Ohl Gimth31

ELEC International Symposium Édition 1998

SYSTÈMES D’ÉNERGIE ÉLECTRIQUEGUIDE DE RÉFÉRENCE

Les Lignes de transport HT

ELEC International Symposium Édition 1998

SYSTÈMES D’ÉNERGIE ÉLECTRIQUEGUIDE DE RÉFÉRENCE

Les Lignes de transport HT

3.1 Les Lignes de transport HT

2 G U I D E D E R É F É R E N C E 1 9 9 8

Équipe rédactionnelle AVEC LE SUPPORT TECHNIQUE DU GIMÉLEC

Serge PICHOT FCI SAAE Transmission

Sylvestre ARBERET CATU

Introduction..................................p 4

Dispositif de protection pour chaines équipées ................p 4PRÉAMBULE

GÉNÉRALITÉS

PROTECTION CONTRE L’ARC DE PUISSANCE

PERTURBATIONS RADIO

DISTRIBUTION DE LA TENSION

COORDINATION DE L’ISOLATION

Vibration Eolienne des lignes aériennes.................p 11INTRODUCTION

PRÉSENTATION DES PHÉNOMÈNES VIBRATOIRES

FACTEURS INFLUENÇANT CES MOUVEMENTS DE CONDUCTEURS

DOMMAGES CAUSÉS PAR CES MOUVEMENTS

DISPOSITIFS D’AMORTISSEMENT

ESSAIS DE TYPE SUR DISPOSITIFS D’AMORTISSEMENT

ENTRETOISE AMORTISSEUSE

BIBLIOGRAPHIE

Matériaux pour accessoires de lignes aériennes...................p 19INTRODUCTION

EXIGENCES GÉNÉRALES

MATÉRIAUX

ESSAIS SUR LES MATÉRIAUX

PROTECTION CONTRE LA CORROSION

S Y S T È M E S D ’ É N E R G I E É L E C T R I Q U E

Les Lignes de transport HT 3.1

Denis BOIDARD DERVAUX SARené PARRAUD SEDIVER

Balisage aérienpour lignesde transmission.........................p 21INTRODUCTION

NORMES - RÈGLES INTERNATIONALES

SPHERE DE BALISAGE DIURNE

BALISE LUMINEUSE

LA LAMPE D’OBSTACLE

Isolateurs ....................................p 25INTRODUCTION

LES FONCTIONS DES ISOLATEURS

PRINCIPAUX TYPES D’ISOLATEURS UTILISES SUR LES LIGNES

AÉRIENNES ET DANS LES POSTES


CONCEPTION DES PRINCIPAUX TYPES D’ISOLATEURS

LES POINTS-CLÉS DE LA FIABILITE D’UN ISOLATEUR

MÉTHODES D’ÉVALUATION DE LA FIABILITÉ DES ISOLATEURS

CONCLUSION

BIBLIOGRAPHIE

Sécurité / Maintenance des réseaux de transport ........p 34

INTRODUCTION

INTERVENTION DANS LE CADRE DE LA CONSIGNATION

ELECTRIQUE DE LA LIGNE

CONSTRUCTION DE LIGNE ET MAINTENANCE

INTERVENTION DANS LE CADRE DES TRAVAUX SOUS TENSION

3G U I D E D E R É F É R E N C E 1 9 9 8


4

INTRONous évoquons

ci-dessous certaines conditions à prendre en comptedans l'étude des lignes de transmission électrique, non

directement liées aux fonctions principales de celles-ci maisdont certains composants doivent tenir compte afin de garantir la

fiabilité de l'ouvrage.

Contraintes diélectrique liée à la tension électrique de la ligne detransmission, Contraintes créées par le niveau d'intensité de court-circuit éventuelsur les chaînes d'isolateurs, Contraintes d'environnement, géographique et climatique qui doiventamener les concepteurs à prendre en compte les phénomènesvibratoires, les matériaux de construction et l'isolement, Contraintes de signalisation des ouvrages par le balisage diurne etnocturne dans certaines zones (aéroport par exemple),

Contraintes de continuité de service impliquant l'introductiond'accessoires spécifiques et adaptés au travail sous tension,

Contraintes mécaniques, normales etexceptionnelles, qui ont une influence sur le niveau

des vibrations, le choix des normesd'assemblage et les matériaux des

accessoires.

PREAMBULE

Les lignes de transmission aérienne, et par conséquentles chaînes d'ancrage et de suspension, sont soumisesà des contraintes électriques externes et internes.

G U I D E D E R É F É R E N C E 1 9 9 8

CONTRAINTES INTERNES Tension continue à fréquence industrielle, Surtension temporaire, Chocs de manœuvre, Courants de court-circuit, Pertes Couronne et interférences radio.

S Y S T E M E S D ’ É N E R G I E É L E C T R I Q U E

Les L ignes de transport HT 3.1

DISPOSITIFS DE PROTECTION POURCHAINES EQUIPEES

CONTRAINTES EXTERNES

Foudre, Pollution naturelle et industrielle.

Les dispositifs de protection sont donc utilisés pourassurer la fiabilité de la ligne face aux contraintesénumérées ci-dessus.


GENERALITESLes dispositifs de protection des chaînes d'isolateurs secomposent principalement de cornes, raquettes ouanneaux, montés sur l'une ou les deux extrémités deschaînes d'isolateurs.

CONCEPTION D’ENSEMBLE

Les cornes (appelées également "cornes de garde") et lesraquettes se composentd'une barre courbe d'aciergalvanisé. Le diamètre destiges est compris entre 10 et25 mm pour les cornes. Lesraquettes sont cintrées enune forme circulaire et lediamètre de la tige estcompris entre 10 et 25 mm.Les anneaux (appelés également "anneaux de contrôlegradient" ou "anneaux de répartition", ou "anneaux degarde") se composent d'un tube en acier galvanisé(diamètre total : 25 à 60 mm) et de pattes d'accrochage.

Remarque :Dans certains cas, des tubes en alliage d'aluminium sontutilisés avec des isolateurs composites.

5G U I D E D E R E F E R E N C E 1 9 9 8


Corne

/

Raquette

Anneau

6 G U I D E D E R É F É R E N C E 1

yyyy

yyyy

Anneau pare-effluve

9 9 8

CONFIGURATION DES DISPOSITIFS DEPROTECTION

La nécessité et le choix du dispositif dépendentprincipalement de la tension nominale de la ligne, du niveaude contraintes électriques et de la politique adoptée par lesservices publics également.

Les cornes, raquettes ou anneaux sont installés à l'une ouaux deux extrémité(s) de la chaîne d'isolateurs. Lesconfigurations suivantes de dispositifs de protection,respectivement fixées sur le côté terre et le côté conducteurde la chaîne d'isolateurs, sont les plus communémentrencontrées sur les lignes :

Corne-Corne, Corne-Raquette, Corne-raquette ou Raquette-Anneau.

Chaîne de suspension : configuration corne / anneau

S Y S T È M E S

DISPOSITIFS DEPROTECTION

Le rôle des dispositifs de protectionest de :

Protéger les chaînes d'isolateurset le conducteur contre l'arc depuissance,

Réduire le niveau deperturbations radio des chaînesd'isolateurs avec le matérield'équipement,

Améliorer la distribution detension le long de la chaîned'isolateurs,

Permettre la coordination del'isolation.

D ’ É N E R G I E É L E C T R I Q U E


PROTECTION CONTRE L'ARC DEPUISSANCE

POURQUOI UTILISER DES DISPOSITIFS DEPROTECTION

Les dispositifs de protection saisissent la racine de l'arcde puissance et conduisent le courant de défaut à la terrede façon à protéger :

Les isolateurs, Le matériel d'équipement ("ball-sockets", manilles,

palonniers...), Les pinces, Les conducteurs,contre l'effet d'endommagement du courant de hauteintensité, de façon à empêcher la chute du conducteur, et àmaintenir ainsi l'intégrité de la ligne.

Remarque :L'arc de puissance se produit lorsqu'une surtension, dueà une tension de choc de manœuvre ou à une tension dechoc de foudre survient sur le réseau, qui provoque uncontournement de la chaîne d'isolateurs.

Les cornes, raquettes ou anneaux doivent être conçus etpositionnés de façon à permettre aux terminaisons del'arc de se fixer sur eux, et à l'arc lui-même d'êtremaintenu éloigné de la chaîne d'isolateurs.

Pour vérifier l'efficacité des dispositifs de protection, lejeu d'isolateurs sera soumis aux essais d'arc depuissance sous tension alternative conformément à lanorme CEI 61467.

Essai d'arc de puissance sur une chaîne d'ancrage avec anneaux

PROBLÈME DE LA TEMPÉRATURE

L'évaluation du courant de défaut de l'arc de puissanceest manifestement le facteur déterminant dans laconception des procédés. La section de la tige acier ou


du tube est déterminée à l'aide de l'équation de chaleursuivante :

Tf = 1/αo.[(1+αo.(Ti - To)).exp(t/τ)-1]avec

1/τ = (ρo. αo.I2)/(Mv.C.S2)où

Tf(°C) : température atteinte par le dispositifTi(°C) : température initiale du dispositifTo(°C) : température de référenceαo(°C-1) : facteur de températureρo(Ω.m) : résistivité à ToMv(kg/m3) : poids par unité de volumeC(J/kg.K) : chaleur spécifiqueS(m2) : sectionI(kA r.m.s.) : courant de court-circuit maxit(s) : temps

Connaissant l'évaluation maximum en termesd'importance Ir.m.s (kA), durée t (s) et énergie dissipée(I 2t ) pour limiter l'élévation de température du dispositifde protection sous le seuil de fusion des matièrespremières, les accessoires sont généralement conçuspour une densité de courant permise d'environ 70 A/mm2

pendant 1s, ce qui donne une limite supérieure detempérature de 400°C à partir de la températureambiante de 30°C.

Ainsi, ni la résistance mécanique ni la couche de zinc duprocédé de protection ne sont endommagées.

PERTURBATIONS RADIO

Les raquettes ou anneaux réduisent les perturbationsradio dues à l'effet couronne sur le matériel soumis àtension nominale ou champ électrique :

Accessoires métalliques utilisés sur la ligne (pinces,palonniers, "ball-sockets"),

Isolateurs.

Le procédé contrôle le gradient électrique dans l'airenvironnant les accessoires métalliques, de façon àgarder les perturbations radio maximum permises à unniveau acceptable sur le jeu d'isolateurs complet.

L'efficacité du procédé de protection en ce qui concerne leniveau de perturbations radio sera testée conformément àla norme CEI 60437.

L'essai sera effectué sur chaîne d'isolateurs desuspension ou d'ancrage complète.

DISTRIBUTION DE LA TENSION

Les procédés du type raquettes ou anneaux améliorent ladistribution de la tension le long de la chaîne d'isolateurs.



