Histoire de la transmission d'énergie électrique - History of electric power transmission
La transmission de l'énergie électrique , les outils et les moyens de déplacer l'électricité loin de son lieu de production, remontent à la fin du XIXe siècle. Ils comprennent le transport d'électricité en vrac (anciennement appelé « transport ») et la livraison d'électricité aux clients particuliers (« distribution »). Au début, les deux termes étaient utilisés de manière interchangeable.
Transmission précoce
Avant l'électricité, divers systèmes avaient été utilisés pour le transport d'électricité sur de grandes distances. Les principaux d'entre eux étaient la transmission télodynamique (câble en mouvement), pneumatique (air sous pression) et hydraulique (liquide sous pression). Les téléphériques étaient l'exemple le plus fréquent de transmission télodynamique, dont les lignes pouvaient s'étendre sur plusieurs kilomètres pour une seule section. La transmission pneumatique a été utilisée pour les systèmes de transmission d'énergie des villes de Paris, Birmingham, Rixdorf, Offenbach, Dresde et Buenos Aires au début du XXe siècle. Au XIXe siècle, les villes utilisaient également une transmission hydraulique utilisant des conduites d'eau à haute pression pour alimenter les moteurs d'usine. Le système de Londres a fourni 7 000 chevaux (5,2 MW) sur un réseau de canalisations de 180 miles (290 km) transportant de l'eau à 800 livres par pouce carré (5,5 MPa). Ces systèmes ont été remplacés par des systèmes électriques moins chers et plus polyvalents, mais à la fin du XIXe siècle, les urbanistes et les financiers étaient bien conscients des avantages, de l'économie et du processus d'établissement de systèmes de transmission d'énergie.
Au début de l'utilisation de l'énergie électrique, la transmission généralisée de l'énergie électrique comportait deux obstacles. Premièrement, les appareils nécessitant des tensions différentes nécessitaient des générateurs spécialisés avec leurs propres lignes séparées. Les lampadaires, les moteurs électriques dans les usines, l'électricité pour les tramways et les lumières dans les maisons sont des exemples de la diversité des appareils avec des tensions nécessitant des systèmes séparés. Deuxièmement, les générateurs devaient être relativement proches de leurs charges (un mile ou moins pour les appareils basse tension). On savait que la transmission à plus longue distance était possible plus la tension était élevée, de sorte que les deux problèmes pouvaient être résolus si la transformation des tensions à partir d'une seule ligne électrique universelle pouvait être effectuée efficacement.
Systèmes spécialisés
Une grande partie de l'électricité au début était du courant continu , dont la tension ne pouvait pas être facilement augmentée ou diminuée, que ce soit pour la transmission longue distance ou pour partager une ligne commune à utiliser avec plusieurs types d'appareils électriques. Les entreprises exploitaient simplement différentes lignes pour les différentes classes de charges requises par leurs inventions. Par exemple, les systèmes de lampes à arc de New York de Charles Brush nécessitaient jusqu'à 10 kV pour de nombreuses lampes dans un circuit en série, les lampes à incandescence d'Edison utilisaient 110 V, les tramways construits par Siemens ou Sprague nécessitaient de gros moteurs de l'ordre de 500 volts, tandis que les moteurs industriels dans les usines utilisaient encore d'autres tensions. En raison de cette spécialisation des lignes et du fait que la transmission était si inefficace, il semblait à l'époque que l'industrie allait évoluer vers ce que l'on appelle aujourd'hui un système de génération distribuée avec un grand nombre de petits générateurs situés à proximité de leurs charges.
Eclairage extérieur haute tension précoce
La haute tension intéresse les premiers chercheurs travaillant sur le problème de la transmission à distance. Ils savaient par le principe élémentaire de l'électricité que la même quantité d'énergie pouvait être transférée sur un câble en doublant la tension et en réduisant de moitié le courant. En raison de la loi de Joule , ils savaient également que la puissance perdue par la chaleur dans un fil est proportionnelle au carré du courant qui le traverse, quelle que soit la tension, et donc en doublant la tension, le même câble serait capable de transmettre le même quantité de puissance quatre fois la distance.
