Câbles isolés XLPE : dispositif, conception, avantages, applications

Actuellement, il y a une augmentation constante de la production et de la consommation de câbles avec isolation XLPE sur le marché russe des produits de câbles et de fils. La désignation russe de ces câbles est XLPE, l'anglais est XLPE, l'allemand est VPE et le suédois est PEX.

Notons les principaux avantages des câbles à isolation XLPE (câbles XLPE) par rapport aux câbles à isolation papier imprégné (câbles BPI) :

• selon les conditions de pose, le débit des câbles XLPE est 1,2 à 1,3 fois plus élevé en raison de la température à long terme admissible plus élevée,

• la résistance thermique des câbles XLPE aux courants de court-circuit (SC) est plus élevée du fait de la température limite plus élevée, les claquages ​​spécifiques des câbles XLPE sont 10 à 15 fois inférieurs à ceux des câbles BPI,

• longue durée de vie du câble XLPE (fourni par les fabricants depuis plus de 50 ans),

• conditions plus faciles d'installation des câbles XLPE en raison de la réduction du poids, du diamètre, du rayon de courbure, de l'absence de gaine lourde en plomb (ou en aluminium),

• Les câbles XLPE peuvent être posés à des températures négatives (jusqu'à -20°C) sans préchauffage grâce à l'utilisation de matériaux polymères pour l'isolation et la gaine,

• l'absence de composants liquides dans la construction des câbles XLPE réduit le temps et les coûts d'installation,

• Les câbles XLPE sont extrêmement respectueux de l'environnement en raison de l'absence de fuite d'huile et de pollution de l'environnement en cas de panne,

• l'hygroscopicité des éléments structuraux du câble XLPE est bien inférieure à celle du câble BPI, propriétés diélectriques élevées de l'isolant,

• Les câbles XLPE n'ont aucune restriction sur la différence de niveau du cheminement du câble.

Riz. 1. Câble isolé XLPE

La principale caractéristique des câbles XLPE est leur isolation fondamentalement nouvelle - polyéthylène réticulé... Le polyéthylène en tant qu'isolant est connu depuis longtemps. Mais le polyéthylène thermoplastique classique présente de sérieux inconvénients, dont le principal est une forte détérioration des performances à des températures proches du point de fusion. L'isolation en polyéthylène thermoplastique commence à perdre sa forme, ses caractéristiques électriques et mécaniques déjà à une température de 85 ° C.

L'isolation XLPE conserve sa forme, ses caractéristiques électriques et mécaniques même à 130 °C.

Le terme « réticulation » ou « vulcanisation » fait référence au traitement du polyéthylène au niveau moléculaire. Les réticulations formées lors du processus de réticulation entre les macromolécules de polyéthylène créent une structure tridimensionnelle qui détermine les caractéristiques électriques et mécaniques élevées du matériau, une hygroscopicité plus faible et une plage de températures de fonctionnement plus large.

Dans l'industrie mondiale du câble, deux technologies de réticulation sont utilisées dans la production de câbles électriques, la principale différence entre elles étant le réactif avec lequel se déroule le processus de réticulation du polyéthylène.

La technologie la plus courante est la réticulation au peroxyde, lorsque le polyéthylène est réticulé à l'aide de produits chimiques spéciaux - des peroxydes dans un environnement de gaz neutre à une certaine température et pression.Cette technologie permet d'obtenir un degré suffisant de réticulation. liaison dans toute l'épaisseur de l'isolant et de garantir l'absence d'inclusions d'air. En plus de bonnes propriétés diélectriques, il a également une plage de température de fonctionnement plus large que les autres matériaux d'isolation de câble et d'excellentes propriétés mécaniques. La technologie au peroxyde est utilisée dans la production de câbles moyenne et haute tension.

La réticulation à résistance nulle est moins courante, où des composés spéciaux (silanes) sont ajoutés au polyéthylène pour assurer la réticulation à une température plus basse. Le secteur d'application de cette technologie moins chère couvre les câbles basse et moyenne tension.

Le premier fabricant russe de câbles XLPE en 1996 était la société moscovite ABB Moskabel, qui utilisait la technologie de réticulation au peroxyde. En 2003, JSC "Kamkabel" est devenu le premier fabricant russe de câbles XLPE en polyéthylène réticulé au silane.

