Présentation

Article

1 - INTÉRÊT DE LA LIMITATION DU COURANT

2 - CONTRAINTES DES RÉSEAUX

3 - APPAREIL LIMITEUR SUPRACONDUCTEUR DE COURANT

4 - LIMITEUR RÉSISTIF

5 - QUELQUES EXEMPLES D'EMPLACEMENTS POSSIBLES DANS LES RÉSEAUX ET APPORT

6 - SUPRACONDUCTEURS POSSIBLES POUR LA LIMITATION

7 - EXEMPLES DE RÉALISATION

8 - CONCLUSIONS

Article de référence | Réf : D3662 v2

Contraintes des réseaux
Limiteur supraconducteur de courant de défaut

Auteur(s) : Pascal TIXADOR

Relu et validé le 26 janv. 2024

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

Version en anglais English

RÉSUMÉ

La transition naturelle, et quasi instantanée d'un supraconducteur d'un état sans résistance à un état dissipatif par dépassement d'un certain courant, donne au supraconducteur la fonction unique et intrinsèque de limiter les courants de défaut. Les différents limiteurs supraconducteurs sont passés en revue, y compris ceux qui utilisent seulement l'absence des pertes Joule d'un supraconducteur. Est présenté le dimensionnement de base d'un limiteur supraconducteur résistif. Après avoir exposé plusieurs emplacements des limiteurs supraconducteurs dans les réseaux électriques, quelques projets récents ou en cours sont décrits.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

Auteur(s)

  • Pascal TIXADOR : Professeur à Grenoble INP - Laboratoire de Génie électrique de Grenoble (G2Elab) et Institut Néel, Grenoble

INTRODUCTION

Le limiteur de courant de défaut est le « Graal » pour les concepteurs de réseaux électriques. Cet appareil permet de concevoir un réseau idéal, c'est-à-dire avec une puissance de court-circuit infinie théoriquement, mais avec des courants de défauts maitrisés grâce justement au limiteur. Or, l'augmentation de la puissance de court-circuit des réseaux est une demande actuelle forte pour notamment améliorer la qualité de tension et augmenter la part maximale des énergies distribuées, renouvelables entre autres. Il n'existe pas aujourd'hui de solution industrielle satisfaisante comme limiteur de courant de défaut en haute tension en particulier.

Un supraconducteur possède une fonction limitation de courant intrinsèque via sa caractéristique fortement non linéaire de son champ électrique en fonction du courant. Nul ou extrêmement faible en dessous d'un certain courant ajustable, son courant critique, le champ électrique augmente très fortement au-delà de I . Sans pratiquement de résistance en-dessous de I , donc transparent pour le réseau, un élément supraconducteur devient automatiquement et naturellement, sans aucune action extérieure et pratiquement immédiatement, une résistance élevée au-dessus de I c qui limite le courant en moins d'une milliseconde. Le limiteur supraconducteur garantit l'absence de courant au-delà d'une certaine valeur I ˆ lim , réduisant le surdimensionnement coûteux de nombreux appareils, calculés sinon pour supporter les courants de court-circuit, nettement supérieurs à I ˆ lim . Il est intrinsèquement sûr. Sa résistance disparaît à nouveau après un certain temps dès qu'il est isolé du défaut. Un limiteur supraconducteur de courant de défaut apporte donc une solution technique particulièrement séduisante. Les conducteurs supraconducteurs à haute température critique de 2e génération, en cours de développement industriel, renforcent l'attractivité des limiteurs supraconducteurs.

Plusieurs limiteurs supraconducteurs de courant de défaut ont été mis en service avec succès dans le réseau européen notamment. Il reste à démontrer la viabilité économique du limiteur supraconducteur et à augmenter le retour d'expérience sur cet appareil, véritable rupture technologique.

Le lecteur se référera utilement aux articles [D 2 702], [D 2 705] et [B 2 380].

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-d3662


Cet article fait partie de l’offre

Conversion de l'énergie électrique

(270 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Version en anglais English

2. Contraintes des réseaux

Le réseau électrique est un élément clé et fondamental entre la production et la consommation. Il est considéré comme une infrastructure critique tant l'électricité est essentielle, voire vitale dans nos sociétés. Le coût de la perte d'un réseau ou seulement une partie est considérable et le poids des investissements dans les réseaux est très lourd. Compte tenu de l'interconnexion généralisée entre pays, les réseaux électriques représentent les plus grands systèmes jamais construits par l'homme. L'introduction d'un dispositif nouveau est étudiée très soigneusement et sa fiabilité doit être très grande en particulier. Enfin, il doit être compatible avec le fonctionnement du réseau actuel, en particulier son plan de protection.

2.1 Courants

Un paramètre important d'une ligne est son courant assigné I a , qui est la valeur efficace maximale en régime permanent. Cependant, même en fonctionnement normal sans défaut, des courants transitoires supérieures à I a peuvent exister, mais seulement pour une durée limitée. Un exemple est le démarrage d'un moteur asynchrone qui absorbe un courant plus important avant d'atteindre son régime permanent. Le dépassement est limité, mais dure longtemps (de quelques secondes à quelques minutes). Quand un transformateur est enclenché à vide, le courant d'appel peut être très élevé aux premiers instants.

Les exigences sur ces sur-courants sont parfois très sévères. Pour le limiteur de Nexans installé à Vattenfall , la spécification était de résister à 4 100 Amax pendant 50 ms puis 1 800 Arms pendant 15 s alors que le courant assigné n'est que de 800 A !

Ces surintensités transitoires ne doivent pas entraîner de déclenchement de la limitation, en particulier pour le démarrage d'un moteur asynchrone puisqu'elle le ralentirait. Une certaine limitation est par contre...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 95% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Conversion de l'énergie électrique

(270 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Contraintes des réseaux
Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - NOE (M.), STEURER (M.) -   High-temperature superconductor fault current limiters : concepts, applications, and development status.  -  Superconductor Science and Technology, vol. 20, p. R15-R29 (2007).

  • (2) - SCHMITT (H.), AMON FILHO (J.), ADAPA (R.), BRAUN (D.), BRISSETTE (Y.), BUCHS (G.), CVORIC (D.), DARMANN (F.), EDWARDS (K.), FERNANDEZ (P.), FOLTS (D.), HARTUNG (K.H.), HYUN (O.), JÄGER (J.), IIOKA (D.), KAMEDA (H.), KIM (Y.), KLEIMAIER (M.), LAMBERT (F.), MARTINI (L.), NOE (M.), PARK (K.), RASOLONJANAHARY (J.-L.), STEURER (M.), VAN DER BURGT (J.) -   Application and feasibility of fault current limiters in power systems.  -  CIGRE, Technical Brochure, p. 497 (2012).

  • (3) - HOBL (A.), GOLDACKER (W.), DUTOIT (B.), MARTINI (L.), PETERMANN (A.), TIXADOR (P.) -   Design and production of the ECCOFLOW resistive fault current limiter.  -  IEEE Transactions on Applied Superconductivity, vol. 23, p. 5601804 (2013).

  • (4) - DOMMERQUE (R.), KRÄMER (S.), HOBL (A.), BÖHM (R.), BLUDAU (M.), BOCK (J.), KLAUS (D.), PIEREDER (H.), WILSON (A.), KRÜGER (T.), PFEIFFER (G.), PFEIFFER (K.), ELSCHNER (S.) -   First commercial medium voltage superconducting fault-current limiters: production, test and installation.  -  Superconductor Science and Technology, vol. 23, 034020, 6 p. (2010).

  • ...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 95% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Conversion de l'énergie électrique

(270 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS