CA2219449A1

CA2219449A1 - Device for de-icing a current-carrying conductor

Info

Publication number: CA2219449A1
Application number: CA 2219449
Authority: CA
Inventors: Marc-Andre Allaire; Jean-Louis Laforte
Original assignee: LAFORTE JEAN LOUIS
Current assignee: LAFORTE JEAN LOUIS
Priority date: 1997-10-24
Filing date: 1997-10-24
Publication date: 1999-04-24
Also published as: WO1999022432A1

Abstract

L'invention concerne un dispositif et une méthode pour déglacer un conducteur sous tension. On détecte d'abord la présence de glace dans l'environnement du conducteur à l'aide d'un détecteur et on envoie ensuite, par onde radio, un signal de déclenchement à une source d'impulsions électromagnétiques située à proximité du conducteur. La source produit alors des impulsions électromagnétiques qui circulent dans une ou des paires de fils conducteurs enroulés le long et autour du conducteur sous tension. La force de répulsion électromagnétique que subissent les fils conducteurs lorsqu'un courant circule dans ces derniers les fait bouger, ce qui casse et fait tomber la glace s'étant formée sur le conducteur sous tension. The invention relates to a device and a method for deicing a live conductor. We first detect the presence of ice in the environment of the conductor using a detector and we then send, by wave radio, a trigger signal to a source of electromagnetic pulses located near the driver. The source then produces pulses electromagnetic which circulate in one or pairs of coiled conducting wires along and around the live conductor. The force of repulsion electromagnetic that the conductive wires undergo when a current flows in these move them, which breaks and brings down the ice that has formed on the conductor energized.

Description

DISPOSITIF POUR DÉGLACER
UN CONDUCTEUR SOUS TENSION

DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention se rapporte aux dispositifs pour enlever la neige ou la glace pouvant s'accumuler sur des lignes ou des câbles électriques, et porte plus particulièrement sur un dispositif pour déglacer un conducteur aérien sous tension de lignes de transport et de distribution d'énergie électrique.
HISTORIQUE DE L'INVENTION
Dans les régions froides, les éléments tubulaires structuraux, peu importe la forme qu'ils présentent, i.e. rectangulaire, carrée ou circulaire, sont souvent exposés aux précipitations de glace atmosphérique, tel le givre dur, le verglas et la neige collante. L'accumulation de glace sur ces éléments peut occasionner des surcharges mécaniques qui vont les déformer, allant même jusqu'à produire des bris mécaniques parfois catastrophiques. Aucune méthode permettant de minimiser l'accumulation de glace sur de tels éléments structuraux n'a pu être utilisée jusqu'à
maintenant, particulièrement dans le cas de conducteurs aériens sous tension dans lesquels circule un courant électrique très élevé. De plus, I'absence d'isolation électrique sur ces conducteurs complique l'application d'un système de dégla,cage.
Le brevet US 4,690,353 (HASLIM), le brevet US 5,411,121 (LAFORTE et al.) et la demande de brevet canadien au nom de ALLAIRE et al. déposée le 1er août 1997 décrivent des dispositifs ou systèmes utilisant des impulsions électromagnétiques de forte intensité pour briser la glace.
Dans le cas d'HASLlM, le système est applicable à des surfaces planes, et a été développé pour éliminer la glace sur une aile d'avion. Des impulsions électromagnétiques sont injectées dans un double ruban mince en cuivre placé
(inséré) dans une pellicule de caoutchouc.
Dans le cas de LAFORTE et al., le dispositif est applicable à des conducteurs toronnés, tel un câble toronné. Pour casser la glace, des impulsions électromagnétiques sont injectées dans certains des fils conducteurs isolés intégrés dans la dernière couche toronnée du câble. Ces fils conducteurs sont isolés à cet effet lors de la fabrication du câble.
La demande de brevet canadien au nom de ALLAIRE et al. décrit un dispositif pour déglacer un élément structural allongé à contour fermé, comprenant au moinsune paire de fils électriquement conducteurs préformés pour s'enrouler, I'un à côté
de l'autre, le long et autour de l'élément structural en suivant une trajectoiresubstantiellement hélicoïdale, tout en épousant substantiellement le contour de l'élément structural avec un jeu prédéterminé entre les fils conducteurs et l'élément structural. Les fils conducteurs ont des premiers bouts pour recevoir des impulsions électromagnétiques, et des deuxièmes bouts opposés aux premiers bouts. Les fils conducteurs sont de calibre à supporter un courant provoquant, entre les fils conducteurs de la paire, une répulsion ayant une intensité susceptible de briser de la glace ou du givre sur l'élément structural par un éloignement des fils conducteurs I'un de l'autre en réponse à la répulsion. Les fils conducteurs ont des propriétés de rigidité et d'élasticité telles qu'ils retrouvent leur forme autour de l'élément structural après l'éloignement causé par la répulsion. Le dispositif comprend également desmoyens pour connecter électriquement les deuxièmes bouts des fils conducteurs dela paire ensemble, et des moyens pour isoler électriquement les fils conducteurs de la paire l'un de l'autre et de l'élément structural. Cette demande de brevet mentionne la possibilité d'utiliser de tels fils électriques préformés pour le dégla,cage de conducteurs sous tension, mais sans toutefois décrire un système automatisé
permettant de réaliser cette application.
La publication intitulée "An Investigation of Power Ligne De-lcing by Electro-Impulse Methods", parue dans la revue IEEE Transaction on Power Delivery, Vol. 4, No. 3, juillet 1989 au nom d'EGBERT et al., décrit un essai avec un conducteur ACSR enveloppé de bandelettes de caoutchouc contenant des lamelles souples en cuivre dans lesquelles ont été injectées des impulsions électromagnétiques. Danscette expérimentation, les bandes de caoutchouc ceinturant le conducteur ne possédaient pas une forme adéquate et les lamelles de cuivre, trop minces, n'offraient pas une résistance mécanique suffisante pour briser la glace, de sorte que sous l'effet des impulsions, I'enveloppe se déformait plutôt que de casser la glace, la résistance mécanique des lames de cuivre étant plus faible que celle de la glace.
Comme le souligne les auteurs en conclusion de l'expérimentation, I'ulilisalion de ce type de recouvrement ne peut permettre de déglacer de façon efficace la surface fermée d'un conducteur.

SOMMAIRE DE L'INVENTION
L'invention concerne un dispositif pour déglacer un conducteur sous tension dans lequel circule un courant électrique. Le dispositif comprend au moins une paire de fils électriquement conducteurs enroulés, I'un à côté de l'autre, le long et autour du conducteur sous tension en suivant une trajectoire substantiellement hélicoïdale.
Les fils conducteurs de la paire ont des premiers bouts pour recevoir des impulsions électromagnétiques et des deuxièmes bouts connectés électriquement ensemble.
Ces fils conducteurs sont électriquement isolés l'un de l'autre et du conducteur sous tension. Le dispositif comprend également une source d'impulsions électromagnétiques connectée électriquement aux premiers bouts de la paire de fils conducteurs, et des moyens pour fournir à la source d'impulsions électromagnétiques un courant d'alimentation produit à partir du courant électrique circulant dans le conducteur sous tension. Le dispositif comprend de plus des moyens de détection pour détecter une formation de glace dans un environnement occupé par le conducteur sous tension, et un système de communication ayant une première composante associée aux moyens de détection pour envoyer un signal de déclenchement lorsque la formation de glace est détectée dans l'environnement duconducteur sous tension, une seconde composante associée à la source d'impulsions électromagnétiques pour recevoir ledit signal de déclenchement, et un moyen pour transmettre le signal de déclenchement de la première à la seconde composante.
L'invention concerne également un dispositif pour déglacer une ligne de transmission comprenant au moins un faisceau, chaque faisceau comprenant une pluralité de conducteurs sous tension dans lesquels circule un courant électrique de même phase, le dispositif comprenant au moins une paire de fils électriquement . CA 02219449 1997-10-24 conducteurs enroulés, I'un à côté de l'autre, le long et autour de chaque conducteur sous tension en suivant une trajectoire substantiellement hélicoïdale. Les fils conducteurs de la paire ont des premiers bouts pour recevoir des impulsions électromagnétiques et des deuxièmes bouts connectés électriquement ensemble.
Ces fils conducteurs sont électriquement isolés l'un de l'autre et des conducteurs sous tension. Le dispositif comprend de plus une source d'impulsions électromagnétiques pour chaque faisceau, connectée électriquement aux premiers bouts des paires de fils conducteurs enroulées autour de chacun des conducteurs sous tension compris dans le faisceau. Le dispositif comprend également des moyens pour fournir à chaque source d'impulsions électromagnétiques un courant d'alimentation produit à partir d'un courant électrique circulant dans un des conducteurs sous tension compris dans le faisceau auquel la source d'impulsions électromagnétiques est associée, et des moyens de détection pour détecter une formation de glace dans un environnement occupé par la ligne de transmission. Unsystème de communication est également compris dans le dispositif, ce système decommunication ayant une première composante associée aux moyens de détection pour envoyer un signal de déclenchement lorsque la formation de glace est détectée dans l'environnement de la ligne de transmission, une seconde composante associée à chaque source d'impulsions électromagnétiques pour recevoir ledit signal de déclenchement, et un moyen pour transmettre le signal de déclenchement de la première à chaque seconde composante.
L'invention concerne de plus un dispositif pour déglacer une ligne de transmission comprenant une pluralité de conducteurs sous tension dans lesquels circule un courant électrique de différentes phases, le dispositif comprenant au moins une paire de fils électriquement conducteurs enroulés, I'un à côté de l'autre, le long et autour de chaque conducteur sous tension en suivant une trajectoire substantiellement hélicoïdale. Les fils conducteurs de la paire ont des premiers bouts pour recevoir des impulsions électromagnétiques et des deuxièmes bouts connectésélectriquement ensemble. Ces fils conducteurs sont électriquement isolés l'un deI'autre et des conducteurs sous tension. Le dispositif comprend aussi une sourced'impulsions électromagnétiques pour chaque conducteur sous tension, connectée CA 022l9449 l997-l0-24 électriquement aux premiers bouts des paires de fils conducteurs enroulées autour du conducteur sous tension correspondant. Des moyens pour fournir à chaque source d'impulsions électromagnétiques un courant d'alimentation produit à partir d'un courant électrique circulant dans les conducteurs sous tension sont également compris dans le dispositif. Ce dispositif comprend de plus des moyens de détection pour détecter une formation de glace dans un environnement occupé par la ligne de transmission, et un système de communication ayant une première composante associée aux moyens de détection pour envoyer un signal de déclenchement lorsquela formation de glace est détectée dans l'environnement de la ligne de transmission, une seconde composante associée à chaque source d'impulsions électromagnétiques pour recevoir ledit signal de déclenchement, et un moyen pourtransmettre le signal de déclenchement de la première à chaque seconde composante.
L'invention concerne enfin une méthode pour déglacer un conducteur sous tension dans lequel circule un courant électrique, comprenant les étapes de:
détecter une formation de glace dans un environnement occupé par le conducteur sous tension;
envoyer un signal de déclenchement à une source d'impulsions électromagnétique par une onde radio lorsque la formation de glace dans I'environnement occupé par le conducteur sous tension est détectée;
recevoir le signal de déclenchement;
alimenter en courant la source d'impulsions électromagnétiques; et appliquer des impulsions électromagnétiques entre des premiers bouts d'au moins une paire de fils électriquement conducteurs enroulés, I'un à côté de l'autre, le long et autour du conducteur sous tension en suivant une trajectoire substantiellement hélicoïdale, les fils conducteurs de la paire ayant des deuxièmes bouts connectés électriquement ensemble, les fils conducteurs étant électriquement isolés l'un de l'autre et du conducteur sous tension.
Le dispositif selon la présente invention est particulièrement bien adapté aux conducteurs aériens des lignes à haute tension alors que la ligne est sous tension et qu'il y circule des courants très élevés. Il a également l'avantage d'être autonome , CA 02219449 1997-10-24 et complètement automatisé. Il peut de plus être mis en place à la fois sur des lignes existantes et futures.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description non-restrictive qui va suivre d'un mode de réalisation préféré de celle-ci, faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels:
Figure 1 est une vue de côté d'un conducteur sous tension le long et autour duquel est enroulée la paire de fils conducteurs d'un dispositif selon la présente invention;
Figure 2 est une vue de côté de la source d'impulsions électromagnétiques du dispositif selon l'invention, cette source étant alimentée à même le courant circulant dans le conducteur sous tension;
Figure 3 apparaissant sur la même planche que Figure 1 est une vue de côté
montrant la connexion de la source électromagnétique aux premiers bouts d'une paire de fils conducteurs;
Figure 4 est un schéma d'un détecteur de glace pouvant être utilisé dans le dispositif selon l'invention;
Figure 5 montre une antenne de réception montée sur la source d'impulsions électromagnétiques;
Figure 6 est une vue en perspective d'un pylône supportant trois faisceaux de quatre conducteurs selon un exemple d'application de la présente invention;
Figure 7 est une vue de côté d'une source d'impulsions électromagnétiques connectée à quatre conducteurs en faisceau selon l'exemple d'application montré à
la figure 6;
Figure 8 est une vue de face de la source montrée à la figure 7;
Figure 9 est une vue de côté d'une jonction de fils conducteurs au niveau de leurs deuxièmes bouts connectés électriquement ensemble; et Figure 10 est une vue de côté d'une jonction soudée de fils conducteurs passant au-dessus d'une entretoise selon un exemple d'application de la présenteinvention.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE DES RÉALISATIONS PRÉFÉRÉES
