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

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 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.

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.