Entretoises et amortisseurs d'entretoises pour conducteurs en faisceau

Un conducteur en faisceau résout un problème tout en en créant un autre. Le fait de diviser une phase en deux, trois, quatre ou plusieurs sous-conducteurs augmente le diamètre effectif de la phase, ce qui réduit les pertes par effet corona et le bruit audible, et diminue la réactance ; c'est pourquoi la plupart des lignes au-delà d'une certaine tension utilisent des faisceaux. Dès que ces sous-conducteurs sont suspendus côte à côte sur une travée, ils commencent à interagir. Les forces magnétiques les rapprochent en cas de défaut, le vent les fait osciller, et la glace ou une tension inégale modifie la forme du faisceau le long de la travée. Une entretoise maintient la géométrie prévue. Un amortisseur d’entretoise maintient la géométrie tout en absorbant l’énergie qui, sans cela, provoquerait une fatigue du conducteur au niveau des colliers de serrage.

Cet article s'adresse aux personnes qui achètent, installent et entretiennent ces pièces : quel est le rôle réel d'une entretoise, en quoi les trois familles mécaniques diffèrent-elles, quels champs de la fiche technique déterminent la compatibilité, comment les positions sont-elles définies, quelles sont les erreurs commises par les équipes d'installation, et comment évaluer une unité installée depuis le sol.

Pourquoi un faisceau a-t-il besoin d'entretoises ?

Un faisceau n’est pas un corps rigide. Chaque sous-conducteur est un câble métallique distinct soumis à sa propre tension, et la seule chose qui les relie entre eux, ce sont les fixations qui y sont serrées. Entre deux fixations, chacun vibre, oscille et s’affaisse en fonction de sa propre tension, de la charge de glace et de l’exposition au vent. Rien ne les maintient à l'espacement prévu, à moins qu'un composant ne soit chargé de cette tâche.

Pincement par court-circuit

Lors d'un défaut, le courant circule dans le même sens à travers tous les sous-conducteurs d'une phase. Les courants parallèles dans la même direction s'attirent, ce qui provoque l'affaissement du faisceau vers l'intérieur, puis son retour élastique une fois le défaut éliminé. Le cadre et les serre-câbles doivent supporter ce pincement et ce rebond sans subir de déformation permanente, sans glisser le long du conducteur et sans exercer de moment de flexion nuisible sur les torons en aluminium. C’est pourquoi la résistance aux courts-circuits figure dans la fiche technique en tant que cas de conception, avec le courant et la durée pour lesquels elle a été vérifiée.

Mouvement provoqué par le vent

Le vent ne se contente pas de pousser le faisceau latéralement. Il génère des tourbillons du côté sous le vent de chaque sous-conducteur, et dans un faisceau, le sillage d’un conducteur atteint le suivant. Il en résulte toute une série de mouvements : des vibrations éoliennes à haute fréquence et faible amplitude, des oscillations sous-portées où le faisceau se balance et les sous-conducteurs échangent leurs places, et un galop en cas de givrage extrême. Les entretoises changent tout cela, car elles divisent une longue portée en sous-portées plus courtes ayant chacune leur propre fréquence propre, et parce qu’une unité amortie transforme une partie du mouvement en chaleur au lieu de la transmettre à la pince. Les principes mécaniques sont exposés dans cette explication des vibrations éoliennes; ce qui importe ici, c'est que l'entretoise fasse partie intégrante du traitement, et non qu'elle soit un simple accessoire.

Que se passe-t-il lorsque le bundle n'est pas pris en charge ?

En l'absence d'entretoises sur une grande portée, les sous-conducteurs se rapprochent au milieu, se touchent, puis se séparent à nouveau, et ce des milliers de fois. L'aluminium étant un matériau tendre, le frottement entre deux conducteurs entraîne une usure du matériau sans étincelle visible, ce qui laisse des brins extérieurs aplatis et finit par les rompre. Lorsque les dégâts deviennent visibles depuis un camion-nacelle, resserrer un boulon ne suffit plus ; il faut alors procéder à une réparation du conducteur. Ces frottements usent également les bagues de protection des pièces de fixation du pylône et, dans le pire des cas, provoquent un claquage entre les sous-conducteurs d’une même phase.

