Conférence SEE : « La supraconductivité dans les systèmes électriques » Lyon le 18 octobre 2012 La protection de réseau : Les limiteurs de courant supraconducteurs La protection de réseau : Les limiteurs de courant supraconducteurs A. Allais Nexans France Groupe Rhône - Bourgogne

Conférence SEE : « La supraconductivité dans les systèmes électriques » Lyon le 18 octobre 2012 “Les systèmes supraconducteurs moyenne tension sont appelés à révolutionner les réseaux d'énergie intra-urbains.” A. Allais Nexans France Groupe Rhône - Bourgogne

Plan de la présentation 1. Les messages clés 2. Le principe des limiteurs 3. Les applications 4. Conclusion 3

Plan de la présentation 1. Les messages clés 2. Le principe des limiteurs 3. Les applications 4. Conclusion 4

1. Les messages clés Les limiteurs sont disponibles commercialement en moyenne tension jusqu’à 20 kV Bénéfices client :  Interconnexion de sous stations de même tension Sans augmenter les courants de court circuit Mise à niveaux réduites des équipements existants  Sécurité intrinsèque  Maintenance curative réduite 5

Plan de la présentation 1. Les messages clés 2. Le principe des limiteurs 3. Les applications 4. Conclusion 6

Conférence SEE : « La supraconductivité dans les systèmes électriques » Lyon le 18 octobre Très forte augmentation de la résistance au delà du courant critique 2. Principe des limiteurs supra Les limiteurs de courant sont basés sur la transition de l’état supraconducteur (R=0) à l’état résistif TcTc JcJc BcBc Etat Supraconducteur Température Champ magnétique Densité de courant

Conférence SEE : « La supraconductivité dans les systèmes électriques » Lyon le 18 octobre 2012 Massifs Bi Les éléments actifs Rubans déposés YBaCuO Matériaux supraconducteurs adaptés:

Conférence SEE : « La supraconductivité dans les systèmes électriques » Lyon le 18 octobre 2012 NormalCourt - circuitRécupération Temps Courant © Mathias Noe 2. Comportement dans un réseau Courant max sans limitation Limitation instantanée Instantané Réaction en 1-2 millisecondes Automatique Pas d’interrupteur extérieur Remise en marche automatique Sans maintenance sauf pour les cryoréfrigérateurs

Plan de la présentation 1. Les messages clés 2. Le principe des limiteurs 3. Les applications 4. Conclusion 10

Conférence SEE : « La supraconductivité dans les systèmes électriques » Lyon le 18 octobre 2012 Possibilité de couplage des réseaux (limitation des surintensités) Couplage de sous-stations de distribution Protection des équipements électrotechniques (transformateurs et redresseurs….) Protection des micro-réseaux locaux avec leur propre génération de courant ( complexes industriels,..) 3. Les applications

3. Couplage de sous-stations 12 Moyenne Tension Haute Tension Limiteur Couplage de réseaux = Addition des courants de court-circuit Grâce au limiteur Suppression des redondances des sous réseaux Utilisation optimisée du réseau  Utilisation de moins de terrain  Meilleur qualité de la tension Moyenne Tension

3. Limiteur connecté au réseau de Manchester Projet avec Electricity North West (UK 2009) Courant Nominal 100 A Tension Nominal 12 kV Temps de limitation 120 ms

Conférence SEE : « La supraconductivité dans les systèmes électriques » Lyon le 18 octobre 2012 Courant Nominal 800 A Tension Nominale 12 kV Courant de limitation7000 A Durée de limitation 120 ms 3. Limiteur de la centrale électrique de Boxberg Projet avec Vattenfall en Allemagne (2009)

Limiteur moyenne tension triphasé 1 kA / 20 kV basé sur les rubans YBaCuO ( 2009 – 2013) 3. Projet Européen ECCOFLOW

