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1 - CALCULS THERMIQUES

2 - EFFORTS ÉLECTRODYNAMIQUES DUS AUX COURANTS DE COURT-CIRCUIT

Article de référence | Réf : D4439 v1

Efforts électrodynamiques dus aux courants de court-circuit
Lignes aériennes : échauffements et efforts électrodynamiques

Auteur(s) : Michèle GAUDRY, Jean-Luc BOUSQUET

Date de publication : 10 févr. 1997

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Auteur(s)

  • Michèle GAUDRY : Ingénieur de l’École centrale de Paris - Ingénieur-chercheur au département Postes et Lignes de la Direction des études et recherches d’EDF - Secrétaire du groupe CIGRE 22-12 (comportement électrique et thermique des conducteurs)

  • Jean-Luc BOUSQUET : Ingénieur - Groupe Coordination électrique et mécanique des ouvrages à la Direction des études et recherches d’EDF

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INTRODUCTION

Le passage du courant dans un conducteur entraîne l’échauffement de celui-ci ; ce conducteur est également soumis à d’autres phénomènes d’ordre climatique tels que le vent, l’ensoleillement et la température ambiante. Il est donc important de connaître cet échauffement afin d’assurer aux conducteurs une température de fonctionnement compatible, d’une part, avec les matériaux utilisés pour leur fabrication et, d’autre part, avec la flèche de ceux‐ci au‐dessus du sol et des constructions.

Par ailleurs, à la suite des travaux de Laplace, nous savons que la circulation de courants dans des conducteurs parallèles induit dans ces conducteurs des forces électromagnétiques proportionnelles au produit des courants circulant dans les deux conducteurs.

En cas de court-circuit dans une configuration de ligne ou de poste en conducteurs souples, on mesure alors des surtensions mécaniques (traction et flexion) appelées efforts électrodynamiques au niveau des supports et des isolateurs d’ancrage. On observe également des mouvements de conducteurs très importants.

Ces efforts pouvant être considérables, il est indispensable de les prendre en compte dès la conception d’un nouvel ouvrage.

Ce sont ces deux phénomènes qui sont étudiés dans cet article.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-d4439


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2. Efforts électrodynamiques dus aux courants de court-circuit

2.1 Courant de court-circuit

La mise en contact de points à potentiels différents est appelée court-circuit. Dans le cas des réseaux triphasés de transport d’énergie électrique, trois types de courts-circuits peuvent survenir.

  • Lors des courts-circuits triphasés, les trois phases sont mises simultanément en contact. C’est, par exemple, le cas d’une branche qui tombe sur la ligne et se couche sur les trois conducteurs. Ce défaut engendre des forces de répulsion entre les deux phases extérieures du circuit.

  • Pendant les courts-circuits biphasés (ou biphasés-terre s’il y a écoulement du courant par la terre), deux phases seulement sont en contact. C’est le cas d’une branche tombée sur deux conducteurs ou de la perche isolante de travail oubliée entre deux phases. Ce défaut engendre une répulsion des deux conducteurs concernés.

  • Les courts-circuits monophasés entraînent la mise à la terre de la phase concernée. Ce défaut engendre un courant important dans le conducteur concerné.

    La figure 1 illustre ces différents défauts.

    Dans le cas des ouvrages de transport d’énergie électrique, l’intensité du courant de court-circuit varie entre 30 et 80 kA.

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2.2 Efforts électrodynamiques : description du phénomène

La circulation de courants dans des conducteurs parallèles induit dans ces conducteurs des forces électromagnétiques. Ces forces sont attractives ou répulsives (selon que les courants sont de même sens ou de sens opposé) et également réparties le long des conducteurs. Elles sont proportionnelles au produit des intensités circulant dans les deux conducteurs.

En cas de court-circuit, on observe alors des surtensions mécaniques appelées efforts électrodynamiques au niveau des supports et des isolateurs d’ancrage, ainsi que des mouvements importants des conducteurs.

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2.3 Modélisation mathématique

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - CIGRE WG 23-02 -   Mechanical effects of short-circuit currents in open air substations.  -  Brochure CIGRE (1987).

  • (2) - MANUZIO (C.) -   An investigation on the forces on bundle conductor spacers under fault conditions.  -  IEEE Transactions PAS, p. 166-184, fév. 1967.

  • (3) - EL ADNANI (M.) -   Efforts électrodynamiques dans les liaisons à haute tension constituées de faisceaux conducteurs.  -  Thèse de doctorat, Publication no 112 de la faculté de sciences appliquées de Liège (Belgique) (1989).

  • (4) - MORGAN (V.T.) -   Thermal behaviour of electrical conductors.  -  Research studies press LTD.

  • (5) - HOLMAN (J.P.) -   Heat transfer.  -  McGraw-Hill Book Company.

  • (6) - LILIEN (J.L.) -   Contraintes et conséquences électromécaniques liées au passage d’une intensité de...

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