A l' Exposition de Paris de 1878 , un éclairage à arc électrique avait été installé le long de l'avenue de l'Opéra et de la place de l'Opéra, à l'aide de lampes électriques à arc Yablochkov , alimentées par des dynamos à courant alternatif Zénobe Gramme . Les bougies Yablochkov nécessitaient une haute tension, et il ne fallut pas longtemps avant que les expérimentateurs rapportent que les lampes à arc pouvaient être alimentées sur un circuit de 14 kilomètres (8,7 mi). Dans une dizaine d'années, des dizaines de villes auraient des systèmes d'éclairage utilisant une centrale électrique fournissant de l'électricité à plusieurs clients via des lignes de transmission électrique. Ces systèmes étaient en concurrence directe avec les principaux services publics d' éclairage au gaz de l'époque.
L'idée d'investir dans une centrale et un réseau pour fournir l'énergie produite aux clients qui paient des frais récurrents pour le service était un modèle économique familier pour les investisseurs : il était identique à l'activité lucrative du gaslight ou aux systèmes de transmission de puissance hydrauliques et pneumatiques. La seule différence était que le produit livré était l'électricité, pas le gaz, et les "tuyaux" utilisés pour la livraison étaient plus flexibles.
La California Electric Company (maintenant PG&E) à San Francisco en 1879 a utilisé deux générateurs de courant continu de la société de Charles Brush pour alimenter plusieurs clients en électricité pour leurs lampes à arc. Ce système de San Francisco était le premier cas d'un service public vendant de l'électricité d'une centrale à plusieurs clients via des lignes de transmission . CEC a rapidement ouvert une deuxième usine avec 4 générateurs supplémentaires. Les frais de service pour la lumière du coucher du soleil à minuit étaient de 10 $ par lampe par semaine.
Grand Rapids Electric Light & Power Company, créée en mars 1880 par William T. Powers et d'autres, a commencé l'exploitation de la première centrale hydroélectrique commerciale au monde, le samedi 24 juillet 1880, alimentée par la turbine à eau de Wolverine Chair and Furniture Company . Elle exploitait une dynamo électrique Brush à 16 lumières éclairant plusieurs devantures de magasins à Grand Rapids, dans le Michigan. C'est le premier prédécesseur de Consumers Energy de Jackson, Michigan.
En décembre 1880, la Brush Electric Company installa une station centrale pour approvisionner Broadway en éclairage à arc sur une longueur de 3,2 km. À la fin de 1881, New York, Boston, Philadelphie, Baltimore, Montréal, Buffalo, San Francisco, Cleveland et d'autres villes disposaient de systèmes de lampes à arc Brush, produisant de la lumière publique jusqu'au 20e siècle. En 1893, il y avait 1500 lampes à arc éclairant les rues de New York.
Éclairage à courant continu
Les premières lampes à arc étaient extrêmement lumineuses et les hautes tensions présentaient un risque d'étincelles/d'incendie, les rendant trop dangereuses à utiliser à l'intérieur. En 1878, l'inventeur Thomas Edison a vu un marché pour un système qui pourrait apporter l'éclairage électrique directement dans l'entreprise ou la maison d'un client, un créneau non desservi par les systèmes d'éclairage à arc. Après avoir conçu une ampoule à incandescence commercialement viable en 1879, Edison a continué à développer le premier « utilitaire » d' éclairage électrique à grande échelle appartenant à des investisseurs dans le bas de Manhattan, desservant finalement un mile carré avec 6 « jumbo dynamos » logées à Pearl Street Station . Lorsque le service a commencé en septembre 1882, il y avait 85 clients avec 400 ampoules. Chaque dynamo produisait 100 kW - assez pour 1200 lampes à incandescence, et la transmission était à 110 V via des conduits souterrains. Le système a coûté 300 000 $ à construire avec l'installation des 100 000 pieds (30 000 m) de conduits souterrains, l'une des parties les plus coûteuses du projet. Les dépenses d'exploitation ont dépassé les revenus au cours des deux premières années et un incendie a détruit l'usine en 1890. De plus, Edison disposait d'un système à trois fils afin que 110 V ou 220 V puissent être fournis pour alimenter certains moteurs.
Disponibilité de la production à grande échelle
La disponibilité de grandes quantités d'énergie à partir de divers emplacements deviendrait possible après la production de turbogénérateurs par Charles Parsons à partir de 1889. La puissance des turbogénérateurs est rapidement passée de 100 kW à 25 mégawatts en deux décennies. Avant les turbogénérateurs efficaces, les projets hydroélectriques étaient une source importante de grandes quantités d'énergie nécessitant une infrastructure de transmission.
