Recommandations pour les essais diélectriques des ensembles de raccordement à isolation gazeuse de câble haute tension en courant continu

Membres

Chef de file (CA)

C. PLET

Secrétaire (DE)

M. KOSSE

S.ALAPATI (SE), N.LALLOUET (FR), F.JACQUIER (FR), U.RIECHERT (CH), T.KARMORKAR (DE), F.MICHON (FR), H.HE (NL), H.YE (DE), C.BEVERWIJK (NL), D.BOA (UK), M.YAGI (JP), L.HOEFER (DE), J.STRIDE (UK), K.ZHOU (US), M.ALBERTINI (IT), D.CISILINO (CH), G.SUN (CH)

Structure

La Brochure Technique est le résultat du travail du Groupe de Travail Conjoint CIGRE B1/B3/D1.79 "Recommandations d'essais diélectriques pour les ensembles de raccordement à isolation gazeuse de câbles HVDC". Le présent document est un résumé de la Brochure Technique qui sera publiée en 2024. Le Groupe de Travail était composé de 19 membres représentant les fabricants de systèmes de câbles HVDC, d'accessoires et de GIS, les gestionnaires de réseau de transport (TSO), les développeurs, les laboratoires d'essais et des consultants d'Asie, d'Europe et d'Amérique du Nord.

La Brochure Technique est organisée comme suit :

Le chapitre 2 fournit un aperçu des applications, des avantages prévus et de l'état de l'art des ensembles de raccordement à isolation gazeuse de câbles HVDC. Les contraintes opérationnelles caractéristiques des systèmes de câbles HVDC et des GIS HVDC, ainsi que leurs normes d'essai respectives actuellement disponibles sont discutées et comparées. Une perspective est donnée sur les développements futurs de la technologie HVDC et ses applications, et comment ceux-ci pourraient affecter les ensembles de raccordement de câbles HVDC pour GIS.
Le chapitre 3 présente une analyse approfondie basée sur la simulation des contraintes diélectriques sur les ensembles de raccordement de câbles et résultant des spécifications d'essai dans les normes existantes des systèmes de câbles HVDC et des GIS HVDC. Les résultats, issus à la fois de modèles open-source et de designs d’accessoires disponibles commercialement, sont discutés et comparés en s’appuyant sur une étude de sensibilité des paramètres de simulation approfondie.
Le chapitre 4 contient un ensemble complet de recommandations d'essais diélectriques pour les ensembles de raccordement de câbles HVDC pour GIS concernant toutes les phases du cycle de vie, et commente l'interopérabilité des conceptions de différents fournisseurs dans le contexte des essais de qualification.
Le chapitre 5 résume les conclusions de cette brochure technique.
Le chapitre 6 fournit des suggestions pour de futures recherches et/ou de futurs groupes de travail.
L'annexe B contient une directive détaillée pour la modélisation et la simulation du comportement diélectrique des ensembles de raccordement de câbles HVDC pour GIS.

Introduction

Pour minimiser l'empreinte au sol, des systèmes haute tension à courant continu (HVDC) à isolation gazeuse ont été développés, qualifiés et mis sur le marché par plusieurs fabricants, incluant des ensembles de raccordement de câbles HVDC pour GIS sous enveloppe métallique, pour les classes de tension 320 kV, 400 kV et 500 kV. Les designs concernés ont été qualifiés en utilisant les spécifications d'essai de la Brochure Technique 496 du CIGRE "Recommandations pour les essais des systèmes de câbles extrudés en courant continu pour la transmission d'énergie à une tension nominale allant jusqu'à 500 kV". La qualification des ensembles de raccordement de câbles HVDC pour GIS a fait l'objet de discussions en raison de différences entre les approches d'essai recommandées dans la technologie des câbles et celle recommandées pour la technologie des GIS. Les essais des systèmes de câbles HVDC avec isolation en polymère extrudé ont été abordés dans la brochure technique CIGRE TB 852, tandis que les essais des systèmes HVDC à isolation gazeuse sont abordés dans la brochure technique CIGRE TB 842. Aucun des deux documents ne fournit toutefois d'instructions sur la manière de tester l'interface GIS-câble. Cette brochure technique fournit des recommandations pour les essais diélectriques de tels ensembles de raccordement de câbles HVDC pour GIS, basées sur une comparaison entre les contraintes diélectriques obtenues par simulation des tests des systèmes de câbles et celles obtenues en simulant les tests des systèmes GIS.

Contexte

Etat de l'art

Les informations suivantes rendent compte des résultats d'une enquête menée auprès de six fabricants d'ensembles de raccordement de câbles HVDC pour GIS, reflétant l'état de développement en mars 2021.

Configurations générales - Les configurations caractéristiques des ensembles de raccordement de câbles dits "remplis de fluide" et "à cône intérieur de type sec" ont été rapportées et sont présentées dans la Figure 1.

*a) Configuration dite « remplie de fluide » b) Configuration dite « sèche » ou « à cône interne »*
Figure 1 - Configurations schématisées du raccordement de câbles dans une enveloppe à isolation gazeuse

Les principaux composants d’un ensemble de raccordement de câble sont :

1	Interface de connexion de l'appareillage (électrode du GIS)	5	Isolateur de séparation
2	Interface de connexion dela terminaison du câble (électrode déflecteur)	6	Composant de gestion du champ électrique
3	Enveloppe de raccordement de câble	7	Fluide d'isolation (gaz)
4	Gaz

Les composants 1 et 2 réunis constituent ensemble la borne d’extrémité du circuit principal.

Comparaison des philosophies de tests

Les recommandations d'essai fournies dans les brochures CIGRE TB 842 et CIGRE TB 852 diffèrent sur les points clés suivants :

Les essais des systèmes de câbles visent à prouver une durée de vie suffisante, tandis que les essais HVDC des GIS visent à prouver la capacité du GIS à supporter les contraintes opérationnelles.
Les valeurs nominales de courant des câbles HVDC sont généralement beaucoup plus faibles que celles des GIS HVDC.
Les tensions d'essai en courant continu recommandées pour les câbles HVDC sont significativement plus élevées que celles recommandées pour les GIS HVDC, ce qui entraînerait un comportement des charges différent pour les isolateurs des GIS HVDC.
Inversement, les tensions d'essai de choc recommandées pour les GIS HVDC sont significativement plus élevées que celles des systèmes de câbles HVDC et pourraient donc endommager l'isolation des systèmes de câbles.