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Un système à courant continu haute tension (HVDC) comprend plusieurs composants clés travaillant ensemble pour convertir, transmettre et reconvertir l'énergie électrique. Ceux-ci peuvent être globalement classés comme suit :
1. Stations de conversion (aux deux extrémités de la ligne) : Ce sont les composants les plus cruciaux, responsables de la conversion AC/DC. Chaque station contient :
* Transformateurs convertisseurs : Augmentez ou diminuez la tension alternative jusqu'à un niveau adapté aux vannes du convertisseur.
* Vannes de conversion : Ce sont le cœur de la station de conversion. Les systèmes HVDC modernes utilisent principalement des convertisseurs de source de tension (VSC) basés sur des transistors bipolaires à grille isolée (IGBT) ou des dispositifs semi-conducteurs de puissance similaires. Les systèmes plus anciens peuvent utiliser des convertisseurs à commutation de ligne (LCC) basés sur des thyristors. Ces vannes commutent le courant alternatif en courant continu (redresseur) et le courant continu en courant alternatif (onduleur).
* Système de contrôle : Un système de contrôle sophistiqué gère la tension, le courant et le flux de puissance de l'ensemble du système HVDC, garantissant un fonctionnement stable et protégeant l'équipement. Cela inclut les relais de protection, les algorithmes de contrôle et les systèmes de communication.
* Filtres : Ceux-ci sont nécessaires pour atténuer les harmoniques produites par les convertisseurs. Ils empêchent ces harmoniques de polluer le système AC.
* Compensation de puissance réactive : Les systèmes HVDC nécessitent souvent une compensation de puissance réactive pour garantir une tension et un flux de puissance stables. Cela peut impliquer des batteries de condensateurs ou d'autres sources de puissance réactive.
* Réacteurs de lissage : Ces grands inducteurs atténuent les impulsions de courant continu générées par les vannes du convertisseur, réduisant ainsi l'ondulation dans le circuit intermédiaire CC. (Plus important dans les systèmes LCC)
2. Ligne de transmission CC : Il s’agit de la ligne de transport de courant continu haute tension elle-même. Il se compose généralement de :
* Conducteurs aériens : Utilisant souvent des conducteurs groupés pour réduire les pertes corona.
* Isolateurs : Pour soutenir les conducteurs et assurer l’isolation électrique.
* Système de mise à la terre : Pour se protéger des coups de foudre et assurer la sécurité du système.
3. (Facultatif) Câbles souterrains/sous-marins : Pour certaines applications, la transmission HVDC peut utiliser des câbles souterrains ou sous-marins au lieu de lignes aériennes. Celles-ci ont des considérations de conception différentes de celles des lignes aériennes.
En résumé : Bien que les spécificités puissent varier en fonction du type de système HVDC (LCC vs VSC, aérien ou souterrain), les composants principaux impliquent toujours des stations de conversion aux deux extrémités pour la conversion AC/DC, la ligne de transmission pour le transfert de puissance DC et un système de contrôle robuste pour garantir un fonctionnement stable et fiable. L'utilisation d'une électronique de puissance avancée et de stratégies de contrôle sophistiquées est une caractéristique déterminante des systèmes HVDC modernes.
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