Nelson River DC Transmission System

Schéma d'un bipole HVDC

Le bipole 1 comporte les postes de conversion de Radisson et Dorsey, ainsi que deux lignes de transmissions de tension respective +450 kV et -450 kV. Sa puissance maximale est de 1 620 MW[4]. Il a été construit entre mars 1971 et octobre 1977[2].

Chaque phase d'un pole y est constituée de 3 valves de 150 kV en série[4].

Entre 1992 et 1993, les valves à vapeur de mercure du pole 1 ont laissé place à des valves à thyristors livrées par Alstom[5].

Les valves à vapeur de mercure du pole 2 ont quant à elles été remplacées par des thyristors entre 2003 et 2004 par Siemens. L'appel d'offre a eu lieu en 2000. Les pannes se multiplient en effet entre 1995 et 2000 rendant les interruptions de services nombreuses. Les nouvelles valves ont une tension nominale de 166,7 kV, même si elles fonctionnent à seulement 154,5 kV. L'objectif est de pouvoir augmenter la tension de la ligne à 500 kV dans le futur. Après rénovation, la puissance du bipôle 2 est de 1 800 MW. Les autres composants et la structure de la station ont été conservés pour que les travaux restent brefs[6].

Le bipole 2 de Nelson River utilise de manière classique un pont à 12 impulsions par pole. Chaque quadrivalve est montée dans une seule tour.

Le bipôle 2 comporte les postes de conversion d'Henday et de Dorsey, ainsi qu'une ligne de transmission d'une longueur de 937 km. Sa puissance est de 2 000 MW[6] et sa tension est ±500 kV. Chacun de ses pôles est un pont à 12 impulsions, c'est-à-dire que seulement 4 valves sont construites en série. Des thyristors refroidis par eau composent ses valves, c'est une première technique[7]. Il a été construit par Siemens, AEG et BBC. La mise en service du bipôle 2 a eu lieu en trois phases : en octobre 1978, 1 000 MW ont commencé à opérer, en octobre 1984, 500 MW supplémentaires et enfin en 1985 les derniers 500 MW[4].

Les valves sont organisées en trois quadrivalves : une par phase. Chaque valve est constituée de 96 thyristors en série répartis en 16 modules, 91 sont nécessaires pour un fonctionnement normal. Par ailleurs chaque valve dispose également de 8 modules réactifs[4].

Module de valve du bipole 2 : 2 ensemble de 6 thyristors en série sont montés en parallèle, ils sont refroidis à eau. Des capacités sont également montés pour améliorer la répartition de la tension entre les éléments

Montage en quadrivalve. Au total, elles ont une tension de 250 kV et une ampacité de 1 800 A

En 1996, une tempête a endommagé à la fois les bipôle 1 et 2, menaçant de coupure de courant Winnipeg. Seule la liaison électrique avec le Minnesota voisin a permis d'éviter la panne générale. Afin d'éviter que cet événement ne se reproduise, Manitoba Hydro planifie depuis lors la construction d'un troisième bipôle pour améliorer la sécurité électrique. Un nouveau poste électrique doit être construit en banlieue. Des débats ont eu lieu quant au tracé des lignes. Le nouveau bipôle doit permettre d'évacuer l'énergie des nouveaux barrages de Wuskwatim, Keeyask et Conawapa[8]. Sa puissance doit être également de 2 GW et sa tension de ±500 kV. Sa mise en service est prévue pour 2017[9].

Une des difficultés rencontrées pour construire ce nouveau bipôle est l'extrême faiblesse du réseau au nord des lignes. Cela rend la construction d'un poste avec la technologie LCC complexe. La construction d'un VSC est, selon ABB, plus facile dans ce cas[10]. Manitoba Hydro déclare ne pas avoir tranché[9].

L'appel d'offre a été lancé fin 2013. Le 18 septembre 2014, Manitoba Hydro annonce que le consortium Siemens - Mortenson a été choisi pour réaliser la ligne pour un prix d'environ 800 millions de dollars canadiens. La technologie LCC a finalement été préférée[11].

Les postes de Nelson River sont configurés en bipôle, les électrodes ne transmettent donc pas de courant en fonctionnement normal. En cas de défaillance d'un des pôles, elles permettent cependant de maintenir le second pole actif évitant la coupure totale. Dans ce cas, le courant, au lieu de revenir par la ligne électrique, circule entre les deux électrodes[12].

Les Bipôles 1 et 2 partagent une électrode en anneau d'un diamètre de 305 m et distant de 21,9 km du poste de Dorsey. Elle est reliée à la station grâce à une ligne aérienne sur pylônes en bois. Le bipôle 1, côté Radisson, est relié à une électrode de même type de diamètre de 381 m distante de 11,2 km du poste. Enfin, le bipôle 2, côté Henday, a une électrode de diamètre de 548 m situé également à 11,2 km du poste[4].