Conception et optimisation d'une sonde magnétique légère pour l'inspection non destructive des lignes à haute tension

Les conducteurs électriques des lignes à haute tension vieillissent et subissent des dégradations dues à la corrosion, aux conditions météorologiques de l'environnement, aux dégâts mécaniques et à la fatigue interne. Si ces dégradations restent ignorées, elles peuvent rapidement évoluer et causer ultimement l'effondrement de la ligne. Il est donc crucial d'évaluer fréquemment l'état des conducteurs par contrôle non destructif. Les conducteurs sont composés d'une âme d'acier protégée par un revêtement en zinc et des couches externes en aluminium. Il existe aujourd'hui plusieurs méthodes pour les inspecter. Hydro-Québec, partenaire du projet, montre un intérêt particulier pour deux technologies prometteuses : une sonde à courant de Foucault, principalement pour la détection des défauts dans les couches d'aluminium et de zinc, et une sonde magnétique, pour la détection des défauts dans l'âme d'acier. Dans ce travail de maîtrise, nous nous intéressons exclusivement à l'inspection par sonde magnétique, l'autre technologie étant étudiée en parallèle dans un projet de doctorat d'une autre étudiante. Les sondes magnétiques actuellement disponibles dans le marché présentent plusieurs lacunes. Elles sont notamment très lourdes (> 20 kg), ont une petite ouverture (< 45 mm) insuffisante pour inspecter certains types de conducteurs, disposent d'un mécanisme de verrouillage nécessitant l'intervention d'un technicien et leurs mesures manquent de sensibilité. Le défi du projet est de trouver des solutions innovantes pour corriger ces différentes lacunes via la conception d'une nouvelle sonde très sensible, légère et déployable par drone, permettant d'automatiser et accélérer les inspections des lignes, tout en éliminant les risques d'intervention humaine. La conception de la nouvelle sonde s'est faite en trois étapes principales. Tout d'abord, nous avons réalisé une simulation numérique par la méthode des éléments finis sur le logiciel Comsol Multiphysics. Cette simulation a permis de comprendre et visualiser les principes de fonctionnement de la sonde magnétique et a également permis d'explorer différentes géométries de sonde et de déterminer leurs avantages et inconvénients. En particulier, une sonde à trois pôles a été retenue comme choix final de géométrie. Cette géométrie dispose d'un design ouvert et, grâce à sa symétrie cylindrique, permet de compenser le décentrement du conducteur durant l'inspection. Il serait ainsi possible de la déployer par drone sans mécanisme de verrouillage, tout en produisant des mesures stables et fiables. Nous avons également optimisé cette géométrie pour respecter une contrainte de poids de 1.5 kg et une grande ouverture de 90 mm.