Lignes de transmission
Une ligne de transmission joue un rôle crucial en transportant l'électricité des sous-stations génératrices vers diverses unités de distribution. Elle transmet efficacement les ondes de tension et de courant d'un bout à l'autre. Structurellement, une ligne de transmission se compose d'un conducteur qui maintient une section transversale constante tout au long de sa longueur. Pendant ce temps, l'air sert de milieu isolant ou diélectrique situé entre les conducteurs, jouant un rôle vital dans la prévention des fuites électriques et assurant la transmission sûre et efficace de l'électricité.
Pour des raisons de sécurité, une distance importante est maintenue entre la ligne de transmission et le sol. Des tours électriques sont utilisées pour soutenir les conducteurs de la ligne de transmission. Ces tours sont construites en acier pour doter les conducteurs d'une grande force et stabilité, assurant une transmission fiable de l'électricité. Lorsqu'il s'agit de transmettre de l'électricité haute tension sur de longues distances, le courant continu haute tension (HVDC) est souvent utilisé dans les lignes de transmission en raison de ses avantages uniques pour minimiser les pertes d'énergie et améliorer l'efficacité de la transmission.
Paramètres de la ligne de transmission
La performance d'une ligne de transmission dépend de ses paramètres intrinsèques. Une ligne de transmission possède principalement quatre paramètres clés : la résistance, l'inductance, la capacitance et la conductance en parallèle. Ces paramètres sont répartis de manière uniforme sur toute la longueur de la ligne, c'est pourquoi ils sont également appelés les paramètres distribués de la ligne de transmission. Chacun de ces paramètres joue un rôle crucial dans la détermination de la manière dont les signaux électriques et la puissance sont transmis, affectant des aspects tels que les pertes de puissance, la chute de tension et l'intégrité du signal.
L'inductance et la résistance forment ensemble l'impédance en série, tandis que la capacitance et la conductance constituent ensemble l'admittance en parallèle. Ci-dessous, certains des paramètres critiques d'une ligne de transmission sont expliqués en détail :
Inductance de la ligne
Lorsque le courant circule dans une ligne de transmission, il induit un flux magnétique. À mesure que le courant dans la ligne de transmission fluctue, le flux magnétique change également en conséquence. Cette variation du flux magnétique conduit à l'induction d'une force électromotrice (fem) dans le circuit. La magnitude de la fem induite est directement proportionnelle au taux de variation du flux magnétique. La fem générée dans la ligne de transmission s'oppose au flux du courant à travers le conducteur, et cette caractéristique est connue sous le nom d'inductance de la ligne.
Capacitance de la ligne
Dans les lignes de transmission, l'air sert de milieu diélectrique. Ce milieu diélectrique forme effectivement un condensateur entre les conducteurs, qui a la capacité de stocker de l'énergie électrique et augmente ainsi la capacitance de la ligne. La capacitance d'un conducteur est définie comme le rapport de la charge présente à la différence de potentiel entre ses extrémités.
Dans les lignes de transmission de courte distance, l'effet de la capacitance peut souvent être considéré comme négligeable. Cependant, dans la transmission sur de longues distances, elle devient l'un des paramètres les plus critiques. Elle a un impact significatif sur divers aspects du système électrique, y compris son efficacité, la régulation de la tension, le facteur de puissance et la stabilité globale.
Conductance en parallèle
L'air agit comme milieu diélectrique entre les conducteurs d'une ligne de transmission. Lorsqu'une tension alternative est appliquée aux conducteurs, en raison des imperfections du diélectrique, un certain courant circule à travers le milieu diélectrique. Ce courant est appelé courant de fuite. La magnitude du courant de fuite est influencée par les conditions atmosphériques et les facteurs environnementaux tels que l'humidité et les dépôts de surface. La conductance en parallèle est définie comme le flux de ce courant de fuite entre les conducteurs. Elle est répartie de manière uniforme sur toute la longueur de la ligne, représentée par le symbole "Y", et est mesurée en Siemens.
Performance des lignes de transmission
Le concept de performance des lignes de transmission englobe le calcul de divers paramètres, y compris la tension au point d'envoi, le courant au point d'envoi, le facteur de puissance au point d'envoi, les pertes de puissance dans les lignes, l'efficacité de la transmission, la régulation de la tension, ainsi que les limites du flux de puissance pendant les conditions d'état stable et transitoire. Ces calculs de performance jouent un rôle vital dans la planification des systèmes électriques. Parmi ceux-ci, certains paramètres clés sont élaborés ci-dessous :
Régulation de la tension
La régulation de la tension est définie comme la différence de magnitude de la tension entre le point d'envoi et le point de réception d'une ligne de transmission.
Points importants
L'admittance est un paramètre électrique crucial qui quantifie la capacité d'un circuit électrique, ou plus spécifiquement, l'efficacité d'une ligne de transmission, à faciliter le flux ininterrompu du courant alternatif (CA). Son unité SI est le Siemens, et il est généralement désigné par le symbole "Y". En substance, une valeur d'admittance plus élevée indique que le circuit ou la ligne de transmission offre moins d'opposition au flux de CA, permettant au courant de passer plus librement.
Inversement, l'impédance est l'inverse de l'admittance. Elle mesure l'opposition totale qu'une ligne de transmission présente au flux de CA. Lorsque le CA traverse une ligne de transmission, l'impédance prend en compte les effets combinés de la résistance, de la réactance inductive et de la réactance capacitive, qui créent ensemble une entrave au flux de courant. L'impédance est mesurée en ohms et est représentée par le symbole "Z". Une valeur d'impédance plus élevée implique une plus grande difficulté pour le CA de circuler dans la ligne, entraînant une réduction des niveaux de courant et des pertes de puissance potentielles.