Le dispositif selon l'invention tel qu'il est illustré dans les dessins annexés est destiné à déglacer un conducteur sous tension 12 dans lequel circule un courant électrique. En référence à la Figure 1, le dispositif comprend au moins une paire 14 de fils électriquement conducteurs 16 et 18 enroulés, I'un à côté de l'autre, le long et autour du conducteur sous tension 12 en suivant une trajectoire substantiellement hélicoïdale, les fils conducteurs 16 et 18 de la paire 14 ayant des premiers bouts 20 et 22 pour recevoir des impulsions électromagnétiques et des deuxièmes bouts 24 et 26 connectés électriquement ensemble, les fils conducteurs 16 et 18 étant électriquement isolés l'un de l'autre et du conducteur sous tension 12.
Ce dispositif est utilisé pour déglacer le conducteur sous tension 12 par le biais d'impulsions électromagnétiques. La capacité de déglaçage provient des fils conducteurs 16 et 18 qui sont préformés et disposés par paires 14 autour du conducteur sous tension 12. Dans chaque paire 14, ces fils sont disposés de façon à être adjacents l'un à l'autre et à ce que le sens du courant dans un fil 16 soit inverse au courant circulant dans l'autre fil 18. De cette façon, lorsqu'un courant est injecté dans la paire 14 de fils conducteurs 16 et 18 sous forme d'impulsions électromagnétiques une force répulsive proportionnelle au carré du courant et inversement proportionnelle à la distance entre les deux fils 16 et 18 sera produite entre eux. Un courant assez fort pendant une fraction seconde aura ainsi pour effet de faire bouger les deux fils 16 et 18, et la glace ayant pu s'accumuler sur le conducteur sous tension 12 sera cassée par ce mouvement.
Les fils conducteurs 16 et 18 sont de préférence préformés pour s'enrouler le long du conducteur sous tension 12, tel que décrit dans la demande de brevet canadien par Allaire et al. On peut utiliser pour leur fabrication un alliage d'aluminium conducteur de grande résistance mécanique (par exemple la nuance 6021 T83). Ils sont recouverts d'un matériau isolant, de préférence une matière plastique également de grande résistance mécanique. Les dimensions des fils conducteurs 16et 18 sont choisies de manière à maximiser l'impulsion de courant tout en cassant la glace sans se déformer de façon permanente dans les conditions de températuresusceptibles d'être rencontrées. ll est cependant entendu que le présent dispositif peut également être utilisé en conjonction avec un système pour déglacer un conducteur par impulsions électromagnétique différent de celui décrit par Allaire et al., comme par exemple le système faisant l'objet du brevet américain 5,411,121 (LAFORTE).
En se référant aux Figures 2 et 3, il est montré que le dispositif selon la présente invention comprend une source d'impulsions électromagnétiques 28, connectée électriquement aux premiers bouts 20 et 22 de la paire 14 de fils conducteurs 16 et 18. La source d'impulsions électromagnétiques 28 est préférablement installée sous le conducteur sous tension 12 et est capable de générer des impulsions de très forte intensité.
Le dispositif comprend également des moyens pour fournir à la source d'impulsions électromagnétiques 28 un courant d'alimentation produit à partir ducourant électrique circulant dans le conducteur sous tension 12. L'alimentation de la source d'impulsions 28 à même le conducteur à 12 permet l'utilisation du systèmesous haute tension sans devoir isoler électriquement la source d'impulsions 28 et le conducteur 12 de la masse. Préférablement, tel que montré à la Figure 2, ces moyens comprennent un transformateur de courant 30 fixé au conducteur sous tension 12 et électriquement connecté à la source d'impulsions électromagnétiques 28. Un transformateur de courant adapté à cette application est par exemple décrit dans la référence WILDI, THÉODORE, "Électrotechnique", 2e édition, Les Presses de l'Université Laval, Éditions ESKA (1994) pp 434-437.
La source d'impulsions électromagnétiques 28 est préférablement composée d'une ou plusieurs unités de condensateurs qui sont chargés à la tension requisepour obtenir dans la ou les paires 14 de fils conducteurs 16 et 18 des impulsions d'une durée approximative de 1 à 3 millisecondes et d'une crête de courant d'environ 6 à 8 kiloampères. La décharge des condensateurs est commandée à l'aide de modules de puissance constitués de thyristors montés en série. La source 28 dispose d'un nombre de modules de puissance égal au nombre de paires 14 de fils conducteurs 16 et 18 qu'elle alimente. Un microcontrôleur peut également être inclut pour faire la gestion des modules de puissance. ll est préférable de minimiser autant que possible le poids et les dimensions de la source d'impulsions 28, et d'assembler ses composantes dans un contenant étanche de forme cylindrique. Ce dernier peut être orienté de façon à minimiser la traînée aérodynamique et les décharges par effet couronne.
Le dispositif selon la présente invention comprend également des moyens de détection pour détecter une formation de glace dans un environnement occupé par le conducteur sous tension 12. Préférablement, ces moyens comprennent un détecteur de glace 32 de type déjà connu et utilisé dans l'industrie, par exemple décrit dans l'article intitulé "Wind tunnel evaluation of a rime metering device using a magnetostrictive sensor", (paru dans Atmosphericresearch 36 (1995) 287-301).
La Figure 4 montre un tel détecteur 32, qui peut être installé au sol à proximité du conducteur sous tension 12 à être déglacé. Le détecteur 32 comprend un élément détecteur 34 opérant selon le principe de magnétostriction. Un oscillateur 36 fait osciller l'élément détecteur 34 à une fréquence nominale en l'absence de glace ou condensation sur la surface externe de l'élément détecteur 34. Lorsqu'il y a déposition de glace, de givre ou de toute autre forme de précipitation adhérente sur la surface externe de l'élément détecteur 34, la masse de ce dernier augmente etle fait osciller à une fréquence modifiée inférieure à la fréquence nominale. C'est ce changement de fréquence qui permet d'identifier les conditions atmosphériques pouvant rendre nécessaire le déglaçage des lignes électriques.
Le dispositif selon la présente invention comprend de plus un système de communication ayant une première composante associée aux moyens de détection pour envoyer un signal de déclenchement lorsque la formation de glace est détectée dans l'environnement du conducteur sous tension, une seconde composante associée à la source d'impulsions électromagnétiques 28 pour recevoir ledit signal de déclenchement, et un moyen pour transmettre le signal de déclenchement de la première à la seconde composante. Idéalement, la communication se fait par liaison radio, évitant ainsi tous les problèmes de mises à la terre des composantes du système de communication. Dans cette application la première composante du système de communication est ainsi un transmetteur radio 38, associé au détecteur 32 tel que montré sur la Figure 4 la seconde composante du système de communication est une antenne 40, tel que montré sur la Figure 5. L'antenne est préférablement de forme hémisphérique.
En usage, le déglaçage d'un conducteur sous tension 12 dans lequel circule un courant électrique, comprend les étapes suivantes. On détecte une formation de glace dans un environnement occupé par le conducteur sous tension 12, par exemple à l'aide d'un détecteur magnétostrictif tel que décrit précédemment. On envoye ensuite un signal de déclenchement à une source d'impulsions électromagnétique 28 lorsque la formation de glace dans l'environnement occupé
par le conducteur sous tension 12 est détectée. Préférablement ce signal est transporté par une onde radio. Le signal de déclenchement est reçu par une antenne 40 attachée à la source 28. Cette source 28 doit être alimentée en IS courant, de préférence à même le conducteur sous tension 12 à l'aide d'un transformateur de courant installé sur ce dernier. On applique finalement des impulsions électromagnétiques, produites par la source 28, entre des premiers bouts 20 et 22 d'au moins une paire 1~ de fils électriquement conducteurs 16 et 18 enroulés, I'un à côté de l'autre, le long et autour du conducteur sous tension 12 tel que décrit ci-haut.
On a appliquée le dispositif selon l'invention au déglaçage d'un seul conducteur sous tension 12, mais ce dispositif est également appliquable au déglaçage de lignes électriques comprenant plus d'un conducteur sous tension 12.On peut par exemple considérer une ligne de transmission comportant trois conducteurs de phases différentes; en raison des problèmes d'isolation entre chaque phase, on doit utiliser une source 28 pour chacun des conducteurs sous tension 12.
Ainsi, trois sources d'impulsions 28 différentes doivent être utilisées pour déglacer tous les conducteurs 12 de ce type de ligne de transmission. Un même détecteur de glace 32 peut cependant être utilisé pour détecter la formation de glace dans I'environnement de la ligne électrique et envoyer un signal de déclenchement à
chacune des trois sources 28.

