Brevet FR2874284A1 — publié le 20060217

L'invention concerne les conducteurs électriques aériens, notamment les conducteurs électriques à haute et très haute tension. Plus particulièrement, l'invention concerne le bruit dégagé par ces conducteurs par temps de pluie, dû au franchissement d'un seuil de conductivité ou seuil d'ionisation de l'air, par le champ électrique à proximité du conducteur. Ce phénomène est connu sous le nom d'effet couronne. On a proposé diverses approches pour réduire le bruit dû à l'effet couronne. Ainsi, il a été proposé de revêtir le conducteur par une gaine en matière plastique lisse et semiconductrice afin d'augmenter le diamètre structurel de celui-ci, réduisant par là le gradient électrique en profil. Cette approche n'a pas donné satisfaction, bien que l'on ait pensé que le caractère lisse supprimerait les aspérités habituellement rencontrées sur les conducteurs, qui forment des concentrations de champs électriques favorables à l'apparition de l'effet couronne. Dans une autre approche on a proposé de placer, sur un conducteur nu, une série de bracelets portant chacun une série de pointes conductrices s'étendant radialement. Ce dispositif, qui vise aussi à réduire le gradient électrique au pourtour du conducteur, s'est avéré insatisfaisant également. Le but de l'invention est de proposer un moyen de réduire l'effet couronne de manière plus efficace que les dispositifs proposés jusqu'à présent. Ce but est atteint selon l'invention grâce à un dispositif de réduction de l'effet couronne sur un conducteur électrique aérien à haute ou très haute tension, comprenant au moins un organe conducteur s'étendant à proximité latérale du conducteur, caractérisé en ce que ce moyen est constitué par un aménagement conducteur filaire s'étendant en nappe autour du conducteur sur une distance d'au moins 10 mètres. On propose également selon l'invention une application d'un 30 aménagement conducteur filaire entourant un conducteur électrique aérien à haute ou très haute tension à la réduction de l'effet couronne. D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite en référence aux figures annexées sur lesquelles: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif selon 5 une variante hélicoïdale de l'invention; - la figure 2 est une vue en perspective d'un dispositif selon une seconde variante de l'invention, du type à anneaux. - la figure 2 bis représente une répartition de tiges de type uniforme dans le cadre de cette même variante; - la figure 2ter représente une autre répartition de tiges de type non uniforme, dans la variante de la figure 2 également. - la figure 3 est une vue de côté d'un dispositif conforme à une troisième variante de l'invention, de type à grillage ; - la figure 4 représente un moyen de fixation d'un dispositif hélicoïdal 15 selon l'invention. Dans sa variante préférentielle, le dispositif présente une forme d'enroulement hélicoïdal 200 autour d'un conducteur 100 dans la zone identifiée comme sujette à effet couronne. Une telle zone, bien que qualifiable de locale, s'étend toutefois 20 typiquement sur plusieurs dizaines de mètres, voire sur une ou plusieurs centaine(s) de mètres. Bien que représenté de manière centrée sur le conducteur 100, l'enroulement est, dans un mode de réalisation simple, posé directement sur le conducteur de sorte que chacune des spires 210 est en contact avec ce dernier. Ce dispositif est ici réalisé en métal, dont l'effet sur le champ électrostatique est maximal de par sa conductivité. L'élément filaire constituant cet enroulement 200 en spirale est ici un tube d'aluminium. Cette première variante est particulièrement avantageuse de par sa mise en oeuvre aisée. En effet, une telle forme hélicoïdale permet une mise en place sans démontage du conducteur et même, dans certaines conditions, sans coupure d'alimentation du conducteur concerné. Il s'avère en effet qu'une telle structure peut être mise en oeuvre par enroulement progressif, c'est à dire par légères torsions de la structure hélicoïdale afin d'enrouler celle-ci, spire 210 après spire 210, sur le conducteur. Le présent enroulement est pour cela initialement fourni en configuration rétractée, c'est à dire dans une configuration où les spires 210 sont en appui latéral les unes sur les autres. La longueur totale de l'enroulement est alors nettement inférieure à celle qu'il présente après étirement. Les spires étant constituées par un tube métallique de rayon extérieur ici égal à 4 mm, un nombre de 100 spires présente une longueur de 80 cm à l'état rétracté. 