Brevet FR2499777A1 — publié le 19820813

Ligne aérienne triphasée de transport d'énergie électrique à phases en faisceau. L'invention concerne une ligne aérienne triphasée de transport d'énergie électrique à phases en faisceau pour de hautes, très hautes et ultra-hautes tensions. Les lignes de transport d'énergie électrique à phases en faisceau comportent, en général, dans chaque phase plusieurs conducteurs nus séparés fabriqués généralement en acier et aluminium. Ces conducteurs sont reliés, en section transversale de la ligne de transport d'énergie électrique, par des entretoises métalliques pour former des phases en faisceau. Les phases en faisceau sont fixées, à l'aide d'isolateurs, sur des supports intermédiaires, d'angle extreme, d'ancrage, etc, de la ligne de transport d'énergie électrique. Ces lignes de transport d'énergie électrique à phases en faisceau présentent une impédance d'onde inférieure par rapport aux lignes où toute la phase est véhiculée par un seul conducteur, c'est pourquoi les premières ont un débit supérieure, c'est-à-dire une plus grande puissance naturelle. Vu l'accroissement des puissances transmises par les lignes de transport d'énergie électrique, on devient plus exigeant pour l'accroissement du débit des lignes de transport d'énergie électrique pour que les indices économiques restent suffisamment bas. Une des possibilités d'accroitre le débit des li gnes de transport d'énergie électrique à phases en faisceau est l'augmentation du nombre de conducteurs dans les phases en faisceau. Pourtant, l'augmentation du nombre de conducteurs et la diminution de leur diamètre entraine la réduction de portées, ce qui n'est pas économique. On connait des lignes aériennes triphasées de transport d'énergie électrique à phases en faisceau à uo circuit, dont le nombre de conducteurs est augmenté par rapport aux lignes classiques connues de transport d'énergie électrique de ce type (Revue "Centrales é- lectriques", nO 8, 1979, éditions "Energia", Moscou. s.N. Alexandrov, S.V. Krylov, S.V. Lisochkina, Yu.I. Lyskov, V.P. Redkov "Efficacité de développement de lignes aériennes à courant alternatif à rayon de faisceau de conducteurs accrus", pp 48-55). Ces lignes de transport d'énergie électrique comportent des conducteurs fixés aux entretoises métalliques formant, dans le plan perpendiculaire à l'axe de la ligne de transport d'énergie électrique, les contours en section transversale de phases en faisceau, les supports et les isolateurs fixant les phases aux supports. Dans cette ligne, les contours des phases en faisceau sont des circonférences d'égal diamètre, distantes l'une de l'autre horizontalement, les supports se situant entre elles. Dans chaque phase de cette ligne de transport d'énergie électrique, comme dans d'autres lignes classiques de transport d'énergie électrique à phases en faisceau, le nombre de conducteurs est égal et ils se disposent à une égale distance l'un de l'autre, c'est-à-dire que le pas du faisceau est constant pour chaque phase et est identique dans toutes les phases. pourtant, on augmente le nombre de conducteurs dans chaque phase de la ligne de transport d'énergie électrique décrite, par rapport au nombre de conducteurs dans les phases des autres lignes classiques de transport d'énergie électrique connues, ce nombre étant augmenté jusqu'à 9 (au lieu de 4 ou 5) pour une ligne de transport d'énergie électrique à tension de 750 kV, et jusqu'à 12 ou 13 (au lieu de 8) pour les lignes de transport d'énergie électrique à tension de 1150 kV. Conformément à l'augmentation du nombre de conducteurs dans les phases, on augmente les rayons r p des circonférences suivant lesquelles se disposent les conducteurs de chaque phase, afin de préserver le pas habituel de faisceau entre les conducteurs. En ce cas, la distance S entre les phases dans la ligne de transport d'énergie électrique décrite est égale à celle des lignes classiques de transport électrique, c'est-à-dire de 17 à 20 m pour une ligne à tension de 750 kV, et de 23 à 25 m pour une ligne à tension de 1150 kV. L'augmentation des rayons des circonférences suivant lesquelles sont disposés les conducteurs de chaque phase, c'est-à-dire l'augmentation des rayons des phases en faisceau, a permis de réduire l'impédance d'onde jusqu a 150 Ohms et d'augmenter la puissance naturelle des lignes à tension de 750 kV, de 2 à 3,5 millions de kw, et des lignes à tension de 1150 kV, de 5 à 9 millions de kw, c'est-àdire une augmentation de 50 à 80 %. Dans la ligne de transport d'énergie électrique décrite, la distance entre les conducteurs de toutes les phases voisines n'est pas la même et varie de S à S + 4r p Ce fait ajouté à une grande distance entre les phases, ainsi que la présence d supports mis à la terre entre elles font que le champ électrique dans tous les intervalles entre les phases n'est pas homogène. Afin d'assurer une rigidité diélectrique nécessaire en présence du champ électrique non homogène, on doit augmenter la distance entre les phases. Ceci entraine l'augmentation sensible de l'encombrement et du coût des supports ainsi que l'accroissement de la largeur de la ligne, ce qui ne donne pas d'avantages économiques notables en tenant compte du fait que l'augmentation de la puissance naturelle est relativement faible. Il existe une autre façon d'augmenter le débit d'une ligne de transport de l'énergie électrique à phases en faisceau par formation d'un champ électrique faiblement irrégulier dans les intervalles entre les Phases. La ligne