Lorsque les lignes de transport s'étendent de sous-stations protégées vers des environnements de distribution directe ou longue distance à forte charge, les spécifications de performance électrique à elles seules ne suffisent pas.Les câbles doivent résister à d' immenses contraintes mécaniques, y compris les charges de traction lors de l'installation, les forces de concassage du trafic de véhicules lourds et les effets des changements géologiques.
Le présent rapport sur les performances de durabilité analyse les caractéristiques de génie structurel des câbles YJV62 et YJV72 (notés 35 kV et plus),détaillant les principes mécaniques et physiques qui les établissent comme composants essentiels des réseaux de distribution et de sous-stations de moyenne tension.
Analyse structurelle: Caractéristiques mécaniques des blindages à double couche
Une caractéristique distincte des câbles YJV62/YJV72 (voir section transversale structurelle) est leur système de protection à double couche.Chaque couche de blindage remplit une fonction mécanique spécifique..
Couche intérieure: fil d'acier grossier (protection contre la traction)
Fonction principale:Il agit comme le principal élément supportant la charge pour les forces de traction.
Principe d'ingénierie:Les câbles sont soumis à d'immenses forces de traction lors de leur installation dans des tranchées profondes ou des puits verticaux.empêchant ainsi la déformation par traction des conducteurs en cuivre; cette déformation augmenterait autrement la résistance électrique et causerait des dommages permanents au câble.
Criticité de l'application:Une exigence obligatoire pour les installations horizontales de traction et verticales (risers) sur de longues distances impliquant des changements significatifs d'altitude.
Structure extérieure: ruban adhésif en acier (protection latérale)
Fonction principale:Résistance à la pression latérale.
Principe de conception:Une fois enterré, le câble est soumis à la fois à une pression statique du sol et à des charges dynamiques (comme les camions lourds qui roulent sur des tranchées peu profondes).répartition de la pression extérieure autour de la circonférence du câble pour éviter la déformation de l'isolation XLPE ◄ qui pourrait autrement entraîner une défaillance de l'isolation au niveau de tension de 35 kV.
Criticité de l'application:Une caractéristique essentielle pour les installations directement enterrées sous les routes, aux passages à niveau ferroviaires et dans les zones industrielles lourdes.
Scénario d'application: correspondance des caractéristiques mécaniques avec les exigences en matière d'infrastructure
Les câbles YJV62/YJV72 sont spécialement conçus pour les environnements à haute tension.
A. lignes d'entrée et de sortie de la sous-station
Les sous-stations sont caractérisées par une disposition de câbles dense et complexe et un risque élevé de courants de faille.La structure de blindage métallique à deux couches fournit un blindage électromagnétique critique (confinement radial du champ électrique) et une protection physique dans les tranchées de câbles bondées, ce qui garantit que les forces électromagnétiques immenses de court-circuit ne provoquent pas de déformation physique ou de rupture des câbles lors d'un événement de défaillance.
B. Entrée directe de charge lourde / transmission d'énergie longue distance
L'utilisation de conduits en béton n'est souvent pas économiquement réalisable lors de la pose de lignes de 35 kV en terrain ouvert.La structure extérieure en ruban d'acier fournit la protection de blindage nécessaire, ce qui permet au câble de résister au contact direct avec le remplissage rocheux et de résister aux contraintes de flexion continues causées par le sédimentation du sol.
C. Passages routiers et ponts
Les charges dynamiques génèrent une pression latérale intense et cyclique.Une conception de blindage à double couche (utilisant du fil d'acier grossier ou du ruban adhésif en acier) représente la norme technique minimale pour les installations de forage directionnel horizontal (HDD) et les applications de passage routier.
Principes de base de l'ingénierie: caractéristiques thermiques et électrodynamiques à 35 kV
Le fonctionnement à 35 kV génère des contraintes électriques bien supérieures à celles des systèmes basse tension.
- Résistance diélectrique XLPE: L'isolation en polyéthylène (XLPE) est spécialement conçue pour résister à des gradients de champ électrique élevés sans décharge partielle.Même de minuscules écarts d'air à l'intérieur de l'isolation peuvent déclencher un "arbreage électrique"Ces câbles utilisent un procédé d'extrusion de précision pour créer une couche d'isolation épaisse, éliminant ainsