CA1162261A - Methode d'elimination d'effluves d'effet couronne par fibre generatrice de decharges luminescentes declenchee par mouillage capillaire - Google Patents
Methode d'elimination d'effluves d'effet couronne par fibre generatrice de decharges luminescentes declenchee par mouillage capillaireInfo
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- CA1162261A CA1162261A CA000376258A CA376258A CA1162261A CA 1162261 A CA1162261 A CA 1162261A CA 000376258 A CA000376258 A CA 000376258A CA 376258 A CA376258 A CA 376258A CA 1162261 A CA1162261 A CA 1162261A
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- H01B5/004—Auxiliary arrangements for protection against corona
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Abstract
L'invention a pour objet une méthode d'élimination des décharges partielles pulsatives de l'effet couronne sur les conducteurs métalliques d'une ligne aérienne de transport d'électricité à haute tension lorsque les conducteurs sont mouillés. Cette méthode consiste à fixer en contact intime avec chaque conducteur une matière fibreuse et non conductrice ayant un effet capillaire pour l'eau. L'effet capillaire de la matière fibreuse ainsi fixée assure la formation de fins filaments d'eau issus de la surface du conducteur lorsque ce dernier est mouillé. Ces filaments d'eau assurent à leur tour une génération de l'effet couronne sous forme de décharges permanentes se manifestant par un phénomène de luminescence plutôt que sous forme de décharges pulsatives. Cette méthode est particulièrement intéressante dans la mesure où elle réduit substantiellement le bruit audible et les interférences électromagnétiques générées par effet couronne à proximité des lignes aériennes de transport lorsqu'il pleut ou qu'il bruine, sans pour autant altérer les performances de la ligne de transport lorsque le temps est sec. L'invention a également pour objet un conducteur pour ligne aérienne de transport d'électricité à haute tension, permettant de mettre en oeuvre la méthode ci-dessus décrite.
Description
1 :1 6~'26 ~
La presente invention a pour objet une methode d'elimination des decharges partielles pulsatives de l'effet couronne sur les conducteurs metalliques d'une ligne aerienne de transport d'electricite à haute tension lorsque ces conducteurs sont mouilles.
L'invention a egalement pour objet un conducteur de ligne aerienne de transport à haute tension permettant de mettre en oeuvre la methode ci-dessus mentionneeO
Il est connu depuis de tres nombreuses annees, qu'un conducteur porte à haute tension dans un gaz quelconque, peut ioniser ce gaz et generer un certain nombre de pheno-mènes connus sous le nom d'e~fet couronne>~.
L'existence de l'effet couronne le long d'un con-ducteur s'explique par le fait que toute electrode sous tension engendre un champ electrique dans le voisinage immediat à sa surface et le fait que tout conducteur aerien joue avec le sol un role d'electrode et de contre-electrode.
Dès qu'un conducteur aerien est mis sous tension, , il developpe donc un champ électrique autour de sa surface.
~ 20 Si le champ electrique ainsi developpe depasse une certaine ; ~ valeur correspondant au seuil critlque de disruption de l'air, il y a alors amorce d'une ionisation locale tout autour du conducteur, qui est d'autant plus forte que la surface du conducteur est courbee. Il est en effet connu : .
que la valeur du champ électrique engendree par une électrode est fonction de la courbure de cette electrode.
:: :
Lorsque le conducteur est maintenu sous une tension moderée, ce phenomène d'ionisation est absent. Si par contre ~ ~ .
la tension sous laquelle est mai~ntenu le conducteur augmente suffisamment, l'effet couronne apparalt, normalement sous la forme d'une multitude de sources de décharges electriques partielles distribuees le long du conducteur.
1 1 6~2~1 Cette disruption de l'air due à l'ionisation s'accompagne en pratique d'une libération sensible d'énergie sous forme de phénomenes lumineux, de pertes electriques, de perturbations électromagnétiques et de bruits sonores.
Les phenomenes lumineux sont dûs à l'emission de photons par les atomes de l'air excites par les electrons propulses par le champ electrique intense. Les pertes electriques sont attribuees à la dissipation de l'énergie nécessaire a l'ionisation des atomes, a la neutralisation d'ions à la surface du conducteur et surtout au déplacement alterne des charges creees dans l'espace au voisinage du conducteur lorsque le courant est alternatif. Les perturba-tions electromagnetiques sont quant à elles attribuees aux impulsions de courants circulant le long du conducteur, lesquels courants engendrent des ondes hertziennes. Enfin, les bruits sont attribues aux phenomènes impulsionnels d'échauffement et de dilatation de L'air qui provoquent des chocs sonores ~ front raide dont le spectre s'étend jusqu'au del~ de 20.000 hertz, c'est-à-dire du domaine des frequences audibles par l'homme, ainsi qu'aux deplacements oscillatoires des charges d'espace a proximite du conducteur lorsque ce dernier est maintenu sous tension alternative, ce phenomene provoquant ainsi des ondulations sonores dont la frequence est deux fois la frequence de la tension, soit 120 hertz.
Dans le cas d'81ectrodes a courbure très forte, la liberation d'energie due à l'ionisation de l'air aura lieu sous forme de manifestations plutat stationnaires et~calmes, se traduisant par des décharges luminescentes, des~pertes electriques continues et un bruit sonore centre sur les fréquences basses (autour de 120 hertz) lorsque le courant est alternatif~. On parlera alors d'effet couronne par décharges luminescentes.
-"~^ 1 3 ~22~
Dans le cas contraire, à cause par exemple de la courbure plus faible de la surface du conducteur, la liberation d'énergie aura lieu sous forme de manifestations sporadiques, turbulentes et heurtées, se traduisant pax des décharges pulsatives d'une longueur de l'ordre du centimètre et de durée d'environ 200 nanosecondes, des pertes électriques, des perturbations radioelectriques extrêmement importantes et enfin un bruit sonore compose d'un bruit à
basse frequence (120 hertz) superpose à un bruit à large bande de fréquence s'étendant jusqu'à la limite spectrale d'audibilité pour l'homme dû aux impulsions.
Si, en pratique, toutes les manifestations ci-dessus mentionnees sont gênantes du point de vue exploitation des lignes de transport du fait des pertes électriques qu'elles occasionnent, deux de ces maniestations sont plus particu-lièrement gênantes du point de vue environnement et sont source d'une veritable nuisance pour les personnes vivant à
proximité des li~nes ~ haute tension ou très haute tension.
Ces deux mani~estations sont d'une part les perturbations electromagnetiques qui sont sources de parasites dans la réception des ondes hertziennes modulees (radio et télévision) et d'autre part les bruits acoustiques audibles qui sont ou peuvent devenir extremement agaçants. Il en résulte que l'implantation de lignes de transport haute tension pose un souci sérieux pour les bureaux d'études dans l'élaboration - de leurs projets, en particulier lors~ue ces lignes doivent voisiner des régions habitées. -Afin de résoudre ce problème de nuisance, plusieurs études ont été effèctuees dans divers pays pour d'une part mieux connaltre la nat~re de l'effet couronne et ses manifes-, tations et d'autre part essayer de résoudre au maximum les perturbations causées par l'apparition de cet effet en operant ' .... .
': -`` ` ~362261 ~sur les facteurs d'influence connus.
Ces études ont permis de constater que pourréduire les perturbations dues à l'effet couronne ou leurs consequences sur une ligne de transport donnee, on pouvait:
a) effectuer un choix judicieux des caracteris-tiques geometriques de la ligne pour reduire les valeurs des champs superficiels maximum des conducteurs, et/ou b) employer des faisceaux de conducteurs pour la encore reduire artificiellement le champ superficiel maximum des conducteurs, et/ou c) éviter d'egratigner la surface des conducteurs lors de l'installation, la courbure tres superieure de chaque irregularité par rapport à la courbure moyenne de la surface du conducteur créant en effet des zones ponctuelles de forte ionisation le long du conclucteur et abaissant ainsi de fa~on substantielle le niveau du seuil d'apparition de .l'effet couronne.
En jouant sur les caracteristiques geométriques de la ligne telles que le diamètre et l'espacement des conducteurs,on peut même.presque complètement supprimer ces perturbations, comme on peut d'ailleurs le constàter en pratique sur la plupart des lignes de transport haute tension existantes qui, lorsque le temps est sec et l'atmos-ph8re n'est pas trop polluee, ne genèrent aucune perturbatlon attribuable à l'effet couronne..
La seconde solution ci-dessus mentionnee est également interessante mais elle implique des frais d'ins-tallation eleves.
.
