Progrès techniques dans la transmission d'électricité, lignes électriques aériennes et câblées modernes

Pour la création de lignes électriques, la technologie la plus efficace aujourd'hui est la transmission d'électricité par des lignes aériennes à courant continu à ultra-haute tension, la transmission d'électricité par des lignes souterraines à isolation gazeuse, et à l'avenir - la création de câbles cryogéniques lignes et la transmission d'énergie à ultra-hautes fréquences par des guides d'ondes.

Lignes CC

Leur principal avantage est la possibilité d'un fonctionnement en parallèle asynchrone des systèmes électriques, un débit relativement élevé, une réduction du coût des lignes proprement dites par rapport à une ligne de transmission triphasée AC (deux fils au lieu de trois et une réduction correspondante de la taille des supports).

On peut considérer que le développement massif des lignes de transmission à courant continu avec une tension de ± 750 et au-delà de ± 1250 kV créera les conditions pour le transport de grandes quantités d'électricité sur des distances extrêmement longues.

Actuellement, la plupart des nouvelles superpuissances et lignes de transmission superurbaines sont construites en courant continu.Le véritable détenteur du record de cette technologie au 21e siècle — la Chine.

Informations de base sur le fonctionnement des lignes à courant continu à haute tension et liste des lignes les plus importantes de ce type dans le monde à l'heure actuelle : Lignes à courant continu haute tension (HVDC), projets réalisés, avantages du courant continu

Lignes souterraines (câbles) isolées au gaz

Dans une ligne de câbles, grâce à la disposition rationnelle des conducteurs, il est possible de réduire considérablement la résistance de l'onde et en utilisant une isolation gazeuse à pression accrue (à base de «SF6») d'atteindre des gradients admissibles très élevés du champ électrique force. En conséquence, avec des tailles modérées, il y aura une assez grande capacité de lignes souterraines.

Ces lignes sont utilisées comme entrées profondes dans les grandes villes, car elles ne nécessitent pas d'aliénation du territoire et n'interfèrent pas avec le développement urbain.

Détails du cordon d'alimentation : Conception et application de câbles haute tension remplis de pétrole et de gaz

Lignes électriques supraconductrices

Le refroidissement en profondeur des matériaux conducteurs peut augmenter considérablement la densité de courant, ce qui signifie qu'il ouvre de nouvelles possibilités pour augmenter la capacité de transmission.

Ainsi, l'utilisation de lignes cryogéniques, où la résistance active des conducteurs est égale ou presque égale à zéro, et de systèmes magnétiques supraconducteurs peut conduire à des changements radicaux dans les schémas traditionnels de transport et de distribution d'électricité. La capacité de charge de ces lignes peut atteindre 5 à 6 millions de kW.

Pour plus de détails voir ici : Application de la supraconductivité dans la science et la technologie

Une autre manière intéressante d'utiliser les technologies cryogéniques en électricité : Systèmes supraconducteurs de stockage d'énergie magnétique (SMES)

Transmission ultra haute fréquence à travers des guides d'ondes

Aux ultra-hautes fréquences et dans certaines conditions de mise en œuvre d'un guide d'ondes (tuyau métallique), il est possible d'obtenir une atténuation relativement faible, ce qui signifie que de puissantes ondes électromagnétiques peuvent être transmises sur de longues distances. doit être équipé de convertisseurs de courant de la fréquence industrielle à l'hyperfréquence et inversement.

L'évaluation prédictive des indicateurs techniques et de coût des guides d'ondes haute fréquence nous permet d'espérer la faisabilité de leur utilisation dans un avenir prévisible pour les voies d'énergie de grande puissance (jusqu'à 10 millions de kW) d'une longueur allant jusqu'à 1000 km.

Une direction importante du progrès technique dans la transmission de l'énergie électrique est, avant tout, la poursuite de l'amélioration des méthodes traditionnelles de transmission par courant alternatif triphasé.

L'un des moyens facilement mis en œuvre pour augmenter la capacité de transmission de la ligne de transmission est d'augmenter encore le degré de compensation de ses paramètres, à savoir : séparation plus profonde des conducteurs par phase, couplage longitudinal de la capacité et de l'inductance transversale.

Cependant, il existe un certain nombre de limitations techniques ici, il reste donc la méthode la plus rationnelle augmenter la tension nominale de la ligne de transmission… La limite ici, selon les conditions du pouvoir isolant de l'air, est reconnue comme une tension d'environ 1200 kV.

Dans le progrès technique du transport d'électricité, des schémas spéciaux pour la mise en place de lignes de transport à courant alternatif peuvent jouer un rôle important. Parmi eux, il convient de noter les suivants.

Lignes ajustées

L'essence d'un tel schéma est réduite à l'inclusion de la réactance transversale et longitudinale afin d'amener ses paramètres à une demi-onde. Ces lignes peuvent être conçues pour le transport en transit d'une puissance de 2,5 à 3,5 millions de kW sur une distance de 3 000 km. Le principal inconvénient est la difficulté à faire des sélections intermédiaires.

Lignes ouvertes

Le générateur et le consommateur sont connectés à des fils différents à une certaine distance l'un de l'autre. La capacité entre les conducteurs compense leur résistance inductive. Objet — transport en transit d'électricité sur de longues distances. L'inconvénient est le même qu'avec les lignes syntonisées.

Ligne semi-ouverte

L'une des directions intéressantes dans le domaine de l'amélioration de la ligne de transmission AC est l'ajustement des paramètres de la ligne de transmission en fonction du changement de son mode de fonctionnement. Si une ligne ouverte est équipée d'un autoréglage avec une source de puissance réactive à réglage rapide, on obtient alors une ligne dite semi-ouverte.

L'avantage d'une telle ligne est qu'à n'importe quelle charge, elle peut être en mode optimal.

Lignes électriques en mode de régulation de tension profonde

Pour les lignes de transmission AC fonctionnant sur un profil de charge fortement irrégulier, une régulation de tension profonde simultanée aux extrémités de la ligne en réponse aux changements de charge peut être recommandée. Dans ce cas, les paramètres de la ligne électrique peuvent être sélectionnés non en fonction de la valeur de puissance maximale, ce qui permettra de réduire le coût de transmission de l'énergie.

Il convient de noter que les schémas particuliers décrits ci-dessus pour la mise en œuvre des lignes électriques à courant alternatif sont encore à divers stades de recherche scientifique et nécessitent encore d'importants perfectionnements, conception et développement industriel.

Telles sont les grandes orientations du progrès technique dans le domaine de la transmission de l'énergie électrique.