HVDC - Définition et Explications

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

Le nom est le sigle anglais pour High Voltage Direct Current, c'est-à-dire Courant continu haute tension (La tension est une force d'extension.) (on voit parfois – rarement – CCHT en français).

Les HVDC (Un HVDC est un équipement d'électronique de puissance utilisé pour la transmission de l'électricité en courant continu haute tension.) représentent certainement le summum de l'électronique de puissance : les puissances unitaires se comptent couramment en gigawatts.

Technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :)

Une liaison HVDC est, la plupart du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), insérée dans un système de transmission en courant alternatif (Le courant alternatif (qui peut être abrégé par CA, ou AC, pour Alternating Current en anglais, étant cependant souvent utilisé)...). Elle est donc constituée de trois éléments : un redresseur (Un redresseur, également appelé convertisseur alternatif - continu (rectifier en anglais), est un convertisseur destiné à alimenter une charge de type continu,...), une ligne de transmission (Une ligne de transmission est un ensemble d'un (en réalité deux si l'on considère la masse), deux ou plusieurs conducteurs acheminant de concert un signal électrique (souvent haute-fréquence).), un onduleur (Un onduleur est un dispositif d'électronique de puissance permettant de délivrer des tensions et des courants alternatifs à partir d'une source d'énergie électrique continue. C'est la fonction inverse d'un redresseur.). 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 d'abord été réalisés avec des ampoules à mercure. De nos jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le...), ils sont majoritairement réalisés avec des thyristors, quelques fois avec des IGBT.

Usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.)

Ces systèmes de transmission de l'énergie électrique (Un apport d'énergie électrique à un système électrotechnique est nécessaire pour qu'il effectue un travail : déplacer une charge, fournir de la lumière, calculer. Ce...) sont utilisés pour trois principales raisons.

Grandes distances

Pour transporter sur de longues distances des puissances très importantes, souvent supérieures à 1000 MW, il est préférable pour des raisons technico-économiques d'adopter une liaison à courant continu au détriment d'une liaison alternative classique (HVAC). Si le coût de l'électronique de puissance (L'électronique de puissance est l'une des branches de l'électrotechnique, elle concerne les dispositifs (convertisseurs) permettant de changer la forme de...) est élevé, elle apporte néanmoins deux avantages décisifs :

  • deux conducteurs sont nécessaires au lieu de trois en tension alternative (voire un seul, si l'on utilise la terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre...) ou l'eau de mer (L'eau de mer est l'eau salée des mers et des océans de la Terre.) comme deuxième conducteur), ce qui peut compenser le surcoût pour des liaisons longues ;
  • au delà d'une certaine distance, (50 à 100 km environ pour des liaisons sous-marines, 500 à 1000 km pour les lignes électriques aériennes), les chutes de tension le long d'une liaison alimentée en courant alternatif sont trop importantes pour permettre la transmission.

En Chine, l'utilisation de ces liaisons se généralise pour transporter l'électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la matière, se manifestant par une énergie. L'électricité désigne également la branche de la physique qui étudie les phénomènes...) produite à l'intérieur du pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la...) (Barrage des Trois Gorges par exemple), vers les régions côtières, principales zones de consommation du pays.

La plus longue liaison HVDC du monde (Le mot monde peut désigner :), Cahora Bassa (1420 km), se trouve en Afrique (D’une superficie de 30 221 532 km2 en incluant les îles, l’Afrique est un continent couvrant 6 % de la surface terrestre et...), entre le Mozambique et l'Afrique du Sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.).

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 controlée. 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 (Graphie) intermédiaire (sous la mer). En courant continu, cet effet capacitif n'existe pas, et justifie l'utilisation des HVDC pour ce type de liaison.

Changement de fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de...)

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

Le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...) d'interconnexion des pays du Golfe Persique (Le Golfe Persique (Persan : ???? ????, khalij-e fârs) est une mer épicontinentale de l’océan Indien. Il sépare la péninsule Arabique de l’Iran (Perse), et s’étend sur une superficie d’environ...), majoritairement 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 bien que tous deux à 50 Hz, ne sont pas considérés comme synchrones.

Contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) du transit de puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :)

Le troisième intérêt des HVDC est le contrôle du transit de puissance entre deux parties d'un réseau électrique (Un réseau électrique est un ensemble d'infrastructures permettant d'acheminer l'énergie électrique des centres de production vers les consommateurs d'électricité.). Les équipements HVDC destinés à cette application ne comportent généralement pas de ligne de transmission, et les deux extrémités sont sur le même site : on parle de HVDC dos (En anatomie, chez les animaux vertébrés parmi lesquels les humains, le dos est la partie du corps consistant en les vertèbres et les côtes. Les dorsaux étaient les muscles les...) à dos (en anglais : back to back). Dans certains cas 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, bien que synchrones.

Exemples de HVDC

Exemples de HVDC
Nom Puissance (MW) Tension (kV) Distance (km) Commentaire
Italie-Corse-Sardaigne 300 200 118+304 câble sous-marin (Un câble sous-marin est un câble posé sur le fond marin, ou ensouillé à faible profondeur, destiné à acheminer des communications ou à transporter de l'énergie électrique.) et ligne aérienne
IFA 2000 (interconnection France-Angleterre) 2000 ±270 78 câble sous-marin (Un sous-marin est un navire capable de se déplacer dans les trois dimensions, sous la surface de l'eau ; il se distingue ainsi des autres bateaux et navires qui se déplacent dans deux dimensions et...)
Itaipu (Brésil) 6300 ±600 785//805 ligne aerienne, changeur de fréquence
le plus puissant du monde
Cahora Bassa (Mozambique-Afrique du Sud) 1920 533 1420 ligne aérienne
Chandrapur (Inde) 1000 205 back to back transit de puissance
Radisson (Baie James) - Nicolet - Des Cantons (Québec)[1] 2000 ±450 1480 câble sous-marin et ligne aérienne

Notes

  1. Assemblée nationale - Rapport sur l'apport de nouvelles technologies dans l'enfouissement des lignes électriques à haute et très haute tension (La très haute tension (THT) est une ancienne dénomination de la classe des tensions utilisées pour le transport longue distance de l'électricité. Cette classe concernait les tensions...)
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