HVDC

Un HVDC est un équipement d'électronique de puissance utilisé pour la transmission de l'électricité en courant continu haute tension.



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Un HVDC est un équipement d'électronique de puissance utilisé pour la transmission de l'électricité en courant continu haute tension.

Redresseur entre les réseaux d'Hydro One et d'Hydro-Québec au poste Outaouais de TransÉnergie à L'Ange Gardien, Québec
Redresseur 150 kV à vapeur de mercure, station de conversion Radisson (Manitoba Hydro), août 2003
Exemples de lignes d'interconnexion envisageable en HVDC
Connexions sous-marines HVDC en Europe (à l'exception des lignes de faible puissance pour des plates-formes et de lignes de service). Légende : Vert = projet accepté, Rouge = existants, Bleu = Options à l'étude

On parle quelquefois d'autoroute électrique pour ce principe dont nom anglais est High Voltage Direct Current, c'est-à-dire «courant continu haute tension» (CCHT en français).

Les HVDC représentent certainement le summum de l'électronique de puissance : les puissances unitaires se comptent fréquemment en gigawatts.

Technologie

Une liaison HVDC est , la majorité du temps, insérée dans un système de transmission en courant alternatif. Elle est par conséquent constituée de trois éléments :

  1. un redresseur,
  2. une ligne de transmission,
  3. un onduleur.

Généralement, le redresseur et l'onduleur sont symétriques et réversibles (c'est-à-dire qu'ils peuvent échanger leur rôle).
Historiquement, le redresseur et l'onduleur ont en premier lieu été réalisés avec des ampoules à vapeur de mercure. Actuellement, ils sont surtout réalisés avec des thyristors, quelques fois avec des IGBT.

Usage

Ces dispositifs de transmission de l'énergie électrique sont utilisés pour trois principales raisons ;

Pour transporter des puissances particulièrement importantes sur de longues distances

Le HVDC sert à transporter loin des puissances fréquemment supérieures à 1 000 MW. Il est dans ce cas technico-économiquement préférable d'utiliser du courant continu plutôt qu'alternatif classique (HVAC).
Le coût élevé de l'électronique de puissance est compensé par deux avantages décisifs :

En Chine, l'utilisation de ces liaisons se généralise, surtout pour transporter l'électricité produite à l'intérieur du pays (barrage des Trois-Gorges par exemple), vers les régions côtières, principales zones de consommation du pays. La ligne construite par Siemens de 1400 km devrait avoir fin 2010 une capacité de 5000 MW (record du monde en 2010). Un transformateur CCHT de 800 KV destiné au futur dispositif chinois d'une capacité de 6400 MW (soit l'équivalent de la production de 12 centrales au charbon de taille moyenne transportée sur 2000 km)

En 2009, la plus longue liaison HVDC du monde, Cahora Bassa (1 420 km), relie le Mozambique et l'Afrique du Sud.

La réalisation de liaisons sous-marines par câble sur de longues distances (typiquement plus de 50 km) en courant alternatif impose de compenser l'effet capacitif des câbles, faute de quoi la tension de ce câble est mal contrôlée. À cet effet, on installe dans les liaisons classiques des réactances de compensation à des points intermédiaires (postes électriques) de la liaison. Dans une liaison sous-marine, on ne peut pas envisager un poste électrique à un point intermédiaire (sous la mer). En courant continu, cet effet capacitif n'existe pas, et justifie l'utilisation des HVDC pour ce type de liaison. De futures grandes installations offshore pourront ainsi mieux exporter leur courant électrique.

Changement de fréquence

Interconnecter des réseaux électriques non synchrones ou présentant des fréquences différentes (50 Hz ou 60 Hz dans la presque totalité des cas) nécessite un système spécifique, et un HVDC est la réponse la plus courante. A titre d'exemple, l'Arabie saoudite et le Japon utilisent les deux fréquences.