Trois familles mécaniques : rigides, flexibles et amorties

Ces trois gammes sont souvent présentées comme des variantes d'un même produit, la version “ amortie ” étant considérée comme la meilleure. Ce n'est pas la bonne façon de les choisir. Elles répondent à des besoins différents, et chacune présente un risque de défaillance que les autres ne présentent pas.

Entretoises rigides

Une entretoise rigide est un cadre fixe — généralement un cadre carré ou triangulaire en aluminium, parfois un corps forgé — muni d’une pince à chaque emplacement de sous-conducteur et ne présentant pratiquement aucun mouvement relatif entre les conducteurs. Ce système est simple, peu coûteux et permet d’obtenir une géométrie prévisible du faisceau. Il convient aux portées courtes, aux faisceaux de distribution compacts soumis à une tension modérée, ainsi qu’aux barres omnibus de sous-stations où les portées sont courtes et où les vibrations ne constituent pas la charge dominante. Son inconvénient réside dans le fait que chaque mouvement du faisceau se heurte à la résistance de la pince, ce qui fait que le conducteur subit la contrainte au niveau du bord de la pince. Dès que le revêtement durcit ou que la pince est trop serrée, l’abrasion commence à cet endroit.

Entretoises flexibles et à ressort

Une entretoise flexible permet d'introduire une articulation : des articulations à charnière ou des bras en acier à ressort, de sorte que le cadre s'ouvre et se ferme légèrement au lieu de s'opposer au faisceau. Cela réduit la contrainte de flexion exercée sur le conducteur et permet de tolérer de légères erreurs d'espacement entre les faisceaux et de position des pinces. En contrepartie, cela réduit la résistance aux oscillations sous la travée et implique que les éléments à ressort conservent leurs propriétés. Lorsque les bras sont collés à l’élastomère, la ligne de collage est la partie à surveiller.

Amortisseurs à entretoise

Un amortisseur d'entretoise conserve la géométrie d'un châssis rigide tout en y ajoutant un élément d'amortissement — bloc en élastomère, joint à friction ou ensemble viscoélastique accordé — au niveau des colliers de serrage ou dans les bras articulés. Il est conçu pour répondre aux exigences spécifiques des lignes à haute tension : maintenir l’espacement de conception, permettre un mouvement relatif contrôlé et dissiper l’énergie vibratoire avant qu’elle n’atteigne le conducteur. C’est pourquoi les amortisseurs à entretoise sont montés de série sur les faisceaux THT et UHT, et pourquoi leurs fiches techniques comportent des spécifications d’amortissement en plus des spécifications mécaniques. C’est également la gamme pour laquelle les détails d’installation sont les plus importants, car un élément d’amortissement précontraint par un bras mal aligné ne se comporte plus comme prévu lors des essais.

Comment lire la fiche technique d'une entretoise

La plupart des erreurs de commande ne sont pas commises au bureau d'études. Elles surviennent lors de la création d'un bon de commande à partir d'une description succincte — “ amortisseur d'espacement à quatre faisceaux, compatible ACSR ” — sans vérifier les éléments qui déterminent la compatibilité.

Le premier élément est la pince. Une pince d’espacement n’est pas une pince de suspension et ne peut pas être choisie en fonction de la section nominale du conducteur : elle doit correspondre au diamètre extérieur réel du sous-conducteur, y compris les tiges d’armature ou les protège-lignes qui se trouveront en dessous. Une pince dimensionnée pour le conducteur nu ne se fermera pas sur une tige, et une pince dimensionnée pour la tige cliquettera sur le conducteur nu à un autre endroit de la ligne. Le deuxième élément est la géométrie du faisceau : l’espacement entre les sous-conducteurs et le cercle de faisceau qui en résulte sont des valeurs de conception, et non des préférences. Un dispositif conçu pour un espacement différent déforme le faisceau ou ne parvient pas à atteindre les conducteurs extérieurs. Le troisième critère concerne la charge : la charge de serrage ou de glissement, la résistance aux courts-circuits et la charge de rupture mécanique répondent chacune à une question différente, et une fiche technique ne mentionnant qu’une seule de ces caractéristiques est incomplète.

Comment sont déterminés les emplacements le long de la travée ?

