TPE: Le transport de l'électricité

« tension, des câbles de garde (non conducteurs) sont installées : ils améliorent la tenue des pylônes et protègent les lignes contre la foudre .

Lignes souterraines La ligne souterraine offre un intérêt évident par rapport à un ouvrage aérien : son impact visuel et écologique est fortement limité.

D'autre part, ces lignes sont bien protégées contre les intempéries (foudre, tempête ...

) et ont une fiabilité plus grande.

En revanche, leur réparation est plus complexe.

Enfin , leur coût de maintenance et de construction (environ 5 fois supérieur) sont bien plus élevés.

Ce montant d'investissement est un des freins majeurs à leur développement notamment pour les lignes à très haute tension (400 kV).

Néanmoins , à moyen et long termes, ce procédé peut présenter une rentabilité intéressante et finir par se généralise r.

Ainsi , à ce jour , ces lignes souterraines sont principalement dédiées aux réseaux à haute et moyenne tension .

La technologie mise en œuvre est également différente puisque l'air ne peut plus jouer ici son rôle d 'isolant : les câbles conducteurs des lignes souterraines doivent donc être gainés dans des isolants synthétiques avec une exigence particulière sur les limites thermiques des conducteurs.

Lignes sous-marines La ligne sous-marine présente des caractéristique s similaire s à la ligne souterraine.

Cependant , elle nécessite généralement de couvrir une très grande distance .

Dans ce cas, le courant continu (et non alternatif) est souvent utilisé , notamment parce qu'il offre une solution plus économique, qu'il peut transporter une tension efficace plus grande qu'un courant alternatif et que les longueurs d'aptitude au transport sont bien plus importantes.

LES POSTES ÉLECTRIQUES Pour assurer une distribution électrique efficace et sûre, une interconnexion de ces lignes est réalisée à l'aide de postes électriques.

Leur rôle est de transformer le courant électrique à différents niveaux de tension , de réguler la répartition de l'électricité sur les réseaux et de protéger les installat ions.

Les appareillages présents dans les postes électriques effectuent ces différentes opérations.

Transformateur Le transfonnatrur est l'équivalent d'un convertisseur qui change le niveau de tension et d 'intensité d'un courant alternatif .

Des sites produisant l'électricité aux consommateu rs, en passant par les différents réseaux de transport, les valeurs de tensions exploitées ne sont pas les mêmes et demandent donc des ajustements.

C'est là qu'interviennent les transformateurs .

Par exemple, ils haussent la tension à la sortie des centrales de production pour le transport en 400 kV et l'abaissent en palier jusqu 'à la distribution sur le réseau domestique à 220 V .

Disjondeur Le disjoncteur est un élément de sécurité automatique qui permet d 'ouvrir ou de fermer un circuit.

JI se déclenche en particulier lorsqu'un courant de court-circuit se manifeste .

Un court-circuit est un contact , opportun ou non, entre deux conducteurs.

Lorsqu 'il n'est pas prévu (la foudre tombant sur une ligne , le contact entre une ligne et un arbre , une défaillance technique ...

), celui-ci peut engendrer une augmentation de l'intensité du courant et de la température des conducteurs, et ainsi endommager les éléments du réseau .

Fonctionnant sur le même principe que les fusibl es, un disjoncteur n'est cependant pas détérioré durant cette opération et peut être réarmé .

Sedionneur Le sectionneur est en quelque sorte un interrupteur permettant d'isoler une portion de réseau .

JI n'est donc pas en soi un élément de protection automatique mais doit être activé.

JI est notamment utilisé lors des opérations de maintenance des lignes électriques en confinant un circuit (ou une partie de circuit ) par une mise hors tension .

L'ensemble des lignes étant divisé en plusieurs sections , l'intervention sur un tronçon donné est possible sans avoir à interrompre l'exploitation d'une ligne complète .

Son autre utilité est de répartir l'électricité sur le réseau.

Cela peut être comparé à la gestion du trafic sur un réseau ferroviaire.

La gestion des sectionneurs permet de choisir les «voies» sur lesquelles l'électricité est transportée ou distribuée.

Systèmes de mesure Enfin, le poste électrique est équipé de plusieurs systèmes de mesure et d'automati smes, assurant le suivi de son fonctionnement et une intervention à distance .

Les poste s électriques ont des configurations différentes selon leur situa tion géographique et leur fonction de répartition : les postes « en plein air » en milieu rural utilisent le principe de l'isolation par l 'air et les postes en bâtiment dans les zones périurbaines et urbaines une isolation gazeuse dite « blindée » (les conducteurs sont gainés dans une enveloppe métallique renfermant un gaz).

lEs CENTIES DE CONTIÔLE Enfin, l'ensemble du réseau électrique est coordonné par des centres régionaux et un centre national.

Leur rôle est triple : • anticiper la demande en électricité grâce à des prévisions de consommation (par exemple, en hiver, lorsqu'un e vague de froid est annoncée et va engendrer une forte hausse de la consommation électrique) ; • planifier la production au niveau des centrales et les apports extérieurs nécessaires en fonctions de ces simulations ; •répartir l'électricit é sur Je réseau , en tenant compte des opérations de maintenance , des défaillance s techniques et des pics de consommation géog raphique s eVou temporels .

EXIGENCES DES CONSOMMATEURS La place prise par l'électricité dans la vie quotidienne des particuliers comme des entreprises et des industri es est si importante qu'elle impose des conditions de fourniture très exigeantes.

