27 commentaires pour “Pourquoi transporter l’électricité en courant continu plutôt qu’en courant alternatif ?”

1. Francois Lacombe, le 26 mai, 2011 à 12 h 20 min

   Bonjour,

   Un bel article encore une fois

   Par contre je me pose une question par rapport à cette phrase :
   “deux réseaux sont asynchrones quand ils ne sont pas exploités à la même fréquence à tout instant. Ce peut être le cas entre deux réseaux de transport d’électricité de deux régions ou pays différents.”
   Pour moi, deux réseaux n’ont pas besoin d’être à des fréquences différentes pour être asynchrones au sens où j’entends ce terme.
   Il peuvent être tous les deux à 50Hz sans pour autant “être en phase” (comme deux personnes qui marchent à la même vitesse sans pour autant être au pas).
   D’où ma question : on sait que tous les points de production alternatifs se doivent d’être en phase sans quoi une production positive sinon efficace ne pourrait pas exister. Alors comment la mise “en phase” de deux ou plusieurs alternateurs est-elle réalisée?

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   Jean-Pierre Taisne, le 31 mai, 2011 à 12 h 15 min

   Bonjour François et Rouget,

   Je suis expert dans l’ingénierie des réseaux à haute tension, dans l’équipe de Olivier Grabette.

   Il est exact que deux réseaux asynchrones peuvent fonctionner à la même fréquence en moyenne (par exemple la France et l’Angleterre sont à 50 Hz). Par contre, ils ne fonctionnent pas rigoureusement à chaque instant à la fréquence (à quelques centièmes de Hz près).

   Par ailleurs, tous les « points de production alternatifs » (ou alternateurs) d’un même réseau synchrone, qui fonctionnent exactement à la même fréquence, n’ont pas tous le même angle interne (ou la même phase) par rapport à un référentiel absolu (réseau infini dans la figure ci-dessous).

   Explication : cet écart angulaire (ou cet écart de phase) va dépendre de la puissance active débitée Pm et du lien synchronisant avec le reste du réseau, qui est représenté en grande partie par l’impédance série (Xl + Xt + Xd).

   Dans le schéma ci-dessous : la courbe bleue représente la puissance max transmissible par le réseau compte tenu de son impédance vue de l’alternateur, et la droite horizontale noire : la puissance électrique fournie par l’alternateur.
   Le point d’intersection représente l’angle interne de la machine (ou sa phase de la tension par rapport au réseau infini).
   Il est de 30° sur ce schéma. Si on augmente la puissance fournie par l’alternateur, son angle interne (ou sa phase) va augmenter.

   http://www.flickr.com/photos/rte-france/5780046045/in/photostream

   Voici maintenant ma réponse à votre question : « comment la mise “en phase” de deux ou plusieurs alternateurs est-elle réalisée? ».
   Au moment où on couple un alternateur au réseau, sa puissance débitée est nulle et donc on l’amène à la bonne vitesse. Un synchro coupleur attend le moment où la phase de sa tension est égale à celle du réseau pour fermer le disjoncteur et le coupler au réseau. Ensuite, son angle interne va évoluer en fonction de sa puissance.

   Jean-Pierre

2. Rouget, le 27 mai, 2011 à 14 h 45 min

   Comment deux réseaux ne peuvent-ils pas être en phase dans ce cas ?

   Les moyens techniques pour un rephasage sont moins importants que pour adapter deux réseaux à deux fréquences différentes (poste de la liaison japonais citée d’à peine quelques GW seulement) ?

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   Jean-Pierre Taisne, le 31 mai, 2011 à 12 h 24 min

   Rouget,

   Une précision de plus pour répondre à votre deuxième question sur : rephasage ou liaison en courant continu.

   En fait, une liaison à courant continu est un système intermédiaire relié à chaque réseau alternatif asynchrone par 1 station de conversion. Ces stations de conversion sont des vannes qui permettent un échange de puissance contrôlé avec chacun des 2 réseaux alternatifs. De ce fait, la puissance de la liaison peut être fixée librement.

   Pour le cas du Japon, il est impossible d’envisager un rephasage car les deux réseaux Nord et Sud fonctionnent à deux fréquences différentes (50 et 60 Herz).

