thumb|Figure 1 : Appareillage électrique
L'appareillage électrique à haute tension est l'ensemble des appareils électriques qui permettent la mise sous ou hors tension de portions d'un réseau électrique à haute tension (y compris pour des opérations de délestage).
L’appareillage électrique est un élément essentiel qui permet d’obtenir la protection et une exploitation sûre et sans interruption d’un réseau à haute tension. Ce type de matériel est très important dans la mesure où de multiples activités nécessitent de disposer d'une alimentation en électricité qui soit permanente et de qualité.
L’appellation « haute tension » regroupe l'ancienne moyenne tension (HTA) et l'ancienne haute tension (HTB), elle concerne donc les appareils de tension assignée supérieure à , en courant alternatif, et supérieure à dans le cas de courants continus. Les applications industrielles des disjoncteurs à haute tension sont pour l'instant limitées au courant alternatif, car elles sont plus économiques. Cependant, il existe des sectionneurs à haute tension pour les liaisons à courant continu.
L'appareillage électrique à haute tension a été créé dès la fin du , au début pour la manœuvre de moteurs et autres machines électriques Brevet anglais GB 20069 Improvements in Apparatus for Controlling the Application or Use of Electric Currents of High Tension and Great Quantity accordé en 1893, sur espacenet.com. Il n'a cessé de se développer : l'appareillage est actuellement utilisé dans toute gamme des hautes tensions, jusqu'à une tension assignée de Lin Jiming , Transient characteristics of circuit-breakers, International Symposium on International Standards for Ultra High Voltage, Beijing, juillet 2007..
Perspective historique L'évolution de l'appareillage à haute tension, en particulier les techniques de coupure qui ont été utilisées, a été influencée par les progrès technologiques, le développement des moyens de calcul qui ont permis d'optimiser les dimensions des appareils, la concurrence qui a poussé les constructeurs à réaliser des appareils de plus en plus économiques, ainsi que l'évolution des réseaux qui a nécessité la conception d'appareillage pour des tensions de plus en plus élevées.
Le tableau 1 montre l'évolution de la tension maximale des réseaux à haute tension, à partir de 1912, année de mise en service de la première ligne de tension supérieure à .
Tableau 1 : Évolution de la tension maximale des réseaux électriques à haute tensionLignePaysTension réseau (kV)Année Lauchhammer – Riesa 110 Entwicklung der Übertragungsspannungen (Bild 1.10), sur esw.e-technik.uni-dortmund.de1912 Brauweiler – Ludwigsbourg 2201929 Boulder Dam – Los Angeles 287 Picture: section of the transmission line from Boulder Dam to Los Angeles, 1930, sur le site /scienceservice.si.edu1932 Harsprånget – Hallsberg 380Avec mise en service du premier disjoncteur à huile 1952 Moscou – Volgograd 525Avec mise en service du premier disjoncteur à huile 1960 Montréal – Manicouagan 735Avec mise en service du premier disjoncteur à air comprimé 1965 Broadford – Baker 765Ligne du Réseau AEP (American Electric Power Co Inc.) 1969 Ekibastuz – Kokchetav 1200La première section de la ligne ( maximum) faisait de long entre les sous-stations de Ekibastuz et Kokchetav, elle fut mise en service en 1985. Une entre Kokchetav et Kustanai, de long, a été mise en service en 1988. Par la suite, l'exploitation n'a été faite qu'à tension réduite. Les disjoncteurs sont du type AIS à air comprimé. Source : V. Kovalev, A. Panibratets, V. Fotin, O. Volkova, A. Koryavin, Prospects for creation of new generation of UHV equipment, 2007, IEC-CIGRE Symposium on UHV, Beijing July 2007. 1985 Suvereto – Valdicciola 1050 1981-1995Des études et essais ont été effectués de 1981 à 1986, la station pilote a été complétée en 1994 et mise sous sa pleine tension en avril 1995. La ligne de a été mise sous tension pendant un total cumulé de , mais il n'y a pas eu d'exploitation sous cette tension par la suite. L'appareillage est du type GIS. Voir ENEL Invests 20 Years in Underground Cable Project et E.Colombo et al, Open aspects and possible alternative technologies following the UHV Italian experience, 2007, IEC-CIGRE International Symposium on International Standards for UHV, Beijing 2007 Minami – Niigata 1100Exploitation à seulement1993 Jindongnan – Jingmen 11002009Essais sur un tronçon en 2008, exploitation prévue en 2009
Le chapitre des Techniques utilisées pour l'isolement et la coupure décrit de manière détaillée les différentes techniques développées pour la conception et la fabrication de l'appareillages à haute tension, ce qui a permis de répondre aux contraintes et exigences de plus en plus sévères qui ont accompagné cette évolution des réseaux à haute tension.