Transformateurs et courant alternatif
Lorsque George Westinghouse s'est intéressé à l'électricité, il a rapidement et correctement conclu que les basses tensions d'Edison étaient trop inefficaces pour être adaptées à la transmission nécessaire aux grands systèmes. Il a en outre compris que la transmission à longue distance nécessitait une haute tension et qu'une technologie de conversion peu coûteuse n'existait que pour le courant alternatif. Les transformateurs joueraient le rôle décisif dans la victoire du courant alternatif sur le courant continu pour les systèmes de transport et de distribution. En 1876, Pavel Yablochkov a breveté son mécanisme d'utilisation de bobines d'induction pour servir de transformateur élévateur avant l'Exposition de Paris démontrant ses lampes à arc. En 1881, Lucien Gaulard et John Dixon Gibbs ont développé un dispositif plus efficace qu'ils ont baptisé le générateur secondaire, à savoir un transformateur abaisseur précoce dont le rapport pouvait être ajusté en configurant les connexions entre une série de bobines câblées autour d'une broche, à partir de laquelle un fer à repasser noyau pourrait être ajouté ou retiré si nécessaire pour faire varier la puissance de sortie. L'appareil a fait l'objet de diverses critiques et a parfois été mal compris comme ne fournissant qu'un rapport de rotation de 1:1.
La première ligne démonstrative longue distance (34 km, 21 mi) à courant alternatif a été construite pour l'Exposition internationale de 1884 à Turin, en Italie . Il était alimenté par un alternateur Siemens & Halske de 2 kV, 130 Hz et comportait plusieurs générateurs secondaires Gaulard avec leurs enroulements primaires connectés en série, qui alimentaient des lampes à incandescence. Le système a prouvé la faisabilité de la transmission d'énergie électrique CA sur de longues distances. Après ce succès, entre 1884 et 1885, les ingénieurs hongrois Zipernowsky , Bláthy et Déri de la société Ganz à Budapest ont créé les bobines à noyau fermé "ZBD" efficaces, ainsi que le système de distribution électrique moderne . Les trois avaient découvert que tous les anciens dispositifs sans noyau ou à noyau ouvert étaient incapables de réguler la tension et étaient donc peu pratiques. Leur brevet commun décrivait deux versions d'une conception sans pôles : le « transformateur à noyau fermé » et le « transformateur à noyau-enveloppe ». Ottó Bláthy a suggéré l'utilisation de noyaux fermés, Károly Zipernowsky l'utilisation de connexions shunt et Miksa Déri a réalisé les expériences.
Dans le transformateur à noyau fermé, le noyau de fer est un anneau fermé autour duquel les deux bobines sont enroulées. Dans le transformateur de type coquille, les enroulements sont passés à travers le noyau. Dans les deux conceptions, le flux magnétique reliant les enroulements primaire et secondaire se déplace presque entièrement à l'intérieur du noyau de fer, sans chemin intentionnel dans l'air. Le noyau est constitué de torons ou de tôles de fer. Ces éléments de conception révolutionnaires permettraient enfin techniquement et économiquement de fournir de l'énergie électrique pour l'éclairage des maisons, des entreprises et des espaces publics. Zipernowsky, Bláthy et Déri ont également découvert la formule du transformateur, Vs/Vp = Ns/Np. Les systèmes électriques et électroniques du monde entier reposent sur les principes des transformateurs Ganz originaux . Les inventeurs sont également crédités de la première utilisation du mot "transformateur" pour décrire un dispositif pour modifier l' EMF d'un courant électrique.
Une toute première ligne AC opérationnelle a été mise en service en 1885 via dei Cerchi, Rome, Italie , pour l'éclairage public. Il était alimenté par deux alternateurs Siemens & Halske d'une puissance nominale de 30 ch (22 kW), 2 kV à 120 Hz et utilisait 200 transformateurs abaisseurs Gaulard 2 kV/20 V connectés en série dotés d'un circuit magnétique fermé, un pour chaque lampe. Quelques mois plus tard, il a été suivi par le premier système de climatisation britannique, qui a été mis en service à la Grosvenor Gallery de Londres. Il comportait également des alternateurs Siemens et des transformateurs abaisseurs 2,4 kV/100 V, un par utilisateur, avec des primaires connectés en shunt.