Le projet d'interconnexion des pays du golfe Persique, surtout en 50 Hz, prévoit une liaison HVDC de 1800 MW avec ce pays. C'est aussi le cas de la France et du Royaume-Uni, qui quoique tous deux à 50 Hz, ne sont pas reconnus comme synchrones.

Contrôle du transit de puissance

La ligne de 450 kV qui relie les centrales de la Baie James, au Québec au Massachusetts.

Le troisième intérêt des HVDC est le contrôle du transit de puissance entre deux parties d'un réseau électrique. Les équipements HVDC conçus pour cette application ne comportent le plus souvent pas de ligne de transmission, et les deux extrémités sont sur le même site : on parle de HVDC dos à dos (en anglais : back to back). Occasionnellemen ces équipements peuvent être en parallèle avec une liaison alternative.

En fait une grande partie des HVDC en service dans le monde sont des back to back. Des grands pays, comme la Chine, l'Inde, les États-Unis par exemple, présentent plusieurs «régions électriques» difficilement interconnectables entre elles, quoique synchrones.

Le Québec utilise le plus souvent le HVDC back to back pour ses interconnexions avec les réseaux voisins de l'état de New York, de la Nouvelle-Angleterre et du Nouveau-Brunswick. La présence de ces interfaces a permis à Hydro-Québec de maintenir le service — à l'exception de cinq centrales hydroélectriques qui étaient directement branchées sur le réseau ontarien — tandis que 50 millions de personnes dans les réseaux voisins de l'Ontario et du nord-est des États-Unis étaient privées d'électricité au cours de la panne de courant nord-américaine du 14 août 2003. Il en va de même pour la ligne HVDC de 1 480 km qui relie les centrales du projet de la Baie-James au poste Sandy Pond, près de Groton au Massachusetts[1]. Une nouvelle interconnexion back to back de 1 250 MW est présentement en construction au poste Outaouais, localisé à la frontière du Québec et l'Ontario. Elle entrera en service au cours de l'année 2010[2].

Installations

Installations existantes

Voir aussi : Listes des Installations de HVDC

Installations
Nom Puissance (MW) Tension (kV) Distance (km) Commentaire
liaison à courant continu Italie-Corse-Sardaigne 300 200 118+304 câble sous-marin et ligne aérienne
IFA 2000 (interconnection France-Royaume-Uni) 2000 ±270 78 câble sous-marin
Itaipu (Brésil) 6300 ±600 785//805 ligne aérienne, changeur de fréquence
le plus puissant du monde
Cahora Bassa (Mozambique-Afrique du Sud) 1920 533 1420 ligne aérienne
Baltic-Cable (Allemagne-Suède) 600 400 170
Kontek (Allemagne-Danemark) 600 400 170
GK Dürnrohr (Autriche) 600 160 back to back transit de puissance
GK Wien-Südost (Autriche) 600 160 back to back transit de puissance
GKK Etzenricht (Allemagne) 600 160 back to back transit de puissance
Chandrapur (Inde) 1000 205 back to back transit de puissance
Radisson (Baie James) - Nicolet - Des Cantons - Sandy Pond (Québec) [3], [4] 2000 ±450 1480 câble sous-marin et ligne aérienne
Poste Châteauguay (Québec) [5], [6] 1000 140 back to back transit de puissance
Poste Outaouais (Québec) [7] 1250 175 back to back transit de puissance
Fenno-Skan (Suède-Finlande) 500 400 233 câble sous-marin et ligne aérienne
NorNed (Norvège-Pays-Bas) 700 ±450 580 câble sous-marin le plus long au monde
Cross Sound Cable (États-Unis) 330 ±150 40 câble sous-marin

Projets en cours

De nombreux projets sont en cours de réalisation dont BritNed [8] entre le Royaume-Uni et les Pays-Bas, des projets en Inde et en Chine.

Projets futurs

Notes et références

Voir aussi

Liens externes

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