La présente invention peut également être appliquée au déglaçage d'une ligne de transmission comprenant au moins un faisceau, chaque faisceau comprenant une pluralité de conducteurs sous tension dans lesquels circule un courant de même phase. Se référant aux Figures 6 à 10, on peut voir à titre d'exemple un pylône 42 supportant une ligne 46 de transport d'énergie de 735 kilovolts. Dans cet exemple, la ligne comporte trois faisceaux 44 comprenant chacun quatre conducteurs sous tension 12 de même phase. Une même source d'impulsions électromagnétiques 28 peut être utilisée pour tous les conducteurs 12 d'un même faisceau 44, puisqu'ils ont tous la même phase. On utilise donc pour cette ligne 46 trois sources 28 fixées sur le pylône 42 sous chacun des faisceaux 44. Les sources 28 sont fixées sous les isolateurs 48 supportant les conducteurs 12.
La Figure 6 montre le pylône 42 et son environnement. Un même détecteur de glace 32 est installé au sol à proximité du pylône 42, et est utilisé pour détecter la présence de glace dans l'environnement de la ligne 46 et envoyer un signal delS déclenchement aux trois sources 28.
Les Figures 7 et 8 montrent de face et de côté une source d'impulsion 28 telle qu'installée sous les isolateurs 48. Les supports 50 et 52 permettent de rattacher la source 28 aux isolateurs 48. Le premier support 50 est constitué d'une plaque supportées par les isolateurs 48 au moyen de la tige de fixation 54 et deI'anneau 56. La géométrie de la tige de fixation 54 et de l'anneau 56 est choisie pour uniformiser le champ électrique aux points d'attache des conducteurs 12 aux isolateurs 48. La source 28 est de forme cylindrique et est placée horizontalement de manière à minimiser les forts gradients électriques existant à proximité des conducteurs 12. Des attaches 58 et 64 relient les câbles de connexion 60 et 62 de la source 28 aux premiers bouts 20 et 22 de chacune des paires 14 de fils conducteurs 16 et 18.
La figure 9 montre les joints d'isolation soudés 66 réalisés pour joindre et isoler les deuxièmes bouts 24 et 26 des fils conducteurs 16 et 18. Dans cet exemple, les joints 66 sont placés sur les conducteurs 12 à mi-chemin entre deux pylônes 42;
de cette fa,con, les impulsions électromagnétiques produites par chaque source 28 servent à déglacer les conducteurs sur la moitié de leur longueur.

