Câble moyenne tension : l’épine dorsale de la distribution électrique moderne

Dans le vaste réseau des systèmes de distribution d'énergie électrique, les câbles moyenne tension (MT) constituent les artères essentielles qui acheminent l'électricité des centrales de production et des lignes de transport à haute tension jusqu'aux points de consommation finaux : usines, centres commerciaux et zones résidentielles. Fonctionnant généralement entre 1 kV et 35 kV (avec des tensions nominales courantes telles que 6/10 kV, 8,7/15 kV et 12/20 kV), ces câbles représentent la base des réseaux de distribution souterrains et aériens protégés. Contrairement aux câbles basse tension utilisés pour le câblage final, les câbles MT sont conçus avec des structures multicouches sophistiquées afin de supporter des contraintes électriques plus élevées, garantissant ainsi une distribution d'énergie efficace, sûre et fiable sur moyenne distance avec des pertes minimales.

Anatomie d'un câble moyenne tension : un système de défense multicouche

La construction d'un câble moyenne tension est une merveille d'ingénierie des matériaux, où chaque couche remplit une fonction distincte et vitale, travaillant de concert pour contenir et contrôler le champ électrique.

• Conducteur: Généralement en cuivre ou en aluminium, multibrins pour plus de flexibilité. Sa section est dimensionnée pour supporter le courant requis avec des pertes et une élévation de température acceptables.

• Écran conducteur (écran de brin) : Une fine couche extrudée de matériau semi-conducteur lisse le champ électrique à l'interface entre la surface rugueuse du conducteur et l'isolant principal. Elle empêche les décharges partielles, ces étincelles microscopiques qui érodent l'isolant au fil du temps.

• Isolation principale : Au cœur du câble se trouve le polyéthylène réticulé (XLPE), matériau dominant aujourd'hui, apprécié pour son excellente rigidité diélectrique, sa stabilité thermique (jusqu'à 90 °C en continu) et sa résistance à l'humidité et aux produits chimiques. Historiquement, le caoutchouc éthylène-propylène (EPR) était également utilisé, prisé pour sa flexibilité.

• Écran d'isolation : Une autre couche semi-conductrice, collée à la surface extérieure de l'isolant principal, a pour rôle, en association avec l'écran conducteur, de créer un condensateur cylindrique parfait et lisse, garantissant un champ électrique radial uniforme et exempt de concentrations dangereuses.

• Écran/Bouclier métallique : Couche de sécurité essentielle. Généralement constituée de ruban de cuivre, de fils de cuivre ou d'une combinaison de ces éléments, elle remplit trois fonctions clés :

• Il confine le champ électrique à l'intérieur du câble.

• Fournit un chemin à faible impédance pour le passage du courant de défaut en cas de défaillance de l'isolation, permettant ainsi aux dispositifs de protection de se déclencher rapidement.

• Elle fait office de couche de liaison équipotentielle et assure un certain blindage électromagnétique.

• Enveloppe extérieure (veste) : La barrière de protection finale, généralement en PVC, polyéthylène (PE) ou en composés LSZH (faible émission de fumée et sans halogène), assure une protection mécanique, une résistance à l'humidité et une protection contre les produits chimiques, les rayons du soleil et l'abrasion. Pour un enfouissement direct, une armure en ruban d'acier ondulé ou en fil métallique peut être ajoutée sous la gaine pour une meilleure résistance à l'écrasement.

Technologie de base : Révolution de l'isolation XLPE

Le passage des anciens matériaux comme le PILC (isolant papier recouvert de plomb) au XLPE a façonné la technologie moderne des câbles moyenne tension. Le XLPE est obtenu par réticulation des molécules de polyéthylène à l'aide de procédés chimiques ou d'irradiation, ce qui le transforme d'un thermoplastique (qui fond) en un matériau thermodurcissable. Ceci lui confère :

• Température de fonctionnement plus élevée : Peut mieux supporter les surcharges et les courts-circuits.

• Propriétés diélectriques supérieures : Pertes diélectriques réduites et rigidité diélectrique accrue.

• Plus léger et installation plus facile : Aucun système de gaine de plomb ou d'imprégnation à l'huile n'est requis.