PROTECTION CONTRE LA POLLUTIONLorsque les isolateurs pollués par un dépôt (naturel ouindustriel) deviennent conducteurs lorsqu'ils sont humides,sur les parties diélectriques les plus résistantes où la densitéde perte de courant est plus élevée, l'eau de la coucheconductrice s'évapore sous l'effet de chaleur du courant.Une "bande sèche" se forme sur ces surfaces, le plussouvent près des accessoires dont les extrémités sontmétalliques. Des arcs de surface relient les bords desbandes sèches, pouvant ainsi amener le contournementcomplet avec un arc de puissance, si le niveau d'isolation dela chaîne d'isolateurs ne tient pas compte de l'importance dela pollution du site.L'arc sur la bande sèche peut être éliminé ou minimisé parun contrôle approprié de la gradation de tension, de façon àréduire la contrainte électrique sur la surface.

CAS PARTICULIER IMPORTANT : ISOLATEURCOMPOSITE

L'amélioration de la distribution de tension par un anneau decontrôle gradient pour isolateur composite réduit laconcentration de contraintes électriques susceptiblesd'endommager les isolateurs sur une période de temps.Les procédés du type anneau contrôlent la gradation detension dans la plupart des matières constituant lesisolateurs, y compris dans le grand nombre d'interfaces (fibrede verre / résine, noyau / parties métalliques, accessoires /parties métalliques) de façon à éviter les déchargespartielles se produisant à l'intérieur des "micro-vides"(défauts dans la matière, interfaces) qui apparaissent à latension normale de la ligne.

Remarque : Ces décharges internes générées par la chutede tension peuvent, après un certain temps, altérer l'isolationinterne en aboutissant au claquage électrique de la matière.

COORDINATION DE L'ISOLATION

Les cornes, raquettes et anneaux sont également utiliséspour permettre la coordination de l'isolation du réseauentre la tension d'épreuve phase-terre (résistancediélectrique, niveau d'isolation) sur la chaîne desuspension ou d'ancrage fixée au pylône et la tensiond'épreuve des équipements protecteurs tels leséclateurs, les parafoudres à la sous-station.

TENSIONS D’ÉPREUVE STANDARD

Les tensions d'épreuve standard sont choisies suivant latension la plus élevée (voir CEI 38) qui puisse seproduire sur la ligne de transmission, comme indiquédans la norme CEI 71-1.


Seulement deux tensions d'épreuve standard suffisent àdéfinir le niveau d'isolation externe standard des lignesde transmission.

Pour lignes Haute Tension (HT) jusqu'à 215 kV inclus :

La tension d'épreuve à fréquence industrielle, courtedurée (environ 60s),

La tension d'épreuve choc foudre standard.

Remarque :Actuellement, seule la tension d'épreuve choc foudre estspécifiée.

Pour lignes Très Haute Tension (THT), supérieure à 245kV :

La tension d'épreuve choc foudre standard, La tension d'épreuve de choc de manœuvre standard.

Remarque :Actuellement, seule la tension d'épreuve de choc demanœuvre est spécifiée.

DISTANCES

Le choix des tensions d'épreuve standard détermine lesdistances entre les dispositifs de protection fixés auxdeux extrémités de la chaîne d'isolateurs.

Tension d'épreuve à fréquence industrielle

La distance aérienne peut être estimée par les formulessuivantes :

Avec d < 2mUPF = U 50 rp - 4z = 750.In (1+d1.2) - 4z

Où avec d ≥ 2mUPF = U 50 rp - 4z = 750.In (1+d1.2) (1.35k - 0.35k2) - 4z

où :

UPF (kV r.m.s.) : tension d'épreuve à fréquenceindustrielle (conventionnellement cela correspond à uneprobabilité d'arc inférieure à 0.02%).

z = écart standard (généralement égal à 3% de U50 rp)

d (m) = distance aérienne

k : facteur distance dépendant de la configuration(structure et forme des électrodes)

U 50rp (kV r.m.s.) : valeur de tension qui correspond à uneprobabilité de 50% pour fournir une décharge



perturbatrice dans une configuration pointe/plan àfréquence industrielle.

Tension d'épreuve de choc de foudre

La distance aérienne peut être estimée par la formulesuivante :

+ +ULI = U50LIrp - 2.5z = 530d - 2.5zoù

+ULI (kV crête) = tension d'épreuve sous choc foudrepositif (conventionnellement cela correspond à uneprobabilité d'arc inférieure à 1%).d(m) = distance aérienne de 1 à 10m

+z = écart standard généralement égal à 1.5% de U50LIrp

+U50LIrp (kV crête) = valeur de tension qui correspond àune probabilité de 50% pour fournir une déchargeperturbatrice dans une configuration pointe/plan souschoc foudre positif.

La chaîne d'isolateurs avec dispositifs de protection estsoumise à une tension de choc foudre de façon à vérifieret à ajuster la distance aérienne par rapport à l'isolationexterne requise par la ligne. L'essai sera effectué à secconformément aux normes CEI 60-1 et CEI 60-2.

Tension d'épreuve de choc de manœuvre

La distance peut être estimée par la formule suivante :+ +USI = U50SIrp - 2.5z = k.500.d0.6 - 2.5zoù

+USI (kV crête) = tension d'épreuve sous choc demanœuvre positif (conventionnellement cela correspondà une probabilité d'arc inférieure à 1%).

+z = écart standard généralement égal à 5% de U50SIrpd(m) = distance dans l'air jusqu'à 25m

+U50SIrp (kV crête) = valeur de tension qui correspond àune probabilité de 50% pour fournir une déchargeperturbatrice dans une configuration pointe/plan souschoc de manœuvre positif.

k : facteur distance dépendant de la configuration(structure et forme des électrodes)

La chaîne d'isolateurs avec dispositifs de protection estsoumise à une tension d'essai de choc de manœuvre defaçon à vérifier et à ajuster la distance aérienne par rapportà l'isolation externe requise par la ligne. L'essai sera effectuéà sec conformément aux normes CEI 60-1 et CEI 60-2.


Essai de choc de manœuvre sur chaîne de suspension en Vé

BIBLIOGRAPHIE

CEI 60 : High Voltage test techniques

CEI 71-1 (1993) : Insulation coordination

Electra N° 136 - Juin 1991 : Protective devices forinsulator sets

Electra N° 143 - Août 1992 : Use of stress control ringson composite insulators



10 G U I D E D E R É F É R E N C E 1 9 9 8 S Y S T È M E S D ’ É N E R G I E É L E C T R I Q U E

VIBRATION EOLIENNE DES LIGNESAERIENNES

INTRODUCTION

S Y S T È M E S D ’ É N E R G I E É

Les lignes aériennes sont toujours exposées aux vents quipeuvent induire, dans les conducteurs,

des déplacements aux conséquencesdestructives . Dans ce chapitre, nous

présenterons surtout lephénomène des vibrationséoliennes . Celles-ci, de partleurs répétitivités et leursfréquences, aboutissent à uneaccumulation rapide decontraintes dynamiques

endommageant les conducteurset parfois les accessoires de ligne .

La détection de ces vibrations n'estpas aisée et leur amplitude crête-crête

excède rarement un diamètre de conducteur. Ce phénomène est plus sensible en début et fin dejournée quand les vents réguliers et de faible vitesse sontplus présents . Pour des vents de forte vitesse (25kms parheure), l'amplitude des vibrations décroît et l'aspect "effort statique " est prédominant par rapport à cephénomène dynamique de vibrations éoliennes . Pour lesfaisceaux de conducteurs, d'autres phénomènesdynamiques viennent s'ajouter aux vibrations éoliennes.Ainsi, toute étude sérieuse de ligne aérienne doit prendreen compte et analyser ces phénomènes dynamiques dèsla conception .

PRÉSENTATION DES PHÉNOMÈNESVIBRATOIRES

Trois catégories de mouvements périodiques deconducteurs sont reconnus . Ce sont :

Les vibrations éoliennes Les oscillations de sillage . Le galop de conducteur

Ils diffèrent les uns des autres par l'origine du transfertd'énergie, par la fréquence et l'amplitude des vibrations,par leurs effets sur les conducteurs et accessoires ainsique par la durée du phénomène .

LES VIBRATIONS ÉOLIENNES

Ces vibrations ont pour origine la synchronisation duphénomène de détachement de tourbillons (appeléVortex de KARMAN) à l'arrière d'un conducteur exposé àun vent régulier. Une force alternative, perpendiculaire àla direction agit sur le conducteur.

11L E C T R I Q U E G U I D E D E R É F É R E N C E 1 9 9 8


Vortex de KARMAN
Ce phénomène de tourbillons est complexe etessentiellement conditionné par le vent. La relation deSTROUMAL donne la fréquence de vibration d'unconducteur cylindrique exposé à un vent laminaireperpendiculaire à celui-ci.
f = 0.185f fréquence (Hz)V vitesse du vent (m/s)d diamètre du conducteur (m)

Des expériences ont montré que ces vibrationséoliennes n'apparaissent, sur les conducteurs de ligneaérienne, que pour des vitesses de vent entre 1 et 7 m/s.

Leur maximum apparaît pour des vents perpendiculairesà la ligne et lorsque le détachement des tourbillons sur leconducteur est régulier.

L'amplitude des vibrations aux ventres augmente jusqu'àce que l'énergie induite par le vent s'équilibre avecl'énergie dissipée par le conducteur (conducteur seul) oupar le système (conducteur + amortisseurs de vibration).

LES OSCILLATIONS DE SILLAGE

Ces mouvements sont spécifiques aux faisceaux deconducteurs exposés à des vents de vitesse plus élevéeque ceux à l'origine des vibrations éoliennes. Ils sontcréés par l'effet de sillage du conducteur au vent sur celuisous le vent qui subit des efforts complexes et variablesen amplitude et direction. Ce conducteur sous le vent sedéplaçant, des forces sont transmises au conducteur auvent par l'intermédiaire des entretoises et autresaccessoires à des fréquences, amplitude et phasedifférentes. Les oscillations de sillage peuvent prendreles configurations de la figure.La complexité des phénomènes ainsi que le grandnombre de paramètres en jeu ne permettant pas unemodélisation et une analyse théorique de ceux-ci, maiscertaines règles de conception permettant de limiter lesrisques d'apparition de ce phénomène et son ampleur.

V

d


oscillation verticale oscillation horizontale

oscillation de sous portée Roulement en torsion

OSCILLATION DE GRANDE AMPLITUDE

Aussi appelé galop de conducteur, ce mouvement estcaractérisé par une très faible fréquence mais une forteamplitude verticale . Son origine principale est l'actiond'un vent modéré sur des conducteurs recouvertspartiellement de glace.

Des efforts aérodynamiques couplés aux effets dudéplacement peuvent aboutir à des amplitudes deplusieurs mètres. Il est très difficile d'étudier, sur leterrain, ce phénomène de "galop" car il apparaît de façonsporadique aussi bien dans le temps que dans le lieu .Ainsi, les données obtenues sont très rares et lesproblèmes théoriques et pratiques non résolus .

