Tours de transmission et systèmes souterrains : comparaison des coûts, de la maintenance et de l'efficacité

Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi des systèmes de câbles souterrains sont nécessaires alors que des pylônes de transmission sont déjà en place ? S'agit-il d'une question d'efficacité du transport d'électricité ou d'autres facteurs, comme les coûts de construction ? Cet article propose une comparaison et une analyse détaillées des pylônes de transmission et des systèmes souterrains, en se concentrant sur trois dimensions : le coût, la maintenance et l'efficacité. Cet article vise à fournir une base solide pour la prise de décision par les compagnies d’électricité, les entrepreneurs en ingénierie et les planificateurs de projets.

Que sont les tours de transmission et les systèmes de câbles souterrains ?

Définition de base d'une tour de transmission

Tours de transmission , également connues sous le nom de tours de transmission aériennes, sont des structures en acier ou en béton utilisées pour soutenir et sécuriser les lignes de transmission à haute tension. Ils sont généralement construits à partir d'acier d'angle ou de tuyaux en acier, assemblés par boulons ou par soudure, et sont capables de résister aux charges verticales et à la tension latérale des lignes. Les types courants comprennent les tours de suspension, les tours de tension, les tours d'angle et les tours terminales, chacune choisie en fonction de l'alignement, de la portée et de la charge de la ligne. La fonction principale d’une tour de transmission est de maintenir une hauteur de sécurité pour les conducteurs, d’assurer une distance de sécurité entre les lignes et par rapport au sol, et d’empêcher les courts-circuits entre phases et les dangers potentiels pour le personnel et les installations.

Introduction aux systèmes de câbles souterrains

Les systèmes de câbles souterrains transmettent l’énergie électrique en posant des câbles isolés sous terre. Ils utilisent des structures d'isolation et de blindage multicouches, enterrant les câbles haute tension dans des tuyaux souterrains, des tunnels ou des tranchées pour les protéger contre les interférences externes et les dommages environnementaux. Les câbles souterrains sont généralement constitués d'un conducteur, d'une isolation, d'un blindage et de couches de protection, ce qui les rend adaptés à une utilisation dans des environnements urbains où l'espace est limité ou esthétique.

Comparaison des environnements et des contraintes applicables

Les tours de transmission sont plus adaptées à la transmission longue distance à haute tension, en particulier dans les zones ouvertes ou rurales. Ils sont relativement économiques à construire et faciles à entretenir. Les systèmes de câbles souterrains sont souvent utilisés dans les centres urbains, les zones écologiquement sensibles ou les zones nécessitant une acuité visuelle élevée. Cependant, leur construction est longue, leurs coûts sont élevés et leur entretien est complexe. Dans l’ensemble, l’adéquation de chaque système dépend du terrain, de l’environnement, du budget et des exigences techniques du projet.

Comparaison des coûts des pylônes de transmission et des câbles souterrains

Analyse des coûts de construction

Coûts des matériaux, de la conception et de l'installation des pylônes de transmission:  La construction de lignes aériennes nécessite généralement de l’acier, des fondations en béton, des conducteurs et des isolateurs. La phase de conception nécessite des calculs de charge, une analyse des vibrations induites par le vent et une optimisation de la ligne. L'installation comprend l'assemblage de la tour, le coulage des fondations et l'installation des conducteurs. En comparaison, le coût par kilomètre d’une tour de transmission est relativement faible, en particulier dans les zones à terrain plat et aux conditions de construction favorables.

Frais d'excavation, de pose, d'isolation et de protection des câbles souterrains: Les systèmes souterrains nécessitent le creusement de tranchées, la construction de canalisations ou de tunnels, ainsi que l'utilisation de matériaux isolants et d'imperméabilisation haute performance. Pendant la construction, des problèmes tels que les obstructions souterraines, la déviation du trafic et la protection de l'environnement doivent être pris en compte. Ces facteurs augmentent considérablement les coûts de construction, en particulier dans les zones urbaines densément peuplées, où le coût par kilomètre est souvent plusieurs fois supérieur à celui des lignes aériennes.

Différences de coût selon les niveaux de tension: À mesure que les niveaux de tension augmentent, l’épaisseur de l’isolation et les exigences de blindage des câbles souterrains augmentent, ce qui entraîne une augmentation exponentielle des coûts. Les tours de transmission, tout en nécessitant des matériaux plus résistants, connaissent une augmentation globale des coûts plus faible.

Par conséquent, les lignes aériennes sont généralement plus économiques pour la transmission à haute tension ou à ultra-haute tension sur de longues distances.

Coûts d'exploitation à long terme

Entretien et fréquence: Les lignes de transmission sont situées au-dessus du sol, ce qui rend les points de défaut facilement visibles et la maintenance relativement simple et rapide. Les défauts des câbles souterrains sont difficiles à localiser, nécessitant un équipement de test et une excavation spécialisés, ce qui entraîne des coûts de maintenance plus élevés.

Coûts du cycle de vie:  Analyse du retour sur investissement : les lignes aériennes ont généralement une durée de vie de 40 à 60 ans, tandis que les câbles souterrains, en raison du vieillissement de l'isolation et de l'humidité, ont une durée de vie plus courte et des coûts de remplacement plus élevés. Tout au long de leur cycle de vie, les pylônes de transmission offrent un retour sur investissement supérieur.

