Le pourquoi du comment des lignes haute tension

a marqué ce sujet comme résolu.

Salut à tous !

Mon début d'article sur le pourquoi de la haute tension se réincarne ici, à l'initiative de Mewtow. L'esprit reste le même, mais Mewtow a transfiguré la structure narratrice, pour quelque chose de plus sensé.

Nous attendons des retours en priorité sur la formulation, et plus généralement la forme (orthographe, etc.). Si vous avez tout de même des remarques sur le fond, n'hésitez pas pour autant à les faire.

+2 -0

Salut,

Je trouve ça pas mal, il y a tout ce qu'il faut (ayant travailler chez RTE je ne suis pas forcément un avis objectif).

La seule chose que je regrette c'est que parfois on pourrait croire que la ligne haute tension arrive sur notre grille pain et que c'est juste la perte de tension qui fait que c'est du 230v.

Je trouve que l'aspect de reseau est un peu biaisé il faudrair décrire un poste de transformation d'un village comme récepteur plutôt qu'un radiateur. Ou faire une partie sur l'aspect réseaux expliquant qu'il y a différent niveau de tension (en France 400k, 200k, 60k pour le réseau de transport).

Enfin, n'oublier pas de préciser que le 230 volt c'est le cas en France, car il y a beaucoup de lecteur étranger.

+2 -0

Je suis d'accord avec mon VDD, c'est un bon début. Les explications me semblent claires et adaptées aux débutants. Mais vu que je suis en terminale électrotechnique, je ne suis pas très objectif non plus…

Comme Sanoc, je pense que ça pourrait être pas mal de parler des niveaux de tensions rencontrés (de 20kV à 400kV, et de la différence avec la tension qu'ils ont chez eux). Après, si c'est fait pour les débutants en électricité, l'inconvénient est qu'il faut se limiter dans les explications sur certains phénomènes supplémentaires (l'effet inductif des lignes HT par exemple).

Un jour, je ferais peut-être un tuto sur le fonctionnement des postes de relayage haute-tension, ce serait un plaisir de le faire en collaboration. Et si tu es d'accord, quand ton article sortira, j'en parlerais dans mon tuto sur les disjoncteurs pour ceux qui voudraient approfondir le domaine de la HT.

Bon courage pour la suite.

+1 -0

Bonjour,

Globalement, pas grand chose à dire, c'est propre, détaillé et très claire (mon niveau est globalement lycée en électro*, + bon bagage physique général).

Quelques réflexions :

  • Tu pourrais préciser que le tuto est bien détaillé et cible un public n'ayant pas forcément un très haut niveau. En effet, quand on vois lignes à hautes tension, on pourrait se dire que c'est beaucoup plus compliqué que les cours du collège/lycée, mais tu te restreint à des lois basiques, donc ça reste facilement lisible.
  • La conclusion est un peu rapide mon gout. Une fois vu la raison physique, ça pourrait être pas mal de revenir sur les deux problèmes listés précédemment et montrer pourquoi ils sont résolus.
  • Une petite application numérique serait intéressante. Avec cette méthode, quelle quantité de courant j'évite de perdre sur une ligne typique ? De manière général, tu parles des principes mais ne donne aucune quantité caractéristique de ton système (sauf la tension, dans l'intro).
  • Tu utilises des lois très simples pour expliquer le principe, à quel point sont-elles valables sur ce système ? Vu le niveau du tuto, c'est presque hors sujet, mais d'un point de vue scientifique, connaitre les limites de son modèle, c'est toujours intéressant.

Sur la forme, je n'ai pas vu de faute. Les bonnes pratiques recommandes de faire un hyperlien lorsque l'on cite des images (toutes les images wikimedia CC-BY). C'est peut-être même obligatoire par la licence, je ne sais plus.

Méga-pinaillage typographique : les légendes sont des phrases, donc se terminent par un point.

Bref, un bon tuto. ;)

+0 -0
  • Tu pourrais préciser que le tuto est bien détaillé et cible un public n'ayant pas forcément un très haut niveau. En effet, quand on vois lignes à hautes tension, on pourrait se dire que c'est beaucoup plus compliqué que les cours du collège/lycée, mais tu te restreint à des lois basiques, donc ça reste facilement lisible.

On va voir ce qu'on peut faire.

