La dégradation des structures, des câbles et des accessoires Les pylônes en acier

Tous niveaux de tension confondus, plus de 600 pylônes se sont effondrés et une centaine d’autres ont été au moins partiellement endommagés.

Les principales catégories de dommages répertoriés portent sur :

• les pylônes effondrés, jugés « perte totale » ;

• les pylônes partiellement endommagés, le plus souvent au niveau des chevalets de câble de garde ;

• les portées où au moins une phase de conducteurs est tombée au sol, mais où les pylônes sont restés intacts³⁸;

• les portées où le câble de garde est tombé au sol – dans plusieurs cas ce sont deux câbles plutôt qu’un seul qui sont tombés – mais où les pylônes sont restés intacts³⁹;

• les bris d’accessoires d’attache.

Peu d’événements sont relevés dans cette dernière catégorie, probablement parce qu’Hydro-Québec n’a pas fait beaucoup d’efforts concernant la collecte de données à la suite des bris. De plus, la localisation et la quantification des dommages aux conducteurs et câbles de garde restent difficiles à préciser, bien que certaines portées soient spécifiquement identifiées dans le rapport final de TransÉnergie.

Tableau 2

Le nombre de pylônes effondrés ou partiellement endommagés

Niveau de tension (kV) Nombre de pylônes effondrés Nombre de pylônes endommagés

735 129 22

315 53 34

230 234 30

120 194 > 22

Interconnexions 7 –

Total 617 > 108

Les lignes à 735 kV

Le réseau de transport à 735 kV a connu plusieurs cas d’effondrements majeurs de supports en cascade.

38. Pour ce type de dommages, la cause de la chute des conducteurs n’est généralement pas identifiable ; il peut s’agir d’un bris d’accessoires d’attache en suspension (isolateur ou autre composant), du glissement du câble dans la pince, ou du bris des interfaces d’attache au pylône.

39. Comme pour les bris de phases, la cause de la chute des câbles de garde n’est généralement pas identifiable ; il peut s’agir d’un bris d’accessoires d’attache ou du glissement du câble hors de la poulie d’attache.

Livre 2L’approvisionnement en énergie161

Sommaire des dommages sur les lignes à 735 kV

Circuits Poste A Poste B Mise en Date du Pylônes Pylônes Conducteurs Câbles de garde Accessoires

n^os service bris effondrés endommagés endommagés endommagés d’attache brisés

7006 Boucherville Hertel 1981 8 janvier P508 R-0 (FAA)

P513 à 60 degrés.

Console câble de garde

7006 Boucherville Nicolet 1969 8 janvier 80 (36 %) Signalé mais non Signalé mais non Chaînes d’isolateurs

P393 à P474 localisé ni quantifié. localisé ni quantifié. en ancrage P408, P439

Type rigide SAE 4-Bersimis. 2 – 7/16 po. φ et P460

7009 Boucherville Duvernay 1969/71 8 janvier 9 (14 %) : P9 à P17 20 (31 %) 3 portées. 4-Carillon. Rupture. 7/16 po. φ

en soirée SAE (1968) Rupture le 8 janv. – Phase

tombée sur 1161/1163.

7014 Boucherville Carignan 9 janvier Bersfort 3 portées 1/2 po. Isolateurs, entretoises

conducteurs tournés sur 16 portées

7034 Nicolet Boucherville 1969 6 janvier 10 (5 %) : P310 à P320 Signalé mais non localisé 20 % des portées entre Rupture d’un étrier au Confirmé à Type rigide Canadian ni quantifié. 4-Bersimis. P417 et P463 et P483 pylône d’ancrage

12 h 22 Bridge 1963 et P493 1 – 7/16 po. φ P309

et 1-CGFO 22,9 mm φ

7036 Boucherville Hertel 1978 8 janvier 13 (20 %) : P8-P18A 4 portées phase centrale Bris de chaîne d’ancrage

Type rigide SAE 1968 P35 à P39. 4-Carillon. au P7 (33 degrés Phase

(modèle 200 po. – 45 pi.). Bris de conducteurs gauche)

Obstruction des phase centrale au P7.

autoroutes 20 et 30.

