Lignes électriques aériennes et leurs composants : le guide complet

Les lignes électriques aériennes sont des réseaux de câbles et de conducteurs installés au-dessus du sol. Elles acheminent l'électricité entre les centrales électriques, les sous-stations, les réseaux de distribution et d'autres sites.

Ces lignes permettent de transporter efficacement l'énergie électrique sur de courtes ou de longues distances. L'électricité peut ensuite être transformée, distribuée et fournie en toute sécurité aux usagers résidentiels, commerciaux et industriels.

Qu'est-ce qu'une ligne électrique aérienne ?

Une ligne électrique aérienne est un système servant à acheminer l'électricité d'un endroit à un autre. Elle permet de transporter l'électricité à différents niveaux de tension sur des distances courtes ou longues, que ce soit en ville, en milieu rural, dans des zones industrielles ou sur des terrains accidentés.

Les conducteurs sont installés au-dessus du sol et soutenus par des poteaux en bois, des poteaux en béton ou des pylônes de transport d'électricité en acier. Ces structures maintiennent les lignes à une hauteur sûre et garantissent une distance de sécurité suffisante par rapport aux routes, aux bâtiments, aux arbres et aux personnes.

Le fait de maintenir les câbles en hauteur permet également de réduire les risques de contact accidentel, de dommages matériels et de pannes électriques.

Les lignes électriques aériennes se déclinent en différents modèles, avec des conducteurs de différentes sections et des longueurs de tracé variables. En fonction de la tension et de l'application, elles peuvent alimenter en électricité des habitations, des bâtiments commerciaux, des usines, des postes de transformation et de grands réseaux électriques.

Comment fonctionne un réseau de transport d'électricité ?

Les réseaux électriques aériens acheminent l'électricité à travers les villes, les communes et les zones rurales. Ils permettent d'assurer un approvisionnement en électricité rapide et constant aux foyers, aux bureaux, aux usines et aux équipements publics.

Le réseau comprend deux grands types de lignes : les lignes de transport et les lignes de distribution.

Les lignes de transport acheminent l'électricité à haute tension depuis les centrales électriques jusqu'aux postes de transformation. Au niveau du poste de transformation, des transformateurs abaissent la tension à un niveau plus sûr et plus adapté à l'usage.

Les lignes de distribution acheminent ensuite cette électricité à basse tension vers les habitations, les commerces et les sites industriels pour un usage quotidien.

Types de lignes électriques

Les lignes électriques peuvent transporter de l'électricité sous forme de courant alternatif (CA) ou de courant continu (CC).

Dans un système à courant continu, l'électricité circule en continu dans un seul sens. Dans un système à courant alternatif, le sens du courant change à intervalles réguliers.

Le courant alternatif est utilisé dans la plupart des réseaux électriques aériens. Il permet de gérer efficacement la haute tension, et les transformateurs peuvent facilement augmenter ou réduire la tension en fonction des différents besoins en matière de transport et de distribution.

Les lignes électriques à courant alternatif sont généralement classées en fonction de leur niveau de tension et de leur distance de transport.

Classification par tension

Basse tension : Jusqu'à 1 kV.

Moyenne tension : De 1 kV à 69 kV.

Haute tension : De 69 kV à 345 kV.

Très haute tension : D'environ 345 kV à 800 kV.

Très haute tension : 800 kV et plus.

Classification par longueur

Lignes de transmission courtes

Les lignes courtes peuvent s'étendre jusqu'à 50 miles, soit environ 80 kilomètres. Elles fonctionnent généralement à des tensions comprises entre 11 kV et 33 kV.

Ces lignes sont souvent utilisées pour l'alimentation électrique locale, notamment dans les zones résidentielles et les réseaux présentant une demande en électricité relativement faible.

Lignes de transmission de moyenne tension

Les lignes à moyenne tension couvrent des distances comprises entre 50 et 100 miles, soit environ 80 à 160 kilomètres. Leur tension de service typique varie entre 66 kV et 132 kV.

Ils peuvent être représentés soit à l'aide d'un modèle Pi nominal, soit à l'aide d'un modèle T nominal.

Dans le modèle Pi, la capacité de la ligne est répartie de manière égale entre ses deux extrémités. Dans le modèle T, la capacité est placée au centre de la ligne.

