Qu'est-ce que les Systèmes de Transmission Alternatifs Flexibles ?

Qu'est-ce que les Systèmes de Transmission Alternée Flexible ?

Définition des FACTS

Les Systèmes de Transmission Alternée Flexible (FACTS) sont définis comme des systèmes qui utilisent l'électronique de puissance pour améliorer le contrôle et le transfert de puissance dans les réseaux de transmission alternée.

• Caractéristiques des FACTS

• Régulation rapide de la tension

• Augmentation du transfert de puissance sur les lignes alternées de longue distance

• Amortissement des oscillations de puissance active

• Contrôle du flux de charge dans les systèmes maillés

Ainsi, ils améliorent considérablement la stabilité et les performances des systèmes de transmission existants et futurs. Avec les Systèmes de Transmission Alternée Flexible (FACTS), les entreprises d'électricité peuvent mieux utiliser les réseaux existants, augmenter la disponibilité et la fiabilité de leurs lignes, et améliorer la stabilité dynamique et transitoire du réseau, assurant ainsi une meilleure qualité d'alimentation.

Influence du Flux de Puissance Réactive sur la Tension du Système Électrique

Compensation de la Puissance Réactive

Les charges consommatrices nécessitent une puissance réactive qui varie en continu, augmentant les pertes de transmission et affectant la tension dans le réseau. Pour éviter de fortes fluctuations de tension ou des pannes de courant, cette puissance réactive doit être équilibrée. Des composants passifs tels que des inductances ou des condensateurs peuvent fournir de la puissance réactive inductive ou capacitive. Une compensation rapide et précise de la puissance réactive, en utilisant des composants à thyristors commutés et contrôlés, peut améliorer l'efficacité et le contrôle de la transmission, remplaçant ainsi des interrupteurs mécaniques plus lents.

Effets du Flux de Puissance Réactive

Le flux de puissance réactive a les effets suivants :

• Augmentation des pertes du système de transmission

• Ajout aux installations de centrales électriques

• Augmentation des coûts d'exploitation

• Influence majeure sur l'écart de tension du système

• Détérioration des performances de charge en sous-tension

• Risque de rupture d'isolation en surtension

• Limitation du transfert de puissance

• Limites de stabilité statique et dynamique

Parallèle et Série

La figure montre les dispositifs de compensation parallèle les plus courants aujourd'hui, leur influence sur les paramètres de transmission les plus importants, et leurs applications typiques.

Fig. : L'équation de la puissance active / angle de transmission illustre quels composants FACTS influencent sélectivement quels paramètres de transmission.

Systèmes de Protection et de Contrôle

Pour améliorer la gestion de la redondance, des modules spéciaux ont été développés pour compléter le système d'automatisation SIMATIC TDC. Ces modules émettent des signaux de déclenchement aux valves à thyristors et occupent moins d'espace que la technologie précédente. 

La conception flexible des interfaces du SIMATIC TDC permet de remplacer facilement les systèmes existants. Cette intégration peut être réalisée avec un minimum de délai, garantissant que les valeurs mesurées des anciens systèmes soient traitées par le nouveau système de contrôle. L'efficacité spatiale du SIMATIC TDC permet également une configuration parallèle avec les systèmes existants.

Interface Homme-Machine. L'interface entre l'opérateur et l'installation (HMI = Interface Homme-Machine) est standardisée. Le système de visualisation SIMATIC Win CC simplifie davantage l'exploitation et facilite l'adaptation des interfaces graphiques aux besoins de l'opérateur.

Matériel pour le Contrôle et la Protection

Siemens propose le dernier en matière de contrôle et de protection pour les FACTS – le système d'automatisation éprouvé SIMATIC TDC (Contrôle de Technologie et de Conduite). Le SIMATIC TDC est utilisé dans le monde entier dans presque tous les secteurs industriels et a fait ses preuves tant en production qu'en ingénierie de processus, ainsi que dans de nombreuses applications HVDC et FACTS. 

Le personnel opérationnel et les ingénieurs de planification de projet travaillent exclusivement avec une plateforme matérielle et logicielle standardisée et universelle, ce qui leur permet de réaliser des tâches exigeantes plus rapidement. L'une des principales préoccupations lors du développement de ce système d'automatisation était d'assurer le plus haut degré de disponibilité des FACTS – c'est pourquoi tous les systèmes de contrôle et de protection, ainsi que les liens de communication, sont configurés en redondance (si demandé par le client).

La nouvelle technologie de mesure et de contrôle permet également l'utilisation d'un enregistreur de défauts haute performance fonctionnant à un taux d'échantillonnage de 25 kHz. La nouvelle technologie de mesure et de contrôle réduit la période entre l'enregistrement du défaut et l'impression du rapport de défaut de plusieurs minutes (précédemment) à 10 secondes (maintenant).

Convertisseurs pour les FACTS

LTT – Thyristors à Déclenchement Lumineux

Les thyristors contrôlent les composants passifs dans les systèmes de compensation de puissance réactive. Le système de déclenchement direct par lumière de Siemens active les thyristors avec un pulse lumineux de 10 microsecondes à 40 milliwatts. Cet appareil comprend une protection contre les surtensions, ce qui le rend autonome si la tension avant dépasse les limites.

 Le pulse lumineux se propage par fibres optiques du contrôle de valve à la grille du thyristor. Les systèmes conventionnels utilisent des thyristors déclenchés électriquement, nécessitant des pulses de plusieurs watts générés par des équipements électroniques proches. Le déclenchement direct par lumière réduit les composants électriques dans la valve de thyristor de 80%, améliorant la fiabilité et la compatibilité électromagnétique. De plus, la nouvelle technologie de thyristors assure la disponibilité à long terme des composants électroniques pendant au moins 30 ans.

Les valves de thyristors de Siemens sont assemblées à partir de thyristors de 4 pouces ou de 5 pouces, selon la capacité de courant nécessaire. La technologie des thyristors est en constante évolution depuis le début des années 1960. Actuellement, les thyristors peuvent gérer en toute sécurité et de manière économique des tensions de blocage allant jusqu'à 8 kilovolts et des courants nominaux allant jusqu'à 4 200 ampères.