Si ces diverses solutions Ollt chacune des avan- ~ :
tages, elles ont toutefois toutes un inconvenient en commun. Cet inconvenient est le fait qu'aucune des solu-tions propos~es ne controle vraiment la principale source ` ' 1 ~ 6226 1 d'irreyularites, à savoir le depôt de gouttes d'eau sur les conducteurs dû à la pluie plus ou moins dense, à la bruine, ou brouillard, à la rosee ou à la neige fondante. Chaque goutte d'eau qui se forme sur un conducteur constitue en effet une irregularite de surface qui cree une augmentation de l'ionisation locale et abaisse de façon substantielle le seuil d'apparition de l'effet couronne.
Cet effet nocif de la pluie est bien connu des responsables des lignes de transport à haute tension, qui savent que l'effet couronne et les pertes el~ctriques qu'il provoque sont quasi negligeables lorsque le temps est sec mais apparaissent dès qu'ilpleut ou que la ligne est mouillee.
En fait, les diverses etudes precedemment mention-nees ont permis de constater que lorsqu'il pleut, chaque goutte d'eau tombant sur un conducteur et adherant à la surface de celui-ci est deormée sous l'effet du champ electrique et se transforme en une petite pointe plus ou moins longue creant à son extrémite une ionisation locale importante. Cette `;~
pointe liquide est source de decharges partielles pulsatives.
, Tel qu'll a ete precedemment explique, l'effet couronne genere par la pluie est gênant pour les responsables des lignes de transport à cause des pertes qu'il provoque.
: ~
Cet effet est egalement très gênant pour l'environnement lorsqu'il se caracterise par des decharges transitoires plutôt que par des decharges permanentes, puisque les decharges transitoires impliquent des perturbations acoustiques accrus et des perturbations electromagnetiques.
~ Pour remedier à~cet inconvenient associé à la pluie, plusieurs solutions ont dej~ ete proposees. L'une de celles-ci mise au point en Belglque~par l'ingenleur Lecat, oonsiste à fixer à intervalle regulier sur le conducteur des petites -` 1~ B2~6~
~pointes métalliques generant des decharges luminescentes qui par leur presence previennent même sous plule l'apparition des decharges partielles pulsatives, sources de perturbations.
Quoique satisfaisante du point de vue environnement, cette solution presente un très gros inconvenient pour les res-ponsables du reseau. Cette solution implique en effet la creation de decharges luminescentes permanentes qui, en pratique, sont tout à fait inutiles lorsque le conducteur est sec et qui sont source de pertes electriques extrêmement importantes sur toute la longueur de la ligne.
Une autre solution proposee pour remedier au problème de la pluie, consiste à traiter chaque conducteur de façon à le rendre hydrophobe pour assurer une meilleure ejection de l'eau tombant sur sa surface. Un tel conduc-teur est cependant difficile à réaliser, en pratique.
Encore une autre solution proposée consiste à
traiter chaque conducteur de façon à le rendre hydrophile pour assurer une meilleure circulat:ion de l'eau de pluie à
sa 9ur~ace. Comme precédemment, cette solution s'est averee positive mais insuffisante en pratique.
Enfin, il a encore ete propose pour remedier à
ce problème de la pluiej d'enrouler en spirale un très mince fil metallique autour d'un~faisceau de conducteurs separes. Ce fil en spirale est une electrode de forte courbure distribuee sur toute la longueur du faisceau qui ~enère un e~fet couronne permanent et stable se txaduisant par des decharges permanentes non gênantes du point de vue environnement, lesquelles tendent à eliminer les decharges pulsatives du faisceau mame sous pluie. Cette solution, comme la première decrite ci-dessus, a l'inconvenient grave de generer un effet couronne permanent sur toute la longueur du conducteur, qui en pratique est tout à inutile lorsque '~
i 62261 le conducteur est sec et est source d'un surplus de pertes electriques.
La presente invention a pour objet une nouvelle methode destinee à solutionner le problème precedemment expose comme etant associe à la pluie. Plus precisement, la presente invention a pour objet une methode permettant de liberer l'energie de l'ef~et couronne sur les conducteurs metalliques d'une ligne aerienne de transport d'electricite a haute tension sous forme de decharges permanentes plutôt que sous forme de decharges transitoires, et ce uniquement lorsque les conducteurs sont mouilles.
La presente invention a donc pour objet une methode d'elimination des decharges partielles pulsatives de l'effet couronne sur les conducteurs metalliques d'une ligne aerienne ; de transport d'electricite à haute tension lorsque ces conducteurs sont mouilles, laquelle méthode assure un blindage ionique des conducteurs par generation de decharges permanentes non gênantes pour l'environnement plut8t que par géneration de décharges transitoires gênantes, uniquement lorsqu'il pleut et que les conducteurs sont mouilles, et permet ainsi .
d'evlter toute perte electrique inutile dû a un blindage non necessaire des conducteurs lorsque ceux-ci sont secs.
:
La methode selon l'invention consiste à fixer sur chaquè conducteur une matiere fibreuse et non conductrice ayant un effet capillaire pour l'eau de façon telle que cette matière fibreuse soit én contact intime avec le conducteur. L'effet capillaire de la matière fibreuse ainsi fixee assure lorsqu'il pleut, la formation de très flns filaments d'eau issus de la surface du conducteur et generant de l'effet couronne sous forme de decharges permanentes se manifestant par un phenomène de luminescence non genant plutot que sous forme de decharges transitoires, sources de .
1 ~ ~22~1 bruits et de parasites electromagnetiques.
Le premier avantage de cette méthode reside bien sur dans le fait qu'elle ne genère aucune perte electrique lorsque le conducteur est sec, contrairement aux autres methodes utilisees ou solutions connues.
Un autre avantage de la methode selon l'invention, est qu'en reduisant la nuisance des bruits audibles et des interferences electromagnetiques, elle permet, pour une qualite egale d'environnement, d'appliquer sur chaque con-ducteur des champs electriques superieurs et par consequentde transmettre plus d'energie pour le m8me prix.
Habituellement, les conducteurs utilisés pour les lignes de transport sont constitués par une pluralite de brins d'aluminium torsades autour dlune ame d'acier. Dans ce cas, la matière fibreuse, qui peut etre une bande de coton enroulee en spirale, peut 8tre fixee sur chaque conduc-teur par enroulement autour d'au moins un de ses brins exte-rleurs avant que celui-ci soit torsade avec les autres brins extérieurs pour ~ormer le conducteur. La spirale de matière fibreuse peut également être fixée sur chaque conducteur par simple enroulement autour de celui-ci. Une disposition particulièrement robuste consiste à enrober par la spirale de coton un brin extérleur sur deux et de torsader ensuite les autres brins extérieurs pour former le conducteur.
Quelle que soit la solution choisie, il est .
essentiel que la matLère fibreuse soit en contact intime avec le conducteur ou ses brins pour eviter tout claquage~entre coton et conducteur, source de perturbation électromagné-tique -extremement importante. Il est également essentiel que la 30matière ~ibreuse choisie ait un effet capillaire pour per- -mettre a l'eau qu'elle absorbe de former sur ses brins ou fibres une multitude de filaments pointus et/ou de tres .:
1 1 622~
faible diamètre qui sont conducteurs et genèrent une forte ionisation qui vient à son tour bllnder le conducteur vis à vis de la pluie.
L'invention a egalement pour objet un conducteur metallique de ligne aerienne de transport d'electricite permettant de mettre en oeuvre 1A methode précedemment decrite. Le conducteur selon l'invention comprend une bande de matière fibreuse non conductrice enroulee en spirale et ayant un effet capillaire. Cette spirale est fixee à même la surface du conducteur de fa~on à être en contact intime avec celui-ci. La spirale de matière fibreuse peut être enroulee autour d'au moins un des brins exterieurs du con-ducteur ou bien être enroule autour de la totalite du con-ducteur. De preference, la spirale de matière fibreuse sera enroulee autour du conducteur à l'exception d'un brin exterieur sur deux ou d'un brin exterieur sur trois.
L'inventlon ainsi que. ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description non restrictive qui va suivre, faite avec reférence aux dessins annexes sur , lesquels:
- ` la figure 1 represente un segment de conducteur metallique equipe du dispositif connu de LECAT pour eliminer les~decharges pulsatives de l'effet couronne;
la figure 2 represente un segment de conducteur metallique selon l'invention;
la figure 3 represente~une vue en coupe du conduc-~
~teur lllustre sur la figure~2;
la figure 4 represente une variante de réalisation ~ de l'~nvention;
la figure 5 represente une autre variante de réalisation de l'invention;
la figure 6 est un diàgramme donnant la valeur _ g _ .
': : `. ,, .'' ::, : ' :
La presente invention a pour objet une methode d'elimination des decharges partielles pulsatives de l'effet couronne sur les conducteurs metalliques d'une ligne aerienne de transport d'electricite à haute tension lorsque ces conducteurs sont mouilles.