   Plus globalement, le rephasage est possible lorsque les deux réseaux à relier fonctionnent à des fréquences moyennes identiques.

   Si les deux réseaux sont à fréquence moyenne identique, pour qu’un rephasage soit possible, il faut que les liens synchronisants soient dimensionnés aux deux réseaux que l’on souhaite synchroniser.
   Il faut aussi harmoniser les régulations des alternateurs des deux réseaux.

   Ainsi, le choix d’un « rephasage » de deux réseaux ou de la construction d’une liaison à courant continu est évalué au cas par cas, en tenant compte des aspects techniques et économiques.

   Jean-Pierre

   beaudelairealex, le 16 mars, 2013 à 7 h 11 min

   he oui

3. François Lacombe, le 27 mai, 2011 à 22 h 35 min

   Et bien dans le sens où on a des alternateurs dont les rotors effectuent des mouvements circulaires dans les stators, ils ne sont pas forcés de partir de la même position et tous ensemble (on arrête/redémarre des centrales tous les jours).

   Par conséquent les sinusoides ainsi produites auront beau avoir la même fréquence et la même amplitude, elle peuvent très bien être déphasées.
   Donc quels sont les systèmes qui permettent de synchroniser ces alternateurs?

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4. Papa Ware GUEYE, le 29 mai, 2011 à 20 h 17 min

   Merci et bel article qui me ramène à juin 1989 au Québec. J’y suis en stage chez Hydroquébec sans le cadre de jumelage SENELEC SENEGAL, Region Montmorrency(HQi) et je me rappelle qu’on a donné le privilège de visiter le chantier de construction de Poste en coupure/convertion courant continu à hauteur de Québec de la liaison entre la Baie-James (Nord du Québec) et Sandy Pond. Merci de me donner ce plaisir. Papa Ware GUEYE Expert Utilities (Ancien Ecole des Metiers EDF Aveyron Saint Affrique-prmotion 81/82)

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5. Francois, le 30 mai, 2011 à 16 h 49 min

   @Francois Lacombe : Sur un même réseau, lorsqu’on recouple un alternateur au réseau (suite à l’arret d’une centrale par exemple) on le synchronise avec le réseau. Grace à un appareil appelé synchronoscope, on amène l’alternateur à recoupler en phase avec le réseau (on cale également la fréquence et la tension. Au moment ou les deux sont en phase, on ferme l’interrupteur entre les deux pour se coupler au réseau. Par la suite, l’alternateur sera couplé avec le ´réseau c’est à dire qu’il sera à la même fréquence et à la même phase.
   Si par mégarde on couplait l’alternateur en opposition de phase avec le réseau, lors du couplage l’alterateur se remettrait violemment en phase avec le réseau. Cela peut être indolore sur de petite machione mais sur un alternateur de 1300MWe ca s’entend… et c’est pas bon pour la machine…

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6. Rouget, le 30 mai, 2011 à 18 h 07 min

   Merci pour les précisions.

   Comment se passe les échanges d’électricité entre les pays européens si les phasages sont différents ? Il doit bien avoir une directive qui impose le phasage…

   Je repose aussi ma question : qu’est-il plus facile de faire ? Rephaser un courant ou en changer sa fréquence ? Pour de grosses puissances en vue d’une grille européenne.

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7. François Lacombe, le 30 mai, 2011 à 19 h 37 min

   Merci François pour cette réponse, c’est précisément à cause de ce fameux bruit que je me posait cette question.

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8. Laurent, le 31 mai, 2011 à 9 h 30 min

   En cours d’électrotechnique on apprenait qu’une ligne triphasée (3 cables de phases) est plus économique à puissance égale que 3 lignes monophasées (qui nécessiteraient 6 cables (3 ph + 3 neutres), tout comme 3 lignes en courant continu (3+ et 3-)). Si la même puissance se transporte en 3 cables alternatifs au lieu de 6 cables en continu, où est l’économie?
   Merci

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9. NGOUNE Jean-Paul, le 31 mai, 2011 à 20 h 07 min

   Salut Julie,

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10. NGOUNE Jean-Paul, le 31 mai, 2011 à 20 h 12 min

    Je pense que pour un transport en couranat continu, il faut surtout tenir compte du prix a payer afin de mettre sur pied d’une part le redresseur et d’autre part la station d’onduleur, afin d’assurer son inserstion dans le reseau qui, lui, est essentiellement alternatif.