L'augmentation du courant de court-circuit dans les réseaux à haute tension a favorisé l'avènement des disjoncteurs à air comprimé dans les années 1960. En effet, l'augmentation de la consommation et donc des puissances installées a nécessité de disposer d'appareils capables de couper des courants de court-circuit supérieurs à , ce qui était le pouvoir de coupure maximum possible avec les disjoncteurs à huile en extra-haute tension.
Durant les années 1970, c'est plutôt le moindre coût et la simplicité des disjoncteurs à gaz SF6 qui ont permis à ces derniers de supplanter à leur tour les appareils à air comprimé, les deux techniques permettant d'obtenir les pouvoirs de coupure les plus élevés exigés alors en haute tension, c'est-à-dire 50 ou .
En moyenne tension, les appareils à huile ont été remplacés par les appareils à gaz SF6 ou à vide car ces derniers ont des performances en coupure supérieures, une endurance électrique étendue et nécessitent moins de maintenance en service.
La consommation d'électricité et les besoins en puissance installée et en équipements à haute tension sont en forte augmentation depuis 2005. C'est le cas notammentr en Chine, où la puissance installée était de en 2006 et devait atteindre en 2020Shu Yinbiao, International Symposium on International Standards for UHV, Beijing, juillet 2007. En 2023, la Chine avait la puissance installée la plus élevée au monde, comprenant une puissance installée supérieure à celle des États-Unis. Pour sa part, l'Inde prévoit de multiplier par 3 sa puissance installée entre 2012 et 2025 pour atteindre R.N.Nayak, M.Krishnakumar, Anish Anand, Design of transmission line, 2007 , New Delhi (Inde), 02-2007. L'Inde prévoit également mettre en service un réseau de transmission à ultra-haute tension de 800- et + Gridtech 2007: Welcome adress by R.P.Singh , sur le site powergridindia.com.
Classifications
L’appareillage électrique à haute tension peut être classé en plusieurs catégories selon sa fonction, sa tension, sa destination, son installation et son type d'isolement.
Classification par fonction Sectionneurs
thumb|Figure 2 : Sectionneur à haute tension à isolement dans l'air
Ce sont avant tout des organes de sécurité utilisés pour ouvrir ou fermer un circuit lorsqu’il n'y circule pas de courant de charge. Ils sont utilisés pour isoler un ensemble de circuits, un appareil, une machine ou une section de ligne aérienne ou de câble, afin de permettre au personnel d’exploitation d’y accéder sans danger.
L'ouverture des sectionneurs de ligne ou de jeu de barres (les conducteurs qui permettent de relier l'arrivée d'énergie d'un poste à haute tension vers les différents organes internes) est nécessaire pour assurer la sécurité, mais n'est pas suffisante. Il faut en outre effectuer des mises à la terre en amont et en aval de l'appareil sur lequel on souhaite intervenir. On distingue donc les sectionneurs, proprement dits, des sectionneurs de mise à la terre (ou MALT ou sectionneur de terre) qui contribuent ensemble à la sécurité des travailleurs lors d'intervention sur une portion de réseau électrique.