L'expérience montre heureusement que ce phénomèneest rare comparativement aux 2 précédents phénomènesvibratoires décrits .

RÉCAPITULATIF DES MOUVEMENTS DECONDUCTEURS

Les éléments présentés dans ce tableau le sont dans unobjectif de comparaison qualitatif. L'interdépendance desfacteurs élémentaires peut varier énormément d'uneligne à une autre ligne.



Vibrations Eoliennes Oscillation de sillage Gallop de conducteurs

Lignes concernées Conducteur unique Faisceau de Conducteur unique ou en faisceau conducteurs Ou en faisceau

Gammes des fréquences (Hz) 5 à 100 0,15 à 10 0,08 à 3

Gamme des amplitudes de vibration (crête - crête) 0,01 à 1 0,5 à 80 5 à 300(en diamètre de conducteur)

Conditions climatiques Vent régulier Vent régulier Vent régulierfavorisant ce phénomène

Vitesse du vent (m/s) 1 à 7 4 à 18 7 à 18

Etat de surface du conducteur Nu Nu Dépot dissymétriquede glace

Paramètres influençants ces Tension mécanique Ecoutement du faisceau Rapport des fréquencesmouvements de conducteur pouvoir auto amortissant inclinaison du faisceau naturelles verticales

des conducteurs Configuration du faisceau et torsionnelles, flèchesEmploi d’armortisseurs Répartiton des sous portéesEmploi d’armor rod

Délai approximatif pour l’obtention Quelques années Quelques mois Quelques heuresde dégats irréversibles

FACTEURS INFLUENÇANT CESMOUVEMENTS DE CONDUCTEUR

LES VIBRATIONS ÉOLIENNES

La configuration du terrain influe sur la régularité du vent.Ainsi; un terrain plat, sans végétation est propice àl'obtention d'un vent laminaire qui induira dans leconducteur le niveau maximum de vibration .Au contraire, toute irrégularité de terrain et obstacleproduiront des turbulences qui limiteront ce phénomènedes vibrations éoliennes. Le niveau de vibration seraimportant pour une ligne dont le tracé est perpendiculaireaux vents dominants. De même, une traversée de valléereprésente une exposition dangereuse. L'augmentationde la tension mécanique d'un conducteur réduit lepouvoir auto-amortissement de celui-ci, ce qui a pourconséquence l'augmentation du niveau des vibrations.

L'auto-amortissement d'un conducteur est fonction ausside sa conception. Les paramètres de fabricationinfluencent les frictions internes entre les brins qui sontl'origine de cette énergie d'auto amortissement.


LES OSCILLATIONS DE SILLAGE

La configuration du terrain joue le même rôle que pourles vibrations éoliennes. Le paramètre d'écartement desconducteurs s'exprime généralement par le rapport a/d(a= séparation, d= diamètre du conducteur). Plus cerapport est important, meilleur est la stabilité du faisceau.

L'expérience montre que des rapports entre 16 et 18pour 2 ou 3 conducteurs par faisceau et 20 pour 4conducteurs garantissent la stabilité du faisceau .L'influence de l'inclinaison du faisceau par rapport àl'horizontale est très importante sur les forces appliquéesau conducteur. Un faisceau de 3 conducteurs est plussensible à ces oscillations qu'un faisceau de 4conducteurs plus stable. Mais la conception, lesperformances et la disposition dans la portée desentretoises restent les paramètres à notre dispositionpour contrer ces risques d'oscillation .

GALOP

Le facteur principal correspond à une situation climatiqueponctuelle entraînant un dépôt de glace favorable àl'instabilité aérodynamique du conducteur .



DOMMAGES CAUSÉS PAR CESMOUVEMENTS

PAR LES VIBRATIONS ÉOLIENNES

La fatigue des brins du conducteur est le principal dégâtengendré par un excès de vibration. L'ampleur desvibrations augmentant, les contraintes dynamiques deflexion s'accroissent et, associées à la pression inter-couche, des amorces de fatigue apparaissent aux pointsde contact. Celles-ci se propagent dans les brins jusqu'àrupture.

Ces points de fatigue se rencontrent essentiellement auxpinces de suspension, pinces d'ancrage et autressystèmes fixés sur le conducteur (amortisseurs,entretoises, blocs de doublement,...).

PAR LES OSCILLATIONS DE SILLAGE

L'un de ces dommages est une usure rapide descomposants des chaînes d'isolateurs : manille, palonnier,rallonge, isolateurs.... Des ruptures d'entretoises peuventapparaître lorsque la conception est trop rigide. Uneusure des conducteurs en milieu de sous portée est laconséquence de chocs lors d'oscillation de sous portée.

PAR GALOP

Ce sont des dégâts initiés par de violents effortsdynamiques sur le pylône avec rupture de membrures,rupture de goupilles, de boulons, .... L'importante énergiede ce mouvement peut entraîner l'arrachement et rupturedes masses des amortisseurs de vibration ainsi que desdéformations permanentes du câble de liaison. Lesgrandes amplitudes sur les câbles conducteurs peuventprovoquer des contournements électriques entre phaseou entre phase et terre. Les dégâts sur le câble causéspar l'arc peuvent aboutir à la rupture complète duconducteur.

DISPOSITIFS D 'AMORTISSEMENT

Pour protéger ces lignes, la solution consiste à adjoindreun système d'amortissement externe. Une partie del'énergie vibratoire de la portée est dissipée dans cesystème et les points sensibles sont alors protégés.


Amortisseur de vibration type STOCKBRIDGE

AMORTISSEUR DE VIBRATION TYPESTOCKBRIDGE

C'est l'un des dispositifs amortisseur le pluscommercialisé . Il est constitué d'une pince de fixationsur le conducteur, un câble "messenger" et descontrepoids . Le principe de base d'un tel amortisseurréside en l'absorption de l'énergie vibratoireemmagasinée dans le conducteur de la ligne et sadissipation, sous forme calorifique par friction inter-brinsdu câble "messenger" reliant les contrepoids à la pincede fixation

Câble “ messenger " :

La matière des fils de câble ainsi que les caractéristiquesde câblages sont choisies afin d'optimiser l'énergiedissipée tout en garantissant une résistance à la fatigue.Une composition avec 19 fils est impérative .

Contrepoids :

En fonte, acier ou autre matériau, leur conception doitpermettre une répartition des résonances sur la plusgrande gamme de fréquences à protéger . Les formesarrondies et un état de surface lisse doivent garantir desperformances CORONA adaptées à la ligne . Unegalvanisation à chaud les protège contre la corrosion.

Le concept est dissymétrique : deux masses différentesconnectées à la pince de fixation par des longueursinégales de câble "messenger". Ainsi, la courbe deréponse est plus plate et la bande de fréquence protégéeplus large .

Pince de fixation au conducteur :

Elle est réalisée en alliage d'aluminium.Ses dimensions et sa conception doivent limiter lescontraintes dues au serrage dans le conducteur.



BRETELLE AMORTISSEUSEEn France, la longue expérience avec ces dispositifsconfirme leur efficacité dans la réduction du niveau desvibrations.

Bretelle amortisseuse

Elle est constituée d'une longueur de conducteuridentique à celui utilisé pour la ligne fixée sur celui-ci depart et d'autre de la pince de suspension. La distance Lentre cette pince de suspension et la fixation de labretelle est obtenue par la formule suivante :

L=

L = distance (m)d = diamètre du conducteur (m)T = tension du conducteur (N)m=masse du conducteur (Kg/m)

La liaison entre le câble debretelle et la pince de fixationau conducteur est du typeboulonné ou comprimé . Pourune efficacité maximum, lesprincipes suivants serontrespectés :

La bretelle ne doit pas êtretendue

Montée à chaque chaîne desuspension

Les pinces de fixation serontlégères

d

2

T

m


ENTRETOISE AMORTISSEUSELa conception des entretoises amortisseuses doitsatisfaire deux fonctions principales :

maintien de l'écartement du faisceau sous contraintesmécaniques (dynamique et statique)

fonction amortisseuse pour protéger les conducteurscontre les vibrations éoliennes et les oscillations de sous-portée .

Ecartement du faisceau

La géométrie de l'entretoise doit être en accord avec laconfiguration du faisceau pour un maintien de l'écartementdes sous-conducteurs aussi bien dans les conditionsnormales qu'après court-circuit.

Dans ce dernier cas, les efforts dynamiques de compressionet traction doivent être tenus sans rupture. Des mouvementsrelatifs des sous-conducteurs doivent être tolérés sansdommage pour ces conducteurs et pour l'entretoise :

Déplacement longitudinal Déplacement vertical Déplacement conique Déplacement transversal

G U I D E

Fonction amortisseuse

La dissipation de puissance estobtenue dans des articulations enélastomère lors du mouvement relatifdes pinces et du corps .Les critèresde choix de l'élastomère sont doncson amortissement et sa tenue à lafatigue .

Par la modélisation, les paramètresd'amortissements nécessaires sontl'amortissement et la raideurtorsionnelle.

Entretoise Amortisseuse

15D E R É F É R E N C E 1 9 9 8


Conception

Un corps sur lequel les pinces sont fixées Des pinces de serrage aux dimensions et matériaux

compatibles avec le câble . Les articulations élastomères disposées entre pince et

corps.Elles assurent la flexibilité et la fonction amortisseuse .

ESSAIS DE TYPE SUR DISPOSITIFSD'AMORTISSEMENT

La finalité de ces essais est la validation descaractéristiques de conception et l'évaluation desperformances d'amortissement du produit . Lesprincipaux essais sont décrits ci-dessous.

AMORTISSEUR DE VIBRATION TYPESTOCKBRIDGE

Caractéristiques de l'amortisseur

L'amortisseur est rigidement fixé sur la platine del'excitation électromagnétique et la gamme de fréquenceretenue est balayée . Les courbes obtenuesreprésentent, en fonction de la fréquence :

L'impédance de l'amortisseur La puissance dissipée par l'amortisseur L'angle de phase entre la force et la vitesse ou le

déplacement de la pince de l'amortisseur. La force nécessaire pour le déplacement de

l'amortisseur

Ces données sont utilisées pour l'étude d'amortissementde la ligne.

Réponse de l'amortisseur


Essai de fatigue

Cet essai a pour but de vérifier la tenue du câblemessenger et de ses connexions avec les contrepoids etla pince durant sa période de vie.

Deux méthodes sont proposées . La première consisteen un balayage de fréquence pendant 100 millions decycles et la seconde demande une tenue del'amortisseur pendant 10 millions de cycle à une desfréquences de résonance .

Essai de laboratoire pour évaluer

l'efficacité de l'amortisseur

L'approche scientifique de base du contrôle de vibrationsdes conducteurs de ligne aériennes consiste à comparerla puissance fournie par le vent à celle dissipée par leconducteur, les supports et accessoires . La différenceentre ces deux grandeurs représente la puissance quiest dissipée par un amortisseur de vibration fixé en un ouplusieurs points du conducteur simple.

