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EuroWire – Novembre 2007
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français
La
Figure 1
illustre le principe du système
de contrôle de la température. En
ajoutant des capteurs de déformation,
utilisant également la technologie GFB,
et une station météorologique de petites
dimensions installée sur le pylône, on a
réalisé un système de contrôle complet
de la ligne d’alimentation électrique.
Les signaux provenant des capteurs GFB
peuvent être traités dans une petite unité
installée sur le pylône ou transportés à un
autre point au moyen d’un câble optique
souterrain ou d’une liaison OPGW existant
déjà. Dans les deux cas, une unité centrale
de traitement peut gérer les signaux
provenant de plusieurs points.
2.2 Grille de fibres de Bragg – Principe
Les Grilles de Fibres de Bragg sont réalisées
en créant une variation périodique dans
l’indice de réfraction d’une fibre optique,
ce qui peut être obtenu par irradiation de
la fibre au moyen d’une lumière à laser
UV intense
[2,3]
. La lumière parcourant une
telle fibre vers le bas sera partiellement
réfléchie aux variations de l’indice, mais
la lumière ne sera réfléchie que pour une
gamme réduite de longueurs d’onde,
où a lieu une interférence constructive
(
Figure 2
).
La longueur d’onde maximale de la lumière
réfléchie est la soi-disant longueur d’onde
de Bragg:
λB =2·Λ n
eff
(1)
où Λ représente la période de la grille et
neff est l’indice de réfraction effectif. De
l’équation
(1)
l’on peut déduire que λB est
influencé par toute variation de la grille
causée par des influences extérieures.
La contrainte de la fibre entraîne des
changements dans les deux paramètres au
moyen de l’effet élasto-optique tandis que
la température modifie la valeur neff du
fait de l’effet thermo-optique. Un exemple
de déplacement de longueur d’onde
causé par les variations de température est
illustré à la
Figure 3
.
Ces dépendances sont utilisées pour
réaliser des capteurs des dimensions
extrêmement réduites mais hautement
fiables et précis pour la déformation et la
température
[4,5]
.
2.3 Composants du système
Les chapitres suivants offrent une
description
détaillée
des
différents
composants de la totalité du système.
2.3.1 Câble de raccordement
avec capteur
Le capteur GFB utilisé pour la mesure de
la température consiste en la grille de
fibres de Bragg (GFB) protégée par un
tube d’acier inoxydable d’un diamètre de
1,5mm, scellé aux deux extrémités.
La fibre sortant à l’extérieur est protégée
par un tube en plastique traditionnel.
La longueur du tube d’acier de logement
dépend de la longueur du câble de
raccordement et varie de 1,5m à 3m.
Afin d’utiliser le capteur de façon
efficace, ce dernier doit être placé au
centre du câble de raccordement qui
est généralement du même type que
le conducteur de phase. Dans le cas du
système illustré, le conducteur de phase
était caractérisé par une structure d’acier/
aluminium avec une section transversale
en acier de 39,5mm
2
et une section
transversale d’aluminium de 243,1mm
2
.
Sa désignation conformément à la norme
EN 50182
[6]
est 243-AL1/39-ST1A.
La
Figure 4
représente la vue en section
transversale comprenant le capteur GFB.
Une autre manière de réaliser un câble
de raccordement avec un capteur GFB
consiste en l’utilisation d’un conducteur
OPPC avec une structure à tube d’acier.
Le capteur peut être ensuite placé dans
le tube d’acier. Dans ce cas, la structure
OPPC doit être le plus similaire possible à
la structure du conducteur de phase afin
d’éviter
d’éventuelles
incompatibilités
de corrélation entre le conducteur et la
bretelle.
2.3.2 Capteur de déformation
Comme
mentionné
précédemment,
même le capteur de déformation utilise la
technologie du capteur GFB; toutefois il est
spécifiquement adopté pour sa fonction
principale: la mesure de la déformation. Le
capteur se présente dans un logement de
forme rectangulaire et est connecté à une
plaque de fixation (
Figure 5
).
La configuration existante pour la ligne
choisie utilisait deux isolateurs parallèles
pour l’ancrage du conducteur de phase.
Par conséquent, deux capteurs étaient
nécessaires.
2.3.3 Séparateur
Pour une ligne électrique ordinaire, le
câble de raccordement est utilisé pour
combler l’écart entre les extrémités de
deux conducteurs de phase à un pylône
électrique. Il présente le même potentiel
électrique élevé que les conducteurs et
transporte le même courant électrique.
L’idée d’utiliser un capteur sur le câble de
raccordement pose deux questions:
• Comment se réduit au potentiel de
terre la la terminaison de la fibre
optique du capteur?
• Comment est-il possible d’assurer un
flux de courant continu en sortant de
la terminaison de la fibre optique du
capteur?
La réponse aux deux questions est simple:
c’est possible en utilisant un séparateur
à raccord en T spécifiquement conçu.
Généralement les séparateurs s’utilisent
pour terminer les lignes OPPC avec une
entrée de câble dans la partie “chaude”.
En ajoutant une seconde entrée, opposée
à la première, on obtient un raccord en T
(
Figure 6
).
Un séparateur avec raccord en T divise le
câble de raccordement en deux parties
avec deux extrémités permettant la sortie
de la fibre capteur.
En option, l’on peut utiliser un capteur
supplémentaire dans l’autre moitié de la
bretelle. Contrairement aux séparateurs
pour OPPC, l’épissurage des fibres capteur
au câble de fibre optique de connexion
peut être effectué sur le côté mis à la
terre du séparateur, en facilitant ainsi la
procédure d’assemblage.
Le flux de courant électrique est assuré en
utilisant des étriers appropriés aux entrées
et une cloche d’aluminium solide Les
essais pour les courts circuits ainsi que les
essais de courant permanent ont confirmé
la capacité et la fiabilité de la conception.
2.3.4 Station météorologique
Pour compléter le système de contrôle et
obtenir les données environnementales
correspondantes, on a également utilisé
une
petite
station
météorologique,
indépendante en ce qui concerne
l’alimentation et alimentée par un panneau
solaire. La
Figure 7
montre la station
météorologique installée sur le sommet
du pylône.
Les données, la température de l’air,
l’humidité, la vitesse du vent et la direction
du vent sont communiquées à l’ordinateur
de contrôle au moyen d’une connexion
sans fil.
Figure 3
:
Déplacement de longueur d’onde de Bragg
causé par des changements de température
▲
Figure 4
:
Section transversale de câble de raccorde-
ment 243-AL1/39-ST1A comprenant capteur GFB
▲
26 Fils d’aluminium
3.45mm diam
7 Fils d’acier
2.68mm Diam.
Capteur GFB
Longueur d’onde (nm)
Atténuation (dB)