L'invention a egalement pour objet un conducteur de ligne aerienne de transport à haute tension permettant de mettre en oeuvre la methode ci-dessus mentionneeO
Il est connu depuis de tres nombreuses annees, qu'un conducteur porte à haute tension dans un gaz quelconque, peut ioniser ce gaz et generer un certain nombre de pheno-mènes connus sous le nom d'e~fet couronne>~.
L'existence de l'effet couronne le long d'un con-ducteur s'explique par le fait que toute electrode sous tension engendre un champ electrique dans le voisinage immediat à sa surface et le fait que tout conducteur aerien joue avec le sol un role d'electrode et de contre-electrode.
Dès qu'un conducteur aerien est mis sous tension, , il developpe donc un champ électrique autour de sa surface.
~ 20 Si le champ electrique ainsi developpe depasse une certaine ; ~ valeur correspondant au seuil critlque de disruption de l'air, il y a alors amorce d'une ionisation locale tout autour du conducteur, qui est d'autant plus forte que la surface du conducteur est courbee. Il est en effet connu : .
que la valeur du champ électrique engendree par une électrode est fonction de la courbure de cette electrode.
:: :
Lorsque le conducteur est maintenu sous une tension moderée, ce phenomène d'ionisation est absent. Si par contre ~ ~ .
la tension sous laquelle est mai~ntenu le conducteur augmente suffisamment, l'effet couronne apparalt, normalement sous la forme d'une multitude de sources de décharges electriques partielles distribuees le long du conducteur.
1 1 6~2~1 Cette disruption de l'air due à l'ionisation s'accompagne en pratique d'une libération sensible d'énergie sous forme de phénomenes lumineux, de pertes electriques, de perturbations électromagnétiques et de bruits sonores.
Les phenomenes lumineux sont dûs à l'emission de photons par les atomes de l'air excites par les electrons propulses par le champ electrique intense. Les pertes electriques sont attribuees à la dissipation de l'énergie nécessaire a l'ionisation des atomes, a la neutralisation d'ions à la surface du conducteur et surtout au déplacement alterne des charges creees dans l'espace au voisinage du conducteur lorsque le courant est alternatif. Les perturba-tions electromagnetiques sont quant à elles attribuees aux impulsions de courants circulant le long du conducteur, lesquels courants engendrent des ondes hertziennes. Enfin, les bruits sont attribues aux phenomènes impulsionnels d'échauffement et de dilatation de L'air qui provoquent des chocs sonores ~ front raide dont le spectre s'étend jusqu'au del~ de 20.000 hertz, c'est-à-dire du domaine des frequences audibles par l'homme, ainsi qu'aux deplacements oscillatoires des charges d'espace a proximite du conducteur lorsque ce dernier est maintenu sous tension alternative, ce phenomene provoquant ainsi des ondulations sonores dont la frequence est deux fois la frequence de la tension, soit 120 hertz.
Dans le cas d'81ectrodes a courbure très forte, la liberation d'energie due à l'ionisation de l'air aura lieu sous forme de manifestations plutat stationnaires et~calmes, se traduisant par des décharges luminescentes, des~pertes electriques continues et un bruit sonore centre sur les fréquences basses (autour de 120 hertz) lorsque le courant est alternatif~. On parlera alors d'effet couronne par décharges luminescentes.
-"~^ 1 3 ~22~
Dans le cas contraire, à cause par exemple de la courbure plus faible de la surface du conducteur, la liberation d'énergie aura lieu sous forme de manifestations sporadiques, turbulentes et heurtées, se traduisant pax des décharges pulsatives d'une longueur de l'ordre du centimètre et de durée d'environ 200 nanosecondes, des pertes électriques, des perturbations radioelectriques extrêmement importantes et enfin un bruit sonore compose d'un bruit à
basse frequence (120 hertz) superpose à un bruit à large bande de fréquence s'étendant jusqu'à la limite spectrale d'audibilité pour l'homme dû aux impulsions.
Si, en pratique, toutes les manifestations ci-dessus mentionnees sont gênantes du point de vue exploitation des lignes de transport du fait des pertes électriques qu'elles occasionnent, deux de ces maniestations sont plus particu-lièrement gênantes du point de vue environnement et sont source d'une veritable nuisance pour les personnes vivant à
proximité des li~nes ~ haute tension ou très haute tension.
Ces deux mani~estations sont d'une part les perturbations electromagnetiques qui sont sources de parasites dans la réception des ondes hertziennes modulees (radio et télévision) et d'autre part les bruits acoustiques audibles qui sont ou peuvent devenir extremement agaçants. Il en résulte que l'implantation de lignes de transport haute tension pose un souci sérieux pour les bureaux d'études dans l'élaboration - de leurs projets, en particulier lors~ue ces lignes doivent voisiner des régions habitées. -Afin de résoudre ce problème de nuisance, plusieurs études ont été effèctuees dans divers pays pour d'une part mieux connaltre la nat~re de l'effet couronne et ses manifes-, tations et d'autre part essayer de résoudre au maximum les perturbations causées par l'apparition de cet effet en operant ' .... .
': -`` ` ~362261 ~sur les facteurs d'influence connus.
Ces études ont permis de constater que pourréduire les perturbations dues à l'effet couronne ou leurs consequences sur une ligne de transport donnee, on pouvait:
a) effectuer un choix judicieux des caracteris-tiques geometriques de la ligne pour reduire les valeurs des champs superficiels maximum des conducteurs, et/ou b) employer des faisceaux de conducteurs pour la encore reduire artificiellement le champ superficiel maximum des conducteurs, et/ou c) éviter d'egratigner la surface des conducteurs lors de l'installation, la courbure tres superieure de chaque irregularité par rapport à la courbure moyenne de la surface du conducteur créant en effet des zones ponctuelles de forte ionisation le long du conclucteur et abaissant ainsi de fa~on substantielle le niveau du seuil d'apparition de .l'effet couronne.
En jouant sur les caracteristiques geométriques de la ligne telles que le diamètre et l'espacement des conducteurs,on peut même.presque complètement supprimer ces perturbations, comme on peut d'ailleurs le constàter en pratique sur la plupart des lignes de transport haute tension existantes qui, lorsque le temps est sec et l'atmos-ph8re n'est pas trop polluee, ne genèrent aucune perturbatlon attribuable à l'effet couronne..
La seconde solution ci-dessus mentionnee est également interessante mais elle implique des frais d'ins-tallation eleves.
.
Si ces diverses solutions Ollt chacune des avan- ~ :
tages, elles ont toutefois toutes un inconvenient en commun. Cet inconvenient est le fait qu'aucune des solu-tions propos~es ne controle vraiment la principale source ` ' 1 ~ 6226 1 d'irreyularites, à savoir le depôt de gouttes d'eau sur les conducteurs dû à la pluie plus ou moins dense, à la bruine, ou brouillard, à la rosee ou à la neige fondante. Chaque goutte d'eau qui se forme sur un conducteur constitue en effet une irregularite de surface qui cree une augmentation de l'ionisation locale et abaisse de façon substantielle le seuil d'apparition de l'effet couronne.
Cet effet nocif de la pluie est bien connu des responsables des lignes de transport à haute tension, qui savent que l'effet couronne et les pertes el~ctriques qu'il provoque sont quasi negligeables lorsque le temps est sec mais apparaissent dès qu'ilpleut ou que la ligne est mouillee.
En fait, les diverses etudes precedemment mention-nees ont permis de constater que lorsqu'il pleut, chaque goutte d'eau tombant sur un conducteur et adherant à la surface de celui-ci est deormée sous l'effet du champ electrique et se transforme en une petite pointe plus ou moins longue creant à son extrémite une ionisation locale importante. Cette `;~
pointe liquide est source de decharges partielles pulsatives.
, Tel qu'll a ete precedemment explique, l'effet couronne genere par la pluie est gênant pour les responsables des lignes de transport à cause des pertes qu'il provoque.
: ~
Cet effet est egalement très gênant pour l'environnement lorsqu'il se caracterise par des decharges transitoires plutôt que par des decharges permanentes, puisque les decharges transitoires impliquent des perturbations acoustiques accrus et des perturbations electromagnetiques.
~ Pour remedier à~cet inconvenient associé à la pluie, plusieurs solutions ont dej~ ete proposees. L'une de celles-ci mise au point en Belglque~par l'ingenleur Lecat, oonsiste à fixer à intervalle regulier sur le conducteur des petites -` 1~ B2~6~
~pointes métalliques generant des decharges luminescentes qui par leur presence previennent même sous plule l'apparition des decharges partielles pulsatives, sources de perturbations.
Quoique satisfaisante du point de vue environnement, cette solution presente un très gros inconvenient pour les res-ponsables du reseau. Cette solution implique en effet la creation de decharges luminescentes permanentes qui, en pratique, sont tout à fait inutiles lorsque le conducteur est sec et qui sont source de pertes electriques extrêmement importantes sur toute la longueur de la ligne.