100 spires couvrent, une fois mises en place, une longueur de câble d'environ 10 mètres. Le dispositif est donc fourni en une longueur particulièrement faible, 15 permettant son transport aisé, puis une fois étiré, il est enroulé sur le conducteur, La géométrie hélicoïdale du dispositif telle qu'ici décrite est choisie pour optimiser la réduction de l'effet couronne. Pour cela la spire présente, de manière particulièrement avantageuse, un rayon global d'environ 5 cm, pour un pas idéalement réglé à 10 cm, avec un rayon extérieur de l'élément filaire de 4 mm (dans cet exemple un tube fin). Les dimensions employées pour une efficacité élevée sont un rayon des spires compris entre 4 et 7 cm, un pas compris entre 8 et 12 cm, et un rayon de l'élément filaire compris entre 3,5 et 5 mm (ici un rayon extérieur du tube fin situé entre 3,5 et 5 mm). Ainsi, le fil constituant l'enroulement a été réalisé, dans une variante simple, avec un rayon de fil de 4 mm, avec des résultats satisfaisants. II est possible dans cette variante d'utiliser, pour constituer l'enroulement, un tube d'aluminium, dont le diamètre est de 8 mm à l'extérieur et 6 mm à l'intérieur. Ces dimensions s'avèrent produire une nette réduction du gradient de champ électrostatique à proximité du conducteur 100, faisant passer ce dernier en dessous du seuil électrostatique d'ionisation de l'air et produisant par là la réduction de l'effet couronne. Il a pu être constaté, avec une telle structure, une réduction d'environ 15 dB du bruit dû à l'effet couronne avec une mesure sonore adaptée, reflétant des conditions in situ (Mesures réalisées dans un hall d'essai après arrosage et à une distance de 10 m du conducteur). Il a pu apparaître notamment que le gradient électrostatique superficiel, à proximité d'un conducteur de type ASTER 570 tel que celui représenté, est alors réduit à 7 kVlcm. Le dispositif ne produit alors aucun effet couronne à sec. On met typiquement en place un tel dispositif sur une longueur d'au moins 10 mètres, avantageusement de 40 mètres à 400 mètres. Une telle structure produit un surpoids limité, qui reste ici inférieur à 20% par rapport au conducteur nu 100. Ce type de dispositif s'applique aussi bien aux conducteurs à haute tension qu'aux conducteurs à très haute tension (tension supérieure à 150 kV). Cette solution est dite palliative car elle est applicable sur un ouvrage existant sans modification de sa structure. Elle n'impose pas de 20 changement de conducteur, ni de pylônes. Selon une autre modalité de mise en place du même dispositif que celui décrit précédemment, on fixe celui-ci sur le conducteur grâce à un moyen que l'on décrira ci-après. Tel que représenté à la figure 4, celui-ci se présente sous la forme d'une double pince monobloc 300 en matière plastique, apte à enserrer à la fois le conducteur nu 100 et à la fois un brin de la structure hélicoïdale 200. Il présente la forme d'une calotte creuse dont la base 310 est ajourée en quatre endroits 320, 330, 340, 350 se faisant face deux à deux. Ainsi, une première face latérale de cette calotte présente un ajourement arrondi 330 apte à recevoir fixement le conducteur. Ce conducteur traverse alors la calotte 300 et se trouve également dans un ajourement semblable 350 situé en face opposée. Les deux autres faces de la calotte présentent elles-mêmes deux ajourements 320, 340 en vis à vis. Ces ajourements 320, 340 sont, eux, d'une largeur plus faible, puisque destinés à pincer le brin constituant l'enroulement 200. Ces ajourements 320, 340 à largeur plus faible niais à plus forte profondeur, sont équipés d'un brin de l'enroulement 200 avant le clipsage du conducteur 100. Ainsi la calotte 300 remplit un rôle de double maintien mutuel, à la fois du brin 200 et du conducteur 100, en position localement croisée de ceux-ci. On notera que la forme en calotte est avantageusement placée de manière à présenter son ouverture vers le bas, de sorte que celle-ci ne constitue aucune cavité de retenue des eaux, qui sera susceptible