+ 2021 CONOG – contrôle non linéaire du galop dans les lignes de transport

projet à l'international

Porteur du projet

ALIREZA TURE SAVADKOOHI LTDS ENTPE

alireza.turesavadkoohi@nullentpe.fr

Laboratoire(s) membre(s)

• Laboratoire Tribologie et Dynamique des Systèmes – UMR 5513 LTDS

durée : 15 mois
financement : 25 k€

ENTPE / LTDS: différents aspects de la dynamique non linéaire, technologie NES: modélisation et identifications

en collaboration avec :

- University Sherbrooke: structures de lignes de transport d’énergie, modélisation des systèmes d’amortissement, essais dynamiques.

- Polytechnique Montréal: modélisation par éléments finis, dynamique des câbles.

Axe(s) de recherches

• Énergies

Les vibrations des conducteurs sur les lignes électriques aériennes qui sont affectées par les modes basse fréquence (entre 0,2 et 3,5 Hz), sont principalement causées par le galop (instabilité causée par une accumulation de glace non symétrique). Ces vibrations sont responsables de fréquents déclenchements électriques en raison de la réduction de l'espacement interphase des conducteurs, et sont également une cause importante de fatigue des conducteurs. Il existe plusieurs stratégies de contrôle passif pour de tels systèmes, par ex. amortisseurs de torsion et entretoises de phase. Ces systèmes sont principalement réglés sur des modes ciblés (comme des amortisseurs de masse accordé) et perdent leur efficacité ailleurs.

Le projet vise à utiliser la technologie de puits d'énergie non linéaire (NES) pour amortir les vibrations en basses fréquences sur les lignes électriques causées par le galop. Le NES ne modifie pas les fréquences linéaires des systèmes principaux et sa validité couvre des gammes de fréquences plus larges (par rapport aux absorbeurs linéaires).

À la connaissance des auteurs, la technologie de NES n'a pas été mise en œuvre pour de tels systèmes.

L'objectif est de préparer des «outils de conception» pour régler les paramètres de NES avec une non-linéarité adaptée pour le déclenchement d'énergie des vibrations induites par le galop et  contrôler les modes de fréquence plus élevée.

Description du sujet

L'objectif principal est de contrôler les vibrations de grande amplitude et de basse fréquence provoquées par le phénomène d'instabilité vibratoire de type « galop ». Ce type d'instabilité aérodynamique est généré par une fine couche de glace qui modifie le profil aérodynamique des câbles sous l'effet du vent. Le galop est responsable de fréquents déclenchements électriques en raison de la réduction de l'espacement interphase des conducteurs et est également une cause importante de bris en fatigue des conducteurs. Nous utiliserons la technologie de puits d'énergie non linéaire pour le contrôle passif du galop. Le projet vise également à comparer la performance du contrôle passif par les dispositifs NES avec les systèmes existants tels que les amortisseurs en torsion et les entretoises de phase. Un autre objectif visé est d'évaluer la capacité des NES à réduire les vibrations de faible amplitude et de fréquence plus élevée provoquées par les phénomènes de détachements tourbillonnaires.

Le projet mènera au développement d'outils de conception pour NES.

D'un point de vue mécanique, les lignes de transport et leurs conditions de retenues sont différentes de celles des câbles de ponts suspendus et haubanés, ou ceux des téléphériques. Dans le cas des lignes, le comportement des chaînes d'isolateurs doit être soigneusement pris en compte, car ils modifient la réponse dynamique des systèmes, p. ex. fréquences propres et les modes de vibration. Une modélisation adéquate des chaînes d'isolateurs devrait conduire à une bonne prédiction des caractéristiques dynamiques du système non linéaire couplée, i.e. la ligne et le NES. Le projet proposé consiste en l'élaboration d'outils de conception et de modélisation ainsi que la preuve de concept d'un absorbeur non linéaire pour le contrôle passif des vibrations de lignes aériennes de transport d'électricité.