Le concept qui est à la base de la transmission moderne utilisant des transformateurs élévateurs et abaisseurs bon marché a été mis en œuvre pour la première fois par Westinghouse, William Stanley, Jr. et Franklin Leonard Pope en 1886 à Great Barrington, Massachusetts , en recourant également à la technologie européenne. En 1888, Westinghouse a également autorisé le moteur à induction de Nikola Tesla , qu'ils finiraient par développer en un moteur à courant alternatif utilisable (2 phases). Le système triphasé moderne a été développé par Mikhail Dolivo-Dobrovolsky et Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft et Charles Eugene Lancelot Brown en Europe, à partir de 1889.
L' Exposition électrotechnique internationale de 1891 , à Francfort , en Allemagne , présentait la transmission à longue distance du courant électrique triphasé de haute puissance. Elle s'est tenue du 16 mai au 19 octobre sur le site désaffecté des trois anciennes « Westbahnhöfe » (gares de l'Ouest) à Francfort-sur-le-Main . L'exposition présentait la première transmission longue distance de courant électrique triphasé de haute puissance, qui a été généré à 175 km à Lauffen am Neckar . Il a fait fonctionner avec succès les moteurs et les lumières de la foire. A la clôture de l'exposition, la centrale électrique de Lauffen a continué à fonctionner, fournissant de l'électricité à la capitale administrative, Heilbronn, ce qui en fait le premier endroit à être équipé en courant alternatif triphasé. De nombreux représentants techniques d'entreprise (y compris EW Rice de Thomson-Houston Electric Company (qui est devenu General Electric)) y ont participé. Les conseillers techniques et les représentants ont été impressionnés. À la suite de l'essai réussi sur le terrain, le courant triphasé, en ce qui concerne l'Allemagne, est devenu le moyen le plus économique de transmettre l'énergie électrique.
La simplicité des générateurs et des moteurs polyphasés signifiait qu'en plus de leur efficacité, ils pouvaient être fabriqués à moindre coût, de manière compacte et nécessiteraient peu d'attention à entretenir. Une économie simple conduirait à leur extinction ultime les dynamos à courant continu coûteuses, encombrantes et mécaniquement complexes. Il s'est avéré que le facteur décisif dans la guerre des courants était la disponibilité de transformateurs élévateurs et abaisseurs à faible coût, ce qui signifiait que tous les clients, quelles que soient leurs exigences de tension spécialisées, pouvaient être servis à un coût de conversion minimal. Ce « système universel » est aujourd'hui considéré comme l'une des innovations les plus influentes pour l'utilisation de l'électricité.
Transmission de courant continu haute tension
Les arguments en faveur du courant alternatif n'étaient pas clairs au tournant du siècle et des systèmes de transmission de courant continu à haute tension ont été installés avec succès sans l'aide de transformateurs. René Thury , qui avait passé six mois dans les installations d' Edison à Menlo Park , comprenait son problème de transmission et était convaincu qu'il était possible de déplacer de l'électricité sur de grandes distances en utilisant le courant continu. Il connaissait les travaux de Marcel Deprez , qui a fait ses premiers travaux sur la transmission à haute tension après avoir été inspiré par la capacité des générateurs de lampes à arc à supporter des lumières sur de grandes distances. Deprez a évité les transformateurs en plaçant des générateurs et des charges en série comme le faisaient les systèmes de lampes à arc de Charles F. Brush . Thury a développé cette idée dans le premier système commercial pour la transmission CC haute tension. Comme les dynamos de Brush, le courant est maintenu constant, et lorsque l'augmentation de la charge demande plus de pression, la tension est augmentée. Le système Thury a été utilisé avec succès sur plusieurs projets de transmission CC à partir de générateurs hydroélectriques. Le premier en 1885 était un système basse tension à Bözingen , et le premier système haute tension a été mis en service en 1889 à Gênes , en Italie , par la société Acquedotto de Ferrari-Galliera . Ce système transmettait 630 kW à 14 kV DC sur un circuit de 120 km de long. Le plus grand système Thury était le projet de Lyon Moutiers , long de 230 km, délivrant finalement 20 mégawatts, à 125 kV.
