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Chapitre 1 Généralités sur la Haute Tension 87 Chapitre 1 Généralités sur la Ha

Chapitre 1 Généralités sur la Haute Tension 87 Chapitre 1 Généralités sur la Haute Tension 1.1 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. 1.2 Classification des lignes électrique (Domaines de tension) Il est d'usage de classer les lignes électriques en fonction de leur tension de fonctionnement, Les réseaux de transport sont triphasés, sans conducteur de neutre.  Très basse tension - moins de 50 volts ;  Basse tension - moins de 1 000 volts, utilisée pour la connexion vers un immeuble d'habitation ou de petits clients commerciaux et de l'utilitaire ;  Moyenne tension - entre 1 000 volts (1 kV) et 33 kV, utilisée pour la distribution dans les zones urbaines et rurales ;  Haute tension - entre 33 kV et 230 kV utilisée pour le transport de grandes quantités d'énergie électrique ;  Très haute tension - plus de 230 kV à 800 kV utilisée pour de longues distances, de très grandes quantités d'énergie électrique ;  Ultra haute tension - supérieure à 800 kV. Tableau 1.1 Classification de la tension selon la norme NF_C18-510 en 2009 Tension Alternatif Continu Très basse tension TBT Un ≤ 50 V Un ≤ 120 V Basse tension BT 50V< Un ≤ 103V 120V< Un ≤ 1.5 103V Haute tension HTA 103V< Un ≤ 50 103V 1.05 103V< Un ≤ 75 103V HTB Un > 50 103V Un > 75 103V Chapitre 1 Généralités sur la Haute Tension 88 Leurs fréquences sont 50 ou 60 Hz (quelques cas à 16 2/3 Hz) avec des courant transportés vont de 400 à 3 000 A.  USA : tension maximale de transport est 765 kV;  CANADA, elle est de 735 kV;  EUROPE DE L’OUEST : elle est de 400 kV;  JAPON: une ligne de 1000 kV a été construite ;  Dans la plupart des pays la tension varie entre 220 et 500 kV. II existe des projets jusqu’à 1 200 kV. 1.3 Utilité de la haute tension L’énergie électrique sort des centrales avec une tension de quelques kV (5 à 10 kV), le transport se fait avec une haute tension (220 kV et plus) pour abaisser le courant en ligne donc minimiser les pertes Joule, diminuer la section des conducteurs et pouvoir transiter de grandes puissances. Le développement des réseaux électriques a constitué la première utilisation, à grande échelle, des hautes tensions. Les centrales de production d'énergie électrique sont fréquemment situées à de grandes distances de lieux de consommation. P2 = U2.I2. cos ϕ avec I1 = I2 = I et ϕ : est l'angle de déphasage (tension, courant) Rl et Ll sont respectivement la résistance linéique et l'inductance linéique de la ligne On constant d'après la relation de la puissance que deux variables entre en jeu afin d'augmenter la puissance électrique transporté soit:  l'élévation du courant :  Augmentation de l’échauffement ;  Augmentation de la section ;  Augmentation du poids.  l'élévation de la tension :  Augmentation du champ électrique ;  Augmentation des distances d’isolement. Chapitre 1 Généralités sur la Haute Tension 89 Le rendement de la ligne de transport est un autre paramètre entre en jeu et qui nous a permet de choisir la bonne technique pour augmenter la puissance transportée. En fonction des niveaux de tension composée on trouve : U (kV) 132 220 380 750 η(%) 79 91 97 99 Il est clair qu'avec l'augmentation de la tension le rendement s'améliore. C’est pour quoi en pratique on utilise la haute tension pour le transport de l’énergie électrique. 1.4 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 ;  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. 