Positionnement par rapport aux besoins industriels

Ce projet s’intègre au domaine des structures de lignes de transport d’énergie et plus spécifiquement au domaine de la mécanique de conducteurs qui représente le cœur du réseau de transport d’électricité. Les gestionnaires de réseaux partout dans le monde font face à des défis très importants pour transporter et fournir de façon fiable de l’électricité dans les centres de consommation. Dans la plupart des pays industrialisés, le réseau est vieillissant et les attentes du public sont très élevées. Les différents phénomènes d’oscillations des conducteurs représentent une menace constante à la fiabilité et l’intégrité du réseau. Le phénomène de galop, qui mène à de grandes amplitudes de vibrations, doit être maîtrisé en particulier, car il cause régulièrement des pannes ou de l’endommagement en fatigue des conducteurs. La maîtrise de ce phénomène passe par plusieurs méthodes et systèmes de vibrations, mais aucun système existant ne fait l’unanimité parmi les entreprises gestionnaires de réseaux.
La méthode proposée pourrait réduire significativement l’impact du galop sur les lignes de transport d’énergie et ainsi réduire les pertes et les coûts associés à ce phénomène.

RESULTATS 
Le projet a réuni trois partenaires internationaux de recherche et d’enseignement supérieur aux activités complémentaires : ENTPE/LTDS, l’Université de Sherbrooke, Polytechnique Montréal et une entreprise étrangère, Hydro-Québec. Ce projet a consolidé les collaborations en vue d’aborder ensemble de nouveaux problèmes scientifiques. Par exemple, dans le cadre du projet CONOG, une nouvelle thèse de doctorat en cotutelle entre LTDS et l’Université de Sherbrooke a débuté en octobre 2024. Le contrôle du galop des lignes de transport d’électricité présente un intérêt pour les secteurs français comme RTE. 

impact

Peer reviewed international journal papers:

1- Leroux, M., Langlois, S., and Ture Savadkoohi, A. (2023) Investigation of nonlinear control of galloping with a linear beam with elastic boundary conditions. International Journal of Non-Linear Mechanics, 156 :104484.

2- Leroux, M. Ture Savadkoohi, Langlois, S. Bouaanani, N. and Van Dyke, P. (2025) Galloping control of transmission lines using nonlinear absorbers. Nonlinear Dynamics, 113: 30397–30426

Presentation in Conferences:

1- Leroux, M., Ture Savadkoohi, A., Langlois, S. Contrôle d’un mode d’une ligne aérienne de transport d’énergie avec un amortisseur non-linéaire, 15ème colloque national en calcul des structures (CSMA 2022), 16-20 Mai 2022, Giens, France.

2- Leroux, M., Ture Savadkoohi, A., Langlois, S. Single mode control of overhead transmission line conductor with a nonlinear absorber, 10th European Nonlinear Dynamics Conference (ENOC 2022) 17-22 July 2022, Lyon, France.

3- Leroux, M., Ture Savadkoohi, A., Langlois, S. Galloping control of single conductors in overhead transmission lines using non-linear energy sink, 3rd International Symposium on Dynamics and Aerodynamics of Cables (ISDAC 2023) 15-17 June 2023, Rome, Italy.

4- LeRoux, M., Langlois, S., and Ture Savadkoohi, A. Nonlinear passive control of galloping of overhead transmission lines: design and numerical verifications, Resonance conference (SURVISHNO) 10-13 July 2023, Toulouse, France.

5- Leroux, M., Langlois, S., and Ture Savadkoohi, A. Une étude analytique pour le contrôle passif non-linéaire du galop sur les lignes aériennes de transport d’énergie, Colloque 2023 du CEISCE, 17 Novembre 2023, Montréal, Canada.

6- Leroux, M., Ture Savadkoohi, A., Langlois, S. Investigation on nonlinear galopping control of transmission lines, 11th European Nonlinear Dynamics Conference (ENOC 2024) July 22-26, 2024, Delft, The Netherlands.