Une autre solution proposee pour remedier au problème de la pluie, consiste à traiter chaque conducteur de façon à le rendre hydrophobe pour assurer une meilleure ejection de l'eau tombant sur sa surface. Un tel conduc-teur est cependant difficile à réaliser, en pratique.
Encore une autre solution proposée consiste à
traiter chaque conducteur de façon à le rendre hydrophile pour assurer une meilleure circulat:ion de l'eau de pluie à
sa 9ur~ace. Comme precédemment, cette solution s'est averee positive mais insuffisante en pratique.
Enfin, il a encore ete propose pour remedier à
ce problème de la pluiej d'enrouler en spirale un très mince fil metallique autour d'un~faisceau de conducteurs separes. Ce fil en spirale est une electrode de forte courbure distribuee sur toute la longueur du faisceau qui ~enère un e~fet couronne permanent et stable se txaduisant par des decharges permanentes non gênantes du point de vue environnement, lesquelles tendent à eliminer les decharges pulsatives du faisceau mame sous pluie. Cette solution, comme la première decrite ci-dessus, a l'inconvenient grave de generer un effet couronne permanent sur toute la longueur du conducteur, qui en pratique est tout à inutile lorsque '~
i 62261 le conducteur est sec et est source d'un surplus de pertes electriques.
La presente invention a pour objet une nouvelle methode destinee à solutionner le problème precedemment expose comme etant associe à la pluie. Plus precisement, la presente invention a pour objet une methode permettant de liberer l'energie de l'ef~et couronne sur les conducteurs metalliques d'une ligne aerienne de transport d'electricite a haute tension sous forme de decharges permanentes plutôt que sous forme de decharges transitoires, et ce uniquement lorsque les conducteurs sont mouilles.
La presente invention a donc pour objet une methode d'elimination des decharges partielles pulsatives de l'effet couronne sur les conducteurs metalliques d'une ligne aerienne ; de transport d'electricite à haute tension lorsque ces conducteurs sont mouilles, laquelle méthode assure un blindage ionique des conducteurs par generation de decharges permanentes non gênantes pour l'environnement plut8t que par géneration de décharges transitoires gênantes, uniquement lorsqu'il pleut et que les conducteurs sont mouilles, et permet ainsi .
d'evlter toute perte electrique inutile dû a un blindage non necessaire des conducteurs lorsque ceux-ci sont secs.
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La methode selon l'invention consiste à fixer sur chaquè conducteur une matiere fibreuse et non conductrice ayant un effet capillaire pour l'eau de façon telle que cette matière fibreuse soit én contact intime avec le conducteur. L'effet capillaire de la matière fibreuse ainsi fixee assure lorsqu'il pleut, la formation de très flns filaments d'eau issus de la surface du conducteur et generant de l'effet couronne sous forme de decharges permanentes se manifestant par un phenomène de luminescence non genant plutot que sous forme de decharges transitoires, sources de .
1 ~ ~22~1 bruits et de parasites electromagnetiques.
Le premier avantage de cette méthode reside bien sur dans le fait qu'elle ne genère aucune perte electrique lorsque le conducteur est sec, contrairement aux autres methodes utilisees ou solutions connues.
Un autre avantage de la methode selon l'invention, est qu'en reduisant la nuisance des bruits audibles et des interferences electromagnetiques, elle permet, pour une qualite egale d'environnement, d'appliquer sur chaque con-ducteur des champs electriques superieurs et par consequentde transmettre plus d'energie pour le m8me prix.
Habituellement, les conducteurs utilisés pour les lignes de transport sont constitués par une pluralite de brins d'aluminium torsades autour dlune ame d'acier. Dans ce cas, la matière fibreuse, qui peut etre une bande de coton enroulee en spirale, peut 8tre fixee sur chaque conduc-teur par enroulement autour d'au moins un de ses brins exte-rleurs avant que celui-ci soit torsade avec les autres brins extérieurs pour ~ormer le conducteur. La spirale de matière fibreuse peut également être fixée sur chaque conducteur par simple enroulement autour de celui-ci. Une disposition particulièrement robuste consiste à enrober par la spirale de coton un brin extérleur sur deux et de torsader ensuite les autres brins extérieurs pour former le conducteur.
Quelle que soit la solution choisie, il est .
essentiel que la matLère fibreuse soit en contact intime avec le conducteur ou ses brins pour eviter tout claquage~entre coton et conducteur, source de perturbation électromagné-tique -extremement importante. Il est également essentiel que la 30matière ~ibreuse choisie ait un effet capillaire pour per- -mettre a l'eau qu'elle absorbe de former sur ses brins ou fibres une multitude de filaments pointus et/ou de tres .:
1 1 622~
faible diamètre qui sont conducteurs et genèrent une forte ionisation qui vient à son tour bllnder le conducteur vis à vis de la pluie.
L'invention a egalement pour objet un conducteur metallique de ligne aerienne de transport d'electricite permettant de mettre en oeuvre 1A methode précedemment decrite. Le conducteur selon l'invention comprend une bande de matière fibreuse non conductrice enroulee en spirale et ayant un effet capillaire. Cette spirale est fixee à même la surface du conducteur de fa~on à être en contact intime avec celui-ci. La spirale de matière fibreuse peut être enroulee autour d'au moins un des brins exterieurs du con-ducteur ou bien être enroule autour de la totalite du con-ducteur. De preference, la spirale de matière fibreuse sera enroulee autour du conducteur à l'exception d'un brin exterieur sur deux ou d'un brin exterieur sur trois.
L'inventlon ainsi que. ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description non restrictive qui va suivre, faite avec reférence aux dessins annexes sur , lesquels:
- ` la figure 1 represente un segment de conducteur metallique equipe du dispositif connu de LECAT pour eliminer les~decharges pulsatives de l'effet couronne;
la figure 2 represente un segment de conducteur metallique selon l'invention;
la figure 3 represente~une vue en coupe du conduc-~
~teur lllustre sur la figure~2;
la figure 4 represente une variante de réalisation ~ de l'~nvention;
la figure 5 represente une autre variante de réalisation de l'invention;
la figure 6 est un diàgramme donnant la valeur _ g _ .
': : `. ,, .'' ::, : ' :
2 6 1 des pertes électriques génerees avec un conducteur hydrophile, un conducteur hydrophobe, un conducteur generateur diions et un conducteur selon l'invention, en fonction de la valeur du champ electrique, sous une pluie de 2 cm par heure;
la figure 7 est un diagramme donnant la valeur des interferences radioelectriques generees par les 4 conducteurs de la figure 6 en fonction de la valeur du champ électrique, sous une pluie de 2 cm par heure;
la figure 8 est un diagramme donnant la valeur de l'intensité de la composante à 120 hertz du bruit audible `-genere par les 4 conducteurs de la figure 6 en fonction de la valeur du champ electrique et sous une pluie de 2 cm/heure, et la figure 9 est un diagramme donnant la valeur ponderee du bruit audible genéré par les 4 conducteurs de la figure 6 en fonction de la valeur du champ electrique et sous une pluie de 2 cm/heure.
La figure 1 represente un segment d'un conducteur electrique aerien haute tension 1 de structure conventionnelle, comprenant une âme 3 de faible diametre composee de plusieurs .
brins d'acier galvanise 7 torsades ensemble et une plurallte de couches conductrices 5 chacune composee de plusieurs brins d'aluminium 9 de dlametre supérieur a celui des brins d'acier 7. Comme dans le cas de~s brins de l'âme d'acier 3, les brins 9 de chaque couche conductrice sont torsadés ensemble autour de l'ame 3 ou de la couche conductrice inferieure, de~preference dans~le sens contraire de celui dans lequel est torsadee~la couche inférieure ou l'ame . .
du conducteur jusqu'à l'obtention du diametre nominal du conducteur. L'utilité de l'ame d'acier 3 est d'assurer un ;~
support mécanique suffisant au conducteur, qui ne peut 8tre~
obtenu avec l'aluminium seulement du fait de sa ductilite.
-lp- :
l 1 ~2261 I,e conducteur 1 n'est pas isole lui-même mais est suspendu aux pylones qui le, supportent par des series d'isolateurs. Il en resulte que le conducteur 1 lorsqu'il est sous tension agit comme une electrode par rapport au sol et engendre un champ electrique dans~le voisinage immediat de sa surface. Si ce champ depasse une certaine valeur correspondant au seuil critique de disruption de l'air, il y a alorsamorce d'une ionisation locale tout autour du con-ducteur et genération des divers phenomènes precedemment mentionnes connus sous le nom generique d'effet couronne.
