Technologies de réseau

Ligne aérienne et câble sousterrain

La décision de construire une ligne à très haute tension sous forme de ligne aérienne ou de câblage souterrain repose sur divers critères. C'est la raison pour laquelle Swissgrid examine des variantes avec câble et ligne aérienne pour chaque projet de réseau.

Au niveau très haute tension (220 kV et 380 kV), le courant est jusqu'à présent en grande partie transporté via des lignes aériennes. L'air constitue en effet un isolateur optimal. La chaleur générée par le flux d'électricité peut être facilement évacuée dans l’environnement. En hiver, grâce aux températures plus basses, il est possible de transporter nettement plus de courant qu'en été.

Des câbles souterrains sont utilisés, dans la mesure du possible, jusqu'à une tension de 150 kV. Dans ces faibles plages de tension, les câbles souterrains ont largement fait leurs preuves. En revanche, des valeurs empiriques fiables pour le niveau très haute tension avec des distances de plus d'un kilomètre ne sont que trop peu disponible à l'heure actuelle.

Freileitung
1/5: Une ligne aérienne est constituée de la totalité des conducteurs de phase et de terre sur une structure portante aérienne. On utilise dans le monde entier majoritairement des lignes aériennes pour le transport d’énergie à très haute tension, p.ex. pour le niveau de tension 220 et 380 kilovolt. L’air environnant sert d’isolation pour les lignes.
Rohrblock
2/5: Les blocs de tubes en béton sont posés à ciel ouvert à env. 1 à 2 mètres de profondeur. La largeur de la tranchée de câbles s'élève à env. 5 mètres. Une largeur minimale d'env. 25 mètres est nécessaire à la construction.
Tunnelbau
3/5: Afin de poser des câbles souterrains sans tranchée, des tunnels d'env. 3 à 4 mètres de diamètre sont construits sous forme de galeries ou par micro tunnelier. Les câbles sont placés sur des supports de câbles spécifiques.
Gesteuerte Bohrung
4/5: Une tête de forage à commande de direction creuse sous les obstacles de la surface. Pour éviter qu'ils ne s'effondrent, un liquide stabilisant est giclé derrière la tête de forage et les tubes vides pour les câbles sont posés. Ce type de construction convient pour de courtes distances comme, par exemple, les passages sous des rivières ou des routes.
5/5: Transition ligne aérienne et tronçon souterrain: Il convient de prendre en compte davantage de facteurs si différentes technologies sont utilisées sur une même ligne. Le tracé sera notamment plus exigeant. En effet, pour relier les câbles souterrains à la ligne aérienne, une station aéro-souterraine de la taille d’un terrain de hockey sur glace est nécessaire. Lors du positionnement des stations aéro-souterraines et du tracé de la tranchée de câbles, la traversée des infrastructures de transport existantes représente par exemple des défis importants pour l’étude du projet et la mise en oeuvre.

Postes de couplage et transformateurs

Les sous-stations font partie des éléments essentiels du réseau à très haute tension, car elles constituent les points névralgiques du réseau électrique. Les sous-stations se composent de transformateurs et de postes de couplage. Le réseau à très haute tension de Swissgrid comprend 125 sous-stations qui abritent 147 postes de couplage et 21 transformateurs. Si chaque sous-station possède un poste de couplage, toutes les sous-stations ne sont pas équipées de transformateur.

Eléments importants du réseau de transport

Les postes de couplage situés dans les sous-stations relient les lignes à très haute tension entre elles. Grâce à des manœuvres de couplage, les opératrices et opérateurs des centres de contrôle de Swissgrid situés à Aarau et Prilly peuvent couper ou raccorder des lignes. Cela permet de contrôler les flux d’énergie, d’éviter les surcharges et de mettre les lignes hors tension lors des travaux d’inspection. Les sous-stations sont également équipées de systèmes de protection. En cas d’interruption de l’alimentation (p. ex. en cas de foudre sur une ligne), ces dispositifs coupent de manière ciblée les blocs d’alimentation concernés.