Les documents CIGRE (Electra N° 76 Mai 1981) et IEEE(STD 664-1993) décrivent cette méthode d'essai. Lalongueur minimum de la portée doit être de 30 m.

La mesure de l'énergie dissipée par le câble est réaliséeselon la "méthode de puissance". L'essai sera réalisépour 10 à 15 fréquences différentes mais dans tous lescas, les modes inférieurs au dixième seront sautés.

En conclusion, la puissance totale dissipée par leconducteur et l'amortisseur sera comparée à lapuissance qu'introduirait le vent sur une portée identique,aux mêmes fréquences et amplitude aux ventres.

Schéma de la portée réduite



Essai in situ

L'essai in situ doit être effectué sur au moins deuxportées de longueurs différentes équipées de leursaccessoires définitifs et des dispositifs amortisseurs devibration.

En général, une période de 3 mois permet d'obtenir desrésultats représentatifs . Le paramètre relevé estl'amplitude de flexion car le plus aisé à mesurer et ilpermet d'évaluer le phénomène de fatigue.

Cette mesure s'effectue à la pince de suspension ou à lapince de l'amortisseur . Plusieurs appareillages ont étédéveloppés pour effectuer ces mesures en ligne.

Enregistreur de vibration

ENTRETOISE AMORTISSEUSE

Caractéristique d'amortissement

Les valeurs d'amortissement et de rigidité sont utiliséesdans les modèles analytiques afin d'évaluer lessollicitations aux points critiques d'une portée.L'acquisition de ces valeurs s'effectue selon une ouplusieurs méthodes suivantes :

Rigidité, amortissement par méthode de la boucled'hystérésis

Rigidité par la méthode Tension-Compression

Amortissement par la méthode du décrémentlogarithmique


Essai de fatigue

Cet essai a pour but de vérifier la tenue des entretoisesamortisseuses lorsqu'elles sont soumises à desmouvements alternatifs ou à une simulation de vibrationsapparaissant en ligne (vibration éolienne, oscillation desous-portée).

ESSAI Fréquence Amplitude Nombre decycles

Vibration 20Hz +/- 0,1° 100 millionsEolienne

Oscillation de 2Hz +/- 30 da.N 10 millionssous portée

Essai in situ

Cette vérification expérimentale est identique à celledécrite précédemment pour les amortisseurs devibration.

Une machine de fatigue



MÉTHODE ANALYTIQUED'ÉVALUATION DE L'AMORTISSEMENT

L'efficacité des amortisseurs type Stockbridge et desentretoises amortisseuses sera évaluée au moyen deprogrammes informatiques basés sur une modélisationmathématique des phénomènes.

LES DONNÉES

Les informations suivantes doivent être donnéeslorsqu'elles sont disponibles :

Longueur maximum des portées,

Caractéristiques du conducteur (type, torronage,masse par unité de longueur, CRA),

L'effort de traction sur le conducteur basé pour latempérature moyenne dumois le plus froid del'année,

Caractéristiques desdispositifs, autre que lesamortisseurs, fixés sur leconducteur et leurrépartition dans la portée,

Caractéristiques duterrain ou est implantéela ligne (plat, collines,boisé, étendue d'eau),

L'auto-amortissement duconducteur ou unéchantillon de ceconducteur pour mesureren laboratoire ceparamètre. En particulier,cet essai doit être fait pourtout câble particulier telsles câbles à fibresoptiques.

Cet essai est similaire àcelui décrit dans lechapitre d'évaluation del'efficacité de l'amortisseurtype stockbridge.

BIBLIOGRAPHEPRITransmission line referencmotions ; Electric PowerCalifornia, 1979 (mouvemdu vent) .

I.E.E.E. Std 563 : 1979IEEE Guide on conductor Measurements (Guidd'autoamortissement des c

I.E.E.E Std 664 : 1993IEEE Guide for LaboratoDissipation Characteristics Single Conductors (Guide pcaractéristiques de dissipatde vibrations éoliennes pou

I.E.E.E committe report vibration measurements ;IEEE WPM 1965 ; 31 mesures de vibration des c

CIGRE, CE22 GT04, Recde la durée de vie des cond'énergie, Electra n° 63, M

CIGRE, CE22 GT11-TF2vibration sur les lignesDécembre 1995

IEEE Std 1138 : 194Construction of composite(OPGW) for use on electricdes câbles de garde à fibr


Cet essai est réalisé selon IEEE Std 563-1979. Lasélection la plus appropriée de la fonction du vent est unedécision primordiale pour ce calcul.

LE PROGRAMME INFORMATIQUE

Le programme développé permet d'apporter, en outre,les réponses suivantes :

Si un conducteur, muni ou non d'armor rod, nécessitédes dispositifs supplémentaires d'amortissement

Le choix de l'amortisseur/entretoise amortisseuse, saposition par rapport aux pinces de suspension etd'ancrage

Les contraintes maximum de flexion sur la coucheextérieure du câble aux endroits critiques : ventre,pinces des amortisseurs et entretoises, pinces desuspension, d'ancrage .

Les longueurs maxi -mum de portéeprotégée par un seulamortisseur, par 2amortisseurs, et pluspour une limite decontraintes sur le câblefixé.

IE

book : wind-induced conductorResearch Institute, Palo Alto,nt des conducteurs sous l'effet

e e

Self-Dampinge sur les mesuresonducteurs).

ry Measurements of the Powerof Aeolian Vibration Dampers Forour la mesure en laboratoire des

ion énergétique des amortisseursr conducteurs simples).

Standardization of conductor

TP 65-156 (normalisation desonducteurs)

ommandations pour l'évaluationducteurs des lignes de transportars 1979

, Guide pour les mesures de aériennes - Electra n) 163,

fiber optic overhead grounwire utility power lines (construction

e optique utilisés dans les lignesélectriques .


Matériaux pour accessoires de lignes aériennes

S Y S T È M E S D ’ É N E R G I E

INTRODUCTION

L'analyse du niveau de qualité requis pour lesmatériaux utilisés dans la fabrication

des accessoires de ligne doit êtrefaite dès la conception .

L'augmentation de ce niveau dequalité se traduit par uneaugmentation des coûts . Ainsi,une qualité minimale desmatériaux doit être spécifiée.

Les accessoires de lignesaériennes sont considérés comme

des éléments peu onéreux.Cependant, la rupture de l'un des

composants peut entraîner des coûts indirectsimportants et affecter le niveau de confiance de cetteligne.

Ce paragraphe n'évoque pas les matériaux isolantstraités dans celui relatif aux isolateurs.

EXIGENCES GÉNÉRALES

Le matériel d'équipement doit être construit en matériauxadaptés à l'utilisation.

Ils seront sélectionnés en fonction de :

Leurs caractéristiques mécaniques adaptées à lasituation, aux conditions d'exploitation (chargesmécaniques, vibration, intensité transitée etenvironnement) et exempt de défaut qui pourraitaffecté leurs performances.

Non sujet à la corrosion intergranulaire ou souscontrainte.

Les matériaux dont se composent les raccordscomprimés doivent pouvoir supporter le travail à froiddu matériau dû à la compression.

Les matériaux métalliques des raccords comprimésdoivent conserver une résilience suffisante aprèscompression.

19 É L E C T R I Q U E G U I D E D E R É F É R E N C E 1 9 9 8


En outre, à moins que l'on ne prenne des précautionsparticulières, les métaux pour lesquels la différence depotentiel électrochimique peut entraîner une corrosiongalvanique susceptible d'affecter l'efficacité dumatériel ne doivent jamais être en contact. Celas'applique tout particulièrement aux parties de matérield'équipement en contact direct avec le conducteur.

Le comportement aux basses températures.

Les matériaux non métalliques utilisés doiventprésenter une bonne résistance au vieillissement etpouvoir supporter les températures de service sansque leurs propriétés en soient affectées. Les matériauxdoivent présenter une résistance adéquate aux effetsde l'ozone, des radiations UV et de la pollution de l'airsur la gamme complète de leurs températures deservice.

Ils ne doivent pas provoquer de corrosion sur lesmatériaux avec lesquels ils sont en contact.

MATÉRIAUX

Les aciers utilisés dans la réalisation des accessoires(palonniers, rallonges, connecteurs,..) seront enaccord avec les exigences de la norme EN 10025. Laqualité minimum aura une résistance à la rupture de410 N/mm2 avec un allongement de 18%.

Les accessoires en acier forgés seront en accord avecla norme EN 10083. Après forge, ils seront normalisésou traités thermiquement.

Les barres ou tubes acier utilisés pour la réalisationdes protections électriques seront en acier doux.

Les fontes utilisées seront du type malléable à cœurblanc, perlitique ou à graphite sphéroidal.

Les pièces de fonderie en aluminium ou alliaged'aluminium seront réalisés à partir de lingot depremière fusion . Les alliages contenant du cuivre sontprohibés.

Les compositions et essais des tubes en aluminium,alliage d'aluminium et acier ainsi que les fils dans cesmatériaux et en cuivre, acier recouvert d'aluminiumseront en accord avec les normes nationales.

Les filetages des boulons seront en accord avec lesnormes ISO.


Les goupilles de sécurité du type R seront en accordavec la norme CEI 372 et réalisées en acier inoxydableausténitique.

La graisse utilisée en anti-oxydant doit être du typeneutre avec haut point de goutte (supérieur à 150°C).

ESSAIS SUR LES MATÉRIAUX

Les essais de réception sur les matières premièresseront réalisés en accord avec leurs spécifications.

Il est requis les essais minimum suivants :

Analyse chimique,

Essai de traction : en rupture, limite élastique,allongement, le fournisseur joindra un certificat de cesessais avec chaque livraison.

PROTECTION CONTRE LACORROSION

Toutes les parties du matériel d'équipement concernantles isolateurs, les conducteurs et câbles de garde doiventprésenter une résistance inhérente à la corrosionatmosphérique ou être convenablement protégéescontre la corrosion susceptible d'exister en cours detransport et de stockage et en service.

Toutes les parties ferreuses exposées à l'atmosphère enservice, à l'exception des pièces en acier inoxydableapproprié, doivent être protégées par galvanisation àchaud conformément, par exemple, à l'ISO 1461 ou partout autre moyen assurant une protection équivalente.

Les aciers utilisés doivent être aptes à la galvanisation àchaud. Dans certains cas, une opération de traitementde surface est nécessaire. D'autre part, la teneur ensilicium doit être en dehors de la plage 0.04 à 0.15%(zone du pic de SANDELIN). Tous les filetages serontobtenues par roulage ou usinage avant d'être galvanisésà chaud. Les taraudages peuvent être réalisés avant ouaprès galvanisation. Dans ce dernier cas, ils doivent êtrehuilés ou graissés.


