Etude, Analyse et Modélisation de l’influence de l’onde de choc de type foudre sur la puissance d’une ligne HTAC. « Cas de la ligne HT 220 kV Inga-Kinshasa ».

Par :

TUKA BIABA SAMUEL Garcia

Ingénieur Es Génie Electrique, option Electrotechnique – Réseaux Electriques ISTA- KINSHASA et ISTA- KINDU Maniema RD Congo

tukasamuel23@gmail.com   +243817691683

2023

Résumé

Dans les réseaux à haute tension de transport d’énergie électrique, la foudre, phénomène aussi dangereux qu’impressionnant, à la forme facilement reconnaissable, peut affecter une ligne électrique en heurtant soit un conducteur de phase, soit un pylône, soit un câble de garde, provoquant ainsi plus contraintes dangereuses et contraignantes sur les lignes pour son bon fonctionnement. Ainsi, cet article vise à analyser le comportement d’une ligne HT lors d’une décharge atmosphérique et à évaluer la répartition spatiale et temporelle de l’onde de courant de foudre.  A cet effet, les généralités sur la puissance transmissible en cas de liaison sans résistance et la modélisation de la propagation des surtensions atmosphériques établies sur la base de la théorie des raies à constantes réparties mettant en œuvre l’équation d’onde dite équation d’Alembert ont été développées.   A travers cette recherche, nous nous intéressons à l’étude de la distribution spatio-temporelle de l’onde de courant de foudre afin de modéliser le champ électromagnétique rayonné et d’examiner l’influence de la surtension induite par la décharge atmosphérique sur la puissance transportable d’une ligne de Transport Haute Tension AC, pour un bonne protection sélective afin d’illuminer les parasites. La simulation 2D basée sur des modèles d’ingénierie et de « Ligne de Transmission » a été développée ainsi que la vérification de la cohérence des différents modèles, en comparant les dimensions fractales des résultats du programme avec celles des figures obtenues expérimentalement.

Mots clés : Analyse , Foudre , Ligne HT , Pylônes , Équations de Kirchhoff , Équation d’ Alembert , Modèle d’ingénierie , Ligne de transmission.

Abstract

In high voltage networks for the transport of electrical energy, lightning, a phenomenon as dangerous as it is impressive, with an easily recognizable form, can affect a power line by striking either a phase conductor, a tower or a guard cable, thus causing more dangerous and constraining stresses on the lines for its proper operation. Thus, this article aims to analyze the behavior of a HV line during an atmospheric discharge and assess the spatial and temporal distribution of the lightning current wave. For this purpose, the generalities on the transmissible power in case of link without resistance and the modeling of the atmospheric surge propagation established on the basis of the theory of the lines with distributed constants implementing the wave equation known as the Alembert equation have been developed. Through this research, we are interested in the study of the space-time distribution of the lightning current wave in order to model the radiated electromagnetic field and to examine the influence of the atmospheric discharge induced overvoltage on the transportable power of a High Voltage AC Transmission line, for a good selective protection in order to illuminate the parasites. The 2D simulation based on engineering and “Transmission Line” models have been developed as well as the verification of the coherence of the different models, by comparing the fractal dimensions of the program results with those of the experimentally obtained figures.

Keywords :                Analysis, Lightning, HV    Line, Pylons, Kirchhoff

Equations, Alembert Equation, Engineering Model, Transmission Line INTRODUCTION GENERALE

Le développement considérable du réseau de transport d’énergie électrique dans ses différentes composantes qui assurent une répartition optimale des transits de puissance, la connaissance en temps réel des grandeurs électriques caractéristiques de ces dernières permet d’en assurer le contrôle et la commande et conduit progressivement à l’étude des perturbations diverses [ 1 ] ; par leur mode de transmission tel que le phénomène de propagation des ondes qui est à la base de nombreux cas de transmission d’informations tels que les ondes hertziennes, les réseaux de télécommunication, les réseaux de distribution d’énergie, la foudre, l’impulsion électromagnétique nucléaire [ 2 ] ; par leur forme notamment, les interruptions, le phénomène de flicker et les hautes fréquences [ 3] ; et par le fait qu’ils affectent les organes électriques ou humains [ 4 ].