aérienne triphasée de transport d'énergie électrique à phases en faisceau comporte des conducteurs fixés aux entretoises métalliques formant dans le plan perpendiculaire à la ligne de transport d'énergie électrique les contours des phases en faisceau en section transversale, les supports dont les éléments se disposant en dehors des limites de l1es- pace occupé par les phases et les intervalles entre elles, ainsi que les isolateurs fixant les phases de la ligne de transport de 11 énergie électrique aux supports de cette ligne dans laquelle le champ électrique est faiblement Irrégulier dans la plupart de volume des intervalles entre les phases. Le contour des phases de cette ligne est en V avec un angle au sommet de 1200, ce qui a permis de grouper les phases autour d'un centre commun de façon à disposer une moitié droite du- contour en V de la première phase parallèlement à lune des moitiés droites du contour en V de la deuxième phase et l'autre moitié droite du circuit en V de la première phase, parallèlement à une des moitiés droites du contour en V de la troisième phase. Dans toutes les phases, les conducteurs sont disposés à une égale distance l'un de l'autre et l'un des conducteurs de chaque phase passe dans le sommet du contour en V de la phase. Dans ces conditions, et afin de réduire le couplage capacitif avec la terre, toutes les phases de la ligne de transport d'énergie électrique décrite sont placées au-dessus du support et sont fixées à l'aide d'isolateurs rigides. Dans cette ligne triphasée de transport d'énergie électrique, les phases en faisceau sont rapprochées plus que dans d'autres lignes de transport de l'éner- gie électrique connues. Pourtant, comme les trois phases en faisceau convergent vers le centre commun et les distances entre les conducteurs de chaque phase sont les memes, le champ électrique près du centre commun n'est pas faiblement irrégulier et en cas de surtension dans les lignes, on observe les disruptions. Ceci limite le rendement d'une telle ligne de transport de l'énergie électrique.En outre, comme on l'a déjà dit, l'emploi des isolateurs rigides exige une réduction de portées et une augmentation du nombre de supports intermédiaires, ce qui accroit le coût de la ligne et la rend peu adaptée pour la ligne de transport d'énergie électrique à très haute tension et à grande puissance munie d'un grand nombre de conducteurs lourds dans chaque phase. L'invention vise d'une part à fournir une ligne aérienne triphasée de transport d'énergie électrique à phases en faisceau dans laquelle les contours des phases en section transversale de la ligne de transport d'énergie électrique se disposent de façon à rendre le champ électrique le plus régulier possible, et, d'autre part, à concentrer au maximum l'énergie dans les intervalles entre les phases, en élevant ainsi le rendement tout en réduisant l'encombrement des supports, surtout dans le sens horizontal, et par conséquent, la quantité de métal nécessaire. Selon l'invention, la ligne aérienne triphasée de transport d'énergie électrique à phases en faisceau comporte des conducteurs fixés à des entretoises métalliques formant dans le plan perpendiculaire à l'axe de la ligne de transport d'énergie électrique, les contours en section transversale des phases en faisceau, ainsi que des isolateurs fixant les phases de la ligne de transport d'énergie électrique à des supports dont les éléments se trouvent en dehors de l'espace occupé par les phases et les intervalles entre elles, et elle est caractérisée en ce que les conducteurs des phases en. faisceau sont disposés de façon qu'en section transversale de la ligne de transport d'énergie électrique, chacune des deux phases présente un contour de circonférence, alors que la troisième phase se présente sous la forme de deux demi-phases à contour en circonférence, dont chacune est disposée concentriquement autour de la circonférence qui forme le contour d'une des deux autres phases en faisceau, tandis que la distance minimale entre les centres des circonférences formant les contours des demi-phases est égale à la somme des rayons de ces circonférences et assure la rigidité diélectrique nécessaire entre les phases. I1 est avantageux, lorsque la distance est minimale entre les centres des circonférences formant les contour s des demi-phases de la ligne aérienne triphasée de transport d'énergie électrique, ces demi-phases aient un conducteur commun. La séparation dans la ligne aérienne triphasée de transport d'énergie électrique d'une phase en deux demi-phases dont les contours en section transversale de la ligne sont des circonférences à l'intérieur de chacune desquelles se dispose une circonférence qui est le contour de l'une des autres phases en faisceau, permet d'obtenir un champ électrique faiblement irrégulier dans tout le volume des intervalles entre les phases. La réalisation des contours de phases en circonférences (autrement dit fermés) permet d'augmenter la capacité de travail de la ligne de transport de l'énergie électrique et, par conséquent, d'accroitre son débit. Dans ces conditions, il est possible de rapprocher les phases dont les contours s'inscrivent dans les contours de demi-phases sans reduire la rigidité diélectrique entre ces phases, ce qui permet de réduire l'encombrement des supports surtout en direction horizontale. Le rapprochement maximal des centres des contours des demi-phases, ainsi que la réalisation des demi-phases avec un conducteur commun permet de ré- du ire encore la quantité