Pourquoi la Haute Tension dans les réseaux électriques ?

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Généralités sur la haute tension

Qu’est-ce que la haute tension ?

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. Alors, l’étude de la haute tension aboutit à la conception et à la réalisation de produits, appareils et systèmes aptes à générer et à supporter des champs électriques élevés.
Les systèmes à haute tension sont souvent le siège de phénomènes non linéaires et complexes, où se produisant à partir d’un seuil. Exemple : l’arc électrique, effet couronne, claquage des matériaux isolants (solides, liquide), etc…
a. 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

Pourquoi la Haute Tension dans les réseaux électriques ?

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.
Dans ces conditions, on recourt au transport de l’énergie électrique à moyenne de 20 à 100 km et grande distance de 100 à 1000 km.
Les centrales électriques régionales force-chaleur ( à mazout , à gaz ou au charbon) échapperait en principe au transport de l’énergie électrique à grandes distances puisque la distribution de chaleur est limitée à quelques kilomètres. Mais étant donné l’existence et la sécurité offertes par le réseau de transport.
Soit une ligne de transport monophasée où l’on néglige en première approximation les capacités et les conductances transversales. La puissance délivrée en un point de consommation (2) située à une distance l vaut:
P2 = U2.I2. cos ϕ ave I1 = I2 = I et ϕ : est l’angle de déphasage ( tension, courant) . La stabilité des isolants utilisés en haute tension, ainsi que leurs propriétés macroscopiques sont en grande partie déterminées par les champs électriques qui règnent à l’intérieur des atomes et entre les atomes. On doit donc s’attendre à ce que l’application d’un champ électrique sur la matière puisse en modifier les propriétés, telles que les – 12
caractéristiques optiques, mécaniques, etc., par le jeu de phénomènes d’ionisation ou de contraintes sur les liaisons chimiques, déformant le réseau cristallin.
Considérons un atome d’hydrogène comportant deux charges opposées (proton et électron) correspondant chacune à 1,6.10-19 C, et séparée par une distance de 1,1.10-11 m. Le champ électrique qui règne entre les deux charges est de l’ordre de 100 GV/mm. Dans un cristal le champ électrique local peut atteindre plusieurs GV/mm. On devine que seuls des champs plutôt élevés seront susceptibles d’influencer significativement les propriétés d’un matériau.
En pratique, un champ élevé peut survenir :
9 lorsqu’une tension élevée est appliquée sur un matériau de dimensions macroscopiques ;
9 lorsqu’une tension relativement faible est appliquée sur un matériau en couches très fines.
Ainsi, les phénomènes traditionnellement attribués au domaine de la haute tension sont en réalité des phénomènes liés à des champs électriques élevés.