Poste électrique

Selon la définition de la Commission électrotechnique internationale, un poste électrique est la «partie d'un réseau électrique, localisée en un même lieu, comprenant essentiellement les extrémités des lignes de transport ou de distribution, de l'appareillage électrique, des bâtiments, et , peut-être, des transformateurs»^[1].

Un poste électrique est par conséquent un élément du réseau électrique permettant de la fois à la transmission ainsi qu'à la distribution d'électricité. Il permet d'élever la tension électrique pour sa transmission, puis de la redescendre en vue de sa consommation par les utilisateurs (spécifiques ou industriels). Les postes électriques se trouvent par conséquent aux extrémités des lignes de transmission ou de distribution. Dans les autres langues, on parle le plus souvent de substation (sous-station).

Pourquoi des postes électriques haute tension ?

Les postes électriques ont 3 fonctions principales :

• le raccordement d'un tiers au réseau d'électricité (aussi bien consommateur que producteur type centrale nucléaire)
• l'interconnexion entre les différentes lignes électriques (assurer la répartition de l'électricité entre les différentes lignes issues du poste)
• la transformation de l'énergie en différents niveaux de tension

Pour la transmission de l'énergie électrique, il est économiquement intéressant d'augmenter la tension, car cela limite les déperditions d'énergie par effet Joule. En effet, à puissance délivrée constante, plus la tension est élevée et plus l'intensité passant dans les câbles est faible, par conséquent moins d'échauffement, ce qui permet entre autres de diminuer la section des câbles, d'où une économie énorme. Les niveaux utilisés pour les transmissions à longue distance sont le plus souvent entre 400 kV et 800 kV, qualifiés de très haute tension (appellation actuelle : haute tension B). La tension est ensuite réduite pour une consommation à un niveau de tension courant, en Europe 230 V, en Amérique 110 V.

Prenons l'exemple typique d'une centrale nucléaire. L'électricité va être produite par la centrale, puis va transiter par :

• le poste d'évacuation de la centrale (la tension va passer d'environ 20 kV à 400 kV pour être injecté sur le réseau de transport d'électricité)
• plusieurs postes d'interconnexion 400 kV (trajet de plusieurs centaines de km)
• un poste de transformation 400 / 225 kV
• un poste de transformation 225 / 63 kV ou 225 / 90 KV (après un trajet de quelques centaines de km en 225 kV)
• plusieurs postes d'interconnexion 63 kV ou 90 KV (trajet de plusieurs dizaines de km)
• le poste final d'une grosse usine raccordée en 63 kV ou 90 KV
• Certains postes de transformation permettent de transformer la tension directement de 400 KV à 63 KV ou 90 KV
• En règle générale la tension 63 KV est utilisée dans l'est de la France et le 90 KV dans l'ouest .

Dans le cas d'un spécifique, l'électricité devra transiter par un poste source, qui est un poste de transformation 63 / 20 kV, pour être alors injectée sur le réseau de distribution. Certains postes sources sont équipés de transformateurs 225 / 20 KV et même 400 / 20 KV. Par la suite la tension est une nouvelle fois modifiée par un transformateur 20 KV / 400 V avant d'arriver chez un particulier.

Fonctions

• Élévation de la tension
• Diminution de la tension
• Protection (disjoncteurs)
• Isolement (sectionneurs)
• Sécurité (mise à la terre)
• Mesure de courant et tension (réducteurs de mesure)
• Conversion du signal électrique : du courant alternatif au courant continu ou vice versa.

Les technologies

Il existe deux technologies principales pour les postes électriques haute tension :

• La technologie isolée dans l'air, dite aussi conventionnelle. Dans ce cas, les conducteurs électriques haute tension sont scindés par une distance d'air qui en assure l'isolation. Ces postes peuvent être réalisés en extérieur, ou bien en bâtiment. Cette variante sert à diminuer les dimensions du postes, les équipements haute-tension, surtout les isolateurs, étant à l'abri des intempéries et de la pollution.
• La technologie à isolation gazeuse, dite aussi blindée. Dans ce cas, les conducteurs électriques sont encapsulés dans une enveloppe métallique remplie d'un gaz, l'hexafluorure de soufre (SF6), dont les propriétés diélectriques particulièrement supérieures à celles de l'air permettent de diminuer les distances d'isolation.

