Le point d'ouverture normal, et quelques autres choses que le schéma du professeur oublie de mentionner
Le schéma du cours est un objet remarquable. Il est propre, symétrique, lisible à trois mètres, et il ne ment jamais. Il se contente d'omettre. Ce qu'il omet ne s'apprend pas en amphithéâtre : il faut, pour le savoir, postuler à un stage chez le chargé d'exploitation — un poste que personne ne demande, parce qu'il ne figure sur aucune plaquette d'école et qu'on n'y fait, en apparence, que téléphoner.
Commençons par l'omission majeure. Elle tient en un trait absent.
I. La boucle qui n'est jamais bouclée
On enseigne la coupure d'artère comme une vertu : deux départs issus de deux jeux de barres différents, chaînés de poste en poste, refermés l'un sur l'autre. Le trait est continu sur toute sa longueur. La redondance est visible. Si une section lâche, l'autre source reprend la main. Le schéma dit : voici un réseau qui se soigne.
Le schéma dit vrai. Il oublie seulement de préciser que cette boucle n'est jamais fermée.
Quelque part au milieu, dans un poste que rien ne distingue des autres, un interrupteur est ouvert. Il l'est en permanence, et c'est pour cela qu'on le nomme point d'ouverture normal — normally open point dans la littérature anglo-saxonne, où l'adjectif normal conserve heureusement son sens de « en régime normal », que le français a tendance à confondre avec « conforme ».
Les raisons de cette ouverture sont solides. Une boucle fermée fait circuler des courants entre les deux sources dès que leurs tensions ou leurs impédances de source diffèrent — et elles diffèrent toujours. Surtout, elle rend la sélectivité impossible : un défaut alimenté par les deux bouts se voit de partout, et des protections ampèremétriques non directionnelles n'ont aucun moyen de savoir laquelle doit s'effacer. On ferme la boucle sur le plan pour la sécurité d'alimentation ; on l'ouvre sur le terrain pour la sécurité de la protection. Le réseau maillé est exploité en antenne.
D'où la question que le schéma ne pose pas : où ouvre-t-on ?
II. Ce que décide un seul interrupteur
La réponse naïve est « au milieu ». Elle est fausse dès que les charges ne sont pas identiques — c'est-à-dire toujours. Le bon critère n'est pas le milieu géométrique, mais le point qui équilibre les moments de charge : chaque tronçon transporte le courant de tout ce qui se trouve en aval de lui, et les pertes croissent comme le carré de ce courant. Déplacer le point d'ouverture d'un poste, c'est transférer une charge entière d'une demi-artère à l'autre — et le carré fait le reste.
Trois choses méritent d'être lues dans ces chiffres, et aucune n'est visible sur le plan.
La première : entre la meilleure position et la pire, les pertes varient du simple au quadruple. Pour un seul interrupteur, dans un seul poste, dont l'état ne change rien à la topologie dessinée. À charge constante — majorant assumé, puisque la charge réelle fluctue — l'écart de 11,9 kW représente environ 104 MWh sur une année. Un ordre de grandeur suffisant pour qu'on cesse de traiter la position du point d'ouverture comme un détail d'exploitation.
La deuxième : l'optimum ne tombe pas au milieu. Il se place juste après le poste de 1 000 kVA, parce que ce poste pèse à lui seul plus du quart de l'artère. Le milieu géométrique, position que l'intuition et le compas désignent tous deux, coûte ici 3 % de pertes supplémentaires — pas grand-chose, et c'est justement le piège : l'écart est faible de ce côté-là.
La troisième, et c'est la seule qui compte pour l'exploitant : la courbe n'est pas symétrique autour de son minimum. Reculer d'un poste vers l'aval coûte 3 %. Reculer d'un poste vers l'amont, du côté du gros client, en coûte 72 %. Une manœuvre banale, effectuée un soir de dépannage pour isoler une section, laisse l'artère dans une configuration dont le surcoût dépasse de moitié le régime nominal — et rien, absolument rien, ne le signale. Pas d'alarme, pas de dépassement, pas de client mécontent. Les pertes ne se plaignent jamais.
La chute de tension, elle, ne dit rien
Un contrôle honnête impose de vérifier le second critère. Sur cette artère, la chute maximale vaut 33 V entre phases à l'optimum, soit 0,16 % de la tension nominale, et 128 V — 0,64 % — dans la pire configuration. Autrement dit : la tension ne dimensionne rien ici. Elle ne serait même pas mesurable au milieu du bruit de réglage du transformateur HTB/HTA. Sur une artère urbaine courte, le point d'ouverture se choisit sur les pertes ; sur une longue artère rurale, le classement s'inverse et la tension redevient le critère. Le mot « artère » recouvre les deux, le schéma les dessine à l'identique.
