canique - invariance thermom canique - Conductibilit du cuivre - Stabilit chimique Fibre ex-benz ne - Diam tre : quelques R sistivit avant intercalation : 60.

8 Cm R sistivit apr s intercalation : 6 10 .cm Ligne hauteur r duite : imp ratif technique, dissimulation,.. Travers e de zones bois es : Technologies, form es et couleurs adapt es Isolateurs composites d une ligne 400 kV Masse d un isolateur composite = 50 kg Masse d un isolateur conventionnel = 350 kg Recherche esth tique : Nouvelles architectures Pylones Roseau Ligne 400 kV : Am iens - Arras, 2004 Suite la tem p te de 1999 : Renforcem ent de la tenue m canique des lignes pour un vent de 150 km / h. et mise en uvre de pylones anti-cascade pour pr venir l effet domino (RTE).

9 TRAVAUX SOUS TENSION Utilisation de l h licopt re pour la surveillance du r seau, l entretien et la construction de lignes. Ing nierie soci tale -R pondre l attente nerg tique des citoyens, -Int grer les ouvrages dans l environnement en concertation avec les populations locales en prenant en compte au mieux les contraintes de chacun, A titre d exemple, pour le projet de ligne RTE 400kV Amiens-Arras, plus de 200 r unions ont rassembl lus,organismes socio-professionnels, exploitants agricoles et forestiers. Tension nominale 750 kV 1100 kV 1500 kV Tension de tenue aux surtensions de manoeuvre 1300 kV 1485 kV 1675 kV 1800 kV 1950 kV 2400 kV Distance cond.

10 - pylone 5 6 m 7 8 m 9 10 m Long. cha nes d isolateurs 5,5 m 8,5 m 11,2 m Pyl nes nappe : Hauteur Largeur 39 m 40 m 46m 55m 55 m 70 m Puissance transmissible 2 500 MW 3 000 MW 4 500 MW 6 500 MW 9 000 MW 10 000 MW LIGNES AERIENNES THT, 750 1500 kV 6 - EVOLUTION DES C BLES ISOLES C ble OF , 500kV, Liaison de Vancouver, Canada C ble THT sous marins isolation papier C bles THT OF sous marins Ame conductrice Ecran semiconducteur int. Ecran sem iconducteur ext. Enveloppe isolante Ecran m tallique Gaine de protection ext rieure CIS : C BLE THT A ISOLATION SYNTHETIQUE CIS cran m tallique en aluminium ondul C ble HT sous marins isolation synth tique C bles HT sous marins isolation synth tique Le d veloppement des c bles isolant synth tique HT et THT dans le monde.