GK Dürnrohr

Le GK Dürnrohr est une installation de HVDC back to back qui a été utilisée pour la réalisation d'une interconnexion du réseau électrique autrichien avec le réseau tchèque.



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HVDC - Électronique de puissance - Électronique

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Le GK Dürnrohr[1] est une installation de HVDC back to back (courant continu haute tension dont les deux extrémités sont sur le même site) qui a été utilisée pour la réalisation d'une interconnexion du réseau électrique autrichien avec le réseau tchèque. Elle a été utilisée de 1983 à 1996.

Cette installation a été construite par Siemens près de la ville de Zwentendorf an der Donau   (en) , à 50 km à l'ouest de Vienne, Basse-Autriche[2]. La station, comportant 1056 thyristors, peut transporter une puissance de 550 MW sous une tension de service de 145 kV. Les pertes totales de l'installation sont de 1, 4 % de la puissance transmise.

Construction

Le projet de construction de cette station commença en 1975 après que l'Autriche et la Pologne aient conclu un accord d'échange d'énergie électrique par l'intermédiaire d'une ligne à haute tension traversant la Tchécoslovaquie. Les travaux de construction ont commencé à la fin de l'année 1980. Au début de 1982, la construction était assez avancée pour permettre l'installation des équipements électriques. Au milieu de 1983, la procédure de mise en fonctionnement de l'installation a commencé. Au milieu du mois de juin 1983, les premiers échanges expérimentaux d'énergie avec la Tchécoslovaquie ont eu lieu. L'inauguration officielle a eu lieu le 1er septembre 1983.

Bâtiment

Le convertisseur statique de l'usine est positionné dans un bâtiment en béton armé de 29, 8 mètres de long, 15, 4 mètres de large et 13, 8 mètres de haut. Sur les côtés du bâtiment sont disposés deux baies abritant les transformateurs du convertisseur statique. Pour des raisons de protection anti-incendies les murs de la partie abritant le convertisseur statique font 20 cm d'épaisseur et sont équipés d'une isolation en laine de roche. Le bâtiment est entièrement recouvert de tôles galvanisées qui servent de blindage antiparasite et de protection contre les intempéries.

Le bâtiment abritant le convertisseur statique dispose aussi d'un cave abritant le dispositif d'air conditionnée, le dispositif de refroidissement par eau du convertisseur mais aussi le dispositif de traitement des eaux.

Transformateurs

Des deux côté du convertisseur statique il y a deux transformateurs triphasés de 335 MVA avec un rapport de transformation de 400 :63. Le primaire de l'ensemble des transformateurs du convertisseur statique est couplé en étoile, alors que de chaque côté du convertisseur un transformateur a son enroulement secondaire couplé en étoile et l'autre en triangle. Les transformateurs dont le primaire et le secondaire sont couplés en étoile sont du même type que ceux dont le primaire est couplé en étoile et le secondaire en triangle. Néanmoins, les deux types de transformateurs ne sont pas semblables.

Convertisseur statique

Le convertisseur statique, défini comme un redresseur/onduleur à douze impulsions, utilise pour chaque bras de redresseur 44 thyristors en série ayant chacun une tension de blocage VRRM de 4, 2 kV et un courant nominal ITAV de 3 790 A. Le nombre total de thyristors utilisés dans l'installation est de 1 056. Ils sont constitués d'un wafer de 100 mm de diamètre, ce qui l'époque de la construction en faisait les plus gros thyristors du monde[3].

Chaque convertisseur statique consiste en 3 tours de thyristors installées dans un hall. Chaque tour de thyristors contient une branche de redresseur à douze impulsions. Pour chaque branche de redresseur, des rangées de 4 modules de thyristors sont disposés en 2 étages. Entre ces étages de modules de thyristors sont positionnés une inductance de commutation un condensateur. Un élément de protection contre les surtensions (varistance) est positionné en parallèle sur chaque bras de redresseur.

Chaque module de thyristors consiste en une mise en série de 11 thyristors, un circuit série résistance-condensateur est positionné en parallèle sur chaque thyristor. L'énergie indispensable à l'amorçage des thyristors est aussi prélevée à partir de ces circuits RC. Comme les thyristors et leur circuits électroniques d'amorçage sont portés à un potentiel de très haute tension, la transmission des impulsions d'amorçage depuis l'électronique de commande (au potentiel de la terre) est réalisée par des fibres optiques. Une deuxième vague de fibres optiques assure la transmission des informations venant des modules de thyristors jusqu'à l'électronique de contrôle principale (aussi au potentiel de le terre). Le dispositif SIMATIC S5 est employé comme élément de contrôle-commande.

Les thyristors et les inductances de commutation positionnées en série sont refroidies à l'eau dé-ionisée circulant en circuit fermé. La chaleur dégagée est délivrée à un échangeur constitué d'un mélange d'eau et de glycol. La chaleur est ensuite transmise à l'environnement par des dissipateurs thermiques à évaporation.

La maintenance s'opère par échange de modules dédiés contre de nouveaux modules semblables, les modules défectueux sont examinés dans une salle d'inspection et de réparation. Pour cela une plateforme télescopique ascensionnelle et une grue sont installées dans le hall du convertisseur statique.

Inductance de lissage

Une inductance de lissage de 85 mH (avec circuit magnétique) est positionnée côté est de l'usine, sa convection thermique est assurée par un bain d'huile haute tension. Elle est construite par la société ELIN.

Filtre AC

Le filtrage AC est constitué de 4 filtres à résonance série disposés de chaque côté de l'usine. Chaque filtre est constitué d'un condensateur de 2 µF connecté en série avec une bobine à air aux limites de laquelle est connectée en parallèle une résistance de 615 Ω}. Un filtre de chaque côté de l'usine utilise une bobine de 41 mH alors que l'autre utilise une bobine de 29 mH. Afin d'effectuer une compensation d'énergie réactive, chaque sortie de puissance est connectée à une batterie de condensateurs. Leurs valeurs est de 2 µF pour la sortie vers la Tchécoslovaquie et de 1 µF pour celle connectée à l'Autriche.

Ligne à haute tension vers la République tchèque

La ligne HT de 102 km vers la sous-station de Slavětice   (de) en République tchèque est réalisée par une ligne mono-conducteur sous une tension de 380 kV. En Tchéquie, la ligne utilise deux conducteurs, tandis qu'en Autriche elle utilise trois conducteurs. La ligne coupe la frontière non loin de Kleinhaugsdorf   (de) .

Arrêt

Après la synchronisation des réseau électrique d'Europe de l'Est et de l'Ouest le 17 octobre 1995, cette installation est restée fonctionnelle jusqu'au 31 octobre 1996. Ce prolongement de fonctionnement est dû au fait, qu'au contraire de l'Allemagne, l'Autriche n'avait pas de ligne HT de 380 kV. Cependant, après l'installation de centrales assurant le réglage fréquentiel, la Pologne et la République tchèque ont pu être reliées directement sans passer par une liaison HVDC et cette installation fut arrêtée.

Notes

  1. Abréviation allemande pour : Gleichstromkurzkupplung Dürnrohr, qui signifie : «couplage court à courant continu de Dürnrohr»
  2. (en) economic expert - Zwentendorf
  3. (en) Siemens - HVDC, page 9 [pdf]

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