Transcript CHAPITRE 1 Introduction A – Historique B – Généralités sur la haute tension a.

CHAPITRE 1
Introduction
A – Historique
B – Généralités sur la haute tension
a. Domaines de la haute tension
b. Normalisation
EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1
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1. Introduction > A. Historique
A. Historique
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1. Introduction > A. Historique
6e siècle avant J.-C.
www.mlahanas.de/Greeks/Thales.htm
Thalès de Milet observe qu’un morceau d’ambre frotté acquiert la
capacité d’attirer des fétus de paille ou des brins de poussière.
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1. Introduction > A. Historique
1673
Otto von Guericke invente la machine
électrostatique, qui permet d’obtenir plusieurs
milliers de volts.
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1. Introduction > A. Historique
17e et 18e siècles
L’abbé Jean-Antoine Nollet perfectionne la machine
électrostatique et réalise de nombreuses expériences
de décharges et d’étincelles.
Louis FIGUIER, Les Merveilles de la science – Électricité (1910) p.34
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1. Introduction > A. Historique
1746
Petrus van Musschenbroek découvre par hasard le
condensateur… et reçoit une mémorable décharge
électrique!
Amédée GUILLEMIN, Le magnétisme et l’électricité (1883) p.248
« Je ne m'exposerais pas une seconde fois au même choc,
quand bien même on m'offrirait la couronne de France. »
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1. Introduction > A. Historique
Benjamin FRANKLIN, Œuvres complètes (1773) tome 1, p.339
1752
Benjamin Franklin suppose
que la foudre est un
phénomène électrique.
Il propose de construire une guérite
équipée d’une pointe, pour capter le
« fluide » des nuages et voir si l’on peut
en tirer des étincelles du même genre
que celles que l’on produit dans les
laboratoires à l’aide de la machine
électrostatique.
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[1]
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1. Introduction > A. Historique
1780
Luigi Galvani (1737-1798) observe que des cuisses de
grenouilles, à proximité d’une machine électrostatique,
sont animées de soubresauts, quand une étincelle se produit
Louis FIGUIER, Les Merveilles de la science – Électricité (1910) p.71
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1. Introduction > A. Historique
EXPÉRIENCE
1800
Alessandro Volta (1745-1827) invente la pile électrique
(courant continu) en empilant des rondelles de zinc et
de cuivre, séparée par un électrolyte.
1831
Joseph Henry (1797-1878) et Michael
Faraday (1791-1867) inventent
indépendamment le courant alternatif.
La basse tension est née !
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1. Introduction > A. Historique
THÉORIE
1820
André-Marie Ampère (1775-1836) formule les
lois de l’électrocinétique et de l’induction
magnétique. Il les expose l’année suivante
devant l’Académie des sciences de Paris.
1864
James Clerk Maxwell (1831-1879) présente les
équations générales de l’électromagnétisme à la
Royal Society de Londres.
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1. Introduction > A. Historique
APPLICATIONS
1895
La puissance initiale, de 30 MW, sera
progressivement augmentée jusqu’à 147 MW
avant la Première Guerre mondiale. La centrale
alimentait un réseau de 32 km, sous 11 kV.
www.electroherbalism.com
Mise en service de la première centrale électrique du monde, sur les
chutes du Niagara. Elle est l’œuvre de Nikola Tesla (1856-1943) et de
George Westinghouse (1846-1914).
Et le monde entra dans l’ère électrique !
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1. Introduction > A. Historique
De la boule de soufre…
à la centrale électrique
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1. Introduction > A. Historique
20e siècle
Au cours du 20e siècle, les recherches en haute tension ont porté
principalement sur :

Le développement et l’amélioration des matériaux isolants.

La modélisation du vieillissement et la planification de l’entretien et du
renouvellement des installations haute tension.

L’étude « tous azimuts » des processus de décharge électrique.

L’optimisation, par simulation informatique, de la conception des
équipements, du point de vue de leur fonctionnalité et de leur coût.

La mise au point de méthodes de surveillance en continu et de diagnostic.

La mise au point de système de mesure à large bande passante et intégrant
des traitements statistiques.

