CHAPITRE 1 Introduction

1. CHAPITRE 1Introduction 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

2. 1. Introduction > A. Historique A. Historique EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

3. 1. Introduction > A. Historique Thalès de Milet observe qu’un morceau d’ambre frotté acquiert la capacité d’attirer des fétus de paille ou des brins de poussière. 6e siècle avant J.-C. www.mlahanas.de/Greeks/Thales.htm EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

4. 1. Introduction > A. Historique Otto von Guericke invente la machine électrostatique, qui permet d’obtenir plusieurs milliers de volts. 1673 http://campus.murraystate.edu EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

5. 1. Introduction > A. Historique L’abbé Jean-Antoine Nollet perfectionne la machine électrostatique et réalise de nombreuses expériences de décharges et d’étincelles. 17e et 18e siècles Louis FIGUIER, Les Merveilles de la science – Électricité (1910) p.34 EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

6. 1. Introduction > A. Historique Petrus van Musschenbroek découvre par hasard le condensateur… et reçoit une mémorable décharge électrique! 1746 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. » EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

7. 1. Introduction > A. Historique Benjamin Franklin supposeque la foudre est unphénomène 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. 1752 Benjamin FRANKLIN, Œuvres complètes (1773) tome 1, p.339 [1] EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

8. 1. Introduction > A. Historique 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 1780 Louis FIGUIER, Les Merveilles de la science – Électricité (1910) p.71 EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

9. 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 MichaelFaraday (1791-1867) inventent indépendamment le courant alternatif. La basse tension est née ! EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

10. 1. Introduction > A. Historique THÉORIE 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. 1820 1864 James Clerk Maxwell (1831-1879) présente les équations générales de l’électromagnétisme à la Royal Society de Londres. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

11. 1. Introduction > A. Historique APPLICATIONS 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). La puissance initiale, de 30 MW, seraprogressivement augmentée jusqu’à 147 MWavant la Première Guerre mondiale. La centralealimentait un réseau de 32 km, sous 11 kV. 1895 www.electroherbalism.com Et le monde entra dans l’ère électrique ! EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

12. 1. Introduction > A. Historique De la boule de soufre…à la centrale électrique  222 ans  EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

13. 1. Introduction > A. Historique • 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. 20e siècle EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

14. 1. Introduction > B. Généralités sur la haute tension B. Généralités surla haute tension EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

15. 1. Introduction > B. Généralités sur la haute tension > a. Domaines 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. Définition de la haute tension • 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   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. En électronique, on parle de transistor à haute tension à partir de 5 V. [2] EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

16. 1. Introduction > B. Généralités sur la haute tension > a. Domaines de la haute tension Le développement des réseaux électriques a constitué la première utilisation, à grande échelle, des hautes tensions. Les réseaux électriques • 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 EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

17. 1. Introduction > B. Généralités sur la haute tension > a. Domaines de la haute tension Différents phénomènes potentiellement perturbants sont propres à la haute tension (champs électriques élevés) : Perturbations dues à la haute tension • 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 EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

18. 1. Introduction > B. Généralités sur la haute tension > b. Normalisation • International • CEI : Commission électrotechnique internationale qui apublié 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 [3] Organismes de normalisation EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

19. 1. Introduction > B. Généralités sur la haute tension > b. 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. Organismes de normalisation  Les normes électrotechniques appliquée en Suisse sont généralement reprises des normes européennes. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

20. 1. Introduction > B. Généralités sur la haute tension > b. Normalisation Disposition normalisée États-Unis Europe Les positions du futur... EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

21. 1. Introduction > B. Généralités sur la haute tension > b. Normalisation Aujourd’hui, les développement de la haute tension sont surtout orientés vers l’optimisation en termes économiques. L’avenir de la haute tension • 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. EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1