BALISAGE AERIEN POUR LIGNES DE TRANSMISSION

INTRODUCTION

Le développement de la navigation aérienne, et toutparticulièrement des voyages aériens, et par conséquentl'accroissement du nombre des aéroports et des petitsaérodromes, rendent de plus en plus nécessairel'utilisation de dispositifs de sécurité et d'éclairage sur leslignes de transmission.

Afin de prévenir de la présence d'une ligne detransmission (câbles et pylônes) de jour comme de nuit,trois principaux types de procédés sont appliqués :

La balise diurne sphérique pour fils et câblessuspendus,

La balise lumineuse directement installée sur les filsconducteurs,

La lampe d'obstacle pour le pylône.

Ces procédés ont été conçus en accord avec lesrecommandations de l'OACI (Organisation de l'AviationCivile Internationale).


NORMES - REGLESINTERNATIONALES

Les normes et les règles du balisage aérien sont établiespar l'OACI (Organisation de l'Aviation CivileInternationale).

Ces règles sont généralement appliquées parl'Administration de l'Aviation Civile Nationale de chaquepays dans le monde entier, mais quelques pays utilisentleurs propres spécifications.

Les recommandations pour le balisage aérien des lignesde transmission sont définies dans deux normesprincipales :

Annexe 14 - Aérodromes - Volume 1 Conception et exploitation technique des aérodromes,

Doc. 9157 - AN/901 - 4ème partie - Aides visuellesManuel de conception des aérodromes

Ces normes indiquent la forme, la section, la couleur,l'intensité de la lampe ainsi que la situation des balisesdiurnes et des balises lumineuses.

De façon à empêcher les accidents dus aux avions ouhélicoptères entrant en contact avec les conducteursaériens, les balises diurnes et balises lumineuses serontutilisées sur les lignes de transmission situées auvoisinage des aéroports, aux carrefours de largesvallées, aux estuaires ou autoroutes, ou encore dans leszones montagneuses, lorsque cela s'avère nécessaire.



SPHERE DE BALISAGEDIURNE

GENERALITESLes sphères de balisage diurne sontdisponibles en diamètre 600mm, suivant larecommandation OACI (cf. § 6.2.8.,annexe 14 - Aérodromes).

Situation

Les sphères de balisage diurne sontgénéralement installées sur les câbles deterre des lignes de transmission. Dans lecas de fils multiples, les balises diurnesseront installées au niveau du fil le plusélevé suivant recommandation OACI (cf. §6.2.9. - annexe 14 - Aérodromes).

Les distances entre deux sphères n'excèderont pas 30mètres. Les balises diurnes sont disposées à intervalleségaux et sont alternativement blanches et rouges (ouorange).

Couleur

Le rendu de couleur blanche, rouge ou orange spécifiépar l'OACI a été défini par la "CIE" (CommissionInternationale sur l'Illumination) lors du meeting de 1931à Cambridge.

La couleur exprimée en termes de coordonnées (x,y) dechromaticité et utilisée pour la sphère sera en accordavec les seuils établis par l'OACI.

Sphères de balisag

22 G U I D E D E R É F É R E N C E 1 9 9

e diurne en portée

8

CONCEPTION GENERALELa balise diurne est un assemblage de deux demisphères en ABS colorée (non peinte). Cette matièrepremière a été choisie en raison de son très boncomportement dans le temps, sa résistance aux plombsde chasse et sa faible densité, lorsqu'on la compare àd'autres matières premières, telles que l'aluminium.

Ces demi sphères sont fixées sur le câble au moyen decoquilles élastomère EPDM ajustées au diamètre ducâble et serrées par boulons acier.Chaque demi sphère possède des trous pour éviterl'accumulation de pluie et d'eau de condensation.

Remarque

Certaines sphères sont en aluminium avec protectionanodique.

Ce genre de balisediurne est utilisélorsque la tension duconducteur estsupérieure à 132 kV.Mais il s'agit d'un casrare, car actuellementtoutes les lignes detransmission sontg é n é r a l e m e n tconstruites avec uncâble de terre.

yyyyyy

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D >= 600

Schéma d'une sphère de balisage diurne



BALISE LUMINEUSE

GENERALITES

Les lignes aériennes Haute Tension sont un importantfacteur de risque pour les appareils qui volent bas, étantdonné qu'elles sont fines et ne se profilent pas sur le solcomme le font les obstacles plus volumineux.La lampe d'obstacle installée au sommet des pylônespourrait aussi ne pas être efficace, particulièrement lorsqueles pylônes sont élevés et les portées longues ; une baliselumineuse montée directement sur le conducteur de phasedoit être utilisée.

Intensité et couleur de la lampe

Ce procédé de balisage a une source de lumière quiproduit une lumière rouge d'intensité lumineusesupérieure à 10 candela et des coordonnées dechromaticité de couleur en accord avec les spécificationsde l'OACI (§ 6.3.15. Annexe 14 - Aérodromes - Volume 1).

Situation

Ce procédé assure le balisage nocturne des lignesHaute Tension de 33 à 800 kV.Il est installé sur le conducteur de phase le plus élevé,suivant les règles locales du balisage aérien. Il estgénéralement placé à 10 mètres environ du pylône et/oudisposé tout le long de la portée, suivant la situation dela ligne, en respectant les zones de trafic.

Par exemple, en France, la distance entre deux procédésde balisage nocturne est de 70 mètres dans la zoned'accès aux aéroports et 105 mètres dans les autreslieux.

Balise lumineuse en portée


CONCEPTION D'ENSEMBLE Description et principe de

fonctionnement

Le procédé de balisage consiste en une lampe (tubenéon), avec une extrémité connectée au conducteur dephase et l'autre connectée à une antenne située dans levoisinage du conducteur de phase.La différence de potentiel entre le conducteur de phaseet l'antenne créée par effet de capacité allume la lampequi, étant donné qu'elle travaille dans une atmosphère depur néon, fournit directement une lumière rouge aviationspécifiée par l'OACI sans filtres colorés.

Balise lumineuse : lampe et son antenne

La lampe

La lampe est composée d'un tube néon, enroulé enspirale, rempli de néon basse pression et fixé à l'aided'une électrode froide aux deux extrémités. Le tubespiralé est monté dans un logement pyrex étanche(50mm de diamètre) empli d'un mélange eau et glycérine.

Ce liquide spécial est utilisé de façon à amortir lesvibrations mécaniques, à empêcher les perturbationsradio et refroidir la lampe.

L'antenne

L'antenne consiste en une longueur de câble en alliagealuminium parallèle au conducteur de phase principal,positionné dans le gradient électrique de ce conducteurde phase et isolé du conducteur.

La longueur d'antenne dépend du conducteur enfonctionnement et de sa tension.Celle-ci est choisie pour fournir les 10 candela mini.requis par l'OACI.



LA LAMPE D'OBSTACLE

CONCEPTION D’ENSEMBLE

La lampe d'obstacle consiste en une lampe qui estconnectée à sa propre batterie. La lampe est unedécharge de néon basse pression qui a les mêmescaractéristiques en termes de couleur et d'intensitélumineuse que la balise lumineuse vue ci-avant.

SITUATION

Une ou plusieurs lampes d'obstacle peuvent êtreinstallées au sommet du pylône.


Lampe d'obstacle


S Y S T È M E S D ’ É N E R G I

ISOLATEURS

E

INTRODUCTION

Les isolateurs représentent seulement unepetite partie (quelques pourcents) du

coût des équipements d'une ligneaérienne. Cependant, ils jouent un

rôle fondamental pour la qualitédu service et la sécurité deshommes. La défaillance d'unseul élément d'une chaîned'isolateurs peut causer la

chute du conducteur sur le sol etpeut avoir de sérieuses

conséquences. Il n'est donc passurprenant qu'un effort tout particulier

ait été déployé pour établir des nouvellesnormes pour la qualification des isolateurs.

Ce chapitre résume :

Les fonctions d'un isolateur Les différents types d'isolateurs utilisés sur les lignes

aériennes et les postes Les conceptions des principaux types d'isolateurs Les points clés de la fiabilité des isolateurs Les méthodes d'évaluation de la fiabilité des isolateurs

LES FONCTIONS DES ISOLATEURS

Pour satisfaire la qualité du service pendant plusieursdizaines d'années, les isolateurs doivent assurersimultanément deux fonctions :

Une fonction électrique : celle d'isoler électriquementles conducteurs de la terre

Une fonction mécanique : celle de supportermécaniquement les conducteurs.

Ces deux fonctions doivent être satisfaites dans lesconditions d'environnement les plus diverses.

Les isolateurs sont soumis à des contraintes électriqueset mécaniques définies par les caractéristiques de la ligne(tension du réseau, portée, choix des conducteurs, ...).Celles-ci deviennent plus élevées dans des conditionsexceptionnelles (foudre, surtension, glace, vent, ...)

25 É L E C T R I Q U E G U I D E D E R É F É R E N C E 1 9 9 8


Fonctions de l’isolateur et contraintes subies

2

Ces contraintes exceptionnelles telles que lessurcharges mécaniques dues à la neige, le givre, la glaceet le vent , les surtensions électriques causées par lafoudre et les surtensions de manœuvre, constituent lesbases pour la définition du choix des isolateurs.

D'autres contraintes sont également à prendre enconsidération, telles que :

Les caractéristiques de la ligne elle-même L'environnement des régions traversées par la ligne

(zone de pollution, ...) Le degré de fiabilité escompté, avec la prise en compte

de la maintenance (coût, facilité d'inspection,vieillissement du matériel)

La durée de vie escomptée, qui peut dépasser 30années, et le coût de la maintenance sont directementliés à la fiabilité des isolateurs sur la ligne (1,2,5), facteuressentiel pour le choix des isolateurs.

Plusieurs facteurs affectent la vie d'un isolateur. Certainssont liés aux fonctions de base de l'isolateur qui sont desupporter les conducteurs et de les isoler par rapport aupylône.


D'autres sont liés aux sites traversés par la ligne, tels queles écarts maximaux de température, les conditionslocales de pollution ou le niveau isokéraunique (3.4).

Afin d'évaluer la fiabilité des isolateurs, différents essaissont requis afin d'obtenir rapidement des résultats etinformations sur le comportement à long terme aprèsquelques jours voire quelques semaines. La fiabilitéattendue pour les lignes de grande puissance est telleque des perforations de l'isolant sous l'effet decontraintes électriques très élevées ou de contraintesthermomécaniques ne doivent pas se produire. Il en estde même pour toute formation d'un cheminementconducteur le long de l'isolant.

Dans les conditions humides et de pollution (naturelle ouindustrielle ) une chaîne d'isolateurs doit égalementpouvoir supporter la tension de service sanscontournement.

Toutes ces contraintes, rencontrées en service, sontdéterminantes pour définir les performances d'unisolateur et à priori sa conception.



PRINCIPAUX TYPES D 'ISOLATEURSUTILISÉS SUR LES LIGNESAÉRIENNES ET DANS LES POSTES

Différents types d'isolateurs sont utilisés pour l'isolementdes lignes aériennes et des postes pour constituer leschaînes.