CA 022l9449 l997-l0-24 La flgure 10 montre un joint d'attache 68 réalisé pour joindre deux parties de fils conducteurs 16 ou 18 lorsque ces derniers doivent passer au-dessus d'une entretoise 70. Cette jonction est généralement réalisée par soudage, mais un joint de compression pourrait également être utilisé.
s Des changements et des modiflcations aux réalisations décrites peuvent être apportées sans sortir de la portée ou l'esprit de l'invention. La portée de l'invention est considérée n'être limitée que par la portée des revendications annexées. DEVICE FOR DEFROST
A LIVE DRIVER

FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to devices for removing snow or ice that can collect on power lines or cables, and wears more particularly on a device for deicing a live overhead conductor electric power transmission and distribution lines.
HISTORY OF THE INVENTION
In cold regions, the tubular structural elements, regardless of the shape they present, ie rectangular, square or circular, are often exposed atmospheric ice precipitation, such as hard frost, sleet and snow sticky. The accumulation of ice on these elements can cause overloads mechanical which will deform them, even going so far as to produce breakages mechanical sometimes catastrophic. No method to minimize ice buildup on such structural elements could not be used until now, especially in the case of live overhead conductors in which circulate a very high electric current. In addition, the lack of insulation electric on these conductors complicates the application of a degla system, cage.
US patent 4,690,353 (HASLIM), US patent 5,411,121 (LAFORTE et al.) and the Canadian patent application in the name of ALLAIRE et al. filed on August 1 1997 describe devices or systems using pulses high intensity electromagnetic to break the ice.
In the case of HASLlM, the system is applicable to flat surfaces, and a was developed to remove ice from an airplane wing. Impulses electromagnetic are injected into a double thin copper tape placed (inserted) in a rubber film.
In the case of LAFORTE et al., The device is applicable to conductors stranded, such as stranded cable. To break the ice, pulses electromagnetic are injected into some of the integrated insulated conductor wires in the last stranded layer of the cable. These conductive wires are insulated at this effect during cable manufacturing.
The Canadian patent application in the name of ALLAIRE et al. describes a device for deglazing an elongated structural element with closed contour, comprising at least one pair of electrically conductive wires preformed for winding, one beside on the other, along and around the structural element following a substantially helical trajectory, while substantially following the contour of the structural element with a predetermined clearance between the conductive wires and the element structural. Lead wires have first ends to receive impulses electromagnetic, and second ends opposite the first ends. The sons conductors are of a caliber to withstand a provoking current, between the wires conductors of the pair, a repulsion having an intensity liable to break ice or frost on the structural element by removing the conductive wires To each other in response to repulsion. The conductive wires have properties of rigidity and elasticity such that they regain their shape around the structural element after the removal caused by the repulsion. The device also includes means for electrically connecting the second ends of the conductor wires of the pair together, and means for electrically insulating the conductor wires from the pair of each other and of the structural element. This patent application mentions the possibility of using such preformed electrical wires for degla, cage de live conductors, but without describing an automated system allowing to realize this application.
The publication entitled "An Investigation of Power Line De-lcing by Electro-Impulse Methods ", published in the journal IEEE Transaction on Power Delivery, Vol. 4, No. 3, July 1989 on behalf of EGBERT et al., Describes a test with a driver ACSR wrapped in rubber bands containing flexible strips in copper into which electromagnetic pulses have been injected. In this experiment, the rubber bands surrounding the conductor do not did not have an adequate shape and the copper strips, too thin, did not have sufficient mechanical strength to break the ice, so due to impulses, the envelope was deformed rather than breaking the ice, the mechanical resistance of copper blades being lower than that of ice.
As the authors point out at the conclusion of the experiment, the use of this type of covering cannot effectively deglaze the surface closed from a conductor.