    NGOUNE.

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    beaudelairealex, le 16 mars, 2013 à 7 h 14 min

    tout a fait raison… faut penser au prix a payer

11. Rouget, le 2 juin, 2011 à 17 h 43 min

    Merci pour les explications Jean-Pierre.

    Ca m’a permis de réveiller des souvenirs d’électrotechnique. Je comprends mieux les liens entre réseau, puissance électrique fournie et synchronisation.

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12. François Lacombe, le 2 juin, 2011 à 23 h 49 min

    Merci Jean-Pierre pour ces explications précises et de qualité.

    J’ai bien compris que la fréquence était une contrainte donnée au moment de la conception du réseau et que la position angulaire (phase) de l’alternateur était physiquement communiquée par le réseau lui-même en période de fonctionnement.

    Cela veut-il dire que sur les réseaux à 50Hz, tous les rotors d’alternateurs tournent à 50 tours par seconde? Cela me paraitrait logique mais il faut probablement adapter la force d’entrainement en permanence pour maintenir cette vitesse.

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13. GRELLETY Hugues, le 8 avril, 2012 à 19 h 05 min

    Bonjour,

    Je souhaiterais amener une information complémentaire sur les coûts de construction d’une ligne électrique en courant continu. La tension de crête, tension pour laquelle il faut isoler la ligne aérienne ou le câble est supérieure à la tension efficace dans un rapport de racine de 2 (Uc = Ueff X 1,414). Pour une même puissance(P = U.I), une ligne à courant continu nécessitera moins d’isolant (isolateurs, distances et hauteurs ou diélectrique), donc plus économique.

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14. adel, le 10 mai, 2012 à 12 h 12 min

    Bonjour
    voila que j’ai lu vos intervention sur le couplage d’alternateur et je vois que personne n’a bien explique la procedure je vais fair une petite explication simple
    en marine marchande on a souvant affaire a synchroniser 2ou 3 ou 4 alternateur pour cela on doit verifier les 3 conditions pour synchroniser :
    meme phase ca veux quands on regarde le sinosidade on vois un moment ou les 3 ou 2 alternateur ont la meme phase ou avec l’anciene methode de lampe avec une lampe deux phase pas en phase la lampe reste alume a cause de la differance de tensionn entre les 2 phases s’ils sont en phase la lampe s’allumera
    la meme frequence cela se joue avec le nombre de tour RPM moteur et aussi nombre de pole on doit avoir la meme frequence
    3 em critere la meme tension cela se fait avec l’exitation brushless on change la tension en juoent sur le courant d ‘exitation
    Merci et bonne chance

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15. Charles, le 10 mai, 2012 à 17 h 34 min

    Bonjour,
    Dans votre article, vous expliquez qu’il y a des raisons techniques qui ne permettent pas de faire des lignes sous marines ou enterrées supérieur à 50kms de longueur, mais quelles sont ces raisons techniques, svp ??
    De plus, en continu ne transportons nous pas moins d’énergie qu’en triphasé ?
    Merci pour vos réponses
    Charles

    [Répondre]

    Julie, le 29 mai, 2012 à 8 h 15 min

    Bonjour Charles,
    Le souterrain ou sous-marin en courant alternatif trouve assez rapidement ses limites en distance ; ces limites sont fonction du niveau de tension et de la puissance transportée. Pour les liaisons les plus puissantes, fonctionnant aux niveaux de tension les plus élevés (400 kV en alternatif), cette limite se situe actuellement aux alentours de 40 à 50 km. Elle est due à la composition et la géométrie des câbles, qui provoque un effet capacitif très important. Cet effet capacitif augmente avec la longueur de câble et, à partir d’une certaine longueur, il « consomme » la quasi totalité de la puissance transportée. A titre d’illustration, la liaison souterraine de ce type la plus puissante au monde se situe à Tokyo : elle est longue de 40 km, et elle a nécessité une compensation de cet effet capacitif par installation de matériels volumineux à chacune des deux extrémités de la liaison. Pour les liaisons souterraines ou sous-marines de grande puissance, le recours au courant continu est donc assez rapidement nécessaire.

