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Académie de DIJON

Appareils équipant un départ de ligne électrique EDF 225 kV

Exemple du Poste de Commande Groupe de Montchanin

 

Au cours d’une rencontre de professeurs de physique appliquée (dans le cadre de la formation continue proposée par l’IUFM de Dijon), nous avons eu l’occasion de visiter le poste de commande groupé (PCG) de Montchanin, poste qui appartient à RTE (Réseau de transport d’électricité).

 

Nous profitons donc de cet article, qui est en partie basé sur la visite précédemment évoquée, pour montrer les types d’appareillage que l’on retrouve dans la distribution électrique haute tension.

 

Avant tout, quelques chiffres pour rappeler l’ordre de grandeur des puissances, et tensions misent en jeu dans la distribution de l’électricité en France (informations issues de documents RTE, fin 2002).

 

Les tensions 

Les lignes « haute tension » que vous pouvez rencontrer sont principalement en 400 kV, 225 kV, 90 kV et 63 kV.

On rappelle bien évidemment le principal avantage de distribuer l’électricité avec des tensions élevées : pour une même puissance installée, plus la tension est élevée, plus le courant est faible, donc plus les pertes en ligne par effet joule (proportionnelles au carré du courant) sont également faibles. À titre indicatif, et pour donner un ordre de grandeur, les pertes par effet joule dans les lignes de distribution, en France, correspondent, en moyenne, la production d’une tranche de centrale nucléaire.

En 400 kV, on retrouve de l’ordre de 21 000 km de ligne. En ce qui concerne le 225 kV, ce sont plus de 26 000 km de ligne (dont 4 % en souterrain), environ 36 000 km pour le 63 kV (6 % en souterrain) et plus de 15 000 km pour le 90 kV, qui sont utilisés pour distribuer l’électricité dans toute la France (Il existe également environ 1000 km en 150 kV).

 

Puissance installée 

Les transformateurs présents sur les départs lignes sont environ au nombre de 1600. Presque 300 pour les départs 400 kV, pour une puissance apparente d’environ 120 GVA, et plus de 1000 transformateurs en 225 kV avec plus de 100 GVA.

 

Bien évidemment, tous ces réseaux sont bouclés, afin d’assurer la continuité de service, en cas de panne, ou lors des interventions d’entretient ou d’installation.

 

Venons en maintenant à notre sujet principal, à savoir, la composition d’un départ de ligne « haute tension », des appareillages présents et de leur fonction.

 

On va trouver un transformateur capacitif de tension (Photo. 1) et un transformateur de courant (Photo. 2). Le transformateur capacitif de tension donnera l’image de la HT (environ 100V pour un réseau 225 kV). Le transformateur de courant, lui, fournira l’image du courant sur la ligne. Nanti de ces deux informations, en cas de défaut sur la ligne (mise à la terre par la chute d’un arbre, par exemple), on peut retrouver l’emplacement approximatif du défaut.

 

Photo. 1 :

Transformateur capacitif de tension.

 

 

Photo. 2 :

Transformateur

de courant.

 

 

À titre indicatif, l’affichage indique la tension de service (225 kV), le type de transformateur (TCT : transformateur capacitif de tension , TC : transformateur de courant), la ligne (Grosne – Curtil) et ce qui correspond à l’angle ou indice horaire (4 : + 120°).

 

Sur un départ HT, parmi les éléments les plus importants, on retrouve également des disjoncteurs et des sectionneurs. Le rôle du disjoncteur est d’interrompre le courant (ici en moins de 200 ms), en charge et même lors d’un défaut de type court-circuit. Il est associé à un sectionneur, qui permet d’isoler une partie de la ligne, avec une coupure visible.

 

Sur les photos 3 à 6, on peut voir deux types de disjoncteurs. Les plus anciens sont des disjoncteurs à huile (Photos 3 et 4). Ils sont maintenant remplacés par des disjoncteurs au SF6, avec lesquels on peut éteindre des arcs électriques en soufflant une quantité réduite de gaz, avec une pression réduite dans la chambre de 3 à 7 bars. Il y a, avec ce type de disjoncteur, un avantage également en termes de maintenance (photos 5 et 6).

 

 

Photos 3 et 4 : Disjoncteurs à bain d’huile.

 

 
 

Photo 6 : Gros plan sur le disjoncteur.

 

Caractéristiques de ce disjoncteur

 

Courant de service : 1.25 kA

Courant admissible : 20 kA

Pouvoir de coupure en court-circuit : jusqu'à 22.5 kA (en asymétrique)

Pourvoir de fermeture en court-circuit : 50 kA

 

Photo 5 : Deux disjoncteurs au SF6.

 

 

 Sur les photos suivantes (7 à 10), on peut voir les sectionneurs, à coupure visible. Sur certains départs, on retrouve également un sectionneur « mise à la terre », permettant, une fois fermé, la mise à la terre de la ligne (photo 10).

 

Photo. 7 :

Sectionneur (au premier plan).

 

Photo. 8 :

Sectionneur.

 

Photo. 9 :  Départ avec, de gauche à droite, disjoncteur à huile, transformateur de courant et sectionneur. 

 

Photo. 10 :  Vue d’un autre angle, départ avec de gauche à droite, transformateur capacitif de tension, sectionneur, transformateur de courant et disjoncteur.

 

Photo 11 : Sectionneur de mise à la terre (photo prise sur un autre site - départ 400 kV).

 

Parmi les autres éléments présents sur le site et que nous n’avons pas encore cité, on retrouve, outre les parafoudres, un autre type d’appareil, qui prend de plus en plus d’importance : un circuit bouchon. En effet, les ligne EDF ne sont pas que porteuse de puissance, mais aussi de signaux de commande (130 kHz) et de systèmes de téléphonie, voir dans un avenir certainement proche (s’il y a une modification des statuts d’EDF, car pour l’instant, la commercialisation de ce service ne leur est pas autorisée) d’Internet haut débit. Ainsi, pour séparer correctement la puissance (50 Hz) des autres signaux, on utilise un classique circuit « bouchon » (Photo. 12), mais de taille légèrement supérieure à ceux que l’on étudie dans nos salles de Travaux Pratiques.

 

Photo. 12 : Circuit bouchon.

 

Reste enfin, un élément assez important : le transformateur de puissance. À titre d’exemple, les photos 13 et 14 montrent un transformateur présent sur le site de Montchanin : 100 MVA, 225 kV / 63 kV, avec aéro-réfrigérant. À titre indicatif, son prix est de l'ordre de 1,5 million d’euros !

 

Photos 13 et 14 : Transformateur 225 kV / 63 kV 100MVA, vue de face (au-dessus) et de l’arrière (au-dessous).

 

Annexe : Disjoncteur au SF6

 

 


Patrick CHAILLET et Frédéric HELIAS  (juillet-août 2005)

patrick.chaillet@ac-dijon.fr        frederic.helias@ac-dijon.fr