Fils électriques à courant continu

Les avantages des lignes de transmission à courant continu sont les suivants :

1. La limite de puissance transmise le long de la ligne ne dépend pas de sa longueur et est bien supérieure à celle des lignes électriques à courant alternatif ;

2. Le concept d'une limite de stabilité statique caractéristique des lignes de transmission CA aériennes est éliminé ;

3. Les systèmes électriques connectés aux lignes de transmission aériennes à courant continu peuvent fonctionner de manière asynchrone ou avec des fréquences différentes ;

4. Seuls deux fils sont nécessaires au lieu de trois, voire un seul si vous utilisez la terre comme second.

En figue. 1. circuit de transmission DC bipolaire présenté ("Two poles - ground").

Sur cette figure, UD et UZ, postes de conversion (redresseur et onduleur) ; L - réacteur ou filtre pour réduire l'influence des harmoniques élevées, des ondulations de tension et des courants de secours ; rl est la résistance de ligne ; G, T — générateurs et transformateurs.

La production et la consommation d'électricité s'effectuent en courant alternatif.

Figue. 1. Circuit de transmission CC en mode d'urgence

Les principaux éléments de la ligne permanente :

1.Redresseurs haute tension commandés à partir desquels le circuit de la sous-station de conversion est assemblé.

2. Onduleurs haute tension contrôlés à partir desquels le circuit de la sous-station de conversion est également assemblé.

Le schéma du poste onduleur ne diffère pas fondamentalement du schéma du poste redresseur, car les redresseurs sont réversibles. La seule différence est que des dispositifs de compensation, des condensateurs ou des compensateurs synchrones doivent être installés au niveau de la sous-station onduleur pour fournir aux onduleurs une puissance réactive, qui représente environ 50 ... 60 % de la puissance active transmise.

Les points médians des deux stations de conversion en transmission bipolaire sont mis à la terre et les pôles sont isolés.

La tension de pôle UP est égale à la tension pôle-terre. Par exemple, dans le transport d'énergie Volgograd-Donbass, la tension du pôle au sol est de +400 kV et la tension du deuxième pôle est de 400 kV. Tension Ud entre pôles 800 kV. La transmission peut être divisée en deux demi-circuits indépendants. En mode normal, avec des points égaux dans des demi-circuits, le courant à travers la terre est proche de zéro. Les deux demi-circuits de transmission peuvent fonctionner de manière autonome et en cas de panne d'un pôle, la moitié de la puissance peut être transmise par l'autre pôle avec un retour par la terre.

En cas de défaut unipolaire ou mono-demi-circuit, le deuxième demi-circuit peut fonctionner sur un circuit unipolaire.

Riz. 2. Schéma de transmission à courant continu en mode d'urgence

Dans la transmission unipolaire, un pôle est mis à la terre et il y a un fil isolé de la terre. Le deuxième fil est soit mis à la terre des deux côtés de la transmission, soit manquant.Un tel deuxième fil mis à la terre est utilisé dans les cas où l'utilisation de courant dans le sol est inacceptable (par exemple, lors de l'entrée dans de grandes villes). En règle générale, un circuit de transmission unipolaire peut être composé d'un fil et d'une masse, et un circuit bipolaire peut être composé de deux fils. L'expérience de la transmission à long terme du courant continu à travers le sol jusqu'à 1200 A.

Les circuits unipolaires sont utilisés pour transmettre de petites puissances jusqu'à 100 … 200 MW sur de courtes distances. Il est recommandé de transmettre de grandes puissances sur de longues distances en utilisant des circuits bipolaires.

Les sous-stations de conversion, en raison de l'équipement complexe et coûteux, augmentent considérablement le coût de la transmission en courant continu.Dans le même temps, la ligne CC elle-même est moins chère que le courant alternatif, en raison du nombre réduit de fils, d'isolateurs, de raccords et de supports plus légers.

La capacité de transfert d'énergie de la ligne permanente est déterminée par la valeur et la différence de tension aux extrémités de la ligne, elle est limitée par les résistances actives des lignes et des appareils terminaux, ainsi que par la puissance des postes de conversion.

La capacité de charge de la ligne CC est bien supérieure à celle de la ligne CA.

La puissance totale de la transmission bipolaire de la ligne Volgograd-Donbass avec une tension Ud = 800 kV est de 720 MW. La plus grande ligne du monde Ekibastuz — Centre a été mise en service avec UP = ± 750 kV, tension entre pôles Ud = 1500 kV et longueur 2500 km. La capacité de puissance peut être portée à 6000 MW.

Le principal domaine d'application des lignes à courant continu est la transmission de grandes puissances sur de longues distances. Cependant, les propriétés particulières de ces lignées leur permettent d'être également utilisées avec succès dans d'autres cas.Par exemple, les lignes à courant continu sont efficaces lorsqu'il est nécessaire de traverser des détroits maritimes, ainsi que pour connecter des systèmes asynchrones ou des systèmes fonctionnant à des fréquences différentes (appelées connexions DC).

Outre les lignes de courant continu haute et ultra haute tension, les lignes de courant continu basse et moyenne tension sont également utilisées dans les affaires militaires.

Les tensions suivantes sont courantes : basse tension — 6, 12, 24, 36,48, 60 volts, moyenne tension — 110, 220, 400 volts.

Pour toutes les tensions, les lignes à courant continu présentent les avantages suivants :

1. Ils ne nécessitent pas de calcul de stabilité.

2. La tension dans ces lignes est plus uniforme, car en régime permanent, elles ne génèrent pas de puissance réactive.

3. Les constructions de lignes à courant continu sont plus simples que celles à courant alternatif : moins de chaînes d'isolateurs, moins de consommation de métal.

4. La direction du flux de puissance peut être inversée (lignes réversibles).

Désavantages:

1. La nécessité de construire des sous-stations terminales complexes avec un grand nombre de convertisseurs de tension et d'équipements auxiliaires. Les redresseurs et les onduleurs sont connus pour déformer considérablement la forme d'onde de tension du côté AC. Par conséquent, il est nécessaire d'installer de puissants dispositifs de lissage, ce qui réduit considérablement la fiabilité.

2. La sélection de puissance à partir de la ligne CC est toujours difficile.

3. Dans les lignes à courant continu, il est nécessaire que la polarité et la tension aux deux extrémités soient approximativement les mêmes avant la mise sous tension.

Ainsi, il est possible de conclure qu'en raison des coûts élevés de k0 (Fig.3), la construction de lignes électriques à courant continu (courbe 2) ne devient économiquement réalisable qu'à de grandes distances égales à environ 1000 ... 1200 km (point m).

Riz. 3. La dépendance des coûts d'investissement k à la longueur de la ligne l pour le courant alternatif — 1 et pour le courant continu — 2

I. I. Meshteryakov