La normalisation des systèmes et des procédures d’essai.
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1. Introduction > B. Généralités sur la haute tension
B. Généralités sur
la haute tension
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1. Introduction > B. Généralités sur la haute tension > a. Domaines de la haute tension
Définition de la haute tension
Définition : une haute tension est toute tension qui engendre, dans les
composants d’un système, des champs électriques suffisamment
intenses pour modifier, de manière significative, les propriétés de
la matière, en particulier des matériaux isolants.

Les systèmes à haute tension sont souvent le siège de phénomènes non
linéaires ou se produisant à partir d’un seuil. Exemple : l’arc électrique.
Seuils de tensions :






Basses tensions : au-dessous de 1 kV.
Moyennes tensions : 1 ~ 33 kV.
Hautes tensions : 33 ~ 230 kV
Très hautes tensions : 230 ~ 800 kV
Ultra hautes tensions : au-dessus de 800 kV
[2]
En électronique, on parle de transistor à haute tension à partir de 5 V.
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1. Introduction > B. Généralités sur la haute tension > a. Domaines de la haute tension
Les réseaux électriques
Le développement des réseaux électriques a constitué la première
utilisation, à grande échelle, des hautes tensions.
Pour augmenter la puissance transportée, on peut :

augmenter le courant :
 augmentation de l’échauffement (maximum admis: 60°C)
 augmentation de la section
 augmentation du poids

augmenter la tension :
 augmentation du champ électrique
 augmentation des distances d’isolement
 apparition de phénomènes potentiellement perturbants
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1. Introduction > B. Généralités sur la haute tension > a. Domaines de la haute tension
Perturbations dues à la haute tension
Différents phénomènes potentiellement perturbants sont
propres à la haute tension (champs électriques élevés) :


Claquage diélectrique
 Détérioration provisoire ou définitive des spécifications de l’isolant
Une isolation est dite autorégénératrice si elle retrouve ses propriétés
isolantes à peu près intactes après le claquage. Ce n’est pas le cas des
solides qui, une fois perforés, doivent être remplacés. Les isolations au
papier imprégné d’huile sont aussi autorégénératrices, car l’huile va
remplir un éventuel trou provoqué par un claquage à travers le papier.

L’effet de couronne
 Perturbations sonores, rayonnement électromagnétique, perte
d’énergie active, production d’ozone

Décharges partielles
 Détérioration des isolants

Dangers des tensions et des champs électriques pour l’être humain
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1. Introduction > B. Généralités sur la haute tension > b. Normalisation
Organismes de normalisation
International
[3]

CEI : Commission électrotechnique internationale qui a
publié près de 2000 documents de différents types.

CISPR : Comité international spécial des perturbations radioélectriques.
Fondé, en 1934 pour protéger les radioamateurs contre les
perturbations engendrées par les réseaux électriques.

ISO : International Organization for Standardization.
Europe

CENELEC : Comité européen de normalisation électrotechnique (dont la
Suisse fait partie), orienté vers la sécurité des produit mis sur le marché.

DIN : Deutsches Institut für Normung.

NF : normes de l’Association française de normalisation
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1. Introduction > B. Généralités sur la haute tension > b. Normalisation
Organismes de normalisation
États-Unis


ASTM : American Standard Test Method.
MIL-Std : Military Standards.
Suisse


Électrosuisse.

CES : Comité électrotechnique suisse.

SNV : Association suisse de normalisation.

ASUT : Association suisse des télécommunications.
Les normes électrotechniques appliquée en Suisse sont généralement
reprises des normes européennes.
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1. Introduction > B. Généralités sur la haute tension > b. Normalisation
Disposition normalisée
États-Unis
Europe
Les positions du futur...
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1. Introduction > B. Généralités sur la haute tension > b. Normalisation
L’avenir de la haute tension
Aujourd’hui, les développement de la haute tension sont
surtout orientés vers l’optimisation en termes économiques.
Réseaux électriques
Dans un contexte de marché de l’électricité libéralisé, il est important
de pouvoir prévoir les défaillances. Les méthodes utilisées sont :
• la modélisation informatique des équipements et des phénomènes.
• la surveillance en continu (monitoring) des systèmes.
• l’analyse des données obtenues, au moyen de traitements
mathématiques complexes (statistiques multivariables, réseaux de
neurones artificiels, logique floue…)
Autres applications
Dans certains domaines (par exemple: spatial), les nouveaux matériaux
isolants permettent d’élever les niveaux de tension et d’optimiser ainsi
les coûts et/ou les performances des dispositifs concernés.
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