Analyse succincte des facteurs affectant la sécurité des lignes de transport d'électricité

Les facteurs affectant la sécurité des lignes de transport d'électricité se divisent généralement en deux catégories : l'usure et le vieillissement dus à l'accumulation des contraintes au fil du temps, et les défaillances soudaines causées par des facteurs externes. Ces deux types de facteurs peuvent provoquer des déclenchements, interrompre l'alimentation électrique et, dans les cas les plus graves, paralyser le réseau. L'usure due au temps est maîtrisable, ce qui réduit considérablement la probabilité de défaillance. En revanche, les facteurs environnementaux et météorologiques (foudre, typhons, incendies de forêt, verglas, pollution, variations de température et d'humidité, pression atmosphérique, dégâts causés par les oiseaux, etc.) sont largement incontrôlables et entraînent une forte probabilité de défaillance et des dommages importants.

1. La foudre frappe

Les orages sont fréquents pendant la saison des pluies et très aléatoires. Les nombreuses lignes de transport d'électricité installées sur le terrain présentent des caractéristiques telles que des distances et des différences de hauteur importantes entre les pylônes, ce qui réduit leur résistance à la foudre et les rend vulnérables. En terrain accidenté, la présence de nombreuses lignes à simple circuit, sans blindage ni protection par dérivation, accroît le risque de foudre. Les déclenchements dus à la foudre représentent la principale cause de défaillance des lignes de transport, et plus le niveau de tension est bas, plus la probabilité de défaillance par la foudre est élevée.

Lors d'une décharge de foudre, les charges des cumulonimbus s'accumulent, formant un puissant champ électrostatique à haute tension. Ces charges entrent en collision avec un grand nombre de charges négatives présentes dans le sol et se neutralisent, libérant une énergie considérable (tension pouvant atteindre plusieurs millions de volts et courant pouvant atteindre plusieurs milliers d'ampères). Il en résulte une onde de surtension d'amplitude et de gradient élevés, provoquant le déclenchement de l'isolation de la ligne. Ce déclenchement est une défaillance transitoire, le taux de réussite de la réenclenchement étant élevé et le circuit conducteur rétabli. Cependant, dans les cas les plus graves, il peut entraîner la rupture de la ligne ou des isolateurs, voire une infiltration dans le poste de transformation et la fusion des conducteurs à haute température, menaçant ainsi l'isolation des équipements électriques.

Afin de réduire la probabilité d'accidents liés à la foudre sur les lignes de transport d'électricité, il est nécessaire de prévenir les contournements, les arcs électriques, les impacts directs et les coupures de courant sur la ligne de protection. Adoptez les mesures de protection suivantes : ① Mise en placeparafoudre; ② Ajouter un fil de terre de couplage ; ③ Réduire la résistance de mise à la terre de la tour ; ④ Le point neutre n'est pas directement mis à la terre ; ⑤ Renforcer l'isolation de la ligne ; ⑥ Installer un réenclenchement automatique ; 7 Installation de tubesarrêteur; ⑧ Utiliser une isolation déséquilibrée, une alimentation électrique à double boucle et d'autres méthodes.

2. Typhon

Lors de typhons accompagnés de vents violents et de fortes pluies, les lignes de transport d'électricité peuvent subir des phénomènes tels que des mouvements brusques des conducteurs, des déviations dues au vent, des ruptures de lignes et des effondrements de pylônes. L'augmentation de la vitesse de vent nominale du réseau électrique sur les lignes de transport réduit la probabilité de rupture de ligne et d'effondrement de pylône, mais accroît la probabilité d'accidents causés par des mouvements brusques des câbles, des décharges dues au vent et des dommages causés par des objets flottants.

La vitesse du vent est élevée, l'amplitude des vibrations de la ligne de transmission est importante, réduisant l'entrefer entre le fil et la tour, la distribution de l'entrefer entre les phases du fil et de la ligne est inégale, de sorte que la tension dans l'entrefer est réduite à des degrés divers, ne peut pas supporter la tension de fonctionnement, provoquant un claquage et une décharge.