SUMMARY OF THE INVENTION
The invention relates to a device for deicing a live conductor.
in which an electric current flows. The device comprises at least one pair of electrically conductive wires wound, side by side, along and around of the live conductor following a substantially helical path.
The lead wires of the pair have first ends to receive pulses electromagnetic and second ends electrically connected together.
These conductive wires are electrically isolated from each other and from the conductor under voltage. The device also includes a pulse source electromagnetic electrically connected to the first ends of the pair of wires conductors, and means for supplying the pulse source electromagnetic a supply current produced from the electric current circulating in the live conductor. The device further comprises detection means for detecting ice formation in an environment occupied by the live conductor, and a communication system having a first component associated with the detection means for sending a signal trigger when ice formation is detected in the live conductor environment, a second component associated with the source electromagnetic pulses to receive said trigger signal, and a means for transmitting the trigger signal from the first to the second component.
The invention also relates to a device for deicing a line of transmission comprising at least one beam, each beam comprising a plurality of live conductors through which an electric current of same phase, the device comprising at least one pair of electrically wires . CA 02219449 1997-10-24 coiled conductors, side by side, along and around each conductor energized following a substantially helical path. The sons pair conductors have first ends to receive pulses electromagnetic and second ends electrically connected together.
These conductive wires are electrically isolated from each other and from conductors under pressure. The device further includes a pulse source electromagnetic for each beam, electrically connected to the first ends of pairs of conductive wires wrapped around each of the conductors energized included in the harness. The device also includes means for supplying each source of electromagnetic pulses with a current of power produced from an electric current flowing in one of the live conductors included in the bundle at which the pulse source electromagnetic is associated, and detection means for detecting a ice formation in an environment occupied by the transmission line. A communication system is also included in the device, this communication system having a first component associated with the detection means.
to send a trigger signal when ice formation is detected in the transmission line environment, a second component associated with each source of electromagnetic pulses to receive said signal trigger, and means for transmitting the trigger signal from the first to each second component.
The invention further relates to a device for deicing a line of transmission comprising a plurality of live conductors in which circulates an electric current of different phases, the device comprising at least a pair of electrically conductive wires wrapped one next to the other along and around each live conductor following a path substantially helical. The conductors of the pair have first ends to receive electromagnetic pulses and second ends electrically connected together. These conductive wires are electrically insulated from each other and from live conductors. The device also includes an electromagnetic pulse source for each live conductor, connected CA 022l9449 l997-l0-24 electrically at the first ends of the pairs of conductive wires wrapped around of the corresponding live conductor. Means to provide each source of electromagnetic pulses a supply current produced from of an electric current flowing in live conductors are also included in the device. This device also comprises detection means to detect ice formation in an environment occupied by the line of transmission, and a communication system having a first component associated with the detection means for sending a trigger signal when ice formation is detected in the environment of the transmission line, a second component associated with each pulse source electromagnetic for receiving said trigger signal, and means for transmitting the trigger signal from the first to every second component.
The invention finally relates to a method for deicing a conductor under voltage in which an electric current flows, comprising the steps of:
detect ice formation in an environment occupied by the live conductor;
send a trigger signal to a pulse source electromagnetic by a radio wave when ice formation in The environment occupied by the live conductor is detected;
receive the trigger signal;
supplying current to the source of electromagnetic pulses; and apply electromagnetic pulses between first ends of the minus a pair of electrically conductive wires wound, one next to the other, along and around the energized conductor following a path substantially helical, the lead wires of the pair having second ends electrically connected together, the conductive wires being electrically isolated from each other and from the live conductor.
The device according to the present invention is particularly well suited to overhead conductors of high voltage lines while the line is energized and that very high currents flow through it. It also has the advantage of being autonomous , CA 02219449 1997-10-24 and completely automated. It can also be installed on both lines existing and future.

BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

The invention will be better understood on reading the non-restrictive description which will follow from a preferred embodiment thereof, made with reference to annexed drawings in which:
Figure 1 is a side view of a live conductor along and around from which is wound the pair of conducting wires of a device according to the present invention;
Figure 2 is a side view of the source of electromagnetic pulses of the device according to the invention, this source being supplied from the current circulating in the live conductor;
Figure 3 appearing on the same board as Figure 1 is a side view showing the connection of the electromagnetic source to the first ends of a pair of conductive wires;
Figure 4 is a diagram of an ice detector that can be used in the device according to the invention;
Figure 5 shows a receiving antenna mounted on the pulse source electromagnetic;
Figure 6 is a perspective view of a pylon supporting three beams of four conductors according to an example of application of the present invention;
Figure 7 is a side view of an electromagnetic pulse source connected to four bundled conductors according to the application example shown in Figure 6;
Figure 8 is a front view of the source shown in Figure 7;
Figure 9 is a side view of a junction of conductive wires at their second ends electrically connected together; and Figure 10 is a side view of a welded junction of conductive wires passing over a spacer according to an example of application of the present invention.

DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED ACHIEVEMENTS
The device according to the invention as illustrated in the accompanying drawings is intended to deglaze a live conductor 12 in which a current flows electric. Referring to Figure 1, the device comprises at least one pair 14 of electrically conductive wires 16 and 18 wound, one next to the other, along and around the live conductor 12 following a substantially trajectory helical, the conducting wires 16 and 18 of the pair 14 having first ends 20 and 22 for receiving electromagnetic pulses and second ends 24 and 26 electrically connected together, the conducting wires 16 and 18 being electrically isolated from each other and from the live conductor 12.
This device is used to deglaze the live conductor 12 by the electromagnetic pulse bias. The icebreaking capacity comes from the wires conductors 16 and 18 which are preformed and arranged in pairs 14 around the live conductor 12. In each pair 14, these wires are arranged so to be adjacent to each other and that the direction of the current in a wire 16 is reverse to the current flowing in the other wire 18. In this way, when a current is injected into the pair 14 of conductive wires 16 and 18 in the form of pulses electromagnetic repulsive force proportional to the square of the current and inversely proportional to the distance between the two wires 16 and 18 will be produced between them. A fairly strong current for a fraction of a second will therefore have the effect to move the two wires 16 and 18, and the ice that may have collected on the live conductor 12 will be broken by this movement.
The conductive wires 16 and 18 are preferably preformed to wind the along the live conductor 12, as described in the patent application Canadian by Allaire et al. An aluminum alloy can be used for their manufacture conductor of great mechanical resistance (for example grade 6021 T83). They are covered with insulating material, preferably plastic also of great mechanical resistance. The dimensions of the conducting wires 16 and 18 are chosen so as to maximize the current pulse while breaking without permanently deforming under the temperature conditions likely to be encountered. It is however understood that the present device can also be used in conjunction with a de-icing system conductor by electromagnetic pulses different from that described by Allaire and al., such as for example the system which is the subject of US patent 5,411,121 (THE STRONG).
Referring to Figures 2 and 3, it is shown that the device according to the present invention comprises a source of electromagnetic pulses 28, electrically connected to the first ends 20 and 22 of the pair 14 of wires conductors 16 and 18. The source of electromagnetic pulses 28 is preferably installed under the live conductor 12 and is capable of generate very high intensity pulses.
The device also includes means for supplying the source of electromagnetic pulses 28 a supply current produced from the electric current flowing in the live conductor 12. The supply of the pulse source 28 on the conductor at 12 allows the use of the high voltage system without having to electrically isolate the pulse source 28 and the ground conductor 12. Preferably, as shown in Figure 2, these means include a current transformer 30 fixed to the conductor under voltage 12 and electrically connected to the source of electromagnetic pulses 28. A current transformer suitable for this application is for example described in the reference WILDI, THÉODORE, "Électrotechnique", 2nd edition, Les Presses from Laval University, ESKA Publishing (1994) pp 434-437.
The source of electromagnetic pulses 28 is preferably composed one or more capacitor units which are charged at the voltage required to obtain pulses in the pair or pairs 14 of conducting wires 16 and 18 with an approximate duration of 1 to 3 milliseconds and a current peak of approximately 6 to 8 kiloamperes. The discharge of the capacitors is controlled using power modules made up of thyristors connected in series. Source 28 has a number of power modules equal to the number of 14 pairs of wires conductors 16 and 18 which it supplies. A microcontroller can also be included to manage the power modules. lt's best to minimize as much as possible the weight and dimensions of the pulse source 28, and to assemble its components in a tight container of cylindrical shape. The latter can be oriented so as to minimize aerodynamic drag and discharges by effect crowned.
The device according to the present invention also comprises means for detection to detect ice formation in an environment occupied by the live conductor 12. Preferably, these means include a ice detector 32 of a type already known and used in industry, for example described in the article "Wind tunnel evaluation of a rime metering device using a magnetostrictive sensor ", (published in Atmosphericresearch 36 (1995) 287-301).
Figure 4 shows such a detector 32, which can be installed on the ground near the live conductor 12 to be deglazed. The detector 32 includes an element detector 34 operating on the magnetostriction principle. An oscillator 36 does oscillate the detector element 34 at a nominal frequency in the absence of ice or condensation on the external surface of the detector element 34. When there is deposition of ice, frost or any other form of adhering precipitation on the external surface of the detector element 34, the mass of the latter increases and causes it to oscillate at a modified frequency lower than the nominal frequency. It's that frequency change that identifies atmospheric conditions which may make it necessary to de-ice power lines.
The device according to the present invention further comprises a system of communication having a first component associated with the detection means to send a trigger signal when ice formation is detected in the live conductor environment, a second component associated with the source of electromagnetic pulses 28 to receive said signal trigger, and means for transmitting the trigger signal from the first to second component. Ideally, communication is done by link radio, thus avoiding all problems of grounding the components of the communication system. In this application the first component of the communication system is thus a radio transmitter 38, associated with the detector 32 as shown in Figure 4 the second component of the communication is an antenna 40, as shown in Figure 5. The antenna is preferably hemispherical in shape.
In use, the deicing of a live conductor 12 in which flows an electric current, includes the following steps. We detect a formation of ice in an environment occupied by the live conductor 12, by example using a magnetostrictive detector as described above. We then sends a trigger signal to a pulse source electromagnetic 28 when ice formation in the occupied environment by the live conductor 12 is detected. Preferably this signal is transported by a radio wave. The trigger signal is received by a antenna 40 attached to the source 28. This source 28 must be supplied with IS current, preferably on the live conductor 12 using a current transformer installed on the latter. We finally apply electromagnetic pulses, produced by source 28, between first ends 20 and 22 of at least one pair 1 ~ of electrically conductive wires 16 and 18 wrapped, next to each other, along and around the conductor under voltage 12 as described above.
The device according to the invention was applied to deicing only one live conductor 12, but this device can also be applied to de-icing of power lines comprising more than one live conductor 12. We can for example consider a transmission line comprising three conductors of different phases; due to insulation problems between each phase, a source 28 must be used for each of the live conductors 12.
Thus, three different pulse sources 28 must be used to deglaze all the conductors 12 of this type of transmission line. One detector ice 32 can however be used to detect ice formation in The power line environment and send a trigger signal to each of the three sources 28.

The present invention can also be applied to de-icing a line transmission comprising at least one beam, each beam comprising a plurality of live conductors in which current flows in the same way phase. Referring to Figures 6 to 10, we can see by way of example a pylon 42 supporting a power transmission line 46 of 735 kilovolts. In this example, the line comprises three bundles 44 each comprising four conductors under voltage 12 of the same phase. The same source of electromagnetic pulses 28 can be used for all the conductors 12 of the same bundle 44, since they have all the same phase. We therefore use for this line 46 three sources 28 fixed on the pylon 42 under each of the beams 44. The sources 28 are fixed under the insulators 48 supporting the conductors 12.
Figure 6 shows the pylon 42 and its environment. One detector of ice 32 is installed on the ground near the pylon 42, and is used to detect the presence of ice in the environment of line 46 and send a trigger signal to the three sources 28.
Figures 7 and 8 show a front and side view of a pulse source 28 as installed under the insulators 48. The supports 50 and 52 make it possible to attach the source 28 to the insulators 48. The first support 50 consists of a plate supported by the insulators 48 by means of the fixing rod 54 and the ring 56. The geometry of the fixing rod 54 and the ring 56 is chosen for standardize the electric field at the attachment points of the conductors 12 aux insulators 48. The source 28 is cylindrical in shape and is placed horizontally so as to minimize the strong electrical gradients existing near the conductors 12. Fasteners 58 and 64 connect the connection cables 60 and 62 of the source 28 at the first ends 20 and 22 of each of the 14 pairs of wires conductors 16 and 18.
Figure 9 shows the welded insulation joints 66 made to join and isolate the second ends 24 and 26 of the conductive wires 16 and 18. In this example, the seals 66 are placed on the conductors 12 halfway between two pylons 42;
in this way, con, the electromagnetic pulses produced by each source 28 are used to de-ice conductors over half their length.