ISOLATEURS POUR LIGNES AÉRIENNES

Les isolateurs du type capot et tige en verre trempé ouporcelaine sont les plus utilisés aujourd'hui.

La fiabilité élevée associée à un coût réduit et à la facilitéde maintenance avec la possibilité de pratiquer le travailsous tension, explique le succès des isolateurs capot-tige en verre trempé sous les différents climats. Ce typed'isolateur est couramment utilisé sur les réseaux àcourant alternatif (AC) jusqu'à 800 kV et sur les réseauxà courant continu (DC) jusqu'à 600 kV.

Les isolateurs long fût en porcelaine sont constituésd'un fût en porcelaine assemblé avec des ferruresd'extrémités. L'utilisation de ce type d'isolateur est limitéà quelques pays car ce type d'isolateur présentel'inconvénient de provoquer une chute de ligne en casd'endommagement mécanique résultant de lapropagation de micro fissures. C'est pour cela qu'ils sontgénéralement utilisés en chaîne double.

Isolateur en verre trempé à haute résistivité pour application à courant continu


160 kN - Isolateur anti-pollution à longue ligne defuite pour zone polluée(U 160 BSP)

Les isolateurs composite de suspension sont de plusen plus utilisés. Leur développement et leur intérêt sontcroissants pour les avantages suivants :

Grande résistance mécanique Excellentes performances sous pollution Poids réduit Résistance au vandalisme et lors du transport

Chaînes d'isolateurs équivalentes 40 kN en verre trempé et composite



2

L

Les consoles composite apportent une solution pour leslignes compactes à encombrement réduit et pourl'augmentation de la puissance des lignes existantes touten conservant leurs supports et sans augmenter lalargeur du couloir de passage.

igne compacte avec consoles composite

ISOLATEURS POUR LES POSTES

Les isolateurs supports en porcelaine et en verre trempésont utilisés dans les postes pour les différents niveauxde tension.Les isolateurs supports en verre trempé et compositeapportent des avantages spécifiques dus à leur flexibilitédans les zones sismiques et pour toutes les applicationsoù des efforts mécaniques dynamiques sont appliqués.

Support en verre trempé


Les structures composite tubulaires réalisées avec un tubeen fibre de verre se développent en remplacement descorps creux en porcelaine pour l'équipement des postestelles que les chambres de disjoncteur, les traversées, lestransformateurs de mesures, les extrémités de câbles, ...

L'utilisation de matériaux composite pour de tellesapplications donne les avantages suivants : Pas d'explosion en cas d'endommagement Résistance élevée aux impacts et au vandalisme Résistance mécanique élevée en flexion Excellentes performances sous pollution Poids réduit

Structure tubulaire composite

Ce nouveau type d'isolateur est utilisé pour de nouvellesapplications et permet l'intégration de fibres optiques.

CONCEPTION DES PRINCIPAUXTYPES D'ISOLATEURS

ISOLATEUR TYPE CAPOT-TIGE

L'isolateur capot-tige en verre trempé ou porcelaine estconstitué d'un diélectrique assemblé par un mortier deciment avec des ferrures, le capot à logement de rotule et latige à rotule. Le verrouillage des isolateurs individuels quiconstituent la chaîne se fait par une goupille solidaire ducapot.

Composition d'un isolateur type capot-tige



La résistance mécanique d'un isolateur dépend de saconception et de la qualité de ses composants.

Le profil du diélectrique détermine ses performances etson comportement sous pollution.

ISOLATEUR COMPOSITE DE SUSPENSION ETCONSOLE COMPOSITE

Composition d'un isolateur composite de suspension

L'isolateur composite est constitué d'un jonc en fibres deverre sur lequel sont fixées des ferrures d'extrémités. Laprotection du jonc et la ligne de fuite de l'isolateur sontdonnées par le revêtement en élastomère (EPDM - Silicone).

La fiabilité d'un isolateur composite dépend nonseulement de la qualité des matériaux mais aussi de laconception de l'isolateur et de la qualité des interfaces,en particulier celles entre le revêtement et le jonc, maisaussi celles entre le revêtement et les ferruresd'extrémités. La qualité des interfaces doit éviter toutepénétration d'humidité et ainsi prévenir toutendommagement mécanique ou électrique oudétérioration du jonc à long terme.

LES STRUCTURES TUBULAIRES COMPOSITE

Les structures tubulaires composite de grand diamètresont utilisées lorsque la résistance mécanique requise nepeut être obtenue avec l'utilisation d'un jonc plein. Larésistance mécanique à la flexion est définie par laconception de la structure et les dimensions du tube enfibres de verre.

LES POINTS-CLES DE LA FIABILITED'UN ISOLATEUR

Les paragraphes précédents de ce chapitre indiquent lespoints critiques de la conception des isolateurs. Pourchoisir ou pour évaluer la fiabilité d'un isolateur, différentspoints clés doivent être considérés avec soin. Pour lesdifférentes technologies et les principaux typesd'isolateurs, les principaux paramètres à prendre encompte sont définis dans les paragraphes suivants.


ISOLATEURS EN VERRE ET EN PORCELAINELa technique utilisée pour ces isolateurs met en œuvre desmatériaux inertes. Les contraintes thermomécaniques et lescontraintes électriques peuvent être très élevées,principalement dans la tête de l'isolateur capot-tige, d'oùl'importance de la qualité et de la compatibilité desmatériaux utilisés en production (diélectrique, matériaud'assemblage, ferrures).

Les caractéristiques suivantes sont requises pourl'isolateur en verre et en porcelaine :

Coefficients de dilatation thermique proches de tousles matériaux

Matériau d'assemblage résistant à l'humidité, à l'effet dela température, aux environnements acides ou basiques

Conception judicieuse de la forme des diélectriquesdans les zones où les champs de contraintesmécaniques et électriques sont les plus élevés

Dessin approprié de l'isolateur pour avoir une tenuemécanique résiduelle suffisante en casd'endommagement du diélectrique

Matériaux isolants résistant au vieillissement, à lapollution, aux chocs thermiques, aux impacts mécaniques

Procédé de fabrication permettant d'obtenir un isolanthomogène et sans défaut interne

Protection des parties métalliques contre la corrosiondans les zones polluées

Inspection et contrôle en ligne faciles pour détectertout élément défectueux.

LES ISOLATEURS COMPOSITE

La fabrication des isolateurs composite met en jeu desmatériaux organiques qui peuvent être sujets à des effets duvieillissement avec la modification de leurs caractéristiquesphysiques ou chimiques sous l'effet des contraintes liées àl'environnement (radiation solaire, humidité, ...) ou par lescontraintes électriques (effet couronne, décharges et arc).

En plus, le jonc en fibres de verre, généralement utilisédans les isolateurs composite, peut être endommagé pardes contraintes mécaniques élevées avec une réductionsignificative de sa tenue mécanique.

Pour cela, les caractéristiques exigées pour les isolateurscomposite peuvent être plus nombreuses que cellesrequises pour les isolateurs en verre ou en porcelaine.



Les caractéristiques suivantes sont généralementexigées pour les isolateurs composite :

Matériaux de revêtement qui doivent résister aux effetsdes arcs, de l'humidité, des radiations solaires, descontraintes de service à la fois permanentes etcycliques

Conception judicieuse des ferrures d'extrémités et durevêtement pour réduire et limiter les contraintesélectriques

Interfaces qui doivent supporter les contraintesexternes et internes pendant la durée de vie del'isolateur

Conception judicieuse pour s'assurer qu'aucundommage irréversible n'apparaîtra sous l'effet desurcharges mécaniques exceptionnelles

Revêtement résistant aux courants de fuite et auxdécharges ou mieux qui les limite

Procédé de fabrication qui assure une parfaiteétanchéité du revêtement et permet d'obtenir unmatériau exempt de défauts internes et bulles, sourcede décharges ou de cheminement interne

Revêtement en élastomère continu afin de résister auxconditions d'environnement extrêmes

Matériaux et interfaces qui permettent le lavage soushaute pression sans risque de pénétration d'humidité.

MÉTHODES D 'EVALUATION DE LAFIABILITE DES ISOLATEURS

Différents outils ont été développés pour pouvoirs'assurer que les isolateurs répondent auxcaractéristiques nécessaires pour un service fiable.

Beaucoup d'entre eux ont été formalisés sous forme denormes comme exigences minimales ou comme essaisspéciaux adaptés à des conditions plus sévères.


NORMES INTERNATIONALES POUR LASÉLECTION DES ISOLATEURS

Les travaux de normalisation effectués au cours des 40dernières années ont conduit à la publication denombreuses normes CEI pour les isolateurs.

La validité et l'application générale de ces normes ontété vérifiées pour les conditions de service les plusdiverses et extrêmes (très basse et très hautetempératures, pollution, ...).

Des normes spécifiques sont établies pour lesapplications courant continu ainsi que pour les isolateurscomposite.La liste de normes les plus couramment utilisées pourdéterminer et choisir les caractéristiques fondamentales(dimensions, charges mécaniques spécifiées, ...) ainsique pour déterminer les essais applicables pour évaluerla fiabilité des isolateurs, est donnée sur le tableau ci-après.

Ces normes sont classées suivant le type d'isolateur(verre trempé, porcelaine et composite) et suivant ledomaine d'application (dimensions/caractéristiques,essai ...).

Normes dimensionnelles

Ces normes de base permettent non seulement des'assurer de l'interchangeabilité des composants maisaussi de s'assurer de la coordination des effortsmécaniques et de la compatibilité des piècesd'accrochage avec les autres composants de la ligne(voir table 1 : dimensions)

Normes d'essais

Les procédures d'essais et les critères d'évaluationapplicables pour évaluer les performances des différentstypes d'isolateurs sont définis dans les normes CEI.Certains essais se rapportent aux éléments individuelset d'autres aux chaînes complètes.



R é f é r e n c e s d e s n o r m e s C E I

Isolateurs pour lignes aérienne Isolateurs pour équipement de postes

Type Isolateurs en verre Isolateurs composite Supports en porcelaine Structuresd’isolateur et en porcelaine (EPDM, SILICONE) et verre trempé tubulaires composite

Caractéristiques 60120 61466-1 60273(dimensions, 60305garantie 60372mécanique,…) 60815

60383-160383-2 61109 60168 6146260437605076057560797612116132561467

N

O

R

M

E

S

C

E

I

Table 1 : Principales normes CEI applicables aux isolateurs

Note : Depuis 1997, toutes les références des normesCEI ont un numéro d'ordre supérieur à 60000. Exemple :ex CEI 507 devient CEI 60507.

Commentaires sur les essais spéciaux

Comme cela a été précédemment indiqué, lesperformances des isolateurs dépendent non seulementdes matériaux mais aussi de leur conception et de leurprocédé de fabrication (1) (5) (6). Les caractéristiquesmesurées sur un simple échantillon de matériau ne sontpas toujours représentatives des performances del'isolateur.