    On ne peut pas dire qu’on transporte, en courant continu, moins d’énergie qu’en courant alternatif. Cela dépend du niveau de tension retenu, et de l’intensité transitant dans la liaison souterraine, dans la limite des contraintes techniques matériel actuelles. Il existe des liaisons en courant continu très puissantes ; leur utilisation est toutefois assez restreinte car elles nécessitent systématiquement une interface continu / alternatif, installation très lourde et très coûteuse, pour pouvoir être raccordées au réseau général qui, lui, fonctionne en courant alternatif.

    @ bientôt en ligne,
    Julie

    Charles, le 17 octobre, 2012 à 7 h 09 min

    Merci !

16. olivier, le 10 septembre, 2012 à 9 h 51 min

    bonjour,

    quelle est la longueur et la technologie du lien électrique entre l’Espagne et le Maroc ?

    [Répondre]

    Julie, le 13 septembre, 2012 à 9 h 39 min

    Bonjour,
    La liaison électrique sous marine entre l’Espagne et le Maroc est d’environ 30 kms. La technologie utilisée est le courant alternatif.
    Pour plus d’informations, n’hésitez pas à consulter le site de REE: http://www.ree.es.
    Bonne journée,
    Julie

17. soumia, le 18 septembre, 2012 à 8 h 36 min

    Bonjour,

    pour une distance de 400 Km, quelle est la meilleur solution, est ce que c’est en alternatif ou bien en continu? de point de vu technique et économique

    Merci.

    [Répondre]

    Julie, le 16 octobre, 2012 à 15 h 25 min

    Bonjour Soumia,
    Pour une distance de 400 km en souterrain ou en sous-marin, il vaut mieux utiliser la technologie “courant continu” pour transporter l’électricité.
    Pour une ligne électrique en aérien, le seuil approximatif de rentabilité de la technologie “courant continu” se situe autour de 500 km. Ce qui signifie qu’en dessous, notamment pour une distance de 400 km en aérien, c’est probablement la technologie “courant alternatif” qui se révèlera optimale.

    Bonne journée
    Julie

18. Gourchi, le 6 mars, 2013 à 17 h 17 min

    Bonjour,

    existe-t-il des modèles équivalents pour les lignes à courant continu comme il existe des modèles équivalents en PI ou en T pour les lignes à courant altenatif.

    Merci

    [Répondre]

    Julie, le 7 mars, 2013 à 10 h 34 min

    Bonjour Gourchi,

    on peut définir en effet des modèles en PI ou en T pour des lignes aériennes en courant continu comme pour les lignes alternatives. Il faut pour cela repartir de la matrice des impédances liant les tensions et les courants de chacun des conducteurs de la ligne (capacité linéique, inductance linéique, mutuelles et capacités entre conducteurs, …). Ces caractéristiques électriques dépendent principalement de la géométrie de la ligne (nature des câbles, distances entre conducteurs, hauteurs au dessus du sol) et non de la nature du réseau : alternatif ou continu. Connaissant ensuite les relations qui existent entre les tensions et les courants des différents conducteurs de la ligne (différentes en AC et DC) on peut simplifier la matrice en vue d’obtenir une relation simple entre tension et courant. Permettant une représentation en PI ou en T.

    Toutefois aujourd’hui on est très rarement amené à faire ce type de calculs pour deux raisons :
    - La première est que les liaisons en courant continu en réalisation en Europe sont quasi exclusivement reliées par câbles sous terrain ou sous marin et non par lignes aériennes;
    - La seconde est que nos outils de simulation numérique des transitoires électromagnétiques permettent, à partir d’une description géométrique de la ligne, de calculer directement la matrice des impédances. La ligne est alors modélisée avec un modèle à constantes réparties et non avec des cellules en PI à composantes localisées. En effet la représentation d’une ligne par une seule cellule en PI ou plusieurs cellules en PI est inexacte dès que les phénomènes observés montent en fréquence : la fréquence propre de la cellule en PI doit être au moins 10 fois supérieure à celles des phénomènes étudiés.

    J’espère que ces explications répondront à vos questionnements. A Bientôt,

    Julie