Utilisation correcte des accessoires et des conducteurs des lignes aériennes
Etant donné que beaucoup des problèmes rencontrés en exploitation sont perçus comme la conséquence de pratiques incorrectes en matière d'utilisation et d'installation, le Groupe de Travail (GT) a procédé à une enquête portant sur les pratiques courantes des constructeurs, des prestataires et des compagnies d'électricité, en matière de manipulation et d'installation des accessoires et des conducteurs.
Cette enquête a conduit à établir un questionnaire et à en analyser les réponses ensuite, en y intégrant également les contributions des experts du GT B2.50 et du Groupe Conseil B2.06. Les réponses ont été reçues de l'Australie, de l'Autriche, du Brésil, du Canada, de la France, de l'Allemagne, de l'Italie, du Japon, de la Nouvelle Zélande, de la Norvège, de l'Afrique du Sud, de l'Espagne, et du Royaume-Uni.
Des directives en ont été tirées, qui ont pour objectif de promouvoir les bonnes pratiques qui minimisent les problèmes résultant de la manipulation et de l'installation des accessoires et des conducteurs.
Membres
Chef de file
(AU)
P. DULHUNTY
Secrétaire
(RU)
S. KOLOSOV
W. TROPPAUER (AT), J.M. ASSELIN (CA), P. CHAN (CA), D. HAVARD (CA), J.P. PARADIS (CA), P. VAN DYKE (CA), B. LIU (CN), A. GRAVELMANN (DE), C. ROZÉ (FR), V. CHARI (IN), U. COSMAI (IT), K. HALSAN (NO), B. JACOPS (SA), B. WAREING (UK), J. HAVEL (US), N. SAHLANI (US), D. SUNKLE (US), C. TAMM (US)
Membres Correspondants
D. BRAGA (BR), S. THADDEY (CH), D. GOMEZ (ES), M. MITO (JP), J. ALMANO (NZ), B. HARIDASS (SA)
Réviseurs
H. LUGSCHITZ (AT), F. GOFFINET (FR)
Introduction
Ces directives ne couvrent pas les problèmes de fluage des conducteurs et les défauts de conception et de fabrication des accessoires.
Les accessoires sont, en premier lieu, conçus pour assurer une tenue mécanique (Figure 1), en présence de courants de court-circuit pouvant durer jusqu'à une seconde. En service ces accessoires sont essentiellement soumis à des contraintes mécaniques statiques et dynamiques, ainsi qu'aux effets des courants de court-circuit et des environnements. Ainsi la qualité des surfaces de contact, la conception de la chaîne d'accrochage, la minimisation des contraintes de torsion, de courbure, et autres contraintes irrégulières dans les accessoires, sont le résultat d'une pratique d'installation adéquate.
Figure 1 – Des accessoires en cours d'essai d'élongation et de tenue à la traction sont une chape à tenon, une manille courbe, une chape à tenon en Y, une chape à douille et une chape à tenon
Comme le nombre des équipements couverts par le terme général accessoire est très large, un glossaire illustré en est donné en Annexe.
Etant donné que beaucoup des problèmes rencontrés en exploitation sont perçus comme la conséquence de pratiques incorrectes en matière de manipulation et d'installation, le Groupe de Travail (GT) a procédé à une enquête portant sur les pratiques courantes des constructeurs, des prestataires et des compagnies d'électricité, en matière de manipulation et d'installation des accessoires et des conducteurs.
Celle-ci a conduit à établir un questionnaire et à analyser ensuite les réponses, en y ajoutant les contributions des experts du GT B2.50 et du Groupe Conseil B2.06. Les réponses ont été reçues de l'Australie, de l'Autriche, du Brésil, du Canada, de la France, de l'Allemagne, de l'Italie, du Japon, de la Nouvelle Zélande, de la Norvège, de l'Afrique du Sud, de l'Espagne, et du Royaume-Uni.
Résumé du questionnaire
La nature des problèmes analysés reflète le contenu des réponses collectées et les sujets sont groupés comme montré en Figure 2. On peut en déduire quatre domaines de problèmes importants en relation avec la construction :
- La compression
- L'installation
- Les amortisseurs de vibration et les entretoises
- Les problèmes d'isolateur
Figure 2 – Les problèmes de lignes
Préparation incorrecte du conducteur – brossage, nettoyage, pourquoi ?
La cause numéro un des défaillances de raccord est, avec une proportion de près de 75% des défaillances collectées, est liée à une préparation inadéquate du conducteur! On demande au personnel des lignes aériennes de brosser le conducteur, mais en leur expliquant que c'est dans le but d'enlever les oxydes. Le temps de formation des oxydes d'aluminium sur la surface s'exprime en millisecondes, et avant que coup de brosse soit achevé les oxydes sont à nouveau présents sur la surface. Une des erreurs majeures qui est faite est de croire qu'un conducteur neuf apparait brillant et éclatant du fait de l'absence d'oxydes et qu'il assure en conséquence une meilleure connexion, et ceci conduit le personnel de ligne, qui n'a pas été informé correctement, à penser qu'il est préférable de ne pas le brosser, puisque qu'après brossage il semble terne et en mauvais état. L'objectif premier du brossage du conducteur est de créer une surface rugueuse qui assurera finalement un contact électrique meilleur qu'une surface lisse et brillante…
Il est impératif, même avec un conducteur neuf, d'en brosser agressivement la surface. Ce brossage doit se faire avec une brosse en acier inoxydable, ou avec une brosse en laiton, ou avec une laine abrasive. Les brosses en acier ferreux laissent un résidu ferreux qui va contribuer avec le temps à des problèmes de qualité de connexion, et ne doivent pas être utilisées.