CA 022l9449 l997-l0-24 Figure 10 shows an attachment joint 68 made to join two parts of conductor wires 16 or 18 when the latter must pass over a spacer 70. This junction is generally carried out by welding, but a joint compression could also be used.
s Changes and modifications to the described implementations may be made without departing from the scope or spirit of the invention. The scope of the invention is considered to be limited only by the scope of the appended claims.

Claims

1. A device to deglaze a live conductor in which flows an electric current, the device comprising:
at least one pair of electrically wound wires, one next to it on the other, along and around the energized conductor following a path substantially helical, the lead wires of the pair having first tips for receiving electromagnetic pulses and second tips electrically connected together, the conducting wires being electrically isolated from each other and from the live conductor;
a source of electromagnetic pulses, electrically connected to first ends of the pair of conducting wires;
means for supplying the source of electromagnetic pulses with a supply current produced from the electric current flowing in the live conductor;
detection means for detecting an ice formation in a environment occupied by the live conductor; and a communication system having a first associated component to the detection means for sending a trigger signal when the ice formation is detected in the driver's environment under voltage, a second component associated with the pulse source electromagnetic for receiving said trigger signal, and means to transmit the trigger signal from the first to the second component.

2. A device according to claim 1, in which the pulse source electromagnetic includes:
at least one capacitor unit;
at least one output unit per unit of capacitors, each unit of output being connected to a pair of conductive wires; and a power module for each output unit, each power comprising a plurality of thyristors connected in series and controlling a discharge from the corresponding capacitor unit to produce electromagnetic pulses in the conductor wires connected to the exit.

3. A device according to claim 1 or 2, wherein the means for supply a supply current to the source of electromagnetic pulses include a current transformer attached to the live conductor and electrically connected to the source of electromagnetic pulses.

4. A device according to any one of claims 1 to 3, in which the detection means comprise a detector element operating according to the magnetostriction principle, the detector element having an external surface, a oscillator oscillating the detector element at a nominal frequency in the absence of ice on said external surface, the presence of ice on the surface external increasing the mass of the sensor element and causing it to oscillate at a modified frequency lower than the nominal frequency.

5. A device according to any one of claims 1 to 4, in which the first component of the communication system is a radio transmitter, the second component of the communication system is an antenna, and the means for transmitting the trigger signal is a radio wave.

6. A device according to claim 5, in which the antenna is shaped hemispherical.

7. A device according to any one of claims 1 to 6, in which the electromagnetic pulse source provides pulses having a duration of approximately 1 to 3 milliseconds and a current peak of approximately 6 to 8 kiloamperes, in the conducting wires.

8. A device for de-icing a transmission line comprising at at least one beam, each beam comprising a plurality of conductors under voltage in which an electric current of the same phase flows, the device comprising:
at least one pair of electrically wound wires, one next to it on the other, along and around each live conductor following a substantially helical trajectory, the conductors of the pair having first tips to receive electromagnetic pulses and second ends electrically connected together, the conducting wires being electrically isolated from each other and from live conductors;
a source of electromagnetic pulses for each beam, electrically connected to the first ends of the pairs of conductive wires wrapped around each of the live conductors included in the beam;
means for supplying each source of electromagnetic pulses a supply current produced from an electric current flowing in one of the live conductors included in the bundle to which the source electromagnetic pulse is associated;
detection means for detecting an ice formation in a environment occupied by the transmission line; and a communication system having a first associated component to the detection means for sending a trigger signal when the ice formation is detected in the environment of the transmission line, a second component associated with each pulse source electromagnetic for receiving said trigger signal, and means to transmit the trigger signal from the first to every second component.

9. A device for deicing a transmission line comprising a plurality of live conductors through which an electric current flows of different phases, the device comprising:

at least one pair of electrically wound wires, one next to it on the other, along and around each live conductor following a substantially helical trajectory, the conductors of the pair having first tips to receive electromagnetic pulses and second ends electrically connected together, the conducting wires being electrically isolated from each other and from live conductors;
a source of electromagnetic pulses for each conductor under voltage, electrically connected to the first ends of the pairs of wires conductors wound around the corresponding live conductor;
means for supplying each source of electromagnetic pulses a supply current produced from an electric current flowing in live conductors;
detection means for detecting an ice formation in a environment occupied by the transmission line; and a communication system having a first associated component to the detection means for sending a trigger signal when the ice formation is detected in the environment of the transmission line, a second component associated with each pulse source electromagnetic for receiving said trigger signal, and means to transmit the trigger signal from the first to every second component.

10. A device according to claim 8 or 9, in which each of the electromagnetic pulse sources includes:
at least one capacitor unit;
at least one output unit per unit of capacitors, each unit of output being connected to a pair of conductive wires; and a power module for each output unit, each power comprising a plurality of thyristors connected in series and controlling a discharge from the corresponding capacitor unit to produce electromagnetic pulses in the conductor wires connected to the exit.

11. A device according to any one of claims 8, 9 or 10, in which means for supplying a supply current to each source of electromagnetic pulses include a fixed current transformer to a live conductor electrically connected to the source of electromagnetic pulses.

12. A device according to any one of claims 8 to 11, in which the detection means comprise a detector element operating according to the principle of magnetostriction, the detector element having an external surface, an oscillator oscillating the detector element at a nominal frequency in the absence of ice on said external surface, the presence of ice on the surface external increasing the mass of the sensor element and causing it to oscillate at a modified frequency lower than the nominal frequency.

13. A device according to any one of claims 8 to 12, in which the first component of the communication system is a transmitter radio, every second component of the communication system is a antenna, and the means to transmit the trigger signal is a wave radio.

14. A device according to claim 13, in which the antenna is shaped hemispherical.

15. A device according to any one of claims 8 to 14, in which each source of electromagnetic pulses provides pulses having a duration of approximately 1 to 3 milliseconds and a current peak of approximately 6 to 8 kiloamperes, in the conducting wires to which the pulse source electromagnetic is electrically connected.