Lignes de transmission longues

Les longues lignes s'étendent sur plus de 100 miles, soit plus de 160 kilomètres. Elles fonctionnent généralement à une tension de 132 kV ou plus.

Pour les calculs de performances, la résistance, l'inductance, la capacité et la conductance de fuite sont considérées comme réparties uniformément sur toute la longueur de la ligne.

Composants des lignes électriques aériennes

Une ligne électrique aérienne est composée de plusieurs éléments reliés entre eux. Chaque composant contribue à acheminer l'électricité en toute sécurité, à assurer la stabilité des conducteurs et à protéger le réseau contre les dommages mécaniques ou liés à l'environnement.

Supports de ligne

Les supports de ligne maintiennent les conducteurs électriques au-dessus du sol. Cela permet de garantir une distance de sécurité suffisante et de maintenir la ligne dans la bonne position pendant son fonctionnement.

Les deux principaux types de structures de support sont les poteaux et les pylônes. Le choix de la meilleure option dépend de la tension d'exploitation, de la longueur du tracé, du relief et de la résistance mécanique requise.

Pôles

Les poteaux électriques sont principalement utilisés pour les réseaux de distribution et les lignes de transport sur de courtes distances. Ils peuvent supporter des conducteurs à basse, moyenne et, dans certains cas, haute tension.

Les matériaux couramment utilisés pour les poteaux sont notamment le bois, le béton et l'acier.

Poteaux en bois

Les poteaux en bois constituent un choix économique pour les portées courtes et les réseaux à basse et moyenne tension. Ils sont relativement légers, faciles à installer et largement disponibles.

Cependant, le bois a une durée de vie plus courte que les matériaux artificiels. Il peut également être endommagé par l'humidité, les insectes, le feu et les intempéries.

Poteaux en béton

Les poteaux en béton armé offrent une grande capacité de charge et ne nécessitent que peu d'entretien courant. Ils conviennent aux emplacements exposés à des vents violents, à des températures élevées, à des tempêtes ou à d'autres conditions difficiles.

Leur principal inconvénient est leur poids. Les poteaux en béton sont plus lourds et plus coûteux à transporter, à soulever et à installer.

Poteaux en acier

Les poteaux en acier sont résistants et peuvent être fabriqués en différentes hauteurs, formes et capacités de charge. Cette polyvalence les rend particulièrement adaptés aux réseaux urbains et aux projets où l'espace d'installation est limité.

L'acier galvanisé offre une bonne protection contre la corrosion, mais de la rouille peut tout de même apparaître si le revêtement de surface est endommagé. Les poteaux en acier sont également plus chers que bon nombre de leurs équivalents en bois.

Tours

Les pylônes en treillis métallique sont généralement utilisés pour le transport d'électricité à haute tension sur de longues distances. Leur grande résistance mécanique leur permet de supporter des conducteurs lourds, de grandes portées et plusieurs circuits.

Ils offrent de bonnes performances dans des environnements difficiles et assurent un soutien stable aux grands réseaux de transport d'électricité.

Cependant, les tours nécessitent des investissements importants, des terrains et des travaux d'installation. Leur hauteur et leur structure métallique les exposent davantage à la foudre ; il est donc essentiel de prévoir une mise à la terre et une protection adéquates.

Conducteurs de lignes électriques

Les conducteurs acheminent le courant électrique entre les centrales électriques, les postes de transformation et les utilisateurs finaux. Leur matériau et leur conception influent sur leur capacité de transport de courant, leur résistance mécanique, leur poids et leur rendement de transmission.

Les quatre types de conducteurs aériens les plus couramment utilisés sont les suivants :

• AAC : conducteur entièrement en aluminium
• AAAC : conducteur entièrement en alliage d'aluminium
• ACAR : conducteur en alliage d'aluminium renforcé
• ACSR : conducteur en aluminium renforcé d'acier

Le câble ACSR est l'un des choix les plus courants pour les réseaux aériens modernes. Son âme en acier assure la résistance mécanique, tandis que les torons en aluminium qui l'entourent transportent la majeure partie du courant électrique.

Les conducteurs AAAC sont également largement utilisés dans les applications où la résistance à la corrosion et un bon rapport résistance/poids sont essentiels.