En cas d'orage, la pluie réduit la résistance de l'air, ce qui favorise les courts-circuits et augmente la probabilité de décharge. Ce phénomène, fréquent, répété et de longue durée, est aléatoire et de forte amplitude, pouvant entraîner des contournements, des claquages, des déclenchements et autres défauts. La fréquence des déclenchements étant faible, la réaction humaine est limitée et le rétablissement de l'alimentation électrique est long. De plus, il peut provoquer des défaillances mécaniques des chaînes d'isolateurs, des accessoires, des traverses et autres supports, ainsi que des équipements auxiliaires, engendrant des pertes économiques considérables.

Pour les lignes soumises à des vibrations par vent faible, la plupart des systèmes antivibratoires permettent de les maîtriser. En cas de vents forts, les mesures suivantes peuvent être mises en œuvre : (1) Ajouter un marteau antivibratoire et installer un dispositif de frappe lourd afin d’accroître la capacité de charge verticale de la ligne et de réduire son amplitude de balancement ; (2) Installer des amortisseurs, des protections de câbles, augmenter le nombre de conducteurs isolés, renforcer les câbles et garantir une distance de sécurité suffisante entre les câbles et le pylône ; (3) Adopter un système de suspension en V pour améliorer la résistance des isolateurs à la dérive transversale due au vent et réduire l’angle de balancement de la chaîne d’isolateurs ; (4) Lors de la conception du pylône et de l’installation de la ligne, prévoir un espacement important entre les câbles, abaisser le point de suspension ou allonger et élargir les traverses.

3. Feux de montagne

Les feux de forêt, provoqués par des températures élevées, des facteurs humains et d'autres éléments, maintiennent l'air dans un état de température élevée et de faible humidité pendant une période prolongée. Sur les lignes de transport d'électricité situées en terrain montagneux, traversant la végétation forestière et le sol, ou entre les phases, l'ionisation thermique des particules d'air entraîne une augmentation de leur charge électrique, une accélération de leur mouvement et la formation de canaux conducteurs, provoquant ainsi un déclenchement par contournement. Le contournement à 90 % (µFF0C) est la principale cause de déclenchement, mais d'autres facteurs peuvent également être en cause : la combustion à haute température de l'isolant et les décharges électriques vers le pylône.

Pour les lignes de transport d'électricité en zone montagneuse, compte tenu de la topographie et des facteurs économiques, on installe généralement deux lignes ou plus par pylône. En cas d'incendie de montagne, il est fréquent que plusieurs lignes du même corridor de transport tombent en panne simultanément. Comme un incendie de montagne a tendance à s'étendre rapidement et à durer longtemps, il génère d'importantes quantités de fumée et de brouillard à haute température, ce qui ralentit la remise sous tension des lignes. Tant que l'incendie n'est pas maîtrisé, que la fumée n'est pas dissipée et que la température de l'air et des câbles n'a pas baissé, la remise en service manuelle est difficile. L'alimentation électrique de la ligne est alors interrompue pendant une longue période, et comme plusieurs lignes sont affectées, la sécurité du réseau électrique est compromise.

Face au phénomène des feux de montagne, il convient de commencer par des mesures de prévention afin de réduire leur incidence : 1) contrôler la hauteur, le nombre et l’essence des arbres à proximité du pied des arbres ; 2) mettre en place des mesures d’intervention d’urgence, en prévoyant des zones de passage sûres de longueur et de largeur suffisantes ; 3) garantir la fiabilité et la sensibilité du système de protection des lignes ; 4) établir un système de surveillance en temps réel et en améliorer l’efficacité ; 5) intensifier les inspections des lignes en fonction de la saison, de la période de l’année et des conditions météorologiques afin d’éliminer les dangers potentiels.

4. Catastrophe glaciaire

Les aléas liés au verglas comprennent la pluie verglaçante, le gel et l'accumulation de neige. Les variations climatiques, notamment l'alternance de températures élevées et basses, peuvent entraîner la formation de glace sur les lignes de transport d'électricité et les chaînes d'isolateurs. Cette formation de glace augmente le poids supporté par les lignes et les pylônes, accroît la surface de contact avec le vent et la flèche des câbles, provoquant des vibrations continues et instables, des oscillations, des ruptures importantes et d'autres accidents. Si la neige gèle sur une chaîne d'isolateurs, la fonte de la glace peut provoquer un court-circuit et un déclenchement par givrage.