·La sécurité d'approvisionnement désigne une continuité dans la fourniture en électricité en quantité suffisante pour répondre à la demande des consommateurs ; le système électrique doit donc disposer de centrales de production en réserve pou r pallier d'éventuelle s pannes , d 'une intercon ­ nexion adéquate pour • prévenir les défaillances d'une ligne de transport et d'un système de sécurité évitant les coupure s brève s.

• La fréquence du courant doit être constante et maintenue dans une fourchette étroite .

En effet ses variations modifient la vitesse de rotation des machines tournantes et perturbent le fonctionnement des horloges .

• L a tension du courant doit également être constante afin d'alimenter les appareils dans de bonnes conditions.

• Enfin , Je réseau doit présenter un faible taux d'harmoniques (émis notamment par les appareils domestiques tels que les téléviseurs) .

Les effets de ces harmonique s peuvent être la destruction des condensateurs et des disjoncteurs , l'apparit ion de vibrations et de bruits sur les machines tournantes ou de perturbations électromagnétiques diverses , ou encore l'échauffement des câbles et des transformateurs.

Des filtre s permettent de limiter cet impact.

ENVIRONNEMENT ET SANTÉ Les lignes aériennes (en part iculier les lignes à très haute tension ) ont un impact direct sur l'environnement : • impad visuel sur les paysages (implantation des pylônes et création de tranchées de déboisement ) ; • impact écologique sur les écosystèmes ; •impact écologique sur l'avifaune.

Un ensemble de mesures ont été établies pour limiter ces nuisances : l'enfouissement des lignes , la concertation sur les tracés , la limitation des saignées fore stières ou des implantations en zone sensi ble, la mise en place de dispositifs de dissuasion pour les oiseaux ...

D'autre pa~ les appareils ou les lignes électriques produisent des champs électromagnétiques (CEM) dont l'intensité est proportionnelle à la tension du courant.

Ces CEM sont caractérisés par leur fréquence : elle est inférieure à 300 Hz pour les CEM de fréquence extrêmement basse.

Ces champs magnétiques vont agir en induisant des courants électriques dans le corps , qui peuvent en atteignant une intensité suffisante , stimuler les nerfs ou générer divers effets biologiques .

L'expo sition à des CEM de très forte intensité est évidemment dangereuse pour la santé.

Cependant les niveaux d'intensité auxquels nous sommes exposés quotidiennement n'ont pas d'effet nocif sur notre santé.

Actuellement, les études médicales portent sur l'incidence de ces expositions à long terme et en l'état actuel des connaissances, rien n 'indique d'effets sanitaires préjudiciables .

Des normes ont été recommandées pour limiter d'éven tuels risque s, en attendant des investigations plus poussée s.

10.füM!IQ CONDUCTEURS À ISOLATION GAZEUSE La technologie à isolation gazeuse (ou « lindée ») n 'est pas à proprement parler une innovation.

Elle est en effet déjà employée depuis 30 ans, mais elle est une des voies de développement à moyen terme pour Je transport de l'électricité en souterrain.

Comme son nom l'indique , cette technologie utilise un gaz ou un mélange à base d'azote pour isoler Je conducteur.

L'ensemble (câb les, gaz et isolateurs ) est prot égé par une revêtement anticorrosion enveloppe en aluminium enveloppe en aluminium et un revêtement anticorrosion .

Cette technologie peut , à la différence des câbles à isolation synthétique, être aisément appliquée aux liaisons à très haute tension , tout en offrant un encombrement restreint, un faible rayonnement électromagnétique et surtout, une réduction des pertes d'énergie.

LA SUPRACONDUCTIVITÉ A une température très basse , certains conducteurs laissent passer le courant électrique sans résistance, et donc sans perte d'énergie: c'est le phénomène de la supraconductivité , découvert en 1911.

Son fonctionnement repose sur des principes de physique quantique : un métal est constitué d'atomes structurés entre eux, ces atomes vibrant proportionnellement à l'élévation de la température .

Cette oscillation va interférer sur le déplacement des électrons: c'est ce que l'on appelle la résistance, qui engendre le dégagement de chaleur et la dissipation d'énergie.

Dans le cas d'un matériau supraconducteur, l'application d 'une très basse température limite ces vibrations et par là même, la résistance du conducteur.

D'autres matériaux supraconducteurs ont été identifiés en 1986 : les supraconducteurs à haute température critique qui fonctionnent à des températures bien plus élevées (plus exactement moins basses), d'où une mise en œuvre beaucoup plus aisée .

Les perspectives d'applications sont phénoménales .

Concernant le transport d'électricité , les lignes à supraconducteurs ont la capacité d'acheminer des courants élevés et à basse tension , sans perte d'énergie, sans dégagement thermique et sans rayonnement de champs électromagnétiques .

En parall èle, la supraconductivité offre pour la première fois une solution efficace de stockage de l'électricité.

JI existe actuellement deux technologies développées , présentant des c aractéristiques différentes et adaptées à des applications spécifiques : • les câbles à diélectrique chaud pour lequel seul le supraconducteur est refroidi à la température cryogénique (actuellement de l 'azote liquide à -196 °C); • les câbles à diélectrique froid qui offrent de meilleures performances , mais qui impliquent que tous les composants du câble soient refroidis à température cryogénique.

câble ~-------- électrique. »