Représentation graphique d’une sous-station avec des transformateurs
Représentation graphique d’une sous-station avec des transformateurs: les sous-stations sont pilotées depuis les centres de conduite d’Aarau et de Prilly. Si nécessaire, les responsables d’installation peuvent toutefois prendre le contrôle des sous-stations et procéder à la coupure sur site.

1 Le transformateur

Le transformateur constitue le cœur du réseau. Les transformateurs augmentent ou réduisent la tension de l’énergie électrique ou du courant. En effet, plus la tension est élevée, moins les pertes sur les lignes électriques sont élevées. Le réseau à très haute tension a une tension élevée afin de transporter l’énergie sur de longues distances en limitant les pertes au maximum. Les 21 transformateurs de Swissgrid raccordent le réseau de 380 kV au réseau de 220 kV. La tension est réduite à 400 ou 230 volts en attendant que l’énergie produite par les centrales électriques puisse être utilisée par les consommatrices et consommateurs finaux.

Transformateur

2 Le jeu de barres

Un jeu de barres permet de raccorder les lignes à très haute tension qui se rejoignent dans une sous-station. Les cellules de couplage permettent de distribuer l’énergie des différentes lignes à très haute tension via les jeux de barres, ce qui permet de contrôler le flux de puissance dans le réseau.

Jeu de barres

3 Le sectionneur

Le sectionneur sépare clairement le circuit de la ligne aérienne et le poste de couplage. Cette séparation permet de mettre l’élément de réseau hors tension. Cependant, la coupure effective est assurée par le disjoncteur.

Sectionneur

4 Le disjoncteur

Les disjoncteurs permettent de brancher ou de couper certains éléments du réseau électrique. En d’autres termes, ils peuvent isoler des lignes ou des centrales électriques du réseau pour les mettre hors tension ou les raccorder au réseau. Les disjoncteurs et les sectionneurs sont commandés à partir des centres de conduite du réseau.

Disjoncteur

5 Le transformateur de mesure

Les transformateurs de mesure font partie des instruments de contrôle du poste de couplage. Ils mesurent la tension ainsi que l’intensité du courant. Les valeurs mesurées sont transmises aux équipements de protection et de contrôle-commande installés localement ainsi qu’aux centres de conduite du réseau de Swissgrid à Aarau et Prilly. Sur place, les experts de Swissgrid peuvent identifier, notamment à l’aide de ces valeurs, la situation de réseau en temps réel. Si nécessaire, ils peuvent prendre les mesures qui s’imposent.

Transformateur de mesure

6 Le portique d’ancrage

Le portique d’ancrage est constitué d’une structure grillagée sur laquelle les câbles des lignes aériennes sont fixés et tendus pour être stabilisés. Cette construction supporte le poids propre des câbles ainsi que la force exercée par le vent et le gel sur ces derniers.

Portique d'ancrage

7 Le parafoudre

Le parafoudre protège les principaux composants du poste de couplage contre les tensions électriques trop élevées qui peuvent survenir, par exemple en cas de foudre. Il préserve ainsi les éléments de l’installation, comme les transformateurs, sans interrompre l’approvisionnement.

Parafoudre

8 Le sectionneur de terre

Le sectionneur de terre permet de mettre à la terre un des éléments de l’installation qui a été coupé et est donc hors tension. Il évite les risques dus à la charge sur les éléments mis hors tension. Associé aux sectionneurs de ligne, il permet de créer un environnement de travail sûr au sein du poste de couplage.

Sectionneur de terre

9 Le bâtiment d’exploitation / le générateur de secours

Le bâtiment d’exploitation abrite les techniques de protection, de commande et de communication. Il regroupe les valeurs de mesure de tout le poste de couplage, ce qui permet de commander et de contrôler très rapidement tous les éléments. Ces données sont également transmises aux centres de conduite de Swissgrid à Aarau et Prilly. Par ailleurs, le bâtiment d’exploitation dispose de son propre approvisionnement en électricité, incluant des batteries qui garantissent le bon fonctionnement du poste de couplage.

Bâtiment d'exploitation / générateur de secours

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