La forme generale du conducteur 1, son diamètre, et son espacement par rapport aux autres conducteurs sont habituellement choisis par les constructeurs de la ligne de transport pour reduire au maximum l'apparition de l'efEet couronne et des pertes electriques qu'il occasionne, en fonction des connaissances pratiques que l'on a de cet effet. Ce choix est genéralement suffisant pour eviter la generation de toute perturbation attribuable a l'effet cou-ronne le long des conducteurs d'une ligne haute tension ou même tres haute tension lorsque le temps est sec et l'atmosphere pas trop polluee (et par consequent source d'irregularites qui pourraient se deposer sur les conduc-teurs et generer une forte ionisation).
Il n'en est toutefois plus de même lorsqu'il pleut, pour les diverses raisons qui ont ete expliquees ci-dessus. En fait, des que des gouttes d'eau se forment a la surface d'un conducteur, il y a generation d'effet couronne.
Ce phenom~ne ne peut~ma1heureusement pas;~tre 61imine, ~
moins de surdimensionner appreciablement le conducteur, ce qui n'est pas du tout economique en pratique. Slil ne peut être éliminé, ce phenomène peut toutefois être contr81é
de façon a rendre l'effet couronne ainsi généré le moins ~ .
. .
' ~ ~ ~i2~61 gênant possible, en particulier pour l'environnement. La façon la plus simple de rendre ce phénomene moins gênant est d'influencer la façon dont il se developpe pour favoriser la production des decharges permanentes se traduisant essentiellement par des pertes electriques et des decharges luminescentes aux depens de la production de décharges tran-sitoires se traduisant egalement par des pertes electriques avec en outre des emissions de bruits audibles agacant ceux -`
vivant à proximite des lignes et des interferences radio-electriques gênant les tele- ou radio-communications.
La figure 1 illustre une des methodes connues pour assurer ce contrôle de l'effet couronne. Cette methode mise au point en Belgique par LECAT consiste à monter des paires 11 de petits etriers 15 et 15' fait d'un fil de metal de faible diamètre, à intervalle regulier le long du conducteur 1. Les branches 13 et 13' des etriers 15 et 15' sont façonnees et écartees de ~açon à former un jeu de quatre pointes s'etendant radialement autour du conducteur 1 lorsque les etriers sont montés tête bêche en un point sur le conducteur. Ces pointes 13 et 13l, qui s'etendent radialement et dont les extremites ont une très forte courbure , produisent une très forte ionisation de llair sur leurs pointes et sont donc source dlun ef~et couronne luminescent de forte intensite qui blinde le conducteur et rend sa performance independante des conditlons ~ ;
atmospheriques en produisant des decharges permanentes non gênantes qui dans des conditions de pluie se substituent aux decharges transitoires tres g~nantes pour llenviron-nement normalement générees par les gouttes de pluie captives sur le conducteur.
Quoique satisfaisante, cette solution a le très gros inconvenient de generer en permanence un effet couronne ~ ~.
:
- ` 1 1 622~ 1 sur le conducteur, qu'il pleuve ou non, et par consequent d'occasionner un surplus substantiel de pertes electriques - qui ne se produiraient pas sans les etriers lorsque le temps est sec.
La méthode proposée dans le cadre de la présente invention a egalement pour but d'assurer un contrôle de l'effet couronne. Cette méthode diffère toutefois de la precedente ainsi que de toutes les autres connues, du fait qu'elle permet de blinder ioniquement chaque conducteur par géneration de decharges permanentes non gênantes plutôt que par generation de décharges transitoires gênantes unique-ment lorsqu'il pleut et que les conducteurs sont mouilles.
Cette methode pexmet donc d'eviter toute perte electrique inutile due à un blindage non necessaire des conducteurs lorsque ceux-ci sont secs.
Se referant aux figures 2 à 5, la methode selon l'invention consiste à fixer sur le conducteur 1 une matière fibreuse et non conductrice 17 ayant un effet capil-laire pour l'eau de facon telle que cette matlère fibreuse 17 ;~soit en~contact intlme avec le conducteur.
Selon le mode de realisation illustre sur les flgures 2 et 3, la~mat;lère fibreuse l7 est fixee en contac~
; intime avec le conducteur 1 par enroulement autour de celui-c1~avant qu'un~ brin exterieur~9p sur deux solt torsade avec les autres. La~splrale 17 est alors enroulee autour de la moitie des brins de la couche conductrice~extérieure du~conducteur 1, soit par exemple~autour des brins impairs :
9i~avant~que 1'autre moltie des brlns exterieurs, soit dans l'exemple donne les brins pairs 9p,~ soit mis ou remis en ~ place.
Selon le mode de realisation illustre sur la figure 4, la matière fibreuse 17 est enroulee autour du ~;
: ~ ' - ~' 2~6 ~
conducteur avant que trois brins exterieurs sur quatre soient torsades avec les autres ou remis en place. Il va de soi que ceci pourrait egalement être fait avant que deux brins sur trois ou quatre brins sur cinq soient torsades, bien qu'un trop grand espacement des zones de matière fibreuse puisse nuire au bon fonctionnement du tout.
Selon le mode de realisation illustre sur la figure 5,la spirale de matière fibreuse 17 est fixee en contact intime sur le conducteur par enroulement autour de plusieurs brins exterieurs 9 avant que ceu~-ci ne soient torsades ou remis en place avec les autres brins pour former le conduc-teur. Chaque brin est enroule independamment des autres '~
et remis en place subséquemment~ Dans le cas illustre, trois brins symetriquement espaces sont ainsi'enroules par de la mati~re fibreuse 17.
Quel que soit le mode de réalisation choisi, il est important qu'un contact intime soit assure entre la matière fibreuse 17 et la surface clu conducteur 1 pour éviter les claquages sources de perturbations electromagné-tiques importantes qui affecteraient de façon substantielle les performances du'conducteur à sec. ~ ~;
Il est égaiement important que le ruban de matière `
fibreuse 17 enroule en spirale autour du conducteur, soit - fait en une substance non conductrice et ayant un effet ca-pillaire pour l'eau.
'La non-conductivité que doit avoir la matière 17 peut facilement se comprendre. En effet, si la matière 17 est conductrice, il est évident qu'elle occasionne des pertes ~-electriques permanentes par effet couronne, ce que l'on ;
cherche précisement à eviter.
- L'effet capillaire-que doit avoir la matière fibreuse 17 est moins evident que sa non-conductivite.
'.
~14 , :.
2 6 ~
Cependant cet effet capillaire est une caracteristique très importante qui est necessaire à la bonne mise en oeuvre de la methode selon l'invention. En effet, pour que la matière fibreuse 17 puisse blinder le conducteur 1 lorsque celui-ci est mouille, il est necessaire que les fibres et/ou brins de la matière fibreuse 17 puissentabsorber et retenir l'eau sous forme de très minces et fins filaments d'eau qui creent une multitude de petites poin-tes ionisantes et assurent donc une ionisation forte de l'air tout autour du conducteur 1. Cette ionisation qui n'appara~t que lorsqu'il pleut abaisse de façon substantielle le niveau du seuil d'apparition de l'effet couronne et assure un effet couronne sous forme`
de decharges permanentes non gênanteS plutôt que sous forme de décharges transitoires caracterisees par des effluves sources de bruit et de perturbations electromagnétiques.
Comme matière fibreuse 17 non conductrice et à effet capillaire, on peut utiliser n'importe quel tissu approprié, tel qu'un tissu de coton. En fait, n'importe quel tissu à
comportement capillaire v1s à vis de l'eau devrait pouvoir être employé. On choisira de preference les tissus connus .
pour leur résistance et durabilité, tels que des tissus synthétlques resistant à l'ultraviolet et au vieillissement.
Pour ce qui est de l'erosion de la matière fibreuse 17 par les ions, on peut remarquer d'une part que la matière fibreuse 17 n'est activee que lorsque le conducteur est mouille et d'autre~part que les déchar~es luminescentes sont semble-t-il localisees en surface, au dessus des défor-mations electromecaniques de l'eau captive dans le volume capillaire des fibres et fllaments de la matière fibreuse.
on peut donc assumer qu'un tissu connu par sa résistance peut supporter très facilemènt le r81e qui lui est demande dans le cadre de la presente invention.
~15-I ~ ~22~1 Il est clair que la performance sous la pluie d'un conducteur 1 recouvert d'un tissu de coton 17 tel qu'illustre sur la figure 2, beneficie des avantages connus que presentent tout conducteur rendu hydrophile vis à vis de l'effet couronne, puisque le coton absorbe l'eau. Cependant, il a ete trouve de Eacon surprenante qu'un tel conducteur recouvert d'un tissu de coton, beneficiait egalement sous la pluie des avantages connus que presentent les conducteurs blindes par des moyens de generation d'ions par decharges luminescentes, tels que le conducteur de l'art anterieur illustré sur la figure 1 ou les conducteurs en faisceau blindes par une spirale de mince fil de metal, sans pourtant en avoir les inconvenients lorsque le temps est sec.
