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français
EuroWire – Novembre 2007
Système de contrôle de la
force et de la température
dans les lignes
d’alimentation électrique
Par Reinhard Girbig et Norbert Fink, Draka Comteq Germany GmbH & Co KG, Mönchengladbach, Allemagne
Introduction
La déréglementation des marchés de
l’énergie, caractérisés par un nombre
croissant de parcs éoliens et de cen-
trales électriques de petites dimensions,
pousse les services d’énergie à trouver de
nouvelles stratégies pour la conception et
le fonctionnement des lignes aériennes.
L’une de ces stratégies consiste à optimiser
la transmission d’électricité sur les
infrastructures existantes. Dans ce cas, les
paramètres principaux sont représentés
par la température du conducteur et les
sollicitations mécaniques du fil.
Ces paramètres déterminent les réserves
existantes de la capacité de transmission,
limitée par la température maximale
admissible des métaux ainsi que la flèche
critique et la distance au sol.
Jusqu’à aujourd’hui on a déterminé les
marges de sécurité de la température pour
le fonctionnement des lignes aériennes,
généralement évalué au moyen de
méthodes de calcul et d’hypothèses quasi
désuètes, et une utilisation économique
des réserves d’une ligne existant déjà est
quasi impossible.
Le système de contrôle des lignes
aériennes illustré dans cet article, se base
sur les fibres optiques et permet d’effectuer
la mesure en ligne et à distance de la
température interne et des sollicitations
mécaniques d’un conducteur. L’utilisation
de ce système entraîne un retour sur
investissement dans un temps très bref
sur les lignes très chargées à l’intérieur
d’un réseau électrique. Il est également
possible de relever les sollicitations
mécaniques élevées causées par la glace,
permettant ainsi d’adopter des mesures
préventives avant le chargement excessif
et l’effondrement des pylônes électriques.
En outre, le système permet de vérifier les
données de planification et les hypothèses
pour
la
construction
d’éventuelles
extensions du réseau.
2. Description
du Système
2.1 Vue d’ensemble générale
Les techniques de contrôle de la
température et de la force existant
déjà pour les conducteurs de phase se
basent sur des systèmes mécaniques
ou des systèmes à fibres optiques.
Les premiers sont caractérisés par
une longévité et une fiabilité limitées
et sont moins précis par rapport aux
systèmes à fibres optiques. Ces derniers,
jusqu’à présent, ont utilisé la dispersion
Raman où le rapport entre l’intensité
des lignes de Stokes et d’Anti-Stokes du
spectre dispersé est proportionnel à la
température. Généralement, pour réaliser
ce type de système
[1]
, il faut remplacer un
conducteur de phase par une longueur
complète de câble conducteur de phase
à fibres optiques (OPPC ou Optical
Phase Conductor) ce qui entraîne une
augmentation du coût du système.
Afin d’éviter l’installation d’un nouveau
câble, le système illustré utilise la
corrélation entre la température du
conducteur et la température du câble de
raccordement (ou bretelle) en réalisant un
branchement entre deux sections d’une
ligne à un pylône électrique.
Au lieu de remplacer une longueur de
câble entière, on n’utilise qu’un câble de
raccordement court logeant une fibre
capteur. Contrairement au système à
fibres basées sur l’effet Raman, le capteur
est réalisé comme une grille de fibres
de Bragg (GFB) utilisant l’effet thermo-
optique pour mesurer la température.
Une extrémité du câble de raccordement
entre dans un séparateur où la fibre du
capteur est épissée jusqu’à obtenir une
fibre ordinaire qui est acheminée vers le
bas du pylône pour une transmission de
données supplémentaire; l’autre extrémité
est connectée au conducteur de phase
comme d’habitude.
Figure 2
:
Grille de fibres de Bragg - Principe
▲
Longueur d’onde réfléchie
(longueur d’onde de Bragg)
Variations de l’indice de réfraction
Réflectivité
(dB)
Figure 1
:
Contrôle température – Configuration du
principe
▲
Bretelle avec fibres
capteur
Conducteur de phase
Câble à fibres optiques
de connexion
Détail A
Traitement des
données
Câble de connexion
Séparateur
Détail A