7038 Châteauguay Hertel 1978 9 janvier 17 (13 %) entre P52 et P73. Type haubané en V en suspension et mâts haubanés en ancrage.

SAE 1973/74

7040 Châteauguay PASNY 1977 8 janvier Dommages côté PASNY 1 câble de garde

7042 Chénier Châteauguay 1979 9 janvier 1 portée phase gauche 18 portées. P130 à P148. Glissement du câble de

P80 à P84 phase basculée (rail CN) 2 portées dans garde dans la pince sur P132 à P191. 4-Bersfort le fleuve P191à P192. 12 portées P78 à P90 2 – 1/2 po. φ

7044 Chénier La Vérendrye 1980 10 portées. Sectionnement

du câble sur 5 portées pour dégagement électrique.

2–1/2 po. φ

7046 Chénier Duvernay Conducteurs au P19 et P104

7047 Chénier Grand-Brûlé 1979 Galop. 4-Bersfort. 6 portées Isolateurs

Arcs de contournement avec câble de garde

7095 Appalaches Des Cantons 12 janvier Dommages entre 5 portées. P212 à P217.

P219 et P220 Bris de câble de garde

7096 Nicolet Des Cantons 12 janvier Câbles au sol le 10 janv. 2 Coupés entre

P132 et P136.

Bris de câble de garde

7099 Boucherville IREQ 1972 8 janvier 4 portées. P1 à P4.

Type de câble φnon spécifié.

En révisant les interprétations d’Hydro-Québec, la Commission est arrivée à un certain nombre de conclusions sur les principaux effondrements de pylônes répertoriés et les séquences des événements qui se sont produits sur les circuits touchés.

• Circuit 7034 Boucherville – Nicolet

Le premier effondrement important s’est produit sur ce circuit, le 6 janvier 1998 à 12 h 22, touchant un canton complet de 10 pylônes d’alignement de type rigide première génération de pylônes 735 kV «Mae West», conception de Canadian Bridge 1963. Ces derniers enjambaient la rivière Saint-François à Drummondville ; il s’agit d’un tronçon de ligne construit en 1965, conformément aux critères utilisés avant 1973.

Dans son rapport⁴⁰, Hydro-Québec attribue cette cascade à la rupture d’un étrier (boulon en U) attachant une des chaînes d’ancrage au pylône n^o309. Aucun détail sur le mode de rupture de l’étrier n’est donné (aucune photo), indice qui aurait été révélateur sur la cause probable du bris. Dans ce rapport, Hydro-Québec soutient que les accumulations radiales de glace sur les câbles étaient équivalentes à 20 mm sur les conducteurs et 25 mm sur les câbles de garde ; elles étaient combinées à des vents de l’ordre de 10 km/h (3 m/s). On ne fait pas état de l’observation de galop⁴¹ou autres fortes oscillations sous le vent⁴², mais on constate que le canton endommagé fait un angle important avec le reste de la ligne, situation qui a nécessairement influencé sa réaction au vent. La ligne parallèle n^o7006 n’a subi aucun dommage important. Bien que celle-ci soit supportée par des pylônes de type rigide « Mae West » de deuxième génération (première conception 735 kV SAE), les critères de conception utilisés étaient les mêmes que pour la ligne n^o7034. On note également qu’un câble de garde à fibres optiques (CGFO) avait été installé récemment sur la ligne n^o7034 : cet ajout laisse supposer qu’une inspection des pylônes avait été effectuée à cette occasion.

Les spécialistes de la Commission estiment qu’il s’agit là d’un effondrement prématuré. L’encadré qui suit explique le sens que l’on donne au terme

« prématuré ».

40. TransÉnergie, Analyse de lignes endommagées, Lignes à 735 KV le long de l’autoroute 20 entre Drummondville et Boucherville, 1998.

41. Selon les spécialistes de la Commission, les vents étaient faibles.

42. De telles observations sont toutefois contenues dans le rapport final de TransÉnergie : TransÉnergie, Effets et conséquences sur les lignes de transport de la tempête de verglas survenue du 5 au 9 janvier 1998, Rapport détaillé, aspect climatique, novembre 1998, 31 p. ; TransÉnergie, Effets et conséquences sur les lignes de transport de la tempête de verglas survenue du 5 au 9 janvier 1998, Rapport détaillé, diagnostic des dommages, novembre 1998, 75 p. ; TransÉnergie, Effets et conséquences sur les lignes de transport de la tempête de verglas survenue du 5 au 9 janvier 1998, Rapport détaillé, Diagnostic des dommages, Annexes, novembre 1998.