D'après les statistiques, le givrage éclair est plus susceptible de se produire en présence de pollution givrée. Par conséquent, afin de prévenir ce phénomène, il est nécessaire d'intensifier le nettoyage des lignes et des chaînes d'isolateurs pour améliorer leur propreté ; d'augmenter la distance de fuite pour éviter le gel de la neige dû à la faible distance entre les isolateurs et les parapluies ; d'adopter une disposition en V et en V inversé, et d'augmenter l'espacement en série des chaînes doubles pour améliorer la tension de contournement. En cas de givrage intense, il convient d'utiliser une technologie de fonte de la glace pour accélérer la fonte ou d'installer des entretoises interphases renforcées pour augmenter la distance interphase et réduire les claquages ​​et les décharges causés par une faible distance interphase due à une forte amplitude de déplacement.

5. Autres

1) Degré de pollution. La longueur des lignes de transport d'énergie les expose aux polluants atmosphériques, à la salinité, à la fumée, à la poussière, etc., ce qui entraîne une accumulation de polluants à leur surface. En raison du champ électrique intense qui règne autour des lignes à haute tension, le phénomène de corona est fréquent, générant un grand nombre de particules chargées. Ces particules, en se fixant aux polluants, augmentent la conductivité et favorisent leur décharge. Il est donc impératif de nettoyer régulièrement les lignes de transport d'énergie.

2) Température. Une température élevée augmente la température de surface du conducteur, ce qui rend la dissipation de la chaleur difficile sur la ligne de transport à haute tension. Cette mauvaise dissipation thermique entraîne une température élevée et continue de la ligne, ce qui augmente l'arc électrique et réduit la distance de sécurité entre le conducteur, la terre et les obstacles, provoquant ainsi des décharges et le déclenchement de la ligne. Par conséquent, la distance entre le conducteur, la terre et la phase peut être augmentée en conséquence.

3) Humidité. L'augmentation de la quantité de molécules d'eau fixées à la surface du conducteur provoque l'absorption d'électrons par les charges environnantes, formant ainsi des ions négatifs. Ceci diminue le pouvoir ionisant, accroît la tension de claquage, renforce le champ électrique local et favorise l'apparition d'un effet corona, entraînant des pertes de puissance et une chute de tension. Par conséquent, lors du choix des matériaux d'isolation des câbles, il convient de privilégier leur hydrophobie et leur mobilité hydrophobe.

4) Pression atmosphérique. Avec l'altitude, l'air se raréfie, sa densité diminue et la pression atmosphérique chute. Il en résulte une réduction de la tension de claquage entre le câble de transmission et la terre, ainsi qu'entre les phases du conducteur, ce qui favorise les claquages. Par conséquent, en haute altitude, la hauteur du câble doit être réduite.

5) Dommages causés par les oiseaux. Les oiseaux aiment se servir de branches mortes pour construire leurs nids sur les pylônes. Si ces branches se trouvent à proximité des lignes électriques ou y tombent, un court-circuit peut facilement se produire. Lorsque de grands oiseaux volent ou jouent ensemble, ils peuvent facilement toucher plusieurs fils, ce qui peut entraîner un court-circuit ou une mise à la terre. Par conséquent, une signalisation spécifique peut être mise en place sur la ligne ou le pylône afin d'effrayer les oiseaux et de les éloigner des lignes de transport d'électricité.

Les conditions climatiques extrêmes et d'autres facteurs affectant les lignes de transport d'électricité peuvent entraîner des défaillances ou des dommages aux installations, provoquant des coupures de courant, des pertes sur les lignes, affectant leurs conditions de fonctionnement, leur capacité de transport et leur rendement, et interrompant l'alimentation électrique. Dans le pire des cas, cela peut conduire à une déconnexion du réseau, engendrant d'importantes pertes économiques. Du point de vue de la sécurité, cet article analyse les risques et les causes de défaillance des lignes de transport d'électricité liés à la foudre, aux typhons, aux feux de forêt, aux chutes de verglas, à la pollution, aux variations de température, d'humidité et de pression atmosphérique, ainsi qu'aux dégâts causés par les oiseaux. Il présente également des mesures de prévention et de contrôle adaptées à différentes conditions et facteurs, afin de renforcer la recherche sur les mécanismes, la conception rationnelle et la mise en œuvre de mesures de prévention et de contrôle scientifiques et efficaces par les gestionnaires de réseaux électriques, les services et les techniciens concernés. L'objectif est de garantir un fonctionnement sûr, fiable et stable des lignes de transport d'électricité.

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