Vous avez peut-être déjà vu ces étranges éléments métalliques de forme arrondie que l’on retrouve dans certains postes de transformation d’électricité à très haute tension. Mais savez-vous à quoi ils servent ? Dans cet article, nous revenons sur l’effet corona, et sur les dispositifs qui existent pour le limiter. 

Avez-vous déjà remarqué ces sortes d’anneaux que l’on trouve parfois entre des pylônes et les lignes à haute-tension qu’ils soutiennent ? Ce dispositif, dont la forme peut varier entre un gros anneau, une coupelle ou une boule à facettes dans les laboratoires, est appelé « corona ring » ou « dispositif anti-effluve » en français. Il a pour rôle de contenir l’effet corona, un phénomène physique qui se produit lorsque deux électrodes à haut potentiel sont séparées par un fluide neutre, généralement l’air. Dans ces conditions, certains atomes de l’air perdent ou gagnent des électrons. Ils sont alors chargés électriquement, et viennent s’accumuler autour des aspérités, ou des éléments pointus des électrodes en question. Ce phénomène se matérialise bien souvent par une sorte de grésillement, voire dans certains cas, par une lueur bleutée au niveau de ces électrodes.

Outre ce grésillement, l’effet corona pose plusieurs problèmes. D’abord, il témoigne du passage d’une petite quantité de courant hors des conducteurs, et donc d’une perte d’énergie. Il peut également entraîner des perturbations radio-électriques, et même se montrer dangereux : sa présence souligne une hausse de la différence de potentiel entre les deux électrodes, et donc un risque accru de créer un véritable arc électrique. Enfin, ce phénomène engendre la création d’ozone troposphérique, un gaz à effet de serre irritant, aussi nocif pour la santé que le climat.

Un phénomène physique parfois visible à l’oeil nu

Ce phénomène physique, bien que rare, peut se matérialiser de manière spontanée dans la nature. Il est particulièrement visible à l’extrémité du mât d’un navire ou des ailes d’un avion à l’approche d’un orage. On parle alors de feu de Saint-Elme. Dès l’Antiquité, ce phénomène suscite des interrogations, et sera même observé par Magellan et son équipage, en 1519, lors de leur voyage autour du monde. Dans certains cas très rares, il peut être observé directement sur le corps, comme ces personnes observant le phénomène au bout de leurs doigts. Si vous vous trouvez, un jour, dans la même situation, on vous déconseille tout de même de vous extasier trop longtemps, mais plutôt de vous mettre à l’abri au plus vite. Les feux de Saint-Elme sont, en effet, très souvent le signe précurseur d’un impact de foudre !

À lire aussi Qu’est-ce qu’une ligne haute tension à courant continu HVDC ?

L’effet corona : parfois utile, souvent délétère

Revenons à notre effet Corona. Dans certaines situations, celui-ci peut rendre service. Il est notamment utilisé dans la production d’ozone pour l’industrie, et employé certains systèmes de filtrage et de purification d’eau et d’air, détruisant des particules organiques en suspension. Enfin, c’est ce phénomène que l’on retrouve au cœur des boules à plasma décoratives.

Malgré ces usages, l’effet corona est, dans la majorité des cas, délétère. Comme évoqué plus tôt, il est signe d’une perte de puissance, ainsi qu’une usure prématurée du matériel. Il engendre également des bruits parasites et des perturbations radioélectriques. Si le phénomène est souvent négligé pour des tensions inférieures à 345 000 volts, il est systématiquement étudié pour des tensions supérieures. Sur les lignes à haute tension, cet effet peut être contrôlé en augmentant le diamètre des conducteurs, ce qui a pour effet de limiter le champ électrique de surface. Il est aussi possible d’augmenter la distance entre les différentes phases.

Pour la gestion de points singuliers comme l’extrémité de pylônes, les contacteurs dans les sous-stations, ou pour certains équipements spécifiques de transformateurs à haute tension, on utilise principalement des corona ring. Ces éléments métalliques, souvent en aluminium ou en acier inoxydable, ont une forme d’anneau ou de coupelle dans les installations extérieures. Dans les laboratoires, ils se présentent souvent sous la forme d’une boule creuse à facettes. Ils sont disposés sur les parties exposées électriquement, et permettent de répartir le champ électrique sur une surface plus grande et plus uniforme.

Différents corona rings installés dans une sous-station (en haut à gauche), dans des laboratoires (en haut à droite et en bas) et sur une ligne haute-tension (milieu droit) / Images : Artisan Industry, Hitachi, Wikimedia, Highvpower.