Livre 2 L’approvisionnement en énergie 163

Le qualificatif de « prématuré » est utilisé, dans ce chapitre du rapport de la Commission, pour décrire le moment du bris d’une ligne en regard du contexte macro-climatique qui prévalait et, en toute probabilité, régissait les charges de sollicitation des conducteurs, pylônes, portiques ou poteaux, et des pièces de quincaillerie lors de l’effondrement. Pour ce terme les experts de la Commission, observateurs qui se veulent informés des pratiques en vigueur, jaugent ce niveau de chargement en relation avec les normes de conception adoptées par Hydro-Québec pour la réalisation de la partie de l’ouvrage endommagée.

La Commission n’en conclut pas pour autant qu’il faille déduire que la conception de l’ouvrage n’ait pas respecté le cadre normatif en vigueur. Les effondrements observés pourraient aussi avoir été amorcés par des conditions micro-climatiques particulièrement sévères, bien qu’aucun rapport en ce sens n’ait été avancé. En outre, de telles circonstances sont fort improbables. Comme le reflète le texte de ce chapitre du rapport, la Commission considère plutôt que le déclenchement des ruptures réside dans diverses caractéristiques des ouvrages telles que la faiblesse d’accessoires d’attache, ou par des effets de sollicitation mal appréhendés par les normes de conception. On trouvera plus loin, à la section 2.1.6, les aspects relatifs à l’effet du vent.

• Circuit 7036 Boucherville – Hertel

Vers 10 h 00 le 8 janvier, s’effondre une série de 13 pylônes (12 en suspension et un en ancrage à angle de 31 degrés) construits en 1972 et conçus par SAE en 1968 (modèle 200”- 45’). Ces sections de ligne longent l’autoroute 30 à l’est de la route 116.

Dans son rapport⁴³, Hydro-Québec soutient que la cascade s’est amorcée au pylône n^o7 (angle de 33 degrés), par le bris de la chaîne d’ancrage de la phase gauche ainsi que le bris de conducteurs de la phase centrale (conducteur Carillon). Les efforts longitudinaux et « torsionnels » n’ont pu être atténués par le pylône n^o15 en ancrage à 31 degrés qui s’est également effondré.

Dans presque tous les cas, sauf pour le pylône n^o 14 complètement détruit, des photographies indiquent des dommages au corset. Selon Hydro-Québec⁴⁴, la capacité réelle de ce type de supports et de conducteur serait légèrement inférieure à 40 mm de glace radiale sans vent : les accumulations radiales sur les conducteurs au moment du bris auraient été de 30 à 35 mm.

Les équipements n’étaient donc probablement pas sollicités à leur limite de résistance verticale⁴⁵et la Commission estime cet effondrement prématuré.

43. TransÉnergie, Analyse de lignes endommagées, Lignes 735 KV le long de l’autoroute 30 entre Boucherville et Laprairie, 1998.

44. Elias GHANNOUM, Assessment of the reliability of Churchill – Manic 735 KV transmission lines, juillet 1986, 28 p.

45. TransÉnergie n’a pas fait d’analyse détaillée de ces dommages dans son rapport de novembre 1998.

• Circuit 7038 Châteauguay – Hertel

Le 9 janvier, s’effondre une série de 16 pylônes d’alignement haubanés de type GV-0-L et un pylône d’angle de type mât haubané GM-60 utilisé à 10 degrés. Il s’agit d’un tronçon de ligne construit en 1978 et dont les supports ont été conçus après 1973, pour une charge limite de 45 mm de glace radiale sans vent, sans pylône anti-chute en cascade.

Hydro-Québec⁴⁶ soutient que le pylône n^o 65 a été le premier à céder sous la charge verticale, avec une accumulation de glace radiale estimée entre 40 et 43 mm (le 9 janvier).