Victoire pour AC
En fin de compte, la polyvalence du système Thury a été entravée par la fragilité de la distribution en série et l'absence d'une technologie de conversion DC fiable qui n'apparaîtra que dans les années 1940 avec les améliorations des vannes à arc au mercure . Le « système universel » AC a gagné à force de nombres, proliférant les systèmes avec transformateurs à la fois pour coupler les générateurs aux lignes de transport à haute tension, et pour connecter le transport aux circuits de distribution locaux. Par un choix approprié de la fréquence du service public, les charges d'éclairage et de moteur pourraient être desservies. Des convertisseurs rotatifs et plus tard des vannes à arc de mercure et d'autres équipements de redressement ont permis à la charge CC d'être desservie par une conversion locale si nécessaire. Même les centrales et les charges utilisant des fréquences différentes pourraient également être interconnectées à l'aide de convertisseurs rotatifs. En utilisant des centrales électriques communes pour chaque type de charge, d'importantes économies d'échelle ont été réalisées, un investissement global plus faible était requis, le facteur de charge sur chaque centrale a été augmenté, ce qui a permis une efficacité supérieure, permettant un coût d'énergie inférieur pour le consommateur et une augmentation globale l'utilisation de l'énergie électrique.
En permettant à plusieurs centrales électriques d'être interconnectées sur une vaste zone, les coûts de production d'électricité ont été réduits. Les installations disponibles les plus efficaces pourraient être utilisées pour alimenter les différentes charges au cours de la journée. La fiabilité a été améliorée et les coûts d'investissement ont été réduits, puisque la capacité de production de secours pouvait être partagée entre beaucoup plus de clients et une zone géographique plus large. Des sources d'énergie éloignées et peu coûteuses, telles que l' énergie hydroélectrique ou le charbon de mine, pourraient être exploitées pour réduire les coûts de production d'énergie.
La première transmission de courant alternatif triphasé utilisant la haute tension a eu lieu en 1891 lors de l' exposition internationale de l'électricité à Francfort . Une ligne de transport de 15 kV reliait Lauffen sur le Neckar et Francfort-sur-le-Main, distantes de 175 km (109 mi).
Des chutes Willamette aux chutes du Niagara
En 1882, la transmission électrique allemande Miesbach-Munich utilisait 2 kV CC sur 57 km (35 mi). En 1889, la première transmission longue distance d'électricité à courant continu aux États-Unis a été mise en service à la station Willamette Falls , à Oregon City, dans l'Oregon . En 1890, une inondation détruit la centrale. Cet événement malheureux a ouvert la voie à la première transmission longue distance d'électricité CA au monde lorsque la société Willamette Falls Electric a installé des générateurs CA expérimentaux de Westinghouse en 1890.
La même année, la Niagara Falls Power Company (NFPC) et sa filiale Cataract Company ont formé la Commission internationale du Niagara, composée d'experts, pour analyser les propositions visant à exploiter les chutes du Niagara pour produire de l'électricité. La commission était dirigée par Sir William Thomson (plus tard Lord Kelvin) et comprenait Eleuthère Mascart de France, William Unwin d'Angleterre, Coleman Sellers des États-Unis et Théodore Turrettini de Suisse. Il a été soutenu par des entrepreneurs tels que JP Morgan , Lord Rothschild et John Jacob Astor IV . Parmi 19 propositions, ils considéraient même brièvement l' air comprimé comme moyen de transmission d'énergie , mais préféraient l'électricité. Ils ne pouvaient pas décider quelle méthode serait la meilleure dans l'ensemble.
En 1893, la Niagara Falls Power Company avait rejeté les propositions restantes d'une demi-douzaine d'entreprises et attribué le contrat de production à Westinghouse avec d'autres contrats de lignes de transmission et de transformateurs attribués à General Electric. Les travaux ont commencé en 1893 sur le projet de génération de Niagara Falls : 5 000 chevaux (3 700 kW) devaient être générés et transmis en courant alternatif , à une fréquence de 25 Hz pour minimiser les pertes d'impédance en transmission (passée à 60 Hz dans les années 1950).