Le plan d’espacement n’est pas une règle empirique et ne doit jamais être improvisé sur chantier. Il résulte d’un calcul qui prend en compte le diamètre des conducteurs, l’espacement des faisceaux, la tension, la longueur de portée, la catégorie de terrain et les conditions de vent prévues, et qui détermine les longueurs de sous-portées permettant de maîtriser la réponse vibratoire du faisceau. Chaque fabricant utilise ses propres logiciels pour effectuer ces calculs, et les gestionnaires de réseau ont souvent leur propre barème de référence ; les deux sont valables mais ne sont pas interchangeables, et un barème copié à partir d'une ligne similaire mais soumise à une tension différente ne constitue pas un barème valable.

L'équipe reçoit un plan sur lequel les positions sont indiquées sous forme de distances par rapport à un point de référence, généralement une pince de suspension ou de tension, et sa mission consiste à reproduire ces positions avec précision. Deux règles priment sur toutes les autres : les entretoises d’extrémité doivent être placées à proximité des éléments de fixation, là où le conducteur est le moins contraint et où la forme du faisceau est la plus susceptible de se déformer ; et les sous-portées doivent être à peu près égales, car une répartition inégale entraînerait une longue sous-portée présentant une faible fréquence propre, précisément à l’endroit où le vent pourrait l’exciter.

Deux contraintes prévalent sur le plan lorsqu’elles sont en contradiction avec la réalité. Les entretoises ne doivent pas être fixées sur un raccord, un manchon de réparation ou l’extrémité d’un ensemble de tiges de blindage, car la pince ne peut pas s’appuyer sur une surface irrégulière et le raccord situé en dessous serait alors masqué et impossible à inspecter. Lorsque la ligne comporte des billes de repérage ou d’autres accessoires, les positions doivent être décalées en conséquence, et ce décalage doit être convenu avec le bureau d’études plutôt que décidé sur le terrain. Les dommages constatés sur le conducteur lors du marquage constituent un problème distinct : ils doivent faire l’objet d’une évaluation avant la mise en place de l’entretoise.

Installation : les erreurs que commettent réellement les équipes

La quasi-totalité des problèmes liés aux entretoises constatés en service trouvent leur origine dans l'une des cinq erreurs suivantes, qui peuvent toutes être évitées grâce à un bref briefing avant le début des travaux.

Position incorrecte, acceptée

Les positions sont mesurées à l'aide d'une corde et estimées à l'œil nu, notamment sur les grandes portées où le repère de référence est éloigné. Il en résulte un plan qui semble à peu près correct, mais qui se comporte comme s'il s'agissait d'un autre projet. L'utilisation d'un gabarit ou d'une roue de mesure, associée à la consignation des positions réelles par rapport au dessin, ne prend que quelques minutes supplémentaires par portée.

La pince n'est pas bien en place

Le conducteur doit être parfaitement logé dans la rainure, la gaine en place et les brins non écartés. Une pince fermée sur un faisceau écarté, ou dont la gaine est déplacée, tient dans un premier temps mais finit par glisser. Dans le cas des tiges d’armature, celles-ci doivent être centrées sous la pince, et non coincées par leur extrémité.

Couple estimé

Les boulons serrés « au feeling » ou à l'aide d'une clé qui n'a jamais été étalonnée peuvent entraîner à la fois un desserrage des colliers de serrage et un écrasement des conducteurs. La valeur correcte est celle indiquée dans la fiche d’installation du fabricant pour ce modèle et cette taille de boulon, appliquée à l’aide d’un outil étalonné et vérifiée par la suite. Elle ne doit jamais être déduite d’un produit similaire, ni augmentée sous prétexte qu’un boulon semblait trop lâche.

L'entretoise utilisée comme outil

On marche sur les entretoises, on s’y agrippe et on s’en sert pour mettre le faisceau en place. Un châssis conçu pour résister à un pincement en court-circuit n’est pas prévu pour supporter le poids d’une personne exercé sur un seul bras, et un bras plié modifie le comportement d’amortissement de l’ensemble du dispositif. C’est pour cette raison qu’il existe des plates-formes et des planches de maintien des faisceaux.