Facteurs externes affectant les coûts: Un terrain complexe, de mauvaises conditions géologiques, des exigences d’urbanisme et des conditions météorologiques extrêmes peuvent tous avoir un impact sur les coûts. Par exemple, la construction de lignes aériennes est plus difficile dans les zones montagneuses ou sujettes aux tremblements de terre, tandis que les câbles souterrains sont confrontés à des défis tels que la corrosion des eaux souterraines ou des sols. Ces facteurs doivent être évalués de manière exhaustive lors des étapes initiales de planification.

Maintenance et fiabilité des pylônes de transmission et des systèmes souterrains

Facilité d'entretien:

• Étant donné que les lignes de transmission sont exposées, l’inspection et la maintenance sont pratiques, et des technologies telles que les inspections par drone et l’imagerie thermique infrarouge peuvent améliorer l’efficacité.
• Les câbles souterrains, en revanche, nécessitent des tests de câbles et un positionnement précis avant l'excavation et la réparation, ce qui prend beaucoup de temps et affecte une grande zone.

Risque de panne de courant:

• Les lignes aériennes sont plus sensibles aux perturbations météorologiques (telles que la foudre et les typhons), mais les défauts peuvent être rapidement résolus et les pannes sont plus courtes.
• Les câbles souterrains sont moins sensibles aux interférences environnementales, mais en cas de panne, les réparations prennent plus de temps, ce qui entraîne un risque plus élevé de pannes de courant.

Exigences techniques de maintenance:

• L'entretien des lignes aériennes implique principalement des révisions mécaniques et structurelles, avec un niveau de difficulté technique modéré.
• Les câbles souterrains, en revanche, nécessitent des exigences plus strictes, notamment en matière de tests électriques, de restauration de l'isolation et de contrôle environnemental. Les coûts de main-d’œuvre et d’équipement sont nettement plus élevés que pour les tours de transmission.

Comparaison de l'efficacité et des performances des pylônes de transmission et des câbles souterrains

Efficacité de la transmission

Différences de performances conductrices entre les lignes aériennes et souterraines:

• Les câbles souterrains ont une mauvaise dissipation de la chaleur, ce qui entraîne une augmentation de la température du conducteur et une capacité de transport de courant limitée.
• Les conducteurs installés dans les tours de transmission, en revanche, présentent une excellente dissipation thermique, ce qui leur permet de transporter des courants plus élevés et d'améliorer l'efficacité de la transmission.

Analyse de la distance de transmission et de la perte de puissance:

• Les câbles souterrains ont un effet de capacité important, ce qui entraîne des pertes de puissance réactive importantes sur de longues distances de transmission, ce qui les rend inadaptés à la transmission sur de très longues distances.
• Les lignes de transmission aériennes sur les pylônes de transmission peuvent toutefois produire de faibles pertes d'énergie si elles sont correctement conçues, ce qui les rend adaptées à la transmission longue distance et à haute puissance.

Facteurs de sécurité et environnementaux

Impact des pylônes de transmission sur l'utilisation des terres et l'environnement : les lignes aériennes nécessitent un couloir plus large, occupent une zone relativement grande et ont un impact sur le paysage. Cependant, le processus de construction est plus court et les perturbations environnementales sont gérables.

Dissipation de chaleur des câbles souterrains et risques de construction : Bien que les systèmes souterrains offrent un impact visuel minimal, ils créent des perturbations importantes pendant la construction, ce qui peut avoir un impact sur le réseau de canalisations souterraines et sur l'environnement écologique. La dissipation de la chaleur est également difficile, nécessitant des mesures de refroidissement, augmentant la consommation d’énergie et rendant la maintenance plus difficile.

Scénarios applicables et recommandations de sélection

Quand choisir une tour de transmission : Convient aux projets de transmission longue distance, à haute puissance et sensibles au budget, en particulier dans les zones rurales ou suburbaines, où elle offre une solution plus rentable.

Quand choisir un système souterrain : Convient aux projets dans des zones urbaines densément peuplées, avec des exigences d’aménagement paysager élevées ou un terrain limité. Bien que coûteux, il peut répondre à des exigences spatiales et esthétiques.

Exemples d'application de solutions hybrides : Certains projets utilisent une combinaison de solutions aériennes et souterraines, comme l'utilisation d'une tour de transmission à la périphérie de la ville et la transition vers des câbles souterrains dans le centre-ville pour équilibrer les considérations économiques et environnementales.

Conclusion

Les tours de transmission et les systèmes de câbles souterrains ont chacun leurs avantages et leurs inconvénients, et le choix dépend de l'échelle du projet, du budget, des exigences environnementales et techniques. D'un point de vue financier, les tours de transmission offrent des avantages, tandis que les systèmes de câbles souterrains sont plus adaptés aux contraintes esthétiques et d'espace. Compte tenu de la facilité d’entretien et de l’efficacité à long terme, les pylônes de transmission restent l’option privilégiée pour la plupart des projets de transmission longue distance.

Il est conseillé aux décideurs du projet d’évaluer en profondeur le terrain, les exigences de charge, les exigences environnementales et les stratégies de maintenance à long terme lors de la planification initiale. Si nécessaire, ils peuvent combiner les avantages des deux options pour obtenir la solution optimale. En tant que fabricant professionnel de tours de transmission, JOISYNC offre un soutien complet de la conception, de la fabrication et de l'installation pour garantir la sécurité du projet et une efficacité économique maximisée.