Ceci ressort en effet clairement des resultats d'essais faits en laboratoire et representes sous forme de diagrammes sur les figures 6 à 9. Ces resultats ont ete obtenus avec des segments de conducteurs uniquement hydrophile (courbes a), uniquement hydrophobe (courbes b), pourvus de moyens generateurs d'ions (courbes c) et recouverts de coton selon l'invention (courbes d), soumis à une pluie correspondant à une precipitation de 2 cm par heure. Les resultats sont donnes sur les diagrammes sous forme ponderees, c'est-~-dire par rapport à une valeur (lignes droites n) correspondant aux resultats obtenus avec un conducteur standard à l'etat neuf.
Le diagramme de la figure 6 montre la valeur des pertes éIectriques relatives en fonction de la valeur de la racine de la moyenne des carres (r.m.c.) du champ electrique exprime en kilovolt par cm. Ce diagramme montre que le conducteur selon l'invention (courbe d) reagit sous la pluie sensiblement de la même facon qu'un conducteur gene-rateur d'ions (courbe c) c'est-a-dire en creant d'assez ''' - '` ' ` `
`:
1 ~ ~22~
, , .
for-tes pertes electriques en comparaison avec les conducteurs hydrophiles ou hydrophobes (courbes a et b). Ce diagramme permet toutefois de constater que ces pertes ont tendance a baisser lorsque le champ augmente, ce qui est precisement un avantage vu la tendance à utiliser des li~nes de transport travaillant sous des tensions de plus en plus fortes.
Le diagramme de la figure 7 montre la valeur relative en decibels des interferences radioelectriques mesurees en fonctioil de Ia valeur du champ electrique, exprimee en kV rmc/cm. Ce diagramme montre que le conducteur selon l'invention (courbe d) sans être aussi efficacè que le conducteur generateur d'ions (courbe c) est une source d'interferences notablement plus faible que les conduc-teurs hydrophile et hydrophobe (courbes a et b) qui, vers 15 kV rmc/cm dans les conditions de pluie donnees, generent au moins autant si ce n'est plus d'interferences qu'un con-ducteur standard. ~ ;
Le diagramme de la figure 8 montre la valeurrelative en decibels de l'intensite de la composante à 120 Hz du bruit généré par le conducteur en fonction de la valeur du champ électrique exprimé en kV rmc/cm. Ce diagramme montre là encore que le conducteur selon l'in~ention (courbe d) réagit sous la pluie~sensiblement de la meme facon que le conducteur générateur d'ions (courbe c). Sous un faible champ,-le conducteur selon l'invention genère plus de bruit a 120 Hz qu'un conducteur normal, mais ceci va en diminuant lorsque le champ augmente. Il convient de mentionner ici que le fait que le bruit genere à 120 Hz soit le cas echêant important, n'est pas en pratique genant pour l'environnement, puisque l'oreille est peu sensible à cette fréquence.
Enfin, le diagramme de la figure 9 montre la valeur integree suivant la courbe sensibilite l'oreille .
.
~ ~ ~ 2 ~ ~ ~
`humaine en décibels de l'intensité du bruit généré en fonction de la valeur du champ ~électrique exprimé en kV rmc/cm.
Ce diagramme montre encore une fois que le conducteur selon l'invention (courbe d) réagit sous la pluie sensiblement comme le conducteur générateur d'ion~ (courbes c). Contrai-rement aux conducteurs hydrophiles et hydrophobes (courbes a et b) le conducteur selon l'invention genere beaucoup moins de bruit audible par rapport ~ un conducteur standard même si le champ augmente.
Les diagrammes précédents permettent de constater que la performance du conducteur selon l'invention est intermédiaire entre celle du conducteur genérateur d'ions, connu pour ses gros avantages pour l'environnement, et celle du conducteur hydrophile, connu pour sa bonne efficacité
à sec. Le gros avantage du conducteur selon l'invention tient donc dans le fait que lorsqu'il est sec, sa performance ne diffère pratiquement en rien de celle d'un conducteur standard. Par contre, lorsqu'il pleut, le conducteur selon l'invention réagit comme un conducteur générateur d'lons, connu pour avantageusement diminuer les interférences eLectromagnétiques et les bruits audibles et ce même sous -de très forts champs.
La mé~hode selon l'invention permet donc d'activer la génération d'ions exclusivement sous la pluie et de béné--ficier à la fois des deu~ solutions connues pour réduire -- les interférences, à savoir l'hydrophylie et la génération d'ions. Ceci rend Ies conducteurs selon l'invention utili sables dans une plage de champs électriques beaucoup plus large avec cependant des réductions substantielles des deux principales nuisances de l'effet couronne, à savoir les interférences radioélectriques et le bruit audible. -Bien sûr, d'autres modifications peuvent être ::
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apportëes aux modes de realisation qui viennent d'etre decrits sans sortir du cadre de l'invention dont la portee n'est limitee que par les revendications qui suivent.
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--19-- ~-
la figure 7 est un diagramme donnant la valeur des interferences radioelectriques generees par les 4 conducteurs de la figure 6 en fonction de la valeur du champ électrique, sous une pluie de 2 cm par heure;
la figure 8 est un diagramme donnant la valeur de l'intensité de la composante à 120 hertz du bruit audible `-genere par les 4 conducteurs de la figure 6 en fonction de la valeur du champ electrique et sous une pluie de 2 cm/heure, et la figure 9 est un diagramme donnant la valeur ponderee du bruit audible genéré par les 4 conducteurs de la figure 6 en fonction de la valeur du champ electrique et sous une pluie de 2 cm/heure.
La figure 1 represente un segment d'un conducteur electrique aerien haute tension 1 de structure conventionnelle, comprenant une âme 3 de faible diametre composee de plusieurs .
brins d'acier galvanise 7 torsades ensemble et une plurallte de couches conductrices 5 chacune composee de plusieurs brins d'aluminium 9 de dlametre supérieur a celui des brins d'acier 7. Comme dans le cas de~s brins de l'âme d'acier 3, les brins 9 de chaque couche conductrice sont torsadés ensemble autour de l'ame 3 ou de la couche conductrice inferieure, de~preference dans~le sens contraire de celui dans lequel est torsadee~la couche inférieure ou l'ame . .
du conducteur jusqu'à l'obtention du diametre nominal du conducteur. L'utilité de l'ame d'acier 3 est d'assurer un ;~
support mécanique suffisant au conducteur, qui ne peut 8tre~
obtenu avec l'aluminium seulement du fait de sa ductilite.
-lp- :
l 1 ~2261 I,e conducteur 1 n'est pas isole lui-même mais est suspendu aux pylones qui le, supportent par des series d'isolateurs. Il en resulte que le conducteur 1 lorsqu'il est sous tension agit comme une electrode par rapport au sol et engendre un champ electrique dans~le voisinage immediat de sa surface. Si ce champ depasse une certaine valeur correspondant au seuil critique de disruption de l'air, il y a alorsamorce d'une ionisation locale tout autour du con-ducteur et genération des divers phenomènes precedemment mentionnes connus sous le nom generique d'effet couronne.
La forme generale du conducteur 1, son diamètre, et son espacement par rapport aux autres conducteurs sont habituellement choisis par les constructeurs de la ligne de transport pour reduire au maximum l'apparition de l'efEet couronne et des pertes electriques qu'il occasionne, en fonction des connaissances pratiques que l'on a de cet effet. Ce choix est genéralement suffisant pour eviter la generation de toute perturbation attribuable a l'effet cou-ronne le long des conducteurs d'une ligne haute tension ou même tres haute tension lorsque le temps est sec et l'atmosphere pas trop polluee (et par consequent source d'irregularites qui pourraient se deposer sur les conduc-teurs et generer une forte ionisation).
Il n'en est toutefois plus de même lorsqu'il pleut, pour les diverses raisons qui ont ete expliquees ci-dessus. En fait, des que des gouttes d'eau se forment a la surface d'un conducteur, il y a generation d'effet couronne.
Ce phenom~ne ne peut~ma1heureusement pas;~tre 61imine, ~
moins de surdimensionner appreciablement le conducteur, ce qui n'est pas du tout economique en pratique. Slil ne peut être éliminé, ce phenomène peut toutefois être contr81é
de façon a rendre l'effet couronne ainsi généré le moins ~ .
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' ~ ~ ~i2~61 gênant possible, en particulier pour l'environnement. La façon la plus simple de rendre ce phénomene moins gênant est d'influencer la façon dont il se developpe pour favoriser la production des decharges permanentes se traduisant essentiellement par des pertes electriques et des decharges luminescentes aux depens de la production de décharges tran-sitoires se traduisant egalement par des pertes electriques avec en outre des emissions de bruits audibles agacant ceux -`
vivant à proximite des lignes et des interferences radio-electriques gênant les tele- ou radio-communications.