Certains doutaient que le système produise suffisamment d'électricité pour alimenter l'industrie à Buffalo, New York. L'inventeur Nikola Tesla était sûr que cela fonctionnerait, affirmant que les chutes du Niagara pourraient alimenter tout l'est des États-Unis. Aucun des précédents projets de démonstration de transport de courant alternatif polyphasé n'était à l'échelle de la puissance disponible de Niagara.
Les premiers générateurs hydroélectriques à grande échelle aux États-Unis ont été installés en 1895 à Niagara Falls et ont fourni de l'électricité à Buffalo, New York , via des lignes de transport d'électricité. Une statue de Nikola Tesla se dresse aujourd'hui à Goat Island, Niagara Falls, New York, en hommage à ses contributions.
Westinghouse a également dû développer un système basé sur des convertisseurs rotatifs pour leur permettre de fournir toutes les normes d'alimentation nécessaires, y compris le courant alternatif et le courant continu monophasés et polyphasés pour les tramways et les moteurs d'usine. Le client initial de Westinghouse pour l'énergie provenant des générateurs hydroélectriques de la station Edward Dean Adams à Niagara en 1895 était les usines de la Pittsburgh Reduction Company qui avait besoin de grandes quantités d'électricité bon marché pour la fonte de l' aluminium. Le 16 novembre 1896, l'électricité transmise à Buffalo a commencé à alimenter ses tramways. Les centrales ont été construites par Westinghouse Electric Corporation . L'ampleur du projet avait également contribué à la contribution de General Electric, en construisant des lignes de transmission et des équipements. La même année, Westinghouse et General Electric ont signé un accord de partage de brevets, mettant fin à quelque 300 poursuites judiciaires dans lesquelles les entreprises étaient impliquées au sujet de leurs brevets électriques concurrents et leur donnant un contrôle monopolistique sur l'industrie électrique américaine pour les années à venir.
Initialement, les lignes de transmission étaient supportées par des isolateurs à broches et manchons en porcelaine similaires à ceux utilisés pour les télégraphes et les lignes téléphoniques . Cependant, ceux-ci avaient une limite pratique de 40 kV. En 1907, l'invention de l'isolateur à disque par Harold W. Buck de la Niagara Falls Power Corporation et Edward M. Hewlett de General Electric a permis de construire des isolateurs pratiques de n'importe quelle longueur pour des tensions plus élevées.
Début du 20ème siècle
Les tensions utilisées pour la transmission de l'énergie électrique ont augmenté tout au long du 20e siècle. La première centrale à courant alternatif « haute tension », d'une puissance nominale de 4 MW 10 kV 85 Hz, a été mise en service en 1889 par Sebastian Ziani de Ferranti à Deptford , Londres. La première ligne de transport d'électricité en Amérique du Nord fonctionnait à 4000 V. Elle a été mise en service le 3 juin 1889, les lignes entre la centrale électrique de Willamette Falls à Oregon City, Oregon et Chapman Square au centre - ville de Portland, Oregon s'étendant sur environ 13 milles. En 1914, cinquante-cinq systèmes de transmission fonctionnant à plus de 70 000 V étaient en service, et la tension la plus élevée alors utilisée était de 150 kV. La première transmission de courant alternatif triphasé à 110 kV a eu lieu en 1907 entre Croton et Grand Rapids , Michigan . Les tensions de 100 kV et plus n'étaient pas une technologie établie jusqu'à environ 5 ans plus tard, avec par exemple la première ligne 110 kV en Europe entre Lauchhammer et Riesa , en Allemagne, en 1912.
Au début des années 1920, la ligne Pit River – Cottonwood – Vaca-Dixon a été construite pour transporter l'électricité de 220 kV des centrales hydroélectriques de la Sierra Nevada à la région de la baie de San Francisco , en même temps que les lignes Big Creek – Los Angeles ont été modernisées même tension. Ces deux systèmes sont entrés en service commercial en 1923. Le 17 avril 1929, la première ligne 220 kV en Allemagne a été achevée, allant de Brauweiler près de Cologne , sur Kelsterbach près de Francfort, Rheinau près de Mannheim , Ludwigsburg- Hoheneck près de l' Autriche . Cette ligne comprend l' interconnexion Nord-Sud , à l'époque l'un des plus grands réseaux électriques au monde. Les mâts de cette ligne ont été conçus pour une éventuelle mise à niveau à 380 kV. Cependant, la première transmission à 380 kV en Allemagne a eu lieu le 5 octobre 1957 entre les sous-stations de Rommerskirchen et Ludwigsburg-Hoheneck.
