Comprendre les classes de tension : importance, types et applications dans les systèmes électriques

Qu'est-ce qu'une classe de tension ?

• Définition de la classe de tension :Les classes de tension (ou niveaux de tension) désignent un ensemble de tensions nominales standardisées utilisées dans les systèmes électriques et les équipements. La tension nominale est la tension à laquelle l'équipement est conçu pour fonctionner dans des conditions normales ; en substance, une classe de tension définit la plage de tension de fonctionnement prévue pour un système ou un appareil.

• Analogie avec les appareils ménagers :Les appareils ménagers (par exemple, réfrigérateurs, téléviseurs) fonctionnent à une tension nominale - typiquement 220 V - et peuvent dysfonctionner ou être endommagés s'ils sont alimentés par des tensions significativement plus hautes ou plus basses. De même, l'équipement des systèmes électriques doit fonctionner dans sa classe de tension désignée pour assurer un fonctionnement fiable.

Importance de la classification par niveau de tension

• Standardisation :Les classes de tension unifiées fournissent un cadre clair pour la conception, la fabrication et la maintenance de l'équipement. Les appareils de différents fabricants respectant la même classe de tension peuvent interopérer de manière transparente, améliorant l'interchangeabilité et simplifiant la gestion du système.

• Efficacité :Le choix de niveaux de tension appropriés minimise les pertes de transmission. Pour un transfert de puissance donné, des tensions plus élevées réduisent le courant, diminuant ainsi les pertes I²R dans les conducteurs et améliorant l'efficacité globale de la production à l'utilisation finale.

• Sécurité et fiabilité :La délimitation claire des classes de tension garantit que les exigences d'isolation et les mesures de protection correspondent aux contraintes de tension, empêchant les surcharges ou les courts-circuits dus à des tensions incompatibles et protégeant le personnel et l'équipement.

• Facilitation de l'évolution technologique :Des paliers de tension bien définis permettent au réseau de s'adapter à la demande croissante d'énergie et aux technologies émergentes (par exemple, la génération distribuée, les réseaux intelligents). Ils soutiennent l'intégration des énergies renouvelables, du stockage d'énergie et des commandes avancées tout en maintenant la stabilité et la résilience.

Classes de tension courantes

• Tension de sécurité (≤36 V) :Utilisée dans les applications critiques en termes de sécurité : 24 V pour les outils électroportatifs, 12 V pour l'éclairage des mines, ≤6 V pour les endoscopes médicaux. Les environnements spéciaux (par exemple, les piscines) utilisent souvent 12 V ; les jouets pour enfants utilisent ≤6 V. La conformité à la norme GB/T 3805-2008 est requise, y compris les transformateurs d'isolement de sécurité, les batteries, l'isolation double et un temps de fonctionnement d'éclairage d'urgence de 72 heures.

• Basse tension (220 V/380 V) :Forme le réseau de distribution basse tension triphasé quatre fils (220 V phase-neutre, 380 V phase-à-phase) avec une tolérance de ±7 % selon la norme GB/T 12325. L'Europe utilise 230/400 V ; le Japon utilise 100/200 V. La protection comprend des disjoncteurs différentiels résiduels (RCD) de 30 mA, des disjoncteurs de surcharge/court-circuit (capacité de coupure ≥6 kA) et un système d' earthing TN-S (conducteur PE isolé, résistance de terre ≤4 Ω).

• Moyenne tension (10 kV–35 kV) :10 kV est couramment utilisé pour la distribution urbaine (capacité de courant du câble ~300 A/km) ; 35 kV pour les lignes suburbaines/industrielles. La norme IEEE 1547 limite l'interconnexion de la génération distribuée à ≤35 kV, exigeant une régulation de tension de ±10 % pour les centrales solaires.

• Haute tension (110 kV–220 kV) :Économique pour le transfert de puissance en vrac : 110 kV gère 50–100 MW (par exemple, avec des conducteurs LGJ-240) ; 220 kV gère 200–500 MW. Les transformateurs de sous-stations typiques de 220 kV ont des puissances nominales de 180 MVA avec une impédance de court-circuit de 12%–14%.

• Très haute tension et ultra-haute tension (≥330 kV) :Les lignes AC de 500 kV transportent naturellement ~1000 MW ; les lignes DC de ±800 kV gèrent jusqu'à 8000 MW (avec des conducteurs de 6×720 mm²). Les lignes UHV AC de 1000 kV subissent des pertes <0,8‰ par km.

Base de détermination des niveaux de tension

• Normes nationales :Les paliers de tension en Chine sont dérivés des normes GB/T 156-2017 (« Tensions standard ») et GB/T 156-2007, alignés avec l'IEC 60038 mais adaptés aux besoins locaux du réseau AC 50 Hz.

• Distance de transmission :Les tensions plus élevées conviennent aux longues distances : 0,4 kV pour la distribution locale courte (<0,6 km) ; 1000 kV AC pour le transfert en vrac ultra-long (800–1500 km).

• Faisabilité technique :Passer à des tensions plus élevées nécessite de relever des défis en termes d'isolation, de refroidissement et de matériaux. L'équipement UHV utilise des isolateurs spécialisés et une gestion thermique pour un fonctionnement sûr et stable, avec une R&D continue favorisant l'expansion des classes de tension.