de générer un effet couronne par sa présence. On notera que le moyen de fixation présente ici une forme générale de boulle, dont les pattes inférieures sont donc en orientation rentrante et effilée en-dessous du conducteur. Cette géométrie en nez de clown permet d'éviter les retenues de gouttes d'eau et, de ce fait, de réduire les localisations émettrices d'effet couronne. Les extrémités de l'enroulement 200 sont elles-mêmes préférentiellement équipées de boules de recouvrement de manière à effacer les arêtes et aspérités susceptibles d'être présentes sur les extrémités. Là encore, il s'agit d'éviter l'apparition d'un effet couronne ponctuel. La variante de l'invention telle que représentée à la figure 2 sous la référence 400 consiste en une série d'anneaux 410 placés chacun autour du conducteur 100 à traiter. Ces anneaux 410 sont idéalement espacés l'un de l'autre d'une distance sensiblement égale à celle précédemment citée pour le pas de la spire, et le fil constituant ces anneaux 410 est idéalement choisi avec un diamètre similaire au diamètre recommandé ci-avant pour le fil constituant l'enroulement hélicoïdal 200. Ainsi, dans le présent exemple, les anneaux 410 sont constitués de brins d'aluminium ayant un rayon égal à 4 mm. Ces différents anneaux 410 sont placés perpendiculairement au conducteur 100, et liés entre eux par une série de tiges rectilignes 420. Ces tiges 420 sont adoptées à raison d'environ dix tiges par dispositif. Ces tiges 420 sont réparties à la périphérie des anneaux. Ces tiges 420 sont également réalisées en matériau conducteur, et s'avèrent participer à la réduction de l'effet couronne. Elles sont ici réalisées également en brins d'aluminium de diamètre similaire à celui des anneaux. Dans un premier mode de réalisation, les tiges 420 sont réparties uniformément à la périphérie de l'ensemble. Dans un second mode de réalisation, les tiges 420 sont réparties de manière non uniformes, une concentration de tiges venant se placer en position inférieure du dispositif 400. Le dispositif est centré et posé sur le conducteur indépendamment de l'une ou l'autre de ces variantes. Concentrer les tiges dans cette partie inférieure, où les gouttes stagnant sur les tiges partent vers l'extérieur du dispositif, permet de réduire le champ électrique élevé dû à cette orientation extérieure des gouttes. Ces deux variantes sont représentées en figure 2bis et 2ter. On notera qu'à la figure 2ter, les tiges 420 présentent une répartition plus concentrée sur la demi-périphérie inférieure de l'anneau 410 concerné (la plus proche de la génératrice inférieure du conducteur) notamment pour limiter préférentiellement le bruit en direction du sol. Une seule tige 420 est placée dans la demi-périphérie opposée, afin de venir à la position la plus haute du dispositif. Dans la variante de la figure 3, le dispositif 500 présente là encore 25 une structure sensiblement cylindrique et forme là encore une nappe conductrice autour du conducteur. Pour une efficacité optimale, un tel dispositif s'étend typiquement sur une distance au moins égale à 10 mètres, avantageusement supérieure à 40 mètres et pouvant aller jusqu'à 400 mètres. Cette variante est constituée par un grillage 510 à mailles larges, typiquement de 1 à 12 cm, avantageusement de 4 à 10 cm, enroulé et tendu autour d'une série d'arceaux circulaires régulièrement espacés. Le grillage 510 ici adopté est constitué d'un fil métallique de diamètre inférieur à 1 mm, semi-rigide. Dans une variante, ce fil peut être un fil particulièrement souple. Bien que le' grillage 510 ci-dessus décrit soit d'une efficacité toute particulière, on notera qu'un simple grillage à maille hexagonale en fil de fer galvanisé (de type grillage domestique) s'avère réduire déjà nettement l'effet couronne. Dans cette variante, les arceaux ont essentiellement une fonction de maintien et un rôle essentiellement mécanique. Là encore, un tel dispositif peut être placé de manière centrée sur le conducteur ou simplement posé sur celui-ci. On notera également qu'outre un fil métallique, un fil en fibre de carbone est également satisfaisant pour la réduction de l'effet couronne. Les dispositifs décrits ci-avant s'étendent typiquement autour du conducteur sur quelques dizaines de mètres, voire sur une