3.2 Infrastructure de transport

Les lignes de transmission transportent l’électricité sur de longues distances de la manière la plus efficace possible.

Introduction à l’infrastructure de transport

Le Canada est passé d’une production essentiellement localisée au modèle actuel de production à grande échelle dans des endroits centralisés, ce qui nécessite une infrastructure de transport.

Les principaux éléments de l’infrastructure de transport sont les pylônes, les emprises, les conducteurs, les isolateurs et les câbles de garde.

Les pylônes

Les pylônes portent les conducteurs ou lignes de transport et sont généralement construits en acier, en bois ou en matériaux composites.

• Les pylônes atteignent une hauteur de 25 à 100 mètres selon le palier de tension du transport, et la distance entre les pylônes varie de 250 à 500 mètres.

• Les pylônes sont hauts car, pour le transport à haute tension, il faut laisser une grande distance entre les lignes et le sol et une distance suffisante par rapport aux autres conducteurs. Les pylônes doivent également être très hauts pour que les lignes de transport chevauchent en toute sécurité les rivières, les routes, les ponts, les chemins de fer et les lignes de distribution.

• Compte tenu de la hauteur et de l’emplacement souvent éloigné de ces pylônes, leur construction et leur entretien posent des difficultés. Pour y arriver, de nombreuses sociétés de transport utilisent des camions-nacelles de la taille d’une grue, des hélicoptères spécialisés et même des drones.

• Lorsque le mauvais temps empêche d’avoir accès aux pylônes pour les entretenir, on a recours à d’autres dispositifs tels que les motoneiges et les véhicules tout-terrain.

Les emprises

Une emprise est un corridor sur lequel sont installés les pylônes et les lignes de transport. Elle a généralement une largeur de 30 à 100 mètres, mais peut être plus large pour accueillir plusieurs pylônes et permettre au personnel des services publics d’accéder plus rapidement aux lignes pour les inspecter, les entretenir et les réparer.

Corridors

Les corridors d’emprise nécessitent une quantité importante de terrain, et les tracés doivent être approuvés en vertu de procédures gouvernementales établies.

Les services publics s’efforcent d’utiliser un itinéraire aussi direct que possible, en tenant dûment compte de considérations environnementales et autres, ainsi que de l’aménagement des terres.

Dégagement

Les lignes de transport elles-mêmes ne sont pas isolées, il faut donc contrôler soigneusement la croissance des arbres et de la végétation dans les emprises.

Tout point de contact — ou même toute proximité — avec un conducteur à haute tension peut provoquer un arc électrique ou une décharge électrique susceptible d’endommager l’infrastructure et déclencher des incendies.

Plus la tension du transport est élevée, plus l’emprise doit être large et dégagée.

Les feux de forêt étant de plus en plus fréquents et prenant de plus en plus d’ampleur dans certaines régions, les emprises ont aussi l’avantage de servir de coupe-feu.

L’alimentation triphasée

Au Canada, les lignes de transport sont conçues et construites selon un modèle triphasé. Chaque ligne est constituée de trois lignes ou conducteurs regroupés en faisceau (appelés phases A, B et C, ou phases rouge, blanche et bleue).

Les circuits triphasés ont les avantages suivants:

• Ils peuvent transmettre une plus grande quantité d’électricité avec la même tension et le même ampérage que les modèles monophasés ou biphasés.

• Leurs conducteurs et l’infrastructure connexe sont plus petits et moins coûteux.

• Il est plus facile de maintenir un flux équilibré dans les circuits triphasés.

• Ils sont moins sujets à la surchauffe et aux pertes d’électricité en ligne.

La loi d’Ohm

Pour garantir l’efficacité de la transmission de l’électricité, il est important de comprendre comment la tension, le courant et la résistance sont liés.

La loi d’Ohm est une formule utilisée pour calculer la relation entre la tension, le courant et la résistance dans un circuit électrique. Nommée d’après le physicien allemand Georg Ohm (1789 - 1854), la loi d’Ohm traite des principales quantités en jeu dans les circuits:

E = I × R

En toutes lettres, cela signifie tension = courant × résistance, ou volts = ampères × ohms, ou V = A × Ω.

Pour les étudiants en électronique, la loi d’Ohm (E = IR) est aussi fondamentalement importante que l’équation de la relativité d’Einstein (E = mc2) l’est pour la physique.

Conducteurs de transmission (lignes)

Les conducteurs de transmission sont simplement les lignes sur lesquelles l’électricité circule entre les centrales de production et le réseau de distribution local. Les tensions sur ces lignes sont généralement comprises entre 100 et 760 kilovolts.