de métal nécessaire pour la ligne aérienne triphasée de transport de l'énergie électrique. L'invention ressortira de la description ci-dessous d'un exemple concret de son exécution scs tisé sur le dessin annexé qui représente la ligne aérienne triphasée de transport d'énergie électrique à phases en faisceau dont les demi-phases ont, conformément à l'invention, un conducteur commun (section transversale de la ligne). La ligne aérienne triphasée de transport d'énergie électrique à phases en faisceau comporte trois phases en faisceau 1, 2, 3, chacune contenant treize conducteurs 4. Les conducteurs 4 de chaque phase sont fixés à des entretoises métalliques 5 fabriquées en métal léger, par exemple en alliage d'aluminium. Les entretoises métalliques 5 forment dans le plan perpendiculaire à l'axe de la ligne de transport d'énergie électrique, en section transversale, des contours des phases en faisceau 1, 2, 3. Dans la variante décrite, les contours des phases 1, 2 sont des circonférences. La phase 3 de la ligne aérienne de transport d'énergie électrique est constituée de deux demi-phases dont les contours en section transversale de la ligne de transport d'énergie électrique représentent des circonférences disposées concentriquement autour des circonférences étant les contours de deux autres phases en faisceau 1 , 2. La distance minimale S entre les centres des circonférences formant les contours des demi-phases est égale à la somme des rayons de ces circonférences, ce qui assure la rigidité diélectrique déterminée entre les phases 1, 2. Les entretoises métalliques 5, respectivement, de la phase 1 et de la demi-phase, ainsi que de la phase 2 et de la demi-phase sont reliées par des isolateurs 6 formant une construction commune avec les entretoises 5. Les phases 1, 2, 3 de la ligne de transport d'énergie électrique sont fixées à l'aide de chaines d'isolateurs 7 suspendues à un support 8 dont des montants verticaux 9 se disposent en dehors de l'espace occupé par les phases 1, 2, 3 et par les intervalles éventuels entre elles. Afin de réduire au maximum la largeur des supports 8, la distance S entre les centres de circonférences formant les contours des demi-phases est choisie, comme on l'a déjà dit, égale à la somme des rayons de ces circonférences. En ce cas, pour augmenter la rigidité de la construction formée par les entretoises 5 et les isolateurs 6, les demi-phases ont un conducteur commun 10. La ligne aérienne triphasée de transport d'énergie électrique à phases en faisceau a un débit au moins cinq fois plus grand que le débit des lignes classiques de la meme tension, ce qui fait que la ligne de transport d'énergie électrique proposée peut remplacer plusieurs lignes classiques de la même tension, son débit étant égal à la somme de débits de ces dernières. La ligne de transport d'énergie électrique, objet del'invention, est caractérisée par de hauts indices économiques compte tenu des faits suivants : le coût des supports et des fondations de la ligne de transport d'énergie électrique proposée est sensiblement inférieur par rapport à plusieurs lignes de transport de l'énergie électrique classiques du meme débit additionné ; la surface sur laquelle se trouve implantée la ligne de transport d'énergie électrique proposée est réduite par rapport aux lignes de transport d'éner gie électrique classiques : le coût des entretoises métalliques et des isolateurs dans la ligne de transport d'énergie électrique proposée est inférieur par rapport à plusieurs lignes de transport d'énergie électrique classiques ; le coût des interrupteurs et de l'équipement haute tension aux sous-stations terminales pour la ligne de transport d'énergie électrique est inférieur au coût du meme équipement de plusieurs lignes de transport d'énergie électrique classiques avec le meme débit additionné. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de réalisation et d'application qui ont été plus spécialement envisagés elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Ligne aérienne triphasée de transport d'énergie électrique à phases en faisceau (1, 2, 3) comportant des conducteurs fixés à des entretoises métalliques (5) formant dans le plan perpendiculaire à l'axe de la ligne de transport d 'énergie électrique, les contours en section transversale des phases en faisceau, ainsi que des isolateurs fixant les phases de la ligne de transport d'énergie électrique à des supports dont les éléments se trouvent en dehors de l'espace occupé par les phases et les intervalles entre elles, caractérisée en ce que les conducteurs (4) des-phases en faisceau (1, 2, 3) sont disposés de façon qu'en section transversale de la ligne de transport d'énergie électrique, chacune des deux phases (l, 2) présente un contour en circonférence, alors que la troisième phase (3) se présente sous la forme de deux demi-phases à contour en circonférence, dont chacune est disposée concentriquement autour de la circonférence qui forme le contour d'une des deux autres phases en faisceau (1, 2), la distance minimale (S) entre les centres des circonférences formant les contours des demi-phases étant égale à la somme des rayons de ces circonférences et assure la rigidité diélectrique nécessaire entre les phases (1, 2). 2. Ligne aérienne triphasée de transport d'énergie électrique, selon la revendication 1, caractérisée en (e que, lorsque la distance est minimale entre les centres des circonférences formant les contours des demi-phases, ces dernières ont un conducteur commun (10).