Les câbles moyenne tension jouent un rôle essentiel dans le système de distribution d’électricité, en particulier dans un pays comme l’Australie où la demande énergétique est croissante. Les câbles moyenne tension ne sont pas seulement largement utilisés dans les réseaux électriques urbains, les applications industrielles et les systèmes d'énergie renouvelable, mais ils assurent également des tâches critiques de transport d'énergie. À mesure que les exigences en matière de tension et de puissance pour la transmission de puissance augmentent, les exigences de conception des câbles deviennent de plus en plus strictes, notamment en ce qui concerne la conception de la couche de blindage.
Cet article explorera en profondeur les exigences de conception de blindage des câbles moyenne tension australiens, en se concentrant sur les exigences de conception de blindage des câbles en cuivre 11 kV, des câbles moyenne tension 5 kV, des câbles moyenne tension 35 kV et des câbles blindés moyenne tension et leurs performances dans des applications pratiques.
1. Le rôle de la couche de blindage
La couche de blindage du câble moyenne tension remplit de nombreuses fonctions clés dans le système électrique, notamment :
Prévention des interférences électromagnétiques (EMI) : la couche de blindage du câble moyenne tension peut réduire efficacement l'impact des interférences électromagnétiques sur l'équipement et l'environnement environnants et garantir que la transmission de puissance n'est pas perturbée par le bruit externe.
Protégez le câble de l'environnement extérieur : la couche de blindage peut protéger le câble dans une certaine mesure contre les dommages mécaniques, la corrosion chimique, l'humidité, les rayons ultraviolets et d'autres facteurs externes.
Prévenir les défauts électriques : la couche de blindage peut disperser efficacement le courant et empêcher les fuites de courant et les défauts électriques (tels que les courts-circuits) d'endommager le câble et ses équipements environnants.
Améliorer la résistance mécanique du câble : dans certaines applications, la couche de blindage a non seulement des fonctions électriques, mais assume également les fonctions mécaniques consistant à améliorer la résistance à la compression, à la tension et à la flexion du câble.
2. Normes et exigences pour les câbles moyenne tension en Australie
En Australie, la conception et l'utilisation de câbles moyenne tension doivent être conformes aux normes nationales strictes et aux exigences industrielles, notamment en ce qui concerne la conception et le choix des matériaux de la couche de blindage. Voici quelques exigences et normes clés en matière de conception :
Norme AS/NZS 1429.1
La norme commune australienne et néo-zélandaise AS/NZS 1429.1 est un document de référence clé pour la conception et la fabrication de câbles moyenne tension. Cette norme spécifie les exigences techniques pour les câbles moyenne tension, y compris l'isolation, les conducteurs, les couches de blindage, les gaines extérieures et les essais. La conception de la couche de blindage des câbles moyenne tension doit être conforme à cette norme pour garantir la sécurité et la fiabilité des câbles sous haute tension.
Sélection de matériaux de blindage de haute qualité
La couche de blindage des câbles moyenne tension australiens utilise généralement des matériaux métalliques (tels que le cuivre ou l'aluminium) et non métalliques (tels que des polymères conducteurs). Les matériaux de blindage métalliques offrent d'excellentes performances de blindage électromagnétique, tandis que les matériaux polymères conducteurs conviennent mieux aux câbles légers ou aux applications ayant des exigences particulières en matière de poids.
Conformité aux certifications internationales
Les câbles moyenne tension australiens sont généralement conçus pour répondre aux normes de certification internationales telles que CEI (Commission électrotechnique internationale) et UL (Underwriters Laboratories) afin de garantir la fiabilité et la sécurité des câbles dans le monde entier.
Exigences de résistance à l’eau et à la corrosion
Pour les câbles moyenne tension dans certains environnements particuliers (tels que la pose souterraine, un environnement humide ou un environnement marin), la conception de la couche de blindage doit également avoir une résistance élevée à l'eau et à la corrosion pour empêcher l'humidité et les produits chimiques d'envahir l'intérieur du câble.
3. Conception de couche de blindage de différents types de câbles moyenne tension
En fonction du niveau de tension, du scénario d'application et de l'environnement externe, il existe de nombreux types différents de câbles moyenne tension sur le marché australien, et chaque type de conception de couche de blindage de câble a ses propres exigences particulières.
1. Câble en cuivre 11kV
Le câble en cuivre 11 kV est largement utilisé dans les réseaux électriques urbains, les installations industrielles et les systèmes de transmission d'énergie de taille moyenne. Étant donné que le cuivre a une résistance plus faible et une meilleure conductivité, les câbles en cuivre de 11 kV utilisent généralement des conducteurs en cuivre pour garantir des pertes de transmission plus faibles.
Exigences de conception de la couche de blindage : La couche de blindage des câbles en cuivre est généralement composée d'un treillis tressé en cuivre ou d'une feuille d'aluminium. Le treillis tressé en cuivre a de bonnes propriétés électriques et peut réduire efficacement les interférences électromagnétiques. Une feuille d'aluminium est utilisée pour améliorer la durabilité et la résistance mécanique du câble.