Matériau du conducteur

Les lignes de transport sont le plus souvent constituées d’un centre en acier et d’une gaine en aluminium. C’est dans la couche d’aluminium que l’électricité est transportée, tandis que le centre en acier assure la résistance.

Taille du conducteur

La taille des conducteurs dépend du palier de tension, de la quantité d’énergie transmise et de la distance à parcourir.

Ils sont dimensionnés pour atteindre un juste équilibre entre la taille, qui doit être suffisante pour qu’ils fonctionnent efficacement, le poids et le coût des matériaux, qui doivent être réduits au minimum.

Considérations relatives à la conception

Quand le transport à haute tension est effectué au moyen de lignes bien conçues, on peut à la fois réduire le courant et la résistance dans les conducteurs, donc diminuer les pertes d’électricité en ligne.

La distance entre les pylônes est un autre élément important de la conception. Cette dernière doit tenir compte de facteurs tels que les températures extrêmes, le givre et le vent, ainsi que des variables clés que sont l’affaissement, le balancement et le galop de la ligne.

Affaissement, balancement et galop

Les lignes électriques étant exposées aux éléments, elles peuvent subir des contraintes qui modifient leur longueur et leur mouvement. Ces facteurs sont pris en considération lors de la conception du réseau de transport.

Affaissement

Les lignes de transport se dilatent et se contractent sous l’effet des changements de température, ce qui signifie qu’elles s’allongent sous l’effet de la chaleur et raccourcissent sous l’effet du froid. Pour s’adapter à ce phénomène, les ingénieurs déterminent quel doit être le niveau d’affaissement de la ligne entre deux pylônes.

L’affaissement nécessaire dépend de facteurs externes comme la météo et de facteurs internes, comme la quantité d’électricité transportée par la ligne. Plus la charge est grande, plus l’affaissement est important.

Balancement et galop

Quand il y a du vent, les lignes de transport se balancent d’un côté à l’autre et peuvent aussi «galoper» (un mouvement de haut en bas semblable à celui d’une vague) par très mauvais temps. Il faut également prendre ceci en considération pour déterminer la hauteur des lignes, ainsi que la largeur de la surface qu’il faut dégager.

On ajoute souvent des poids aux lignes de transport pour supprimer le balancement et le galop et pour stabiliser la structure globale lorsque les conditions sont venteuses. Des «boules de marquage» de grande taille et de couleur vive sont également suspendues aux lignes de transport pour être visibles quand on est au sol ou dans les airs (avions).

Les lignes alourdies par une forte accumulation de glace sont beaucoup moins résistantes au vent, ce qui explique en grande partie les pannes à grande échelle qui ont lieu pendant les tempêtes de verglas.

Isolateurs et câbles de garde

Les isolateurs et les câbles de garde fournissent un support et une protection aux lignes de transport.

Les isolateurs ou supports isolants servent à fixer les lignes de transport aux pylônes. Ils sont fabriqués en verre, en porcelaine ou en polymères (un matériau semblable au plastique). Ils supportent le poids des lignes en empêchant le courant de passer des lignes au pylône et dans le sol. Les isolateurs doivent avoir une résistance mécanique élevée pour supporter la longueur des lignes malgré les vents forts et la glace, et ils doivent avoir une résistance électrique élevée pour minimiser les fuites de courant. Les isolateurs doivent également évacuer l’eau de pluie et être autonettoyants pour conserver leurs qualités isolantes.

Les câbles de garde sont faits d’acier nu et sont situés au sommet des pylônes. Ils servent à protéger la ligne en interceptant les coups de foudre potentiellement très préjudiciables avant qu’ils ne touchent les lignes de transmission de courant situées en dessous.

Problèmes et incidence du transport

Le transport est important pour combler l’écart entre la production et la distribution, pour transporter efficacement l’électricité sur de longues distances et pour relier les réseaux provinciaux, régionaux et nationaux. Toutefois, le réseau de transport présente certains inconvénients.

• Les lignes de transport traversent de longs corridors, ce qui a des répercussions environnementales et peut entrer en conflit avec d’autres utilisations des terres.

• Les grands pylônes et d’autres infrastructures doivent être construits et entretenus dans ces couloirs.

• Les lignes à haute tension sont dangereuses, et la hauteur des pylônes et la largeur des emprises les tiennent à distance.

Vérification des connaissances

• Centres de contrôle : Rétablissent, détournent et interrompent le transport d’électricité à distance

• Pylônes : Transportent les conducteurs ou les lignes de transport sur de longues distances

• Emprises : Permettent d’accéder plus rapidement aux lignes pour les entretenir et les réparer

• Conducteurs de transmission : Transportent l’électricité de la centrale au réseau de distribution

• Isolateurs : Fixent les lignes de transport aux pylônes

• Câbles de garde : Protègent la ligne en interceptant les coups de foudre