Dynamic behavior of iced cables subjected to mechanical shocks = Comportement dynamique des câbles recouverts de glace et soumis à des chocs mécaniques

摘要

Dans les régions froides, les conducteurs de lignes et leurs supports sont directement exposés au givrage atmosphérique. En outre, on s'attend à ce que les températures croissantes dues aux changements climatiques augmentent les risques liés aux événements météorologiques extrêmes qui peuvent augmenter la fréquence et la sévérité des tempêtes de verglas.ududPlusieurs types de dépôt de glace atmosphérique peuvent charger les câbles aériens : la neige collante, le givre dur, le givre léger et le verglas. Les dépôts de glace sur des structures exposées peuvent être la source de plusieurs problèmes mécaniques. Sur les lignes aériennes à haute tension en particulier, les surcharges verticales dues à l'accumulation de glace lourde, couplées aux surcharges horizontales dues au vent sur les conducteurs et les structures glacés peuvent causer des dommages structuraux, conduisant même à l'effondrement des supports en cascade. Par conséquent, afin de protéger les lignes contre de telles surcharges et d'assurer la fiabilité des réseaux aériens de distribution et de transport d'électricité, diverses méthodes de déglaçage des lignes ont été employées. Une technique de dégivrage d'intérêt dans cette recherche emploie des chocs mécaniques pour dégivrer les câbles de garde profitant du comportement fragile de la glace dans un régime à taux de déformation élevé.ududCette recherche se concentre donc sur l'analyse dynamique des lignes aériennes de transport d'électricité recouvertes de glace et assujetties à des chocs mécaniques qui peuvent résulter de l'effet d'une charge externe prévue pour déglacer les conducteurs ou des déséquilibres de charge dus au délestage de glace soudain. En particulier, la réponse dynamique des câbles recouverts de glace soumis à des chocs mécaniques est étudiée par modélisation numérique utilisant la méthode des éléments finis non-linéaires. L'objectif est de comprendre le phénomène du délestage de glace induit mécaniquement sur des portées individuelles du câble aérien. Dans la plupart des études de délestage de glace précédentes, la réponse de la ligne au déchargement instantané a été modélisée, tandis que dans cette recherche, la propagation du délestage le long de la portée est étudiée.ududL'auteur propose un modèle numérique qui considère la rupture du dépôt de glace explicitement en tenant compte des propriétés mécaniques de la glace. Ce modèle permet de calculer les effets dynamiques du délestage de glace induit par une excitation d'impulsion sur une section de ligne aérienne de portée simple qui simule l'effet d'une charge externe. Le modèle proposé peut servir de base pour étudier divers critères de rupture du dépôt de verglas en termes des relations de contraintes-déformations en tension et en flexion et tenant compte des effets du taux de déformation, en particulier. Diverses geometries de la section de ligne peuvent également être étudiées avec ce modèle. Plusieurs scénarios de délestage de glace pour des lignes à l'échelle réelle sont simulés afin d'étudier l'effet de variables comme l'épaisseur de glace, les paramètres de ligne tels que la longueur de portée, la tension du câble et sa rigidité axiale, et les caractéristiques d'impulsion.ududUn modèle expérimental de portée simple à l'échelle réduite est également étudié afin de valider le modèle numérique.