La figure 1 illustre une des methodes connues pour assurer ce contrôle de l'effet couronne. Cette methode mise au point en Belgique par LECAT consiste à monter des paires 11 de petits etriers 15 et 15' fait d'un fil de metal de faible diamètre, à intervalle regulier le long du conducteur 1. Les branches 13 et 13' des etriers 15 et 15' sont façonnees et écartees de ~açon à former un jeu de quatre pointes s'etendant radialement autour du conducteur 1 lorsque les etriers sont montés tête bêche en un point sur le conducteur. Ces pointes 13 et 13l, qui s'etendent radialement et dont les extremites ont une très forte courbure , produisent une très forte ionisation de llair sur leurs pointes et sont donc source dlun ef~et couronne luminescent de forte intensite qui blinde le conducteur et rend sa performance independante des conditlons ~ ;
atmospheriques en produisant des decharges permanentes non gênantes qui dans des conditions de pluie se substituent aux decharges transitoires tres g~nantes pour llenviron-nement normalement générees par les gouttes de pluie captives sur le conducteur.
Quoique satisfaisante, cette solution a le très gros inconvenient de generer en permanence un effet couronne ~ ~.
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- ` 1 1 622~ 1 sur le conducteur, qu'il pleuve ou non, et par consequent d'occasionner un surplus substantiel de pertes electriques - qui ne se produiraient pas sans les etriers lorsque le temps est sec.
La méthode proposée dans le cadre de la présente invention a egalement pour but d'assurer un contrôle de l'effet couronne. Cette méthode diffère toutefois de la precedente ainsi que de toutes les autres connues, du fait qu'elle permet de blinder ioniquement chaque conducteur par géneration de decharges permanentes non gênantes plutôt que par generation de décharges transitoires gênantes unique-ment lorsqu'il pleut et que les conducteurs sont mouilles.
Cette methode pexmet donc d'eviter toute perte electrique inutile due à un blindage non necessaire des conducteurs lorsque ceux-ci sont secs.
Se referant aux figures 2 à 5, la methode selon l'invention consiste à fixer sur le conducteur 1 une matière fibreuse et non conductrice 17 ayant un effet capil-laire pour l'eau de facon telle que cette matlère fibreuse 17 ;~soit en~contact intlme avec le conducteur.
Selon le mode de realisation illustre sur les flgures 2 et 3, la~mat;lère fibreuse l7 est fixee en contac~
; intime avec le conducteur 1 par enroulement autour de celui-c1~avant qu'un~ brin exterieur~9p sur deux solt torsade avec les autres. La~splrale 17 est alors enroulee autour de la moitie des brins de la couche conductrice~extérieure du~conducteur 1, soit par exemple~autour des brins impairs :
9i~avant~que 1'autre moltie des brlns exterieurs, soit dans l'exemple donne les brins pairs 9p,~ soit mis ou remis en ~ place.
Selon le mode de realisation illustre sur la figure 4, la matière fibreuse 17 est enroulee autour du ~;
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conducteur avant que trois brins exterieurs sur quatre soient torsades avec les autres ou remis en place. Il va de soi que ceci pourrait egalement être fait avant que deux brins sur trois ou quatre brins sur cinq soient torsades, bien qu'un trop grand espacement des zones de matière fibreuse puisse nuire au bon fonctionnement du tout.
Selon le mode de realisation illustre sur la figure 5,la spirale de matière fibreuse 17 est fixee en contact intime sur le conducteur par enroulement autour de plusieurs brins exterieurs 9 avant que ceu~-ci ne soient torsades ou remis en place avec les autres brins pour former le conduc-teur. Chaque brin est enroule independamment des autres '~
et remis en place subséquemment~ Dans le cas illustre, trois brins symetriquement espaces sont ainsi'enroules par de la mati~re fibreuse 17.
Quel que soit le mode de réalisation choisi, il est important qu'un contact intime soit assure entre la matière fibreuse 17 et la surface clu conducteur 1 pour éviter les claquages sources de perturbations electromagné-tiques importantes qui affecteraient de façon substantielle les performances du'conducteur à sec. ~ ~;
Il est égaiement important que le ruban de matière `
fibreuse 17 enroule en spirale autour du conducteur, soit - fait en une substance non conductrice et ayant un effet ca-pillaire pour l'eau.
'La non-conductivité que doit avoir la matière 17 peut facilement se comprendre. En effet, si la matière 17 est conductrice, il est évident qu'elle occasionne des pertes ~-electriques permanentes par effet couronne, ce que l'on ;
cherche précisement à eviter.
- L'effet capillaire-que doit avoir la matière fibreuse 17 est moins evident que sa non-conductivite.
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Cependant cet effet capillaire est une caracteristique très importante qui est necessaire à la bonne mise en oeuvre de la methode selon l'invention. En effet, pour que la matière fibreuse 17 puisse blinder le conducteur 1 lorsque celui-ci est mouille, il est necessaire que les fibres et/ou brins de la matière fibreuse 17 puissentabsorber et retenir l'eau sous forme de très minces et fins filaments d'eau qui creent une multitude de petites poin-tes ionisantes et assurent donc une ionisation forte de l'air tout autour du conducteur 1. Cette ionisation qui n'appara~t que lorsqu'il pleut abaisse de façon substantielle le niveau du seuil d'apparition de l'effet couronne et assure un effet couronne sous forme`
de decharges permanentes non gênanteS plutôt que sous forme de décharges transitoires caracterisees par des effluves sources de bruit et de perturbations electromagnétiques.
Comme matière fibreuse 17 non conductrice et à effet capillaire, on peut utiliser n'importe quel tissu approprié, tel qu'un tissu de coton. En fait, n'importe quel tissu à
comportement capillaire v1s à vis de l'eau devrait pouvoir être employé. On choisira de preference les tissus connus .
pour leur résistance et durabilité, tels que des tissus synthétlques resistant à l'ultraviolet et au vieillissement.
Pour ce qui est de l'erosion de la matière fibreuse 17 par les ions, on peut remarquer d'une part que la matière fibreuse 17 n'est activee que lorsque le conducteur est mouille et d'autre~part que les déchar~es luminescentes sont semble-t-il localisees en surface, au dessus des défor-mations electromecaniques de l'eau captive dans le volume capillaire des fibres et fllaments de la matière fibreuse.
on peut donc assumer qu'un tissu connu par sa résistance peut supporter très facilemènt le r81e qui lui est demande dans le cadre de la presente invention.
~15-I ~ ~22~1 Il est clair que la performance sous la pluie d'un conducteur 1 recouvert d'un tissu de coton 17 tel qu'illustre sur la figure 2, beneficie des avantages connus que presentent tout conducteur rendu hydrophile vis à vis de l'effet couronne, puisque le coton absorbe l'eau. Cependant, il a ete trouve de Eacon surprenante qu'un tel conducteur recouvert d'un tissu de coton, beneficiait egalement sous la pluie des avantages connus que presentent les conducteurs blindes par des moyens de generation d'ions par decharges luminescentes, tels que le conducteur de l'art anterieur illustré sur la figure 1 ou les conducteurs en faisceau blindes par une spirale de mince fil de metal, sans pourtant en avoir les inconvenients lorsque le temps est sec.
Ceci ressort en effet clairement des resultats d'essais faits en laboratoire et representes sous forme de diagrammes sur les figures 6 à 9. Ces resultats ont ete obtenus avec des segments de conducteurs uniquement hydrophile (courbes a), uniquement hydrophobe (courbes b), pourvus de moyens generateurs d'ions (courbes c) et recouverts de coton selon l'invention (courbes d), soumis à une pluie correspondant à une precipitation de 2 cm par heure. Les resultats sont donnes sur les diagrammes sous forme ponderees, c'est-~-dire par rapport à une valeur (lignes droites n) correspondant aux resultats obtenus avec un conducteur standard à l'etat neuf.
Le diagramme de la figure 6 montre la valeur des pertes éIectriques relatives en fonction de la valeur de la racine de la moyenne des carres (r.m.c.) du champ electrique exprime en kilovolt par cm. Ce diagramme montre que le conducteur selon l'invention (courbe d) reagit sous la pluie sensiblement de la même facon qu'un conducteur gene-rateur d'ions (courbe c) c'est-a-dire en creant d'assez ''' - '` ' ` `
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for-tes pertes electriques en comparaison avec les conducteurs hydrophiles ou hydrophobes (courbes a et b). Ce diagramme permet toutefois de constater que ces pertes ont tendance a baisser lorsque le champ augmente, ce qui est precisement un avantage vu la tendance à utiliser des li~nes de transport travaillant sous des tensions de plus en plus fortes.