De telles accumulations de glace correspondent à des charges verticales de 84 % à 93 % des charges de conception, c’est-à-dire par rapport à une épaisseur de glace radiale équivalente de 45 mm. Ces charges doivent être combinées à un facteur d’utilisation réel de 0,80 (portée-poids réelle de 1 435 pi / portée-poids maximum de conception de 1 800 pi). Le pylône n^o65 aurait alors été soumis à une charge de glace de l’ordre de 70 % à 75 % de sa charge de conception. Cette situation est peu vraisemblable puisque plusieurs autres pylônes de ce même tronçon de ligne, soumis à des conditions climatiques similaires, ont des facteurs d’utilisation plus élevés.

Une observation importante dans ce cas démontre que les trois mâts haubanés du pylône d’angle n^o60 de type GM-60, utilisés à un angle de ligne de 10 degrés, se sont effondrés complètement. Dans ce contexte, le scénario de défaillance le plus plausible est que le bris a débuté au pylône n^o60, possiblement par un bris de phase dans la portée adjacente vers le poste Hertel. Ce bris de phase a pu être causé par un court circuit entre le conducteur et le câble de garde. Ainsi, les dommages auraient été confinés à un seul pylône voisin (n^o59 – bout de console arraché sous l’impact) du côté du poste Châteauguay où les phases étaient intactes, mais ils se seraient propagés en cascade du côté du poste Hertel jusqu’au prochain pylône en ancrage, soit au n^o74, un pylône de type GM-60 utilisé à 50 degrés. De ce scénario de défaillance, il ressort que même si le pylône d’angle de type GM n’a pas la résistance longitudinale nécessaire pour résister à un bris de phase avec une épaisseur de glace de 40 à 43 mm, il pourrait servir de support anti-chute en cascade si l’avarie débutait dans une portée qui ne lui est pas adjacente. Une cascade a été confinée entre les supports n^os51 et 57, vraisemblablement occasionnée par un bris de chaîne d’isolateurs entraînant la chute de la phase centrale du pylône en suspension n^o55.

La chute d’une phase, tout spécialement la phase centrale, entraîne des déséquilibres moins sévères qu’une rupture de phase. La défaillance des chevalets du câble de garde du pylône de type GM-60 adjacent (n^o56, utilisé à 9 degrés) confirme que ce pylône ne pouvait arrêter complètement des dommages adjacents.

La Commission estime que cet effondrement⁴⁷était prématuré.

• Circuit 7006 Nicolet – Hertel (section Nicolet-Boucherville)

Le 9 janvier vers 14 h 30, des effondrements en cascade ont commencé (en fait une série d’au moins cinq cascades), impliquant 80 pylônes, entre le pylône d’angle n^o 393, près de Saint-Hyacinthe, et celui d’angle n^o 475, à l’est du poste Boucherville.

46. TransÉnergie, Analyse de lignes endommagées, Lignes à 735 KV Châteauguay/Hertel, mai 1998, 20 p.

47. TransÉnergie n’en a pas fait l’analyse détaillée, dans son rapport de novembre 1998.

Livre 2 L’approvisionnement en énergie 165

à 10 h 02. Les effondrements de pylônes seraient donc survenus plus tard, le lendemain, sous une charge de glace correspondant, selon Hydro-Québec⁴⁸, à un peu moins de 40 mm d’épaisseur radiale. En fait, seuls les pylônes n^os 451 (alignement) et 452 (5 degrés en suspension) ont survécu. Cette ligne a été mise en service en 1969 : elle est donc conçue selon les anciens critères, sans pylône anti-chute en cascade. Ses pylônes sont du type rigide, de conception SAE (G670-60111-836 et –904 et G671-60111-028, -055, -136, -180 et –279), avec portée-poids maximale de 3 000 pi. et portée-vent maximale de 1 500 pi. Leur résistance verticale devrait ainsi être semblable à celle des pylônes SAE 1968 (Conception 200” 45’)⁴⁹. Selon Hydro-Québec⁵⁰, le déclenchement de ces cascades est attribuable à de nombreux bris de conducteurs, de câbles de garde et d’accessoires d’attache des câbles. Ses relevés font état de bris confirmés de chaînes d’ancrage aux pylônes n^os408, 439 et 460.