La technologie dite blindée possède des avantages techniques comparé à la technologie dite conventionnelle : compacité, fiabilité, maintenance réduite. Cependant son coût de fabrication représente un investissement supérieur à celui de la technologie conventionnelle. Une analyse du coût du cycle de vie, en intégrant les aspects de coût du terrain, investissement, fiabilité, maintenance (détection de fuite) et finalement recyclage du gaz SF6 et démantèlement peut montrer qu'elle est finalement au global moins chère. Mais les conclusions de ce genre d'analyse sont fortement dépendantes du coût du terrain à l'endroit où le poste est implanté. ^[2]

Différents types de postes électriques

Il existe plusieurs types de postes électriques :

• Postes de sortie de centrale : l'objectif de ces postes est de raccorder une centrale de production de l'énergie au réseau ;
• Postes d'interconnexion : l'objectif est d'interconnecter plusieurs lignes électriques

• Postes élévateurs : l'objectif est de monter le niveau de tension, avec un transformateur ;
• Postes de distribution : l'objectif est d'abaisser le niveau de tension pour distribuer l'énergie électrique aux clients résidentiels ou industriels.

L'aspect des postes électriques fluctue fortement suivant leurs fonctions. Les postes peuvent être en surface à l'intérieur d'une enceinte, souterrains, dans des bâtiments qu'ils desservent.

Les différents éléments

On peut distinguer quelquefois les éléments d'un poste en "éléments primaires" (les équipements haute tension) et "éléments secondaires" (équipements basse tension)

Parmi les équipements primaires, on peut citer :

Transformateur électrique Autotransformateur électrique Disjoncteur à haute tension Sectionneur Sectionneur de mise à la terre

Parafoudre Transformateur de courant Transformateur de tension Combiné de mesure (courant + tension) jeu de barres Batterie de condensateurs

Parmi les éléments secondaires on peut citer :

relais de protection, équipements de surveillance, équipements de contrôle, système de téléconduite

comptage d'énergie alimentations auxiliaires équipements de télécommunication consignateur d'état

Sous-stations ferroviaires

Sur les lignes de chemin de fer électrifiées par caténaire ou troisième rail, l'alimentation est apportée par des sous stations électriques et des postes d'alimentation. L'alimentation de ces postes est réalisée par le réseau électrique, fréquemment par des lignes courant le long des voies alimentées entre 35 et 90 kV. Après une herse d'entrée, on trouve une batterie de transformateurs (transformateur principal puis transformateurs de section), abaissant la tension à 25000 ou 1500 V. Les postes devant délivrer une tension continue comprennent en plus des redresseurs silicium (anciennement, à vapeur de mercure) ou alors à l'origine des commutatrices. Le métro de Paris présente dans son musée des sous-stations une de ces commutatrices. La majorité des sous-stations alimentent directement une section de voie mais, en particulier en continu, disposent aussi de câbles (appelés feeders) servant à réalimenter la ligne à intervalles réguliers. On répartit ainsi l'intensité absorbée et limite la chute de tension locale au passage d'un train consommant énormément. L'intervalle entre les sous-stations est d'une vingtaine de kilomètres en 1500 V continu, jusqu'à 50 km en 25000 V monophasé. La commande des sous-stations est réalisée à distance par un central sous-stations.

Les problèmes génèrés

L'implantation d'un poste électrique est loin de poser les problèmes environnementaux suscités par l'implantation d'une centrale électrique ou d'une ligne à haute tension.

Les problèmes génèrés sont principalement :

• L'esthétisme : les postes électriques utilisant une technologie à isolation dans l'air sont fortement déconseillés en zone urbaine de par la surface indispensable pour implanter les différentes parties qui doivent être isolées entre elles et pour des raisons de sécurité. On préférera des postes à isolation gazeuse installés en bâtiment solution parfaite en zone urbaine voir en ville en sous sol, sinon en espace ouvert la surface est réduite au maximum (4 à 6 fois moins que pour un isolement en technologie en espace libre).
• Les nuisances sonores : les phénomènes de striction dans les transformateurs génèrent un bruit continu mais aussi le bruit des ventilateurs pour les transformateurs de fortes puissances pouvant être gênant pour le voisinage.
• Les nuisances magnétiques : chaque site doit faire l'objet d'une étude de réduction des champs électromagnétiques résultant des fuites des circuits magnétiques. Les effets de ces fuites sont visibles sur les télévisions ou écrans de PC à tube par une légère danse de l'image. Elles doivent toujours être inférieures aux normes 25 µT pour être sans effet sur la santé.

Notes et références

Liens externes

• Eureos (site professionnel dédié aux postes électriques haute tension)

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