Alignement ignoré

Chaque bras doit être positionné de manière à ce que le faisceau conserve la forme prévue et que les pinces soient perpendiculaires au conducteur. Un bras enfoncé de force exerce une précontrainte sur l’élément d’amortissement ou la charnière, et l’ensemble se comporte alors comme une entretoise rigide et soumise à une contrainte excessive. Sur les lignes à quatre faisceaux, cela se traduit par un faisceau tourné, un sous-conducteur surélevé et un autre abaissé, ce qui est visible depuis le sol à l’aide de jumelles.

Critères d'inspection et de remplacement

Les entretoises sont contrôlées lors de la même inspection à pied ou du même survol par drone que ceux effectués pour le reste du matériel. La norme de maintenance de l'entreprise de services publics ou le manuel d'entretien du fabricant servent de référence pour leur évaluation ; les contrôles ci-dessous correspondent généralement à ce qui est exigé dans ces documents.

Commencez par vérifier la géométrie. Les sous-conducteurs doivent être espacés de manière régulière sur toute la portée et le faisceau ne doit pas être tordu. Un écart qui se referme à mi-portée, ou un faisceau qui semble tordu, indique la présence d’une entretoise déplacée, manquante ou tordue. Vérifiez ensuite chaque élément : les boulons et les goupilles doivent être présents et bien serrés, les bras doivent être droits, les gaines en place, et les éléments d'amortissement ne doivent présenter ni fissures, ni déformations, ni traces de corrosion. Examinez le conducteur de chaque côté de chaque collier de serrage à la recherche de traces d'abrasion, de brins aplatis ou d'une bande polie — signe caractéristique d'un collier de serrage qui a bougé.

Les décisions se répartissent en trois catégories. Un module présentant un boulon ou une goupille manquant(e), un bras tordu ou un élément d’amortissement visiblement défectueux est remplacé lors du prochain arrêt programmé. Un élément qui a glissé le long du conducteur est repositionné et refixé, et la cause est recherchée, car le glissement d’un élément signifie souvent qu’un lot a été serré avec un couple insuffisant. Un élément intact mais situé à proximité d’un conducteur endommagé reste en place jusqu’à ce que l’état du conducteur soit évalué, car son retrait modifierait les charges exercées sur les entretoises restantes de la sous-travée.

Choix et achat d'entretoises

Une demande de devis se limitant à la mention “ amortisseur d'espacement à quatre faisceaux, quantité requise ” donne lieu à des devis qui ne sont pas comparables, car chaque fournisseur se base sur un espacement, une plage de diamètres et des critères d'essai différents. Le minimum requis pour que les offres soient comparables correspond à la méthode décrite dans Comment préciser les accessoires pour lignes aériennes dans un appel d'offres.

Indiquez pour le conducteur : le nom de code ou la désignation complète, la section nominale, le nombre de torons et le diamètre extérieur réel, ainsi que la présence ou non de tiges d’armature ou de protège-câbles sous les colliers, avec le diamètre extérieur qui en résulte. Indiquez pour le faisceau : le nombre de sous-conducteurs et l’espacement prévu. Précisez les contraintes électriques : tension du réseau, ainsi que le courant de court-circuit et la durée pour lesquels la ligne est protégée. Précisez les contraintes mécaniques : plage de portées, tension dans les conditions pertinentes, charges de glace et de vent à prendre en compte. Précisez l’environnement, car les zones côtières, industrielles, désertiques et les zones intérieures propres déterminent le type de galvanisation et la finition des pièces de fixation. Enfin, indiquez le régime d’inspection — rapports d’essais de type, certificats d’essais de routine, traçabilité des matériaux, inspection par un organisme tiers — ainsi que les modalités de marquage et d’emballage des produits.

Trois éléments distinguent un devis sérieux d’une simple page de catalogue. Le fait que le fournisseur établisse son devis en fonction du diamètre que vous avez indiqué plutôt que d’une plage nominale. L’existence de rapports d’essais de type pour ce modèle, pouvant être fournis, plutôt qu’une simple déclaration générale indiquant que le produit a été testé. Et si la fiche d’installation indique une valeur de couple pour chaque assemblage boulonné, car un fournisseur incapable de la préciser n’a pas défini le produit de manière exhaustive. À la réception, la même rigueur s’applique que dans contrôle à la réception du matériel de ligne: vérifiez les dimensions, l'état du revêtement et du filetage, et prenez des photos de tout élément susceptible de faire l'objet d'une réclamation.