distance pouvant atteindre une ou plusieurs centaines de mètres, c'est à dire la distance d'une portée ou de plusieurs portées. On entend ici par portée, l'étendue qui sépare deux pylônes successifs. Ces dispositifs présentent une efficacité particulièrement satisfaisante lorsque leur étendue est supérieure à 60 m. Ils ont une efficacité toute particulière sur les conducteurs à haute et très haute tension, c'est-à-dire les conducteurs à une tension de typiquement plus de 150 kV. A titre d'exemple, les conducteurs à haute et très haute tension sont respectivement à 225 kV et 400 kV dans la pratique française. La solution est palliative car elle ne modifie en rien la structure de l'ouvrage (elle n'implique pas de remplacement de conducteur ou de pylône). Elle est locale car elle ne concerne que la zone où la nuisance est constatée: quelques dizaines de mètres dans le cas d'une habitation isolée, à quelques portées dans le cas d'un lotissement. Une portée est l'étendue qui sépare deux pylones consécutifs. Elle est durable car son efficacité est satisfaisante pendant une période suffisante au regard de critères économiques. Au contraire le nettoyage des conducteurs peut être une solution efficace, mais pas nécessairement durable. II s'agit toutefois d'une solution palliative viable car elle présente des avantages certains. Elle n'altère pas l'intégrité mécanique de l'ouvrage: les dispositifs ainsi fixés sur les conducteurs sont légers (i.e. Elle n'altère pas la capacité de transport de l'ouvrage: les dispositifs fixés sur les conducteurs assurent un bon transfert thermique. Elle est facile à mettre en oeuvre: l'installation est possible sans dépose des conducteurs, éventuellement en travail sous tension. Cette solution est pérenne. Elle est effective pendant une durée suffisante au regard des critères économiques. De plus, cette solution n'augmente pas l'impact visuel de l'ouvrage. REVENDICATIONS 1. Dispositif de réduction de l'effet couronne sur un conducteur électrique aérien à haute ou très haute tension (100), comprenant au moins un organe conducteur s'étendant à proximité latérale du conducteur, caractérisé en ce que ce moyen (200, 400, 500) est constitué par un aménagement conducteur filaire s'étendant en nappe autour du conducteur sur une distance d'au moins 10 mètres. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la nappe 10 est constituée d'un enroulement hélicoïdal (200). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'enroulement présente, lorsqu'en place sur le conducteur, un rayon de spire compris entre 4 et 7 cm, un pas compris entre 8 et 12 cm, et un rayon d'élément filaire compris entre 3,5 et 5 mm. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la nappe est constituée d'un ensemble d'anneaux (410) et de moyens de liaison (420) entre les différents anneaux. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de liaison (420) entre anneaux (410) sont constitués par une série de tiges (420). 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la nappe est constituée d'une grille (510). 7. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la grille est maintenue par une série d'arceaux circulaires. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif (200, 400, 500) s'étend, lorsqu'en place sur le conducteur, sur une étendue d'au moins 40 mètres. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant également un élément de maintien (300) sur un conducteur (100), caractérisé par le fait qu'il présente une calotte supérieure arrondie vers l'extérieur, et une partie inférieure (320, 330, 340, 350) recevant le conducteur (100) ainsi que l'élément filaire (200). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'élément de maintien est conducteur et en matériau suffisamment souple pour être placé à la main. 11. Application à la réduction de l'effet couronne d'un aménagement 5 conducteur filaire entourant un conducteur électrique aérien (100) à haute ou très haute tension. 12. Procédé de pose d'un dispositif de réduction de l'effet couronne conforme à la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend les deux étapes suivantes réalisées dans un ordre chronologique quelconque: a) enrouler le dispositif (200) spire par spire, sur le conducteur (100), b) étirer le dispositif (200).