  • La conclusion est un peu rapide mon gout. Une fois vu la raison physique, ça pourrait être pas mal de revenir sur les deux problèmes listés précédemment et montrer pourquoi ils sont résolus.

Tu veux dire qu'il faut étoffer la conclusion en reprenant les conclusions de la deuxième partie ?

  • Une petite application numérique serait intéressante. Avec cette méthode, quelle quantité de courant j'évite de perdre sur une ligne typique ? De manière général, tu parles des principes mais ne donne aucune quantité caractéristique de ton système (sauf la tension, dans l'intro).

C'est pas vraiment possible pour un article introductif comme ça… Il faudrait parler de courant alternatif, ça complique pas mal. Ensuite, en courant alternatif, la résistance est négligeable devant l'inductance des câbles, ce qui fait qu'il faut parler d'impédance et c'est totalement hors sujet. Pour une application numérique, c'est pas tellement évident d'avoir des valeurs réalistes ; autant ne pas en faire dans ce cas là.

Par contre, ce qu'il est possible de faire, c'est de donner l'ordre de grandeur de l'efficacité énergétique du réseau électrique français à haute tension (environ 5% de pertes) et de la chute de tension (au plus quelques pourcents).

  • Tu utilises des lois très simples pour expliquer le principe, à quel point sont-elles valables sur ce système ? Vu le niveau du tuto, c'est presque hors sujet, mais d'un point de vue scientifique, connaitre les limites de son modèle, c'est toujours intéressant.

Comme je disais plus haut, il faudrait remplacer la résistance par une impédance prenant en compte l'inductance du câble (voire complexifier avec un modèle en $\pi$ complet). Dans ce cas là, ce serait un bon modèle dans notre cas.

Sur la forme, je n'ai pas vu de faute. Les bonnes pratiques recommandes de faire un hyperlien lorsque l'on cite des images (toutes les images wikimedia CC-BY). C'est peut-être même obligatoire par la licence, je ne sais plus.

Je vais corriger ça. C'est juste que c'est laborieux et … on repousse toujours ça. :D

Méga-pinaillage typographique : les légendes sont des phrases, donc se terminent par un point.

Gabbro

Allez, on va corriger ça aussi.

Tu veux dire qu'il faut étoffer la conclusion en reprenant les conclusions de la deuxième partie ?

Par exemple.

Pour les applications numériques, l'idée serait de mettre quelque chose afin d'avoir un peu de concret, des ordres de grandeurs. L'efficacité énergétique du réseau électrique français à haute tension remplirait effectivement ce rôle.

+1 -0

Tu utilises des lois très simples pour expliquer le principe, à quel point sont-elles valables sur ce système ? Vu le niveau du tuto, c'est presque hors sujet, mais d'un point de vue scientifique, connaitre les limites de son modèle, c'est toujours intéressant.

Comme je disais plus haut, il faudrait remplacer la résistance par une impédance prenant en compte l'inductance du câble (voire complexifier avec un modèle en π complet). Dans ce cas là, ce serait un bon modèle dans notre cas.

En tant qu'élève en terminale électrotechnique, je me permets d'apporter mon grain de sel.

Il est vrai que l'avantage de ces lois est qu'elles sont très polyvalentes, et que leurs conclusions sont à peu près les mêmes que l'on parte d'un régime continu ou d'un régime alternatif. En effet, on pourrait affiner les calculs en disant que $U = Z \times I$ et donc tenir compte de l'impédance des lignes. Et puis elles ont aussi une composante inductive (elles agissent comme un condensateur, deux fils de potentiels différents séparés par un diélectrique : l'air).

Si on prends une ligne de 20 kilomètres, avec des câbles en aluminium d'un diamètre de 20 centimètres, séparés de 2 mètres d'air (pour être gentil), on peut calculer la valeur (très approximative) du condensateur équivalent :

$$ C = \varepsilon_0 \times \varepsilon_r \times \dfrac{Aire}{Épaisseur-du-diélectrique} $$
$$ C \approx 0.00000000000885418782 \times 1.0005 \times \dfrac{2000}{2} $$
$$ C \approx 0.00000000885861491391 Farads $$
$$ C \approx 8,85861491391 NanoFarads $$

Par contre, je ne connais pas la formule pour calculer la composante inductive, j'imagine que les effets de déphasage doivent plus ou moins s'annuler (je crois me souvenir que cependant, l'effet inductif prime sur les longues distances et l'effet capacitif se ressent plus sur les courtes distances et les fils proches).