Pour cette raison, l'évaluation des caractéristiques et dela fiabilité des matériaux sont faites par des essaisnormalisés applicables à des isolateurs, représentatifsde la technologie et du procédé industriel de fabrication.

Evaluation de la fiabilité à long terme en renforçant lasévérité des facteurs de vieillissement, comme parexemple l'essai d'endurance thermomécanique (CEI60575) maintenant introduit dans la norme CEI 60383dans lequel l'amplitude des variations de températures(-30°C/+40°C) est combinée avec une chargemécanique élevée. L'écart de température peut êtrerendu plus représentatif de certaines conditions. Parexemple, des utilisateurs dans des pays très froidsexigent un ∆θ = 100°K avec les variations de température-50°C/+50°C et dans les zones tropicales et chaudespour un même écart de température (∆θ = 100°K)


les températures spécifiées peuvent être de - 20°C/+80°C.

Evaluation de la qualité en simulant les contraintesexceptionnelles de service comme par exemple dansla publication CEI 61211 (qui est basée sur les travauxdu comité CIGRE 33 (8)), où les surtensions de chocde foudre sont appliquées pour vérifier l'aptitude desisolateurs à supporter sans perforer des ondes dechoc à front raide (15)

Evaluation de la résistance mécanique résiduelled'isolateurs quand le diélectrique est endommagé. Parexemple, l'essai de résistance résiduelle défini dans lapublication 60797 est applicable aux isolateurs de typecapot et tige en verre trempé ou en porcelaine, dont lesjupes sont cassées avant d'effectuer un essaimécanique jusqu'à rupture. Pour le moment, cet essaiest classé comme essai de type dans la publicationCEI. Cependant certains utilisateurs spécifient cetessai comme essai par prélèvement pour vérifier laqualité de la continuité de la production industrielle. Lanouvelle norme CEI 61325 en a fait de même pour lesisolateurs pour lignes à courant continu.

Les normes pour les isolateurs composite comportentun essai de vieillissement (CEI 61109 - 1000 heures ou5000 heures). Des travaux CIGRE sont en cours pourdévelopper et améliorer ces essais de vieillissementaccéléré.



AUTRES CONSIDÉRATIONS POUR LE CHOIXDES ISOLATEURS : INSPECTION ET TRAVAILSOUS TENSION

Aucun isolateur n'est à l'abri d'un dommage en service.En cas d'endommagement, l'isolateur défectueux doitpouvoir encore tenir les contraintes de service jusqu'àl'opération de maintenance.

Un contrôle efficace en toute sécurité est possible avecl'isolateur en verre trempé qui permet de détecteraisément d'un simple coup d'œil, à partir du sol, ou lorsd'une inspection par hélicoptère, l'isolateur endommagé(moignon) dont la jupe est entièrement détruite.

Le remplacement de l'isolateur en verre trempéendommagé peut attendre la prochaine opération demaintenance programmée car le risque de chute deligne causé par un arc de puissance initié par la foudre,la pollution ou tout autre cause, est quasiment nul.

Pour les isolateurs en porcelaine, la détection d'unisolateur défectueux n'est pas aussi facile. Très souvent,l'origine du défaut est une micro fissure qui s'estpropagée avec le temps sous l'effet des contraintesthermomécaniques jusqu'à la perforation complète dudiélectrique.

Ce type de défaillance apparaît généralement dans latête et n'est pas visible. Il existe différentes méthodesplus ou moins compliquées qui nécessitent un contrôlequasi individuel de chaque élément de la chaîne.

Pour les isolateurs composite, des méthodes dediagnostic sont aujourd'hui disponibles pour détecter unpossible endommagement en service et sont en coursde développement. Des méthodes combinées sur labase d'une détection par thermographie infrarouge sontaujourd'hui appliquées avec succès.


CONCLUSIONLes isolateurs jouent un rôle clé important dans lafiabilité des lignes de distribution et de transportd'électricité.

Leur sélection doit prendre en compte à la fois lescontraintes permanentes et surtout les contraintesexceptionnelles qui apparaissent en service telles queles surcharges mécaniques, les surtensions électriques,la pollution, ...

Les normes CEI prennent en compte les paramètrespour l'interchangeabilité des chaînes d'isolateurs, lacoordination des efforts mécaniques appliqués etdéfinissent les essais à effectuer pour évaluer lesperformances à long terme des isolateurs sous tensionalternative et sous tension continue.

Ces normes constituent des bases essentielles pour lechoix des isolateurs. Des essais complémentaires sontégalement recommandés pour prendre en compte desconditions de service très sévères.

Les isolateurs en verre trempé sont largement utiliséspour leurs avantages spécifiques en service tels que :

Coût réduit de la maintenance pour le verre trempé dehaute qualité

Facilité d'inspection Expérience positive en service sur les réseaux jusqu'à

800 kV AC et 600 kV DC

Les isolateurs composite sont de plus en plus utilisés etprésentent des avantages techniques et économiquesparticuliers du fait de :

Leur légèreté et facilité d'installation Leur excellente tenue sous pollution Leur application aux lignes compactes (réhabilitation

de lignes existantes, optimisation de la puissancetransitée dans un couloir)

La sélection finale du type et de la conception d'unisolateur ne doit pas seulement être basée sur desessais mais aussi sur son expérience en ligne et doitprendre en compte :

Le coût et la facilité de la maintenance Le comportement en cas d'endommagement La qualité du service, la sécurité des hommes et des

équipements.



S Y S T È M E S D ’

BIBLIOGRAPHIE(1) Cigre 94 - Panel 3.04 ''Reliability of insulators for overhead lines''by A. CIMADOR/J.LAPEYRE/R.PARRAUD/C. DE TOURREIL on behalf of studycommittee 22

(2) ''Statistics for porcelain and glass insulators''ELECTRA, Vol 153, April 1994, pp 23-31

(3) SPPISD/1981 - ''Considerations on the choice ofinsulators for polluted areas'' by R.PARRAUD

(4) IEEE BANGKOK 1985''Lightning stresses on overhead lines''by R.PARRAUD/C.LUMB

(5) Canadian Electrical Association, Spring Meeting March1990 ''Performance of porcelain insulators : Forty years ofexperience at Hydro-Quebec'' by JP BELLERIVE

(6) IEEE PAS 136-9 ''Cement growth failure of porcelainsuspension insulators'' by E. CHERNEY

(7) CIGRE September 1991 - Colloquium on HVDC NewDelhi ''State of the art concepts of insulator strings forHVDC lines'' by D.DUMORA/L.PARGAMIN/R.PARRAUD

(8) CIGRE 33.07.01 ELECTRA 991 ''Essais de perforation des isolateurs verre et céramique'' by M.ARO/R.JOULIE/A.BAKER/G.TREVISAN/K.NAITO/Z.LODI

(9) Review of ''in service diagnostic testing'' of composite -Electra 169-1996

33É N E R G I E É L E C T R I Q U E G U I D E D E R É F É R E N C E 1 9 9 8


34 G U I D E D E R É F É R E N C E 1 9 9 8 S Y S T È M E S D ’ É N E R G I E É L E C T R I Q U E


SECURITE / MAINTENANCE DES RESEAUX DE TRANSPORT

INTRODUCTION

Le réseau de Transport et de répartition français estconstitué de lignes 400 et 225 kV (Transport) 150, 90 et 63kV (Répartition inter régionale).Les modes d'intervention (maintenance, entretien,construction) sur les lignes se font soit hors tension (dansle cadre de la consignation de l'ouvrage) soit sous tension.Bien que ces réseaux soient de structure maillés, la misehors tension d'une ligne signifie souvent une perturbationde la desserte électrique.

Ceci explique que la méthode des Travaux Sous Tension,chaque fois qu'elle est utilisable, soit préférée dans lamesure où elle libère l'électricien des contraintestemporelles (elles-mêmes source de risque) tout enassurant une continuité de la desserte électrique.

Evidemment la problématique liée à une avarie de réseauest différente et conduira, la plupart de temps, à mettre leréseau hors tension. Naturellement, c'est également le casde la construction des réseaux neufs, des extensions deréseaux existants pour lesquels les dispositions de sécuritésont à considérer sérieusement compte tenu de leurproximité avec le réseau existant (contact accidentel avecdes ouvrages voisins sous tension, induction, essais...).


INTERVENTION DANS LE CADREDE LA CONSIGNATION ELECTRIQUEDE LA LIGNE

La sécurité d'un chantier, relativement aux risquesélectriques, nécessite, en accord avec la réglementation(norme EN 50110), la prise en compte de différentesopérations séquentielles (séparation, condamnation,vérification d'absence de tension, mise à la terre et en court-circuit).

Nous insisterons sur deux phases essentielles de laconsignation :

La Vérification d'Absence de Tension (VAT) La Mise A La Terre de l'ouvrage (MALT)

Ces opérations dans le domaine des lignes électriques HTmettent en œuvre des équipements spécialisés.Par ailleurs, la prise en compte de phénomènes propres àla configuration des lignes HT (lignes multiternes,couplage de lignes parallèles disposées en couloir...)obligent à considérer les phénomènes d'induction tantélectrique qu'électromagnétique et à prévenir leurs effetsdu point de vue des risques électriques.Là encore, des dispositions de sécurité complémentairessont à considérer.



VÉRIFICATION D’ABSENCE DE TENSIONLa Vérification d'Absence de Tension doit s'effectuer àl'emplacement prévu pour la pose des dispositifs de MALT.Les détecteurs utilisés sont des dispositifs portatifs du typeunipolaire fonctionnant "au contact". Il s'agit d'appareilsélectroniques sonores et lumineux dotés d'emboutsnormalisés permettant leur maniement à distance parl'intermédiaire d'une perche isolante.

Le fonctionnementdes détecteurs detension est basé sur

le principe de ladétection d'un courant

capacitif via l'impédancecomplexe que représente le

couplage à la terre créé parl'environnement (essentiellement

la perche isolante, le monteur dans lastructure).

Ces détecteurs de tension répondent à des normes CEI(CEI 61243-1); les perches associées dont la longueurest adaptée au niveau de tension sont constituées detubes également normalisés (CEI 60855, CEI 61235).

Les seuils sont réglés en usine en fonction des tensionsnominales (ou plage de tension nominale) de façon àdétecter les tensions réelles tout en négligeant lestensions induites (inductives ou capacitives) qui, danscertaines configurations, peuvent atteindre 15% desvaleurs nominales du réseau.

Les appareils modernes comportent des dispositifs decontrôle intégrés qui permettent de simuler le bonfonctionnement des détecteurs avant et après usage.

La CEI 1243-1 propose différentes catégoriesclimatiques (plage de température et humidité associée)pour le fonctionnement des détecteurs. Lescaractéristiques mécaniques (vibrations, chutes, chocs)suivent la CEI 68-2.