Les conducteurs AAC et ACSR sont légers et économiques. Ils peuvent également être installés en faisceaux sur les lignes à haute tension afin d'augmenter la capacité de transport et d'améliorer les performances électriques.

Au niveau des dérivations ou des raccords de conducteurs, un pince à rainures parallèles peut être utilisé pour raccorder des conducteurs aériens compatibles tout en garantissant un contact électrique fiable.

Isolateurs de lignes électriques

Les isolateurs empêchent le courant de circuler dans les poteaux, les pylônes et autres structures mises à la terre. Ils maintiennent également les conducteurs solidement en place et assurent la séparation entre les parties sous tension.

Les isolateurs de lignes aériennes sont généralement classés en deux catégories :

• Isolateurs à broches : Fixé au-dessus de la traverse de support
• Isolateurs de suspension : Suspendu sous la structure porteuse

Les isolateurs à broches sont généralement utilisés sur les réseaux à basse tension. Les isolateurs de suspension sont mieux adaptés aux tensions plus élevées et aux charges mécaniques plus importantes.

Une chaîne de suspension est composée de plusieurs disques isolants reliés entre eux. Le nombre de disques peut être adapté en fonction du niveau de tension et des exigences en matière d'isolation.

Aux points d'appui intermédiaires, un pince de suspension maintient le conducteur ou le câble tout en répartissant la charge mécanique sur une surface de contact contrôlée.

Pour plus d'informations sur les différents types de colliers de serrage et les critères de choix, consultez notre guide sur Comment choisir une pince de suspension.

Ancrages au sol pour lignes électriques

Les ancrages au sol, également appelés ancrages de sol, renforcent les poteaux et les pylônes en les fixant au sol environnant.

Ils peuvent être enfoncés, vissés ou encastrés dans le sol. Une fois installés, ils contribuent à résister aux forces de traction provoquées par la tension des conducteurs, les vents violents, l'instabilité du sol ou les modifications du relief environnant.

Les ancrages au sol sont particulièrement importants pour les poteaux terminaux, les poteaux coudés, les structures haubanées et les installations exposées à des conditions météorologiques extrêmes.

Raccords pour lignes électriques

Les réseaux aériens utilisent de nombreux accessoires matériels pour raccorder, soutenir, séparer et protéger leurs composants.

Parmi les raccords courants, on trouve notamment :

• Traverses : Éléments horizontaux fixés à des poteaux pour supporter les isolateurs, les conducteurs et les accessoires associés.
• Haubans : Des câbles en acier tendus qui offrent un soutien supplémentaire et empêchent les poteaux de pencher.
• Entretoises : Dispositifs permettant de maintenir une distance sûre et constante entre les conducteurs regroupés.
• Amortisseurs : Composants qui réduisent les vibrations provoquées par le vent et protègent les conducteurs contre les dommages liés à la fatigue.
• Fils de terre : Des fils de mise à la terre installés au-dessus des conducteurs de phase afin de protéger la ligne contre les coups de foudre directs.
• Parafoudres : Dispositifs de protection qui détournent en toute sécurité les courants de surtension vers la terre avant qu'ils n'endommagent l'installation électrique.

Les exigences en matière d'essais et de performances applicables à de nombreux accessoires pour lignes aériennes sont définies dans Norme CEI 61284 relative aux accessoires pour lignes aériennes.

Conclusion

Le développement du courant alternatif a révolutionné la manière dont l'électricité pouvait être produite, transportée et utilisée. Des pionniers tels que Nikola Tesla ont contribué à faire du courant alternatif une solution pratique pour acheminer l'électricité sur de longues distances.

Aujourd'hui, le courant alternatif (CA) reste la norme principale en matière de transport d'électricité à l'échelle mondiale. Les lignes électriques aériennes constituent un élément essentiel de ce réseau, acheminant l'électricité vers les villes, les zones rurales, les zones industrielles et les régions isolées.

Un réseau de transport d'électricité fiable sur de longues distances a permis le développement des logements modernes, des entreprises, des systèmes de transport, des réseaux de communication et des services publics. À mesure que les réseaux électriques continuent de s'étendre et de s'améliorer, les lignes aériennes resteront indispensables pour répondre à la demande énergétique future.

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