Et un troisième critère écrase parfois les deux autres
Le point d'ouverture n'est pas seulement un partage de charge : c'est le point de reprise. Le jour où une source tombe, la demi-artère orpheline est reprise en refermant cet interrupteur — et la source survivante doit alors absorber la totalité, ici 3 870 kVA au lieu d'environ 2 000. Une position optimale en pertes peut être inadmissible en secours, si elle laisse une demi-artère trop lourde pour être reprise sans surcharger le départ voisin. On choisit alors sciemment une position sous-optimale. C'est une décision d'exploitation, argumentée, révisable — et illisible sur le plan, qui montrera exactement le même trait continu dans les deux cas.
III. Petite galerie des autres omissions
Le point d'ouverture est le cas le plus spectaculaire, il n'est pas isolé. Cinq autres écarts entre le trait et la chose, pour le même prix.
Le trait n'a pas d'épaisseur
Le conducteur est dessiné infiniment fin, et l'air autour de lui n'existe pas. On enseigne pourtant que la rigidité diélectrique de l'air vaut environ 30 kV/cm — d'où 13 cm sous 400 kV. Le chiffre est exact : entre plans parallèles, dans de l'air propre, en champ uniforme. Sur un chantier, aucune de ces trois conditions n'est réunie. Conducteurs, outils et corps humain produisent des pointes, le champ se concentre, l'amorçage s'initie bien avant le gradient théorique. La distance minimale d'approche réglementaire sous 400 kV vaut 250 cm, soit un gradient effectif de l'ordre de 2 kV/cm une fois retirée la garde. Facteur quinze. La valeur du cours n'est pas fausse : elle est inapplicable, ce qui est plus difficile à enseigner et beaucoup plus dangereux à ignorer.
Le trait n'a pas la bonne longueur
Le plan mesure une distance ; le câble parcourt un trajet. Entre les deux s'intercalent la sinuosité de la tranchée, les contournements d'ouvrages, les lovages laissés en chambre de tirage, les remontées aéro-souterraines. La longueur réelle dépasse toujours la longueur mesurée sur le plan — d'une valeur qu'aucune règle générale ne donne et qui se relève, câble par câble, sur les bons de tirage. L'impédance suit, et le courant de défaut minimal en bout d'antenne est donc surestimé par le calcul fait sur plan. C'est-à-dire faux du mauvais côté : celui où la protection paraît sensible et ne l'est pas.
Deux carrés identiques, deux pouvoirs opposés
Dans la mémoire visuelle de l'étudiant, l'interrupteur et le disjoncteur finissent par se ressembler : deux appareils de coupure, deux petits symboles sur un trait. L'un coupe un courant de charge, l'autre coupe un courant de défaut — et surtout, l'un est capable de fermer sur un défaut franc sans se détruire, l'autre non. Le pouvoir de fermeture est la caractéristique la plus discrètement mortelle de l'appareillage : c'est celle qu'on sollicite au moment précis où l'on croit rétablir.
Le peigne de terre n'est pas une équipotentielle
Le schéma dessine le même symbole de terre à chaque poste, et ce symbole suggère un potentiel commun, stable, nul. Sur le terrain, une prise de terre est une résistance — dont la valeur dépend du sol, de la saison, de l'humidité et de l'âge de la boucle à fond de fouille. Deux postes portant le même petit peigne peuvent différer d'un ordre de grandeur. Et c'est cette résistance, pas le symbole, qui décide de la montée en potentiel de masse pendant un défaut, donc des tensions de pas et de contact autour du poste. Le seul symbole du schéma dont la valeur numérique soit à la fois invisible, variable et directement liée à la sécurité des personnes.
Le schéma est intemporel
Aucune horloge n'y figure. Or la sélectivité chronométrique — celle qui équipe l'immense majorité des départs — ne vit que dans les temporisations : chaque protection amont attend que l'aval ait eu le temps d'agir. Le plan de protection est un objet temporel, entièrement contenu dans des échelons de quelques centaines de millisecondes, et il ne laisse sur le schéma aucune trace. Deux réseaux au trait rigoureusement identique peuvent avoir l'un une sélectivité correcte, l'autre aucune.
IV. Ce que ces six omissions ont en commun
Elles ne sont pas des erreurs de dessin. Le schéma unifilaire fait exactement ce pour quoi il a été conçu : décrire une topologie. Qui est relié à qui, par quoi. C'est déjà beaucoup, et le métier serait impraticable sans lui.
Ce qu'il ne décrit pas, c'est un état. Une position d'organe, une résistance de terre, un réglage de temporisation, une longueur réellement tirée : autant de grandeurs qui ne se déduisent pas de la topologie et qui changent sans que le trait bouge.
Ce qui ouvre une question dont nous ferons un prochain hors-livre : si la position réelle du point d'ouverture n'est plus celle que la base indique, que vaut exactement le calcul de réseau qui s'appuie dessus ?
Cet article est le troisième d'une série de quatorze. Les articles impairs sont des hors-livre : des sujets d'exploitation qui ne figurent pas dans le Tome 1. Les articles pairs développent une des vingt-six vérités de l'ouvrage.
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La série entière, le sommaire du livre et les compléments : L'Électricité Réelle — 26 vérités du réseau BT, HTA, HTB.
Docteur Ingénieur en Électricité
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