MISE A LA TERRE ET EN COURT-CIRCUIT DES LIGNES HT

Les dispositifs de mise à la terre et en court-circuit sontdestinés à protéger le personnel des risques électriquesd'électrisation par contact direct. La pose de MALT doitêtre pratiquée immédiatement après la VAT. Elle intéressetous les conducteurs y compris les câbles de garde.


Ces dispositifs sont destinés à prévenir les risques liés à :

La réalimentation intempestive de l'ouvrage La présence de phénomènes d'induction (électrique,

électromagnétique) Des surtensions d'origine atmosphérique (liées à

l'étendue du réseau) Au contact accidentel de pièces sous tension

avoisinantes. A ces risques s'ajoutent les éventuelleserreurs d'identification des ouvrages.

En accord avec la CEI 479-1, les remontées de potentieldoivent, dans tous les cas, demeurées limitées avec desvaleurs physiologiquement acceptables (en référence àla figure 5 zone 2 de ce document)

Par ailleurs, l'équipotentialité de toutes les phases detravail doit être assurée. Cette disposition revêt uneimportance particulière dans le cas des lignes aériennesdu domaine du Transport.

Les dispositifs de MALT/CC doivent répondre à la normeCEI 61230 qui spécifie des systèmes (ensemblecohérent de pinces, conducteurs, étaux) et fixe lesperformances minimales caractérisées par des essais detype. Particulièrement marqués dans le cas des lignes duTransport HT, les phénomènes d'induction font naître desdifférences de potentiel importantes entre conducteurs etmasses (inductions électriques) et des courants decirculation intense (plusieurs milliers d'ampères) parinduction électromagnétique liée à la constitution deboucles auxquelles les mises à la terre participent.

Au Transport HT, on distingue 3 types de MALT :

Les MALT d'exploitation Les MALT de travaux Les MALT complémentaires de travaux



MALT d'exploitation

Il s'agit de mises à la terre triphasées destinées à :

Améliorer le fonctionnement des protections lors d'unretour intempestif de tension

Dériver l'écoulement des courants de défaut au niveaude la terre des postes et limiter les remontées depotentiel au niveau de la zone de travail

La pose de ces mises à la terre d'exploitation complèteen pratique les opérations de séparation et decondamnation.

MALT de travaux

Elles correspondent typiquement à l'application de la4ème règle de la consignation au sens de l'EN 50110 etUTE C 18-510.

Elles sont destinées à écouler les éventuels courantsde court-circuit pendant la durée d'élimination dudéfaut. Les valeurs typiques considérées sont 30kA/1s, 40 kA/1s, 63 kaA/0,5s (réseau de Transportfrançais).

Elles participent à l'équipotentialité de la zone detravail.

Mise à la terre complémentaire de travaux

Ces mises à la terre sont destinées à parfaire les misesà la terre de travaux qui, en fonction des configurations,nécessitent des dispositions complémentaires.Elles ont pour but d'assurer l'équipotentialité de la zonede travail. Il s'agit :

De shunt, liaison équipotentielle De diffuseurs de terre

Les shunts et liaisons équipotentielles sont destinés à assurerla continuité électrique des circuits (y compris les câbles degarde) lorsque les travaux amènent leur interruption (ex :confection d'un manchon, dépose d'une bretelle...).


La section des shunts doit être telle qu'elle permette lacirculation des courants de boucle liés à l'inductionélectromagnétique.Les liaisons équipotentielles ont des sections réduites, ellesne sont pas destinées à écouler les courants de court-circuit.

Les diffuseurs de terre sont constitués de plusieurspiquets de terre réunis électriquement entre eux. Leur rôleest d'améliorer l'équipotentialité du chantier (tension depas). Leur efficacité est dépendante de la résistivité du sol.Ces diffuseurs peuvent être avantageusementélectriquement raccordés au réseau de terre des supports.

Mise en œuvre des mises à la terre

Qu'il s'agisse de mises à la terre d'exploitation, detravaux ou de mises à la terre complémentaires, lesdispositifs doivent être numérotés et munis de fanions.

La pose de MALT suit un ordre défini:

Fixation des étaux de terre, préférentiellement sur dessabots à ailettes, à défaut sur les cornières de supportavec des étaux spécialisés,

Fixation des pinces sur les conducteurs. La première miseà la terre de chacun des conducteurs doit se faire avecune perche isolante adaptée à la tension de la ligne. Lesmises à la terre suivantes se font avec des perches pluscourtes (1m), tenant compte des seules tensions induites.


38


Délimitation de la zone de travail

La zone de travail nécessite pour les travaux HT,compte tenu de la dimension des ouvrages, desdispositions particulières pour sa matérialisation.La délimitation de la zone de travail est constituée pardes mises à la terre de travaux équipées de fanions etpar des dispositifs d'interdiction de passage sur lespylônes (banderoles).Au sol, lorsque des prises de terre sont employées,l'utilisation de filets, grillages et barrières isolantescomplétera les interdictions de passage (cadre, fanion...).Par ailleurs, tout engin, échafaudage et d'une façongénérale tout conducteur pénétrant la zone de travail doitêtre mis à la terre.

CONSTRUCTION DE LIGNE ETMAINTENANCE

Dispositions particulières liées à l'installation desconducteurs (et câble de garde) sur les lignes de Transport.

L'installation de conducteurs (et câble de garde) à proximitéde lignes existantes sous tension nécessite des dispositionsparticulières relatives à leur mise à la terre temporaire.Des terres roulantes doivent être installées sur lesconducteurs. Les conducteurs intéressés incluent les câblesde garde, les câbles de traction et les câbles pilote.Les sites de travail font l'objet d'un maillage des terres et lespoulies de déroulage sont mises à la terre. Le calibrage deces terres et mailles sera dépendant des courants liés aucourant de défaut pouvant naître du contact direct avec uneligne sous tension avoisinante.La confection de manchon de jonction, soit sur le site detraction ou de freinage, soit en pleine portée (conducteurramené au sol) nécessite la pose de MALT de chaque côtédu site de travail avant manchonnage.Lors du réglage des conducteurs, le tracteur de réglage doitégalement être mis à la terre.Lors de la mise sur pinces après réglage, tous lesconducteurs de phase doivent être mis à la terre parl'intermédiaire des cornières du pylône.

G U I D E D E R É F É R E N C E 1 9 9 8

Cette même précaution est répétée lors de la pose desponts, des entretoises, des balises aériennes...Pour tous ces dispositifs de mise à la terre, ledimensionnement des câbles, pinces et étaux devra êtreadapté aux courants induits et aux courants de défautauxquels ils seront vraisemblablement exposés.On admet que la valeur de 20 kA/0,4s concernant l'inductioncouvre les contraintes pratiquement rencontrées.Les dispositifs de mise à la terre (pinces, terres roulantes,câbles, étaux) impliqués dans ces dispositifs spécialisésdoivent satisfaire la CEI 1230.L'hélicoptère est mis à contribution pour le déroulage et ledéroulage sous tension mécanique des lignes de transport.L'usage de l'hélicoptère est également considéré pour lapose de manchons de réparation, l'installation ou ladésinstallation de dispositifs avertisseurs pour les avions...



L'hélicoptère se justifiedans le cadre de cesopérations lorsque lescirconstances sontdifficiles (contrainte derelief en particulier). Lestravaux sont réalisés àpartir d'une nacelle oud'une plate formesuspendue à l'hélicoptère.

INTERVENTION DANS LE CADREDES TRAVAUX SOUS TENSION

La maintenance des réseaux de Transport et répartitionfait dorénavant largement appel aux techniques deTravaux Sous Tension.

Rappelons que les Travaux Sous Tension apportent desavantages déterminants en assurant :

La continuité de la desserte électrique ; il s'agit d'unepréoccupation essentielle et permanente desélectriciens de réseau

La maîtrise de la planification des interventions sur lesréseaux

La sécurité des opérateurs (formation outillage,méthode)

Par ailleurs, les incidences, tant socialesqu'économiques, plaident pour l'adoption des TravauxSous Tension pour la maintenance des réseaux à TrèsHaute Tension.


Les opérations les plus courantes sur les réseaux deTransport concernent le remplacement des chaînesd'isolateurs ou leur réparation sur site. Ces interventions,aujourd'hui classiques, se font selon la technique destravaux à distance et au potentiel ou par combinaison deces deux méthodes.

D'autres opérations demeurent accessibles. Citons laréparation des conducteurs (manchonnage, pose demanchon à hélice), l'intervention sur les entretoisesamortisseurs (pose, réparation) des lignes à faisceaumultiple, l'intervention sur les contrepoids antigiratoires(pose, modification) ou de balises. Ces dernièress'effectuent "au potentiel" et font appel à des méthodesplus ou moins sophistiquées (échafaudages isolants,échelles à palan, travaux héliportés, voire automates depose dans le cas des sphères de balisage).

Les opérations les plus courantes concernent leremplacement ou la réparation de chaînes d'isolateursavariés. Bien qu'elles s'apparentent dans leur principe, ilconvient de distinguer les opérations sur chaînesd'alignement et sur chaînes d'ancrage car elles mettenten œuvre des outillages spécifiques.

Les opérations sur chaînes de suspension s'effectuentessentiellement à distance. La ligne est mécaniquementreprise au droit de la chaîne d'isolateur par moufflage etperche à étaux. Les perches à conducteurs, associées pourleur guidage à des selles pour pylône et des manchons,permettent le déplacement du conducteur. L'immobilisationde la chaîne de suspension est réalisée au moyen de percheuniverselle équipée d'une pince d'isolateur pendant ledésaccouplement des assemblages à rotule ou des pincesd'alignement.La chaîne de suspension pourra ainsi être déposée pourréfection ou échange. Le remontage s'effectuera suivant leprocessus inverse.Au-delà de 150 kV, la procédure met généralement enœuvre des tirants isolants associés à des vérins (à vis ouhydrauliques). Le déplacement des chaînes de suspensionest assuré par un dispositif de manutention de chaîne desuspension comportant une perche à plateau.

Concernant les chaînes d'ancrage, la reprise de latension mécanique du ou des conducteurs estgénéralement confiée à des outillages spécialisésutilisant des tirants d'isolants et permettant la réfectionou l'échange d'un manchon ou d'une pince d'ancrage ;un monteur étant porté au potentiel par l'intermédiaired'une poutre ou d'une échelle à crochet.La reprise de tension d'une file d'isolateurs metgénéralement en œuvre des dispositifs à palonnier, destirants et des vérins. Les chaînes d'ancrage désolidariséesà leurs extrémités sont alors manipulées au moyen deberceau associé à des cordes de manœuvre et despotences de manutention.


E d i t é p a r e l e c p r o m o t i o n . C r e d i t i m a g e s A L S TO M A M P S I M E L S . A . BAC O B E N N I N G C o nve r s i o n d ’ E n e r g i e C AT U C. E . E .

P h o t o t h è q u e C E G E L E C C E G E R S C H LO R I D E F R A N C E E N E R D I S F C I M A L I C O - S A A E Transmission FERRAZ FRANCE TRANSFO

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