Le diagramme de la figure 7 montre la valeur relative en decibels des interferences radioelectriques mesurees en fonctioil de Ia valeur du champ electrique, exprimee en kV rmc/cm. Ce diagramme montre que le conducteur selon l'invention (courbe d) sans être aussi efficacè que le conducteur generateur d'ions (courbe c) est une source d'interferences notablement plus faible que les conduc-teurs hydrophile et hydrophobe (courbes a et b) qui, vers 15 kV rmc/cm dans les conditions de pluie donnees, generent au moins autant si ce n'est plus d'interferences qu'un con-ducteur standard. ~ ;
Le diagramme de la figure 8 montre la valeurrelative en decibels de l'intensite de la composante à 120 Hz du bruit généré par le conducteur en fonction de la valeur du champ électrique exprimé en kV rmc/cm. Ce diagramme montre là encore que le conducteur selon l'in~ention (courbe d) réagit sous la pluie~sensiblement de la meme facon que le conducteur générateur d'ions (courbe c). Sous un faible champ,-le conducteur selon l'invention genère plus de bruit a 120 Hz qu'un conducteur normal, mais ceci va en diminuant lorsque le champ augmente. Il convient de mentionner ici que le fait que le bruit genere à 120 Hz soit le cas echêant important, n'est pas en pratique genant pour l'environnement, puisque l'oreille est peu sensible à cette fréquence.
Enfin, le diagramme de la figure 9 montre la valeur integree suivant la courbe sensibilite l'oreille .
.
~ ~ ~ 2 ~ ~ ~
`humaine en décibels de l'intensité du bruit généré en fonction de la valeur du champ ~électrique exprimé en kV rmc/cm.
Ce diagramme montre encore une fois que le conducteur selon l'invention (courbe d) réagit sous la pluie sensiblement comme le conducteur générateur d'ion~ (courbes c). Contrai-rement aux conducteurs hydrophiles et hydrophobes (courbes a et b) le conducteur selon l'invention genere beaucoup moins de bruit audible par rapport ~ un conducteur standard même si le champ augmente.
Les diagrammes précédents permettent de constater que la performance du conducteur selon l'invention est intermédiaire entre celle du conducteur genérateur d'ions, connu pour ses gros avantages pour l'environnement, et celle du conducteur hydrophile, connu pour sa bonne efficacité
à sec. Le gros avantage du conducteur selon l'invention tient donc dans le fait que lorsqu'il est sec, sa performance ne diffère pratiquement en rien de celle d'un conducteur standard. Par contre, lorsqu'il pleut, le conducteur selon l'invention réagit comme un conducteur générateur d'lons, connu pour avantageusement diminuer les interférences eLectromagnétiques et les bruits audibles et ce même sous -de très forts champs.
La mé~hode selon l'invention permet donc d'activer la génération d'ions exclusivement sous la pluie et de béné--ficier à la fois des deu~ solutions connues pour réduire -- les interférences, à savoir l'hydrophylie et la génération d'ions. Ceci rend Ies conducteurs selon l'invention utili sables dans une plage de champs électriques beaucoup plus large avec cependant des réductions substantielles des deux principales nuisances de l'effet couronne, à savoir les interférences radioélectriques et le bruit audible. -Bien sûr, d'autres modifications peuvent être ::
: ~ ' ' ' . ~'' ''. ~ ~:' ' - ' ' ' ' ' ~ ~
apportëes aux modes de realisation qui viennent d'etre decrits sans sortir du cadre de l'invention dont la portee n'est limitee que par les revendications qui suivent.
' ~ ' :
- ' ' , .
--19-- ~-
Claims (12)
sont définies comme il suit:
1. Méthode d'élimination des décharges partielles pulsatives de l'effet couronne sur les conducteurs métal-liques d'une ligne aérienne de transport d'électricité à
haute tension lorsque ces conducteurs sont mouillés, carac-térisé en ce qu'elle consiste à fixer sur chaque conducteur une matière fibreuse et non conductrice ayant un effet capil-laire pour l'eau de façon à ce que ladite manière fibreuse soit en contact intime avec ledit conducteur, l'effet capil-laire de ladite matière fibreuse assurant la formation de fins filaments d'eau issus de la surface du conducteur lorsque ce dernier est mouillé, lesdits filaments d'eau assurant à leur tour un blindage du conducteur par un effet couronne sous forme de décharges luminescentes plutôt que sous forme de décharges partielles pulsatives.
haute tension lorsque ces conducteurs sont mouillés, carac-térisé en ce qu'elle consiste à fixer sur chaque conducteur une matière fibreuse et non conductrice ayant un effet capil-laire pour l'eau de façon à ce que ladite manière fibreuse soit en contact intime avec ledit conducteur, l'effet capil-laire de ladite matière fibreuse assurant la formation de fins filaments d'eau issus de la surface du conducteur lorsque ce dernier est mouillé, lesdits filaments d'eau assurant à leur tour un blindage du conducteur par un effet couronne sous forme de décharges luminescentes plutôt que sous forme de décharges partielles pulsatives.
2. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque conducteur est constitué par une pluralité
de brins d'aluminium torsadés autour d'une âme d'acier et en ce que la matière fibreuse est fixée sur chaque conduc-tuer par enroulement en spirale autour d'au moins un des brins extérieurs avant que celui-ci ne soit torsadé avec les autres brins pour former le conducteur.
de brins d'aluminium torsadés autour d'une âme d'acier et en ce que la matière fibreuse est fixée sur chaque conduc-tuer par enroulement en spirale autour d'au moins un des brins extérieurs avant que celui-ci ne soit torsadé avec les autres brins pour former le conducteur.
3. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque conducteur est constitué par une pluralité
de brins d'aluminium torsadés autour d'une âme d'acier et en ce que la matière fibreuse est fixée par enroulement en spirale autour de ceux-ci.
de brins d'aluminium torsadés autour d'une âme d'acier et en ce que la matière fibreuse est fixée par enroulement en spirale autour de ceux-ci.
4. Méthode selon la revendication 3, caractérisée en ce que la spirale de matière fibreuse est enroulée autour du conducteur avant qu'un brin extérieur sur deux soit torsadé.
5. Méthode selon la revendication 3, caractérisée en ce que la spirale de matière fibreuse est enroulée autour du conducteur avant que trois brins extérieurs sur quatre soient torsadés.
6. Méthode selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que la matière fibreuse est du coton.
7. Conducteur métallique de ligne aérienne de transport d'électricité à haute tension, caractérisé en ce qu'il comprend une matière fibreuse et non conductrice ayant un effet capillaire pour l'eau fixée à même sa surface de façon à être en contact intime avec celle-ci, l'effet capillaire de ladite matière fibreuse assurant la formation de fins filaments d'eau issus au conducteur lorsque ce dernier est mouillé, lesdits filaments d'eau assurant à leur tour un blindage du conducteur par effet couronne sous forme de décharges luminescentes plutôt que sous forme de décharges partielles pulsatives.
8. Conducteur métallique selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est constitué par une pluralité
de brins d'aluminium torsadés autour d'une âme d'acier et en ce que la matière fibreuse est enroulée en spirale autour d'au moins un des brins extérieurs.
de brins d'aluminium torsadés autour d'une âme d'acier et en ce que la matière fibreuse est enroulée en spirale autour d'au moins un des brins extérieurs.
9. Conducteur métallique selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est constitué par une pluralité
de brins d'aluminium torsadés autour d'une âme d'acier et en ce que la matière fibreuse est enroulée en spirale autour du conducteur.
de brins d'aluminium torsadés autour d'une âme d'acier et en ce que la matière fibreuse est enroulée en spirale autour du conducteur.
10. Conducteur métallique selon la revendication 9, caractérisé en ce que la spirale de matière fibreuse est enroulée autour du conducteur à l'exception d'un brin exté-rieur sur deux.
11. Conducteur métallique selon la revendication 9, caractérisé en ce que la spirale de matière fibreuse est enroulée autour du conducteur à l'exception de trois brins extérieurs sur quatre.
12. Conducteur métallique selon la revendication 7, 8 ou 9, caractérisé en ce que la matière fibreuse est du coton.
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|---|---|---|---|
| CA000376258A CA1162261A (fr) | 1981-04-27 | 1981-04-27 | Methode d'elimination d'effluves d'effet couronne par fibre generatrice de decharges luminescentes declenchee par mouillage capillaire |
| US06/327,077 US4458107A (en) | 1981-04-27 | 1981-12-03 | Method and apparatus for eliminating pulsatory discharges of the corona effect along an electric power line when the conductors are wet |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA000376258A CA1162261A (fr) | 1981-04-27 | 1981-04-27 | Methode d'elimination d'effluves d'effet couronne par fibre generatrice de decharges luminescentes declenchee par mouillage capillaire |
Publications (1)
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ID=4119827
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|---|---|---|---|
| CA000376258A Expired CA1162261A (fr) | 1981-04-27 | 1981-04-27 | Methode d'elimination d'effluves d'effet couronne par fibre generatrice de decharges luminescentes declenchee par mouillage capillaire |
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-
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