Pour sa part, sur la base de son analyse de ces effondrements, le Groupe Structures suggère les cinq séquences suivantes :

1. Bris de 14 pylônes en suspension (alignement et angle léger) entre les supports n^os 394 et 407, débutant au support n^o408 (angle 22 degrés) par un bris de chaîne d’ancrage. Le pylône n^o408 est également détruit.

2. Bris de 28 pylônes de suspension (alignement et angle léger), de 2 pylônes de transposition et d’un pylône d’angle à 13 degrés en ancrage entre les supports n^os 408 et 439, lui-même un pylône d’angle à 10 degrés en ancrage. Comme le pylône 439 est également détruit, il est difficile d’établir à quelle extrémité la rupture a débuté. Une propagation de l’effet en cascade, en provenance du pylône n^o408, est plausible.

3. Bris de 10 pylônes de suspension (alignement et angle léger) et d’un pylône d’angle à 14 degrés en ancrage, entre les supports n^os 439 et 451. Le pylône 451 étant en suspension, la cascade s’est propagée à partir du pylône n^o439.

4. Bris de 7 pylônes de suspension (alignement et angle léger) entre les supports n^os 452 et 460, occasionné par un bris de chaîne d’ancrage des conducteurs (phase droite côté Boucherville) au pylône n^o460 faisant un angle de 11 degrés en ancrage. Le pylône n^o460 s’est aussi effondré.

5. Bris de 14 pylônes de suspension (alignement et angle léger) entre les supports n^os 460 et 475. Avec un angle de 25 degrés en ancrage, le pylône n^o 475 a résisté, ce qui suggère que la cascade provenait du pylône n^o460.

Il ressort que :

• la plupart des pylônes ont cédé sous des charges de déséquilibre longitudinal et « torsionnel » et non sous des charges verticales excessives ;

• les pylônes d’angle en ancrage intermédiaires ne possédaient pas de marge de résistance suffisante pour arrêter les cascades ;

• certaines chaînes d’isolateurs ont cédé à des charges inférieures (mais probablement assez proches) à leur résistance ultime de conception, laquelle excède normalement les niveaux de charges maximales sollicitant pylônes et conducteurs.

48. TransÉnergie, op. cit., note 40.

49. Elias GHANNOUM, op. cit., note 44.

50. TransÉnergie, op. cit., note 40.

Par ailleurs, sur le tronçon Boucherville – Hertel du circuit 7006, supporté par des pylônes rigides modernes (Famille normalisée FA conçue par SAE en 1978) conçus selon les critères de conception actuels, on constate que seuls deux pylônes ont subi des dommages partiels : un pylône d’alignement R-0 (n^o508) et un pylône d’angle RA-60 (n^o 513) utilisé à 57 degrés. Hydro-Québec⁵¹ n’y fait aucunement état de bris d’accessoires d’attache ou de bris de câble. Toutefois, les données de répartition indiquent des portées fortement déséquilibrées de part et d’autre du pylône n^o508 : 837 pi vers le pylône n^o 507 et 1 436 pi vers le pylône n^o509, pour une différence de portée de près de 600 pi. Sans données de conception précises pour cette famille de pylônes, il est difficile de juger si cette différence est excessive ou non.

Par contre, il semble qu’un tel déséquilibre de portées aux charges limites (45 mm radial de verglas sur tous les câbles) soit suffisant pour créer des charges longitudinales statiques qui s’approchent de la résistance ultime du pylône. Il s’agirait d’un effondrement sous charges de déséquilibre statiques ayant peu de conséquences sur les supports adjacents, y provoquant seulement des oscillations de câbles de basse fréquence. Quant au pylône d’angle n^o513, les photographies indiquent un bris très localisé de la console du câble de garde, sans conséquences graves. L’analyse des dommages indique que ce tronçon de lignes n’a pas été soumis à des charges déséquilibrées aussi importantes que celles causées par des bris de câbles ou de chaînes d’isolateurs en ancrage, lesquelles sont à la source des nombreux bris en cascades observés sur d’autres types de pylônes. On ne peut donc en conclure que la résistance longitudinale de cette famille de pylônes est adéquate pour contrer toutes les avaries aux charges limites prévues par la norme de conception.

