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A – Historique

B – Généralités sur la haute tensiona. Domaines de la haute tension

b. Normalisation

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CHAPITRE 1

Introduction

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A. Historique

1. Introduction > A. Historique

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Thalès de Milet observe qu’un morceau d’ambre frotté acquiert la capacité d’attirer des fétus de paille ou des brins de poussière.

1. Introduction > A. Historique

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6e siècle avant J.-C.

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Otto von Guericke invente la machine électrostatique, qui permet d’obtenir plusieurs milliers de volts.

1. Introduction > A. Historique

http://campus.murraystate.edu

1673

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L’abbé Jean-Antoine Nollet perfectionne la machine électrostatique et réalise de nombreuses expériences de décharges et d’étincelles.

1. Introduction > A. Historique

Louis FIGUIER, Les Merveilles de la science – Électricité (1910) p.34

17e et 18e siècles

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Petrus van Musschenbroek découvre par hasard le condensateur… et reçoit une mémorable décharge électrique!

« Je ne m'exposerais pas une seconde fois au même choc,quand bien même on m'offrirait la couronne de France. »

1. Introduction > A. Historique

Amédée GUILLEMIN, Le magnétisme et l’électricité (1883) p.248

1746

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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.

1. Introduction > A. Historique

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1752

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8

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

1. Introduction > A. Historique

Louis FIGUIER, Les Merveilles de la science – Électricité (1910) p.71

1780

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9

La basse tension est née !

EXPÉRIENCE

Alessandro Volta (1745-1827) invente la pile électrique (courant continu) en empilant des rondelles de zinc et de cuivre, séparée par un électrolyte.

Joseph Henry (1797-1878) et MichaelFaraday (1791-1867) inventent indépendamment le courant alternatif.

1831

1. Introduction > A. Historique

1800

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THÉORIE

James Clerk Maxwell (1831-1879) présente les équations générales de l’électromagnétisme à la Royal Society de Londres.

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

1. Introduction > A. Historique

1820

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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.

Et le monde entra dans l’ère électrique !

APPLICATIONS

1. Introduction > A. Historique

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1895

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222 ans

1. Introduction > A. Historique

De la boule de soufre…à la centrale électrique

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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.

1. Introduction > A. Historique

20e siècle

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B. Généralités surla haute tension

1. Introduction > B. Généralités sur la haute tension

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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.

1. Introduction > B. Généralités sur la haute tension > a. Domaines de la haute tension

Seuils de tensions :Basses tensions : au-dessous de 1 kV.Moyennes tensions : 1 ~ 33 kV.Hautes tensions : 33 ~ 230 kVTrès hautes tensions : 230 ~ 800 kVUltra hautes tensions : au-dessus de 800 kV

Définition de la haute tension

[2]

En électronique, on parle de transistor à haute tension à partir de 5 V.EPFL – STI – SEL. Cours de haute tension , Master semestre 1

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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

Le développement des réseaux électriques a constitué la première utilisation, à grande échelle, des hautes tensions.

1. Introduction > B. Généralités sur la haute tension > a. Domaines de la haute tension

Les réseaux électriques

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Claquage diélectrique Détérioration provisoire ou définitive des spécifications de l’isolant

Différents phénomènes potentiellement perturbants sont propres à la haute tension (champs électriques élevés) :

1. Introduction > B. Généralités sur la haute tension > a. Domaines de la haute tension

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

Perturbations dues à la haute tension

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.

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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.

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

1. Introduction > B. Généralités sur la haute tension > b. Normalisation

Organismes de normalisation

[3]

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États-UnisASTM : American Standard Test Method.MIL-Std : Military Standards.

SuisseÉlectrosuisse.CES : Comité électrotechnique suisse.SNV : Association suisse de normalisation.ASUT : Association suisse des télécommunications.

1. Introduction > B. Généralités sur la haute tension > b. Normalisation

Organismes de normalisation

Les normes électrotechniques appliquée en Suisse sont généralement reprises des normes européennes.

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États-Unis

Europe

1. Introduction > B. Généralités sur la haute tension > b. Normalisation

Disposition normalisée

Les positions du futur...

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1. Introduction > B. Généralités sur la haute tension > b. Normalisation

L’avenir de la haute tensionAujourd’hui, les développement de la haute tension sont surtout orientés vers l’optimisation en termes économiques.Réseaux électriquesDans 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 applicationsDans 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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