Sélection des conducteurs haute tension et des fils de terre

Conducteurs ACSR en aluminium

Les conducteurs représentent l'élément le plus important d'une ligne électrique aérienne car ils doivent assurer un transport économique et fiable et contribuent de manière considérable au coût total de la ligne.

Sélection de conducteurs HT et de fils de terre (sur la photo: ACSR conventionnel et conducteurs ACCC modernes; via Wikipedia)

Depuis de nombreuses années, l’aluminium et ses alliages sont les principaux matériaux conducteurs des lignes électriques en raison de le prix favorable, le faible poids et la nécessité de certaines sections minimales.

Pour les conducteurs en aluminium, différents modèles sont utilisés. Conducteurs tout aluminium (AAC) avoir la conductivité la plus élevée pour une section donnée; cependant, ils ne possèdent qu'une faible résistance mécanique, ce qui limite leur application à des portées courtes et à des forces de traction faibles.

ACSR - Conducteur en aluminium renforcé d'acier (crédit photo: myanmartc.com)

Mais les conducteurs mono-matériaux comme les conducteurs tout aluminium et alliages d'aluminium ont montré susceptibilité aux vibrations éoliennes. Conducteurs composés à âme en acier, appelés aussi conducteur en aluminium renforcé d'acier (ACSR), évitez cet inconvénient.

Le rapport entre l'aluminium et l'acier varie de 4,3: 1 à 11: 1. Un rapport aluminium sur acier de 6,0 ou 7,7 constitue une solution économique. Conducteurs avec un rapport de 4.3 devrait être utilisé pour les lignes installées dans les régions avec le vent lourd et la glace. Les conducteurs avec un rapport supérieur à 7,7 offrent une conductivité supérieure. Mais en raison de la faible force du conducteur, les creux sont plus grands, ce qui nécessite des tours plus hautes.

La résistance électrique résultant de laLe matériau conducteur et sa section sont les caractéristiques les plus importantes affectant la chute de tension et les pertes d’énergie le long de la ligne et, par conséquent, les coûts de transport. La section doit être choisie de manière à ce que les températures admissibles ne soient pas dépassées aussi bien en fonctionnement normal qu'en court-circuit.

Section transversale en aluminium renforcé d'acier de conducteur (ACSR)

En fonction de la longueur de la ligne et de la puissance à transmettre, une section peut être déterminée tce qui entraîne les coûts de transmission les plus bas. Le bilan thermique des pertes ohmiques et du rayonnement solaire contre la convection et le rayonnement détermine la température du conducteur. Une densité de courant de 0,5 à 1,0 A / mm² basé sur la section en aluminium s'est avéré être une solution économique dans la plupart des cas.

Par conséquent, le gradient de tension de surface maximal des lignes à courant continu est supérieur à celui des lignes à courant alternatif. Une valeur maximale de 25 kV / cm est recommandé. La tension de ligne et le diamètre du conducteur sont l’un des principaux facteurs qui influent sur le gradient de tension de surface. Afin de maintenir cette pente en dessous de la valeur limite, le conducteur peut être divisé en sous-conducteurs.

Il en résulte un diamètre de conducteur équivalentc'est plus grand que le diamètre d'un conducteur simple avec la même section transversale. Cet aspect est important pour les lignes avec des tensions de 245 kV et plus.

Câble de faisceau à conducteur d'acier renforcé (ASCR) en aluminium (crédit photo: jcmiras.net)

Par conséquent, soi-disant faisceaux de conducteurs sont principalement adoptés pour lignes à très haute tension (EHV). Le tableau 1 ci-dessous indique les configurations de conducteur typiques pour les lignes CA

Caractéristiques électriques des lignes électriques à courant alternatif

(les données se rapportent à un circuit d'une ligne à double circuit)

Caractéristiques électriques des lignes électriques aériennes à courant alternatif (les données se rapportent à un circuit d'une ligne à double circuit)

D'un point de vue mécanique, les conducteursdoivent être conçus pour les conditions de tous les jours et pour supporter les charges maximales exercées sur le conducteur par le vent et la glace. De manière approximative, une contrainte quotidienne d'environ 20% de la contrainte de traction nominale du conducteur peut être adoptée, ce qui limite les risques d'endommagement du conducteur.

La contrainte de traction maximale au travail doit être limitée à environ 40% de la contrainte de traction nominale.

Fils de terre (Shieldwires ou Earthwires)

Fil de terre optique HexaCore (OPGW)

Fils de terre, aussi appelé fil de fer ou fil de terre, peut protéger une ligne contre les coups de foudre directs et améliorer le comportement du système en cas de court-circuit; par conséquent, les lignes avec des tensions monophasées de 110 kV et plus sont généralement équipés de fils de terre. Les fils de terre constitués de conducteurs ACSR avec une section transversale en aluminium suffisamment élevée répondent aux deux exigences.

Ce transfert de données est essentiel pour la communication entre deux stations de conversion au sein d’une interconnexion HVDC ou pour la commande à distance de centrales. Dans ce cas, l’OPGW devient le lien de communication principal au sein de l'interconnexion. Les OPGW sont principalement conçus en une ou plusieurs couches d'alliage d'aluminium et / ou de fils d'acier revêtus d'aluminium.

Les conceptions à une couche sont utilisées dans les zones à faibles niveaux kérauniques (faibles éclairs possibles par an) et à faibles niveaux de court-circuit.

Référence: Guide d'ingénierie d'énergie // Solutions de transmission et de distribution de l'énergie - SIEMENS