KosiceBarcelona Siegen Milan Stockholm 3. ECCOFLOW : 15 partenaires coordonnés par Nexans dont 5 opérateurs

Conférence SEE : « La supraconductivité dans les systèmes électriques » Lyon le 18 octobre 2012 Impédance négligeable en mode nominal Compact Auto- déclenchement Pas de coupure brutale Récupération automatique et rapide Intrinsèquement sûr Avantages fonctionnels Couplage de réseaux Intégration des ressources d’énergie distribuées Augmentation locale des puissances sans augmentation des niveaux de protection Principales applications Utilisation optimale des réseaux existant Gain en efficacité Limitation ou décalage des investissements lourds Protection et plus grande longévité des équipements Plus grande fiabilité Avantage économique et environnementaux 3. Avantages des limiteurs et leurs applications

Conférence SEE : « La supraconductivité dans les systèmes électriques » Lyon le 18 octobre 2012 FCL T1T2 G HV MV 3. Applications Exemple: couplage de réseau Le limiteur limite la contribution de chaque sous réseaux au courant de court circuit du réseau de distribution Plus grande disponibilité du système lié à la connexion des générateurs et des transformateurs en parallèle.

Conférence SEE : « La supraconductivité dans les systèmes électriques » Lyon le 18 octobre 2012 T1T2 G HV MV FCL 3. Applications Injection de puissance Le limiteur réduit les contributions au court circuit : Des postes HTA/HTB et des générateurs distribués dans le réseau Du réseau dans les branches de générations distribuées Plus grande disponibilité du système lié à la connexion des générateurs et des transformateurs en parallèle. (HTA) (HTB)

Conférence SEE : « La supraconductivité dans les systèmes électriques » Lyon le 18 octobre 2012 T1T2 G HV MV FCL 3. Applications Protection et sécurité de la distribution Le limiteur permet d’alimenter des clients via le réseau de distributions connecté à des sous stations HTB/HTA et des ressources distribuées, tout en les protégeant des courants de court-circuit du réseau et sans augmenter le courant de court circuit global.

Les limiteurs supra sont sans impact sur le réseau en mode nominal  Alors que les réactances série ajoutent une impédance non négligeables pouvant créer des instabilités. 3. Complémentarités avec les systèmes conventionnels de protection Les limiteurs supra ne coupent pas brutalement le courant  Ce qui permet d’utiliser les protections existantes pour la détection et l’isolement  Alors que les limiteurs pyrotechniques provoquent une coupure instantanée

Les limiteurs supra n’ont pas besoin d’être actionnés  Ils se déclenchent à un certain courant par conception sans risque de panne d’un système d’actionnement extérieur  Alors que les limiteurs pyrotechniques sont tributaires d’une détection et d’un actionneur 3. Complémentarités avec les systèmes conventionnels de protection Les limiteurs supra redeviennent opérationnel sans intervention en très peu de temps  Récupération rapide grâce à une grande inertie thermique et l’assistance d’un cryoréfrigérateur  Les limiteurs pyrotechniques demandent systématiquement un remplacement du système actif

Plan de la présentation 1. Les messages clés 2. Le principe des limiteurs 3. Les applications 4. Conclusion 23

Conférence SEE : « La supraconductivité dans les systèmes électriques » Lyon le 18 octobre Conclusion Les limiteurs supraconducteurs … …sont une solution pour utiliser les réseaux existants d’une manière optimale en augmentant leur efficacité, leur durée de vie et en limitant les investissements … sont complémentaires avec les systèmes de protections existants

Conférence SEE : « La supraconductivité dans les systèmes électriques » Lyon le 18 octobre Conclusion Le dimensionnement et l’insertion d’un limiteur supraconducteur résistif demande une approche système à l’échelle du réseau  avec l’opérateur et l’utilisateur  avec les fournisseurs d’équipement de protection

Conférence SEE : « La supraconductivité dans les systèmes électriques » Lyon le 18 octobre 2012 Merci pour votre attention !