Production, transport et distribution du courant électrique :
Le courant délivré par EDF est source de dangers potentiels connus mais pas toujours compris.
Cette page essaye de faire le point sur le transport et la distribution du courant alternatif d'une part, et les problèmes de sécurité qui lui sont liés d'autre part.
L'essentiel de la production de courant est réalisée par des centrales électriques délivrant un courant alternatif sinusoïdal. Cette production de forte puissance,le plus souvent éloignée des grands sites de consommation, nécessite d'être transportée sur de grandes distances. Le stockage quasi impossibles de cette énergie nécessite de dispatcher le courant électrique selon la demande.
Production
1- Production
Elle est réalisée par un alternateur, entrainé par de l'eau liquide en mouvement (centrales hydroélectriques) ou de l'eau vapeur sous pression (centrales thermiques à combustion chimique et centrales nucléaires) :
Centrale nucléaire de Flamanville : à droite les trois turbines ; à gauche l'alternateur
Ci-dessous, un lien vers le site d'EDF pour expliquer le principe de l'alternateur
Transport
Schéma général du réseau de transport :
En sortie de centrale, la tension est de l'ordre de quelques milliers de volts (20 kV ?). Pour minimiser les pertes en ligne, le courant alternatif est transporté sous très haute tension (THT) (400 000 V).
Centrale électrique et poste de transformation THT (document RTE ):
Le courant électrique sortant de l'alternateur est triphasé. On va retrouver ce courant triphasé tout au long du transport :
Pylône THT transportant deux fois trois phases, chacune des phases étant véhiculée sur un triple faisceau. Le câble de garde en haut du pylône protège la ligne de la foudre :
Ce câble de garde sert aussi à supporter de la fibre optique pour réaliser des communications numériques.
Ci-dessous un robot enrouleur de fibre optique sur un câble de garde d'une ligne THT (document RTE) :
A proximité des centres de consommation on trouve des postes de transformation en moyenne tension.
Poste de transformation - Orchies (Nord) :
A la sortie de ces postes de transformation, le courant alternatif triphasé est transporté sous une tension de l'ordre de 20 000 V :
Pourquoi en THT ?
THT : Très Haute Tension
Présentation d'une manipulation de cours pour mettre en évidence l'intérêt du transport du courant alternatif sous une tension élevée.
On a réalisé une première maquette représentant des lignes électriques. Un emplacement a été prévu pour pouvoir y insérer soit un cavalier, soit une résistance. A l'une des extrémités de la ligne se trouve un générateur de tension alternative en position 6 volts. A l'autre extrêmité de la ligne une lampe 6V.
1- Cas idéal : la ligne a une résistance quasi nulle :
2- Dans la réalité :
la grande longueur des lignes de transport fait que la résistance des lignes n'est pas nulle. Pour le simuler, on remplace le cavalier par une résistance de 100 ohms :
Le résultat :
On a une perte de puissance en bout de ligne à cause de la résistance de ces lignes.
3- La solution : le transport haute tension
La deuxième maquette réalisée est très ressemblante à la première, mais deux transformateurs identiques ont été montés :
- l'un en début de ligne, monté en élévateur de tension
- l'autre en fin de ligne, monté en abaisseur de tension
La résistance de 100 ohms simulant la résistance des lignes est bien sûr en place :
De gauche à droite : la tension en sortie de générateur, la tension après le premier transformateur (élévateur) et la tension après le deuxième transformateur (abaisseur). Rque : ces tensions ont été mesurées sans la charge en bout de ligne (lampe déconnectée)
On branche la lampe après le transformateur abaisseur :
On constate que la lampe brille de nouveau, mais moins que dans le cas idéal des lignes sans résistance.
Conclusion : Le transport du courant alternatif sous une tension élevée permet de réduire les pertes dues à l'effet Joule, mais pas de les supprimer.
4- Quelques détails techniques sur la réalisation :
Les transformateurs utilisés (achetés chez Selectronic...société bien connue mais qui a fermé...) :
2x24V - 26VA
Un enroulement primaire de 230 V et deux enroulements secondaires de 24 V. Puissance de 26 VA. Les deux enroulements secondaires ont été reliés en série. On obtient alors un transformateur 230V -> 48 V dans le sens abaisseur ou 48 V -> 230 V dans le sens élévateur. Le choix de ce rapport de transformation a été fait pour rester autour de la tension de sécurité de 24 V lorsqu'on alimente le premier transformateur (en élévateur) sous une tension de 6 V.
L'élévation en tension n'est pas très importante, mais est suffisante pour avoir un résultat significatif.
La lampe choisie est un modèle 6V / 100 mA
La modification d'une des caractéristiques de ce montage risque de donner des résultats différents.
Réalisation pratique : Jean-Luc Trioux, préparateur au lycée Pasteur de Somain
Distribution domestique
... le courant véhiculé sous une tension d'environ 20 000V, arrive dans chaque quartier où l'on trouve un transformateur pour abaisser la tension à la valeur distribuée chez les particuliers (230 V entre phase et neutre) :
Alors que jusqu'à présent seuls trois fils étaient présents, voici que l'on trouve maintenant des poteaux électriques portant 5 fils ! . La distribution du courant chez les utilisateurs va nécessiter un fil supplémentaire que l'on apelle le neutre.
Dans les rues : voici un montage typique à 5 fils :
un fil de neutre, 3 phases et une phase pour alimenter l'éclairage urbain losque nécessaire :
Le neutre est créé au niveau du transformateur de quartier par un câble plongeant dans la terre, comme sur ce poteau (supportant en son extrémité supérieure un transformateur) :