• Maintenance réduite : Immunisée contre les problèmes d'absorption d'humidité qui affectaient l'isolation en papier.

Principaux domaines d'application : où les câbles moyenne tension dominent

• Réseaux de distribution des services publics : Son utilisation principale consiste à former le réseau souterrain dans les villes et les banlieues, alimentant les transformateurs de distribution à partir des sous-stations.

• Usines et mines industrielles : Alimenter les gros moteurs, les pompes et les équipements de traitement au sein des installations, souvent dans des environnements exigeants nécessitant des gaines spéciales (résistantes à l'huile, blindées).

• Complexes commerciaux et hôpitaux : Ils servent de colonnes montantes principales pour l'alimentation électrique des grands bâtiments et fournissent une alimentation fiable aux systèmes critiques de sécurité des personnes.

• Énergies renouvelables : Interconnexion des éoliennes d'un parc éolien ou transport de l'électricité produite par des centrales solaires photovoltaïques jusqu'au point de raccordement au réseau.

• Secteur maritime et offshore : Fournir de l'énergie aux navires et aux plateformes offshore, ce qui exige des performances accrues en matière de résistance au feu, à la fumée et à la toxicité.

Installation, assemblage et terminaison : l'art de la continuité

La fiabilité d'un système moyenne tension dépend autant de son installation sur site que de sa fabrication en usine.

• Installation: Il convient de manipuler avec précaution afin d'éviter de dépasser le rayon de courbure minimal, ce qui pourrait endommager les écrans isolants. Le choix de la technique de tirage appropriée et le dimensionnement correct du conduit sont essentiels.

• Joints de câbles : Utilisé pour raccorder deux câbles. Les joints pré-moulés, thermorétractables ou rétractables à froid doivent être réalisés avec soin afin de reconstituer la connexion du conducteur et, surtout, de rétablir l'interface continue semi-conducteur-isolation-semi-conducteur et le contrôle du champ électrique.

• Terminaisons de câbles : Raccordez le câble aux appareillages de commutation, aux transformateurs ou aux lignes aériennes. Ces dispositifs gèrent la décharge de contrainte au point de découpe de l'écran métallique, grâce à des cônes de contrainte ou à un profil géométrique, afin d'éviter les concentrations de champ destructrices. Ils peuvent être installés à l'intérieur, à l'extérieur ou être séparables (de type coudé).

Tests et maintenance : garantir une fiabilité à vie

Les câbles moyenne tension sont soumis à des tests rigoureux tout au long de leur cycle de vie :

• Acceptation en usine : Comprend des tests de décharge partielle (DP) à tension élevée pour garantir l'intégrité de l'isolation, et la mesure de tan delta (facteur de dissipation) pour évaluer les pertes diélectriques.

• Installation sur site : Les tests de tenue en courant continu haute tension (Hi-Pot) sont généralement effectués après l'installation et le raccordement pour prouver l'intégrité de l'isolation avant la mise sous tension.

• Surveillance de l'état : Pour les circuits critiques, des techniques comme la détection de température distribuée (DTS) utilisant la fibre optique ou la surveillance des décharges partielles peuvent fournir une alerte précoce en cas de défauts naissants.

Les câbles XLPE moyenne tension constituent l'épine dorsale silencieuse et intelligente du réseau électrique moderne et résilient. Leur conception sophistiquée et multicouche résout avec élégance le problème complexe du contrôle sûr des fortes contraintes électriques. À mesure que les réseaux évoluent avec une production d'énergie plus décentralisée (solaire, éolienne) et des infrastructures urbaines intelligentes, la demande en câbles moyenne tension fiables et performants ne fera que croître. Leur rôle dans la transition vers un avenir énergétique plus électrifié, plus efficace et plus renouvelable est fondamental, démontrant que certaines des infrastructures les plus critiques sont celles que nous voyons rarement, enfouies sous nos pieds ou traversant discrètement nos villes.

Chut ! Les câbles moyenne tension du groupe Ruiyang

●Câble d'alimentation moyenne tension en PVC XLPE CU

●Câble d'alimentation moyenne tension SWA isolé XLPE en cuivre

●Câble d'alimentation moyenne tension à conducteur en aluminium XLPE PVC

●Câble électrique JKLGYJ 10 kV 120/20