Manipulation sûre des conducteurs
Pendant la construction des lignes électriques il se présente de nombreuses circonstances dans lesquelles les conducteurs peuvent être endommagés. Pratiquement chaque opération, de la réception et la manipulation des tourets au contact avec le sol du conducteur, est susceptible de provoquer un dommage si certaines précautions ne sont pas respectées. On peut regrouper les principaux types de dommage qui peuvent affecter un conducteur en trois grandes catégories:
- Les défauts de surface (Figure 3), pour lesquels la surface du conducteur est entaillée ou griffée, bosselée ou écrasée. La profondeur ou l'étendue du dommage conditionne la méthode de réparation à appliquer. Une simple abrasion, des entailles, des protubérances, peuvent être effacées au moyen d'une toile émeri ou d'un papier de verre. La laine d'acier n'est pas recommandée car elle peut laisser sur place des résidus ressemblant à des cheveux qui pourraient provoquer ultérieurement des problèmes du genre effet Couronne. Si des brins du conducteur ont été gravement entamés ou brisés, cela peut aboutir à une perte de tenue mécanique inacceptable du conducteur, et il faut alors sacrifier une section du conducteur ou la réparer avec des tiges préformées ou des coquilles de réparation à comprimer. Une décoloration de la surface du conducteur est quelquefois observée après un transport maritime; elle est provoquée par le contact avec l'eau de mer salée et elle n'impacte pas le comportement du conducteur.
Figure 3 – Défauts de surface: gauche: surface abrasée; centre: brins brisés; droite: ACSS Drake présentant des indentations provoquées par une pince Klein
- Le brin libre (Figure 4), correspond à la situation dans laquelle un brin est forcé hors de la couche externe du conducteur. Ceci se produit quand un conducteur est soumis à une torsion et que le brin est plus ou moins éjecté de son emplacement. Ceci se produit le plus souvent à proximité des poulies, mais ce peut être aussi le résultat d'une mauvaise fabrication. Les brins libres peuvent entraîner des effets Couronne et des perturbations radio, et il est possible de les remettre en place en les martelant, avec précaution, avec un maillet en bois, ou de couper la longueur de brin et de reconstituer le tronçon de conducteur au moyen de tiges préformées. Les conducteurs de type 4 présentant jusqu'à 30% de brins d'aluminium endommagés peuvent être réparés par utilisation de préformés à haute température avec des grenailles collées à l'intérieur des préformés.
Figure 4 – Brin libre du conducteur
- La "cage d'oiseau" (Figure 5) est habituellement le résultat d'une élongation excessive de la couche externe du conducteur. Dans certains cas elle peut être provoquée par un relâchement excessif de la tension mécanique dans le conducteur. Le phénomène peut provoquer des problèmes tant électriques que mécaniques. En général on ne peut pas réparer les cages d'oiseau. Pour des conducteurs homogènes (ASC, AAC, AASC, AAAC, ACAR), pour lesquels le diamètre de la cage est de moins de 2 à 3 fois le diamètre du conducteur, on peut ignorer le problème parce qu'il est probable que les brins de la cage continueront à assurer leur part de la tenue à la traction, ceci jusqu'à ce que le fluage du conducteur fasse disparaitre la cage.
Figure 5 - Cage d'oiseau
Dans les autres cas il faudra procéder à une épissure pour éliminer la cage d'oiseau.
Conclusions générales
Les réponses à l'enquête ont fait ressortir que la plupart des problèmes sont liés aux accessoires à compression. Il pourrait être utile de former le personnel des lignes en leur faisant comprimer au sol des conducteurs disponibles, avant qu'ils embarquent les outils de compression hydrauliques en hauteur.
L'enquête a montré, et les membres du GT le pensent aussi, qu'il subsiste de nombreux problèmes d'installation avec les conducteurs, les entretoises, et les entretoises amortisseuses, et en particulier avec des desserrements de pinces.
L'ANNEXE A comporte un glossaire des accessoires de ligne, qui permet au lecteur de voir ce qui est conçu pour s'accoupler à quoi.
Dans le cas où un accessoire défaillant est trouvé, il faut évaluer le risque de voir des défaillances de nature similaire sur les autres exemplaires de l'accessoire. Il faut aussi apprécier l'intérêt d'inspecter les accessoires similaires installés sur la ligne (par ex. inspection, remplacement). Quand une installation inadéquate a été détectée il est possible que tous les chaînes de la ligne partagent le même défaut.
Une proportion conséquente des dommages des conducteurs se produisent lors de la construction de la ligne. Bien que les défaillances constatées pendant la construction soient généralement corrigées rapidement avant la mise en service, il est possible que les actions correctives permettant d'éviter leur récurrence ne soient pas réalisées systématiquement. Les actions correctives peuvent prendre la forme d'une revue des procédures suivies pour le tirage des conducteurs, l'installation des accessoires, ou de la demande d'une formation plus complète des prestataires et des personnels de ligne. Une enquête auprès des écoles de formation aux métiers des lignes pourrait contribuer à prévenir des installations défectueuses des accessoires et des isolateurs. Cette action pourrait porter sur le cursus et le niveau des formations, la durée des cours, sur l'ouverture aux personnels externes, nationaux et internationaux.
Il apparaît aussi nécessaire d'établir un diagramme explicitant les différences en millimètres entre les normes CEI et ANSI des rotules, des logements de rotule, des œillets, et des oreilles de manille.
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