Emplacement des entretoises dans le reste du kit de montage

Les entretoises font partie d'un ensemble dont les éléments doivent fonctionner de concert, et ce sont celles qui sont le plus souvent omises de la nomenclature, car elles ne sont ni structurelles ni représentées sur un schéma unifilaire. Sur une ligne à faisceaux, l'ensemble de suspension ou de tension maintient la phase, l'entretoise maintient le faisceau, et un amortisseur contrôle les vibrations au niveau du conducteur lui-même.

Cela permet de relier les différents éléments entre eux lors de la rédaction d'un cahier des charges. La pince de tour est choisie dans ce guide pour choisir une pince de suspension et installé conformément à Procédure d'installation de la pince de suspension; le matériel du faisceau se trouve entre ces pinces et est décrit dans raccords pour câbles groupés aériens. L'état de l'ensemble est évalué en la procédure d'inspection des accessoires des lignes aériennes, et les modèles qu'il recherche sont décrits dans ces contrôles sur le terrain visant à déterminer les causes de défaillance des colliers de suspension. Pour avoir une vue d'ensemble du rôle de chaque composant, le Présentation générale des composants des lignes électriques aériennes constitue un point de départ raisonnable pour un nouvel acheteur.

Foire aux questions

Combien d'entretoises faut-il pour une travée ?

Il n'existe pas de valeur universelle. Ce nombre découle du tableau d'espacement, calculé à partir du diamètre des conducteurs, de l'espacement entre les faisceaux, de la tension, de la longueur de portée et des conditions climatiques de la région. Un fournisseur qui donne un chiffre sans disposer de ces données ne fait que deviner. Demandez le tableau correspondant à la conception et vérifiez que le plan fourni avec la livraison y correspond bien.

Est-il possible d'ajouter des entretoises à une ligne existante sans avoir à la réencorder ?

Oui, dans la plupart des cas. Les unités sont installées à partir d’un panier de regroupement ou d’une plate-forme isolée, la ligne étant hors tension ou l’intervention étant réalisée conformément à la procédure de travail en ligne sous tension du gestionnaire de réseau, et le conducteur n’est pas perturbé au-delà de la zone de la pince. Deux conditions s’appliquent : le conducteur au niveau de la pince doit être en bon état — sans épissure, sans manchon de réparation, sans endommagement des torons — et la flèche doit toujours correspondre à la conception d’origine, car une ligne qui s’est affaissée ne respectera pas le profil initial.

Un amortisseur à entretoise remplace-t-il un amortisseur Stockbridge ?

Non. Ils interviennent sur des mouvements différents. Un amortisseur d’espacement contrôle le mouvement relatif des sous-conducteurs et ajoute un amortissement aux modes propres du faisceau. Un amortisseur de Stockbridge est monté sur le conducteur pour contrôler les vibrations éoliennes dans une bande de fréquences spécifique ; il est souvent installé également sur les lignes en faisceau, généralement à proximité des colliers de serrage. L'installation de l'un ne rend pas l'autre inutile.

Comment savoir si une pince a perdu de son adhérence ?

Vérifiez si le conducteur présente une bande polie ou abrasée au niveau du bord de la pince, si une entretoise s'est déplacée de sa position marquée, ou s'il y a un espacement irrégulier sur toute la longueur. L'adhérence est confirmée par un essai sur un échantillon, et non à l'œil nu ; c'est pourquoi la charge d'adhérence ou de glissement doit figurer dans la fiche technique et être étayée par un rapport d'essai plutôt que d'être supposée.

Que vous choisissiez du matériel de câblage pour une nouvelle ligne ou que vous remplaciez des équipements sur une ligne existante, commencez par rédiger une brève fiche technique : diamètres des conducteurs et des tiges, configuration et espacement du câblage, tension, niveau de défaut, portée et plage de tension, environnement, ainsi que les contrôles que vous exigez. Joignez-la à votre demande de devis et les offres que vous recevrez seront comparables. Notre gamme de colliers de suspension et le matériel fourni avec cet ensemble est chiffré en fonction précisément de ces données, et peut être adapté à un plan d'espacement existant, le cas échéant.