Il existe deux versions de câbles XLPE - à trois conducteurs et à un conducteur. Les câbles XLPE sont généralement produits dans une conception à un seul conducteur (Fig. 2).

Riz. 2.Vue externe d'un câble unipolaire XLPE : 1- conducteur étanche multifilaire rond porteur de courant, 2- blindage le long de l'âme en polyéthylène réticulé semi-conducteur, 3- isolation en polyéthylène réticulé, 4- blindage le long de l'isolant en polyéthylène réticulé semi-conducteur, 5 — couche de séparation constituée d'un ruban semi-conducteur ou d'un ruban d'étanchéité semi-conducteur, 6 — blindage de fils de cuivre fixés par un ruban de cuivre, 7 — couche de séparation constituée de deux rubans de papier crêpé, tissu caoutchouté, ruban polymère ou ruban d'étanchéité, 8-couche de séparation en aluminium-polyéthylène ou ruban mica, 9-enveloppe en polyéthylène, PVC-plastique

Une caractéristique distinctive de la version à trois conducteurs du câble XLPE est la présence d'une charge extrudée phase-phase constituée d'un mélange plastique de polyéthylène ou de chlorure de polyvinyle (PVC).

L'utilisation de câbles XLPE unipolaires permet, tout d'abord, d'assurer une fiabilité accrue de l'alimentation grâce à une forte réduction de la probabilité d'un court-circuit phase-phase. La probabilité de destruction simultanée en un seul endroit de l'isolation de deux câbles unipolaires structurellement indépendants (connecteurs ou embouts) correspond à la probabilité d'endommagement phase-phase d'un bus à jeux de barres isolés, c'est-à-dire très petit.

La probabilité de défauts à la terre monophasés avec des câbles unipolaires isolés XLPE est bien moindre qu'avec des câbles BPI tripolaires. Ceci est réalisé à la fois par la conception de câbles XLPE unipolaires et par les propriétés diélectriques supérieures de l'isolation.

La version unipolaire des câbles XLPE permet une section de fils conducteurs de courant jusqu'à 800 mm. Les câbles avec une telle section peuvent rivaliser avec succès avec les barres omnibus utilisées dans les systèmes d'alimentation électrique des entreprises énergivores.

Le blindage des éléments du câble est nécessaire à la compatibilité électromagnétique du câble avec divers circuits extérieurs et pour assurer la symétrie du champ électrique autour de l'âme du câble et donc créer des conditions plus favorables au fonctionnement de l'isolation. Les blindages intérieurs sont en plastique semi-conducteur, le blindage extérieur est en fils et feuillards de cuivre.

La gaine de protection extérieure protège les éléments internes du câble de la pénétration d'humidité et des dommages mécaniques pendant l'installation et le fonctionnement. Les gaines extérieures des câbles XLPE sont en polyéthylène haute résistance ou en composé PVC.

Riz. 3. Câble avec isolation XLPE APvPg

Désignations alphanumériques conventionnelles (marquage) des câbles avec isolation XLPE :

• A — conducteur en aluminium, pas de désignation — conducteur en cuivre,

• PV — matériau isolant — polyéthylène réticulé (vulcanisé),

• P ou V — boîtier en polyéthylène ou en plastique PVC,

• y - coque en polyéthylène renforcé avec une épaisseur accrue,

• ng — gaine en composé de PVC à faible inflammabilité,

• ngd — boîtier en composé de PVC à faibles émissions de fumée et de gaz,

• d — étanchéité longitudinale de l'écran avec des rubans étanches,

• 1 ou 3 - le nombre de fils avec courant,

• 50—800 section transversale du fil conducteur de courant, mm2,

• gzh-étanchéité du fil conducteur de courant, 2 16-35-section de l'écran, mm,

• 1-500 — tension nominale, kV.

Exemple de désignation : câble APvPg 1×240/35-10 avec âme aluminium (A), isolation XLPE (Pv), gaine polyéthylène (P), blindage (g), massif (1), section conducteur 240 mm. section 35 mm, tension nominale 10 kV.