La première ligne électrique de 380 kV au monde a été construite en Suède , la ligne Harsprånget – Hallsberg de 952 km en 1952. En 1965, le premier transport à très haute tension à 735 kV a eu lieu sur une ligne de transport d' Hydro-Québec . En 1982 , la première transmission à 1200 kV était en Union soviétique .
L'industrialisation rapide du XXe siècle a fait des lignes et des réseaux de transport électrique un élément essentiel de l'infrastructure économique dans la plupart des pays industrialisés. L'interconnexion des centrales de production locales et des petits réseaux de distribution a été fortement stimulée par les exigences de la Première Guerre mondiale , où de grandes centrales de production d'électricité ont été construites par les gouvernements pour fournir de l'électricité aux usines de munitions ; plus tard, ces centrales ont été connectées pour fournir une charge civile par transmission à longue distance.
Les petits services publics d'électricité municipaux ne souhaitaient pas nécessairement réduire le coût de chaque unité d'électricité vendue; dans une certaine mesure, en particulier pendant la période 1880-1890, l'éclairage électrique était considéré comme un produit de luxe et l'énergie électrique ne se substituait pas à la vapeur. Des ingénieurs tels que Samuel Insull aux États-Unis et Sebastian Z. De Ferranti au Royaume-Uni ont contribué à surmonter les difficultés techniques, économiques, réglementaires et politiques du développement du transport d'énergie électrique à longue distance. Par l'introduction de réseaux de transport d'électricité, dans la ville de Londres, le coût d'un kilowattheure a été réduit à un tiers sur une période de dix ans.
En 1926, les réseaux électriques du Royaume-Uni ont commencé à être interconnectés dans le National Grid , fonctionnant initialement à 132 kV.
Electronique de puissance
L'électronique de puissance est l'application de l'électronique à semi-conducteurs au contrôle et à la conversion de l'énergie électrique. L'électronique de puissance a commencé avec le développement du redresseur à arc au mercure . Inventé par Peter Cooper Hewitt en 1902, il servait à convertir le courant alternatif (AC) en courant continu (DC). À partir des années 1920, les recherches se sont poursuivies sur l'application des thyratrons et des vannes à arc au mercure commandées par réseau à la transmission d'énergie. Uno Lamm a développé une vanne à mercure avec des électrodes de calibrage les rendant adaptées à la transmission d'énergie à courant continu haute tension . En 1933, les redresseurs au sélénium ont été inventés.
Julius Edgar Lilienfeld a proposé le concept d'un transistor à effet de champ en 1926, mais il n'était pas possible de construire réellement un dispositif fonctionnel à cette époque. En 1947, le transistor bipolaire à contact ponctuel a été inventé par Walter H. Brattain et John Bardeen sous la direction de William Shockley aux Bell Labs . En 1948, l'invention par Shockley du transistor à jonction bipolaire (BJT) a amélioré la stabilité et les performances des transistors et réduit les coûts. Dans les années 1950, des diodes à semi-conducteurs de plus grande puissance sont devenues disponibles et ont commencé à remplacer les tubes à vide . En 1956, le redresseur contrôlé au silicium (SCR) a été introduit par General Electric , augmentant considérablement la gamme d'applications de l'électronique de puissance.
Une percée dans l'électronique de puissance est venue avec l'invention du MOSFET (transistor à effet de champ métal-oxyde-semiconducteur) par Mohamed Atalla et Dawon Kahng aux Bell Labs en 1959. Des générations de transistors MOSFET ont permis aux concepteurs de puissance d'atteindre des niveaux de performances et de densité impossibles. avec des transistors bipolaires. En 1969, Hitachi a introduit le premier MOSFET de puissance vertical , qui sera plus tard connu sous le nom de VMOS (V-groove MOSFET). Le MOSFET de puissance est depuis devenu le dispositif d'alimentation le plus courant au monde, en raison de sa faible puissance de commande de grille, de sa vitesse de commutation rapide, de sa capacité de mise en parallèle avancée facile, de sa large bande passante , de sa robustesse, de sa conduite facile, de sa polarisation simple, de sa facilité d'application et de sa facilité d'utilisation. réparation.