Les lignes à 315 kV

Les informations d’abord fournies par Hydro-Québec sur les dommages de ces lignes diffèrent notablement de celles du rapport final de TransÉnergie. Ainsi, les bris importants associés aux circuits n^os 3086/82 (6 pylônes) et n^os 3091/92 (15 pylônes) avaient été initialement datés du 6 janvier 1998, avec confirmation de câbles au sol sur le rang Sainte-Anne, à cette date, pour le circuit 3091/3092. Compte tenu de nouvelles dates de bris (9 janvier) pour ces deux lignes, on constate que les seuls dommages importants aux pylônes à survenir avant le 9 janvier sont ceux du circuit 3058/59 (13 pylônes).

Aucun détail précis n’est disponible sur la nature de ces dommages. Le rapport final de TransÉnergie mentionne des bris de chaînes d’isolateurs, sans toutefois faire une analyse détaillée de ceux-ci. Le circuit 3044/3045 a aussi subi des dommages importants (9 janvier, 21 pylônes, rive sud le long du fleuve près du poste Roussillon) que TransÉnergie a également omis d’étudier en détail dans son rapport final.

Le bris du pylône P33 du circuit 3052/3053 a été confirmé le 8 janvier 1998 à 14 h 22.

Une chute de câbles est rapportée sur le chemin Lalande, à Saint-Hermas. Le Groupe Structures ne disposait cependant pas des informations nécessaires pour l’analyse des dommages.

TransÉnergie invoque des charges combinées de glace et vent excessives dans son rapport final.

Maints bris de câbles de garde ont entraîné des effondrements partiels des chevalets (n^o 3098) et plusieurs portées sont tombées dans le fleuve (n^os 3019, 3057 et 3098). Les problèmes associés aux câbles de garde se sont tous manifestés à des niveaux d’accumulation de verglas relativement proches des limites de conception. Le type de câble le plus communément endommagé est d’un diamètre de 11,1 mm (7/16 po.).

51. Ibid.

L’approvisionnement en énergie167

Tableau 4

Sommaire des dommages sur les lignes à 315 kV

Circuits Poste A Poste B Mise en Date du Pylônes Pylônes Conducteurs Câbles de garde Accessoires

n^os service bris effondrés endommagés endommagés endommagés d’attache brisés

3007 Boucherville Laprairie 1959 9 janvier 1 chevalet de câble de 4 portées de 4 portées de câble de 1 chaîne d’isolateurs

3008 garde. Type Bersimis II conducteurs brisées garde entre P19 et P22. brisée

au sol entre P19 et P22. 7/16 po. φ Conducteur unique

Bersimis et Pheasant sur 2 circuits. 1 conducteur glissé dans la pince.

3017 Duvernay Charland Câble glissé au P141

Montréal-Est

3019 Bout-de-l’Île Boucherville 1959 9 janvier Dommages signalés 30 portées. Entre P649

mais non quantifiés. et P654, P661 et P681 (25 portées de 2 câbles 7/16 po. φ) et P655 à P660

(5 portées sur pylônes de traversée avec 2 Saguenay).

Secteur raffinerie.

3040 Chomedey Chénier P3 et P28

3041

3044 Hertel Aqueduc 1971 9 janvier 21 (64 %) de P92 3 traverses Dommages signalés Dommages signalés Isolateurs

3045 à P113.Structures endommagées mais non quantifiés. mais non quantifiés.

biternes classiques. 2-Curlew. Câbles au sol 7/16 po. φ

sur diverses routes.

3050 Langelier Notre-Dame

3052 Chénier Vignan 1973 8 janvier 2 : P32 et P33. 2-Gull entre P38 et P73. 5 portées P60 à P79

3053 Lévis 14 portées. 7/16 po. φ

3054 Chénier Chomedey 2 portées P404 –P405

3055 P418 – P419

3056 Boucherville Du Tremblay 1968 9 janvier Bris non quantifié.

2 par support (D.T.) 7/16 po. φ

3057 Boucherville Notre-Dame 1968 8 janvier Conducteurs non Câble de garde tombé Bris de pinces

identifiés. -Bris signalés dans le fleuve entre P30 de suspension

mais non quantifiés. et P31. 7/16 po. φ. des conducteurs

mais non quantifiés. et P31. 7/16 po. φ. des conducteurs

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