Résistance à la corrosion et à l'oxydation : étant donné que les conducteurs en cuivre s'oxydent facilement, des mesures anti-oxydation doivent être prises dans la conception de la couche de blindage des câbles en cuivre pour garantir que le matériau en cuivre ne se détériore pas lorsqu'il est exposé à l'air pendant une longue période.
2. Câble moyenne tension 5kV
Les câbles moyenne tension 5 kV sont généralement utilisés dans les systèmes de transmission d'énergie de petite et moyenne taille, adaptés aux bâtiments commerciaux, aux zones résidentielles et à certains scénarios de demande d'énergie à charge moyenne et faible.
Exigences de conception de la couche de blindage : dans les câbles moyenne tension de 5 kV, la couche de blindage est généralement composée d'une feuille d'aluminium, d'un treillis tressé en cuivre ou d'une couche de polymère conducteur. Bien que la tension soit faible, le câble doit néanmoins avoir une certaine capacité anti-interférence électromagnétique et une certaine sécurité électrique. La couche de blindage de ces câbles ne nécessite généralement pas trop de fonction de protection et se concentre principalement sur la suppression des interférences électromagnétiques.
Sélection des matériaux : le matériau de la couche de blindage des câbles 5 kV est généralement choisi parmi une feuille d'aluminium et des matériaux polymères car ils sont plus légers et ont des performances de blindage électrique suffisantes.
3. Câble moyenne tension 35kV
Le câble moyenne tension 35 kV est principalement utilisé pour les systèmes de transmission d'énergie à grande échelle et est largement utilisé dans les zones industrielles, les grands bâtiments commerciaux et les systèmes électriques nécessitant une transmission d'énergie sur de longues distances.
Exigences de conception du blindage : Dans les câbles moyenne tension 35 kV, la conception du blindage est particulièrement complexe et adopte généralement une structure de blindage multicouche. Cela comprend un blindage extérieur en feuille d'aluminium, un maillage intérieur tressé en cuivre et un matériau de blindage polymère conducteur. Le blindage multicouche peut non seulement supprimer efficacement les interférences électromagnétiques, mais également améliorer la capacité du câble à résister aux dommages mécaniques.
Résistance à l'eau et à la corrosion chimique : les câbles 35 kV sont généralement utilisés dans des environnements difficiles. La conception du blindage doit présenter les caractéristiques de résistance à l'eau, à la corrosion et aux produits chimiques pour garantir que le câble peut fonctionner de manière stable et à long terme dans un environnement humide ou chimiquement contaminé.
4. Câble blindé moyenne tension
Les câbles armés moyenne tension sont conçus pour résister à des chocs mécaniques élevés et sont souvent utilisés dans des environnements nécessitant une protection supplémentaire, tels que les poses souterraines ou exposés à des zones à forte pression externe. Ce type de câble ajoute une gaine métallique (généralement une tresse en fil d'acier ou un matériau en alliage d'aluminium) à l'extérieur de la couche de blindage pour améliorer la résistance à la traction et à la compression du câble.
Exigences de conception du blindage : en plus du blindage électromagnétique conventionnel, la couche de blindage des câbles armés moyenne tension doit également présenter une résistance supplémentaire aux dommages mécaniques. Les matériaux de la gaine (tels que la feuille d'aluminium et la tresse en fil d'acier) offrent une protection pour empêcher les impacts externes d'endommager le câble.
Haute tension et résistance environnementale : étant donné que les câbles blindés moyenne tension sont souvent utilisés dans des environnements difficiles, la couche de blindage doit être conçue pour avoir un degré élevé de résistance à haute tension ainsi qu'une résistance aux UV et à la corrosion.
4. Principaux défis liés à la conception des couches de blindage
Lors de la conception de la couche de blindage des câbles moyenne tension, les ingénieurs doivent relever les défis suivants :
Suppression des interférences électromagnétiques (EMI)
Avec l’application généralisée des équipements électroniques de puissance, les sources d’interférences électromagnétiques augmentent. Par conséquent, la conception de la couche de blindage des câbles moyenne tension doit être suffisamment efficace pour empêcher les ondes électromagnétiques externes d’interférer avec la transmission des signaux de puissance.
Adaptabilité environnementale
La couche de blindage du câble doit maintenir de bonnes performances dans des environnements extrêmes, tels qu'un environnement à haute température, basse température, humidité ou forte corrosion. Lors de la conception, assurez-vous que la sélection des matériaux de la couche de protection peut s'adapter aux différentes exigences environnementales.
Equilibre entre protection mécanique et protection électrique
La couche de blindage doit non seulement avoir une fonction d'isolation électrique, mais également être capable de résister à l'impact mécanique et à la pression du câble dans l'application réelle. Comment équilibrer ces deux besoins constitue un défi important dans la conception des couches de blindage.