1.5 Lignes à courant continu Les lignes à haute tension fonctionnent presque toutes en courant alternatif triphasé. L’utilisation de la Haute Tension continue HVDC ( High Voltage Direct Current) dans les réseaux peut être possible dans les cas suivants :  Lignes longues (> 1000 km) des réseaux UHT, où l’on gagne sur les distances d’isolement entre les valeurs crête et efficace ;  Longs câbles souterrains (dans les mers ou dans les villes), pour s’affranchir du problème de transit de l’énergie réactive. Utilisation de convertisseurs statiques pour transformer l’énergie alternative en continu et vice-versa, vu que la majorité des appareillages utilisent la tension alternative. À titre d'exemple :  La liaison France-Angleterre IFA 2000 se fait via deux paires de conducteurs dont la tension continue par rapport à la terre vaut respectivement +270 kVet -270 kV, soit une différence de potentiel entre les deux conducteurs de chaque paire égale à 540 kV; Chapitre 1 Généralités sur la Haute Tension 90  à Grondines, 100 km au sud-ouest de Québec, la traversée du fleuve Saint-Laurent s’effectue au moyen de deux paires de câbles dont la tension continue par rapport à la terre est de plus ou moins 450 kV, soit une différence de potentiel entre les deux conducteurs de chaque paire égale à 900 kV ;  Le futur réseau DESERTEC (production massive d'énergie solaire dans la zone sahélienne) ne peut fonctionner efficacement qu'avec des lignes HVDC. 1.6 Comparaison entre lignes aériennes et câbles souterrains HT  Difficultés technologiques d’isolation des câbles qui ne permettent pas d’atteindre des tensions très élevées ;  Problème de l’évacuation de la chaleur ;  Difficulté de connexion entre ligne aérienne et câble ;  Limitation de puissance due à la capacité élevée des câbles ;  Difficulté de maintenance en cas de défaut ;  Les coûts relatifs qui sont élevés pour les câbles, environ 10 fois supérieurs aux coûts des lignes. 1.7 Organismes de normalisation 1.7.1 International  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. 1.7.2 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 Chapitre 1 Généralités sur la Haute Tension 91 1.7.3 États-Unis  ASTM : American Standard Test Method.  MIL-Std : Military Standards. 1.7.4 Suisse  Électrosuisse.  CES : Comité électrotechnique suisse.  SNV : Association suisse de normalisation.  ASUT : Association suisse des télécommunications. 1.8 Qualités de l’alimentation HT. En permanence des perturbations importantes affectent la qualité de l’alimentation. Le distributeur à pour obligation d’assurer un service de qualité, concernant notamment :  La tenue de la fréquence et de la tension ;  La continuité de la fourniture d’énergie. 1.8.1 Qualité en régime normal  Maintient de la fréquence à sa valeur nominale : Théoriquement la qualité dépend de l’équilibre permanent entre la puissance fournie par les centrales et la puissance, constamment variable, appelée par la clientèle. D’où une incitation à l’étalement de la charge pour éviter les pointes.  Tenue de la tension en HTA : Les variations de la tension ont surtout pour origine les chutes de tensions sur les réseaux et dépendent essentiellement de l’énergie réactive transportée. D’où une incitation à limiter l’énergie réactive appelée. 1.8.2 Qualité en régimes perturbés. La qualité de l’alimentation est affectée principalement par :  Les coupures longues : Il est difficile de se protéger contre les coupures longues dues à la production et aux réseaux d’alimentation. Le choix du type d’alimentation permet d’en limiter les conséquences. De plus, la généralisation des travaux sous tension permet de limiter les coupures, notamment pour extension d’ouvrage ou raccordement de clients. Néanmoins, de nombreux incidents provoquent encore des coupures longues :  Les perturbations atmosphériques graves ;  Les fausses manœuvres ;  Les défaillances du matériel. Chapitre 1 Généralités sur la Haute Tension 92  Les dégradations.  Les coupures brèves : Elles sont dues essentiellement aux perturbations atmosphériques qui provoquent l’ouverture des disjoncteurs HT, dont le réenclenchement est assuré par un automate, selon une procédure pré-établie qui tient compte de l’importance du défaut.  Les perturbations électriques : Elles sont un gène pour les utilisateurs, sans qu’il y ait une véritable coupure du réseau. On distingue principalement :  Les creux de tension qui sont une baisse momentanée de la tension de 10 % à 100 %, souvent due à un court circuit, une surcharge ou un courant d’appel important ;  Les distorsions harmoniques (déformation de tension) souvent due aux interfaces de puissances électroniques telles que les variateurs de vitesse. 1.9 Procédures d’exploitation Dans toute uploads/Industriel/ chapitre-6.pdf