Pourquoi la transmission de l'électricité sur une distance se fait à une tension accrue

Aujourd'hui, la transmission d'énergie électrique à distance s'effectue toujours à une tension accrue, qui se mesure en dizaines et centaines de kilovolts. Partout dans le monde, des centrales électriques de différents types génèrent des gigawatts d'électricité. Cette électricité est distribuée dans les villes et les villages à l'aide de câbles que l'on peut voir par exemple sur les autoroutes et les voies ferrées, où ils sont invariablement fixés sur de hauts poteaux avec de longs isolateurs. Mais pourquoi la transmission est-elle toujours à haute tension ? Nous en reparlerons plus tard.

Imaginez devoir transmettre de l'énergie électrique à travers des fils d'au moins 1000 watts sur une distance de 10 kilomètres sous forme de courant alternatif avec des pertes de puissance minimales, un puissant projecteur kilowatt. Qu'est-ce que tu vas faire? Évidemment, la tension devra être convertie, réduite ou augmentée d'une manière ou d'une autre. à l'aide d'un transformateur.

Supposons qu'une source (un petit générateur à essence) produise une tension de 220 volts, alors que vous disposez d'un câble en cuivre à deux conducteurs avec une section de chaque conducteur de 35 mm². Pendant 10 kilomètres, un tel câble donnera une résistance active d'environ 10 ohms.

Une charge de 1 kW a une résistance d'environ 50 ohms. Et si la tension transmise reste à 220 volts ? Cela signifie qu'un sixième de la tension va (chuter) sur le fil de transmission, qui sera à environ 36 volts. Donc, environ 130 W ont été perdus en cours de route - ils ont juste réchauffé les fils de transmission. Et sur les projecteurs, nous n'obtenons pas 220 volts, mais 183 volts. L'efficacité de transmission s'est avérée être de 87%, et cela ignore toujours la résistance inductive des fils de transmission.

Le fait est que les pertes actives dans les fils de transmission sont toujours directement proportionnelles au carré du courant (voir Loi d'Ohm). Par conséquent, si le transfert de la même puissance est effectué à une tension plus élevée, la chute de tension sur les fils ne sera pas un facteur aussi préjudiciable.

Supposons maintenant une situation différente. On a le même groupe électrogène à essence produisant du 220 volts, les mêmes 10 kilomètres de fil avec une résistance active de 10 ohms et les mêmes projecteurs de 1 kW, mais en plus il y a encore deux transformateurs kilowatt dont le premier amplifie 220 -22000 volts. Situé près du générateur et connecté à celui-ci via une bobine basse tension et via une bobine haute tension - connectée aux fils de transmission. Et le deuxième transformateur, à une distance de 10 kilomètres, est un transformateur abaisseur de 22000-220 volts, à la bobine basse tension à laquelle un projecteur est connecté, et la bobine haute tension est alimentée par les fils de transmission.

Ainsi, avec une puissance de charge de 1000 watts à une tension de 22000 volts, le courant dans le fil de transmission (ici vous pouvez vous passer de la composante réactive) ne sera que de 45 mA, ce qui signifie que 36 volts ne tomberont pas sur elle (comme c'était sans transformateurs), mais seulement 0,45 volts ! Les pertes ne seront plus de 130 W, mais seulement de 20 mW. L'efficacité d'une telle transmission à tension accrue sera de 99,99%. C'est pourquoi la surtension est plus efficace.

Dans notre exemple, la situation est considérée grossièrement, et l'utilisation de transformateurs coûteux pour un usage domestique aussi simple serait certainement une solution inappropriée. Mais à l'échelle des pays et même des régions, lorsqu'il s'agit de distances de plusieurs centaines de kilomètres et d'énormes puissances transmises, le coût de l'électricité qui peut être perdue est mille fois supérieur à tous les coûts des transformateurs. C'est pourquoi, lors de la transmission d'électricité sur une distance, une tension accrue, mesurée en centaines de kilovolts, est toujours appliquée - pour réduire les pertes de puissance pendant la transmission.

La croissance continue de la consommation d'électricité, la concentration de la capacité de production dans les centrales électriques, la réduction des zones libres, le durcissement des exigences de protection de l'environnement, l'inflation et l'augmentation des prix des terrains, ainsi qu'un certain nombre d'autres facteurs, dictent fortement l'augmentation dans la capacité de transport des lignes de transport d'électricité.

Les conceptions de diverses lignes électriques sont passées en revue ici : Le dispositif de différentes lignes électriques avec une tension différente

L'interconnexion des systèmes énergétiques, l'augmentation de la capacité des centrales électriques et des systèmes dans leur ensemble s'accompagnent d'une augmentation des distances et des flux d'énergie transportés le long de la ligne électrique.Sans puissantes lignes électriques à haute tension, il est impossible de fournir de l'énergie à partir de grandes centrales électriques modernes.

Système énergétique unifié permet d'assurer le transfert de puissance de réserve vers les zones où cela est nécessaire, lié à des travaux de réparation ou à des conditions d'urgence, il sera possible de transférer la puissance excédentaire d'ouest en est ou vice versa, en raison du changement de ceinture à l'heure.

Grâce aux transmissions à longue distance, il est devenu possible de construire des centrales de superpuissance et d'utiliser pleinement leur énergie.

Les investissements pour le transport de 1 kW de puissance sur une distance donnée à une tension de 500 kV sont 3,5 fois inférieurs à une tension de 220 kV et 30 à 40% inférieurs à une tension de 330 à 400 kV.

Les coûts de transfert de 1 kW • h d'énergie à une tension de 500 kV sont deux fois inférieurs à une tension de 220 kV et de 33 à 40% inférieurs à une tension de 330 ou 400 kV. Les capacités techniques de la tension 500 kV (puissance naturelle, distance de transmission) sont 2 à 2,5 fois supérieures à celles de 330 kV et 1,5 fois supérieures à 400 kV.

Une ligne 220 kV peut transmettre une puissance de 200 — 250 MW à une distance de 200 — 250 km, une ligne 330 kV — une puissance de 400 — 500 MW à une distance de 500 km, une ligne 400 kV — une puissance de 600 — 700 MW à une distance allant jusqu'à 900 km. La tension de 500 kV fournit une transmission de puissance de 750 à 1000 MW via un circuit à une distance allant jusqu'à 1000 à 1200 km.