En principe, les sectionneurs n’ont pas à interrompre de courants. Cependant, certains sectionneurs peuvent être amenés à couper des courants de transfert de barres (jusqu’à sous 10 à ) et certains sectionneurs de terre doivent être capables de couper les courants induits qui peuvent circuler dans les lignes hors tension par couplage capacitif et inductif avec les lignes adjacentes sous tension (jusqu’à sous ). Des courants de magnétisation de transformateurs, de petits courants capacitifs ou des courants parasites peuvent également être coupés par des sectionneurs lors de leur manœuvre, c'est-à-dire des courants de l'ordre de .
Interrupteurs
Les interrupteurs sont des appareils destinés à établir et à interrompre un circuit dans des conditions normales de . Leurs performances sont cependant limitées car ils sont capables d'établir un courant de court-circuit mais ne peuvent en aucun cas l’interrompre.
Certains interrupteurs sont prévus pour remplir également les fonctions de sectionneur.
Contacteurs thumb|Figure 3 : Contacteur moyenne tension
Les contacteurs ont un rôle comparable à celui des interrupteurs, mais ils sont capables de fonctionner avec des cadences très élevées. Ils possèdent une grande endurance électrique et une grande endurance mécanique.
Les contacteurs sont utilisés pour manœuvrer fréquemment des équipements tels que des fours ou des moteurs à haute tension. Ils ne peuvent pas être utilisés comme sectionneurs.
On les rencontre en HTA uniquement.
Coupe-circuit à fusibles Les fusibles permettent d’interrompre automatiquement un circuit parcouru par une surintensité pendant un intervalle de temps donné. L’interruption du courant est obtenue par la fusion d’un conducteur métallique calibré.
Ils sont surtout utilisés pour la protection contre les courts-circuits dont ils limitent la valeur crête du courant de défaut.
En régime triphasé, ils n’éliminent que les phases parcourues par un courant de défaut, ce qui peut présenter un danger pour le matériel et le personnel. Pour pallier cet inconvénient, les fusibles peuvent être associés à des interrupteurs ou à des contacteurs avec lesquels ils constituent des combinés capables d'assurer la protection en cas de surcharge du réseau ou de courts-circuits.
On les rencontre en HTA uniquement.
Disjoncteurs thumb|Figure 4 : Disjoncteur au Venezuela
Un disjoncteur à haute tension est destiné à établir, supporter et interrompre des courants sous sa tension assignée (la tension maximale du réseau électrique qu'il protège) à la fois : dans des conditions normales de service, par exemple pour connecter ou déconnecter une ligne dans un réseau électrique ; dans des conditions anormales spécifiées, en particulier pour éliminer un court-circuit.
De par ses caractéristiques, un disjoncteur est l’appareil de protection essentiel d’un réseau à haute tension, car il est seul capable d'interrompre un courant de court-circuit et donc d'éviter que le matériel connecté sur le réseau soit endommagé par ce court-circuit. La norme internationale CEI 62271-100 définit les exigences relatives aux caractéristiques des disjoncteurs à haute tension.
Dans leur configuration actuelle, les disjoncteurs peuvent être équipés d'appareils électroniques permettant à tout moment de connaître leur état (usure, pression de gaz pour la coupure, etc.) et éventuellement de détecter des défauts par des dérives de caractéristiques, ce qui permet à l’exploitant de programmer les opérations de maintenance et de prévenir les risques de défaillanceE.Thuries, G.Ebersohl, J.P.Dupraz, O.Chetay, J.P.Montcorgé, Introduction de l'électronique numérique dans les auxiliaires de l'appareillage et amélioration de la fiabilité, 1994, CIGRE session 1994, rapport 23/13-09Denis Dufournet, Disjoncteurs SF6 - Évolution de 1959 à 1994, 1994, Revue générale de l'électricité .