Au vu de cette faible valeur, on peut obtenir des résultats très proches de la réalité même en ne tenant compte que de la résistance (et c'est que l'on fait en terminale électrotech). A moins qu'on ne cherche à concevoir et à dimensionner les appareillages d'une ligne haute-tension, ce qui est présenté est largement assez précis, surtout pour le public visé. Les collégiens, lycéens et étudiants seront, je pense, très contents de la précision obtenue sans pour autant être noyés dans des calculs complexes.


Sinon, je voudrais juste souligner que les modèles de Thévenin sont franchement bien présentés. On les vois vraiment comme des manières de simplifier les choses plutôt que comme des théorèmes rébarbatifs.

Juste une autre petite suggestion : pour la phrase "et la résistivité, à savoir la résistance par unité de longueur et de section ρ.", ça pourrait être sympa d'indiquer qu'elle se prononce Rho et que c'est une lettre Grecque (elle est connue des bacheliers, mais ton tuto pourrait plaire à des collégiens).

Bref, félicitations pour ce qui a déjà été fait, et bon courage pour le reste. ;)

Edit : correction orthographique (et petite erreur dans l'écriture de la formule).

+0 -0

Si on prends une ligne de 20 kilomètres, avec des câbles en aluminium d'un diamètre de 20 centimètres, séparés de 2 mètres d'air (pour être gentil), on peut calculer la valeur (très approximative) du condensateur équivalent :

rezemika

Attention à ne pas confondre la section de deux fil parallèle avec l'aire parallèle d'un condensateur. Ici ton aire n'est pas ta section, mais bien la surface d'échange des champs magnétique.

Par contre, je ne serais pas te donner la bonne formule puisqu'on parle de surface courbé et d'une forme très particulière. Les champs magnétique allant d'un fil à l'autre sont plutôt réduit de ce fait.

Cependant, tu as raison sur le fait que l'on retrouve une composante capacitive.

+0 -0

Ah oui en effet, j'ai sauté une étape dans le calcul. Je voulais considérer les câbles comme rectangulaires pour calculer l'aire d'un rectangle de 20km par 20cm (grosse approximation je sais).


C'est pas vraiment possible pour un article introductif comme ça… Il faudrait parler de courant alternatif, ça complique pas mal. Ensuite, en courant alternatif, la résistance est négligeable devant l'inductance des câbles, ce qui fait qu'il faut parler d'impédance et c'est totalement hors sujet. Pour une application numérique, c'est pas tellement évident d'avoir des valeurs réalistes ; autant ne pas en faire dans ce cas là.

En effet, mais je pense également que donner un ordre de grandeur des valeurs pourrait être bienvenu. Si tu veut les reprendre, je te recopie ici un de mes cours sur les lignes HT :

Voilà quelques chiffres sur le rendement des lignes haute-tensions :

Années

1960

1670

1980

1998

2009

Énergie transportée en TWh

57,8

126,5

243,9

460

520

Pertes en TWh

3,49

4,1

6

30,6

33

Pertes en %

6

3,2

2,46

6,65

6,35


Quelques calculs pour transporter une énergie de 20MW sur 50km.

Transport en BT (230V)

Courant :
$I = 20000000 / 230 \approx 87kA$

Section de câble (densité de 0,5A/mm^{2}) :
$S = I/J = 87000 / 0,5 \approx 0,174m^{2} \approx 174 000 mm^{2}$

Compte-tenu de la section et de la longueur des câbles, il faudrait 153 120 tonnes de cuivre (le Cu a une densité massique de 8800kg/m3).

Transport en HT (225kV)

Courant :
$I = 20000000 / 225000 \approx 89A$

Section de câble (densité de 2,5A/mm2) :
$S = I/J = 98 / 2,5 \approx 0,0000356m^{2} \approx 35,6mm^{2}$

Il ne faudrait alors plus que 31,3 tonnes de cuivre.

Certes, les câbles sont aluminium sur les lignes HT pour gagner en poids, mais ça donne quand même une idée de l'économie.

+0 -0

Bonjour,

La bêta du contenu « Le pourquoi du comment des lignes à haute tension » a été désactivée.


Merci à tous pour vos retours ! Beaucoup d'entre eux ont été pris en compte d'une manière ou d'une autre dans la version qui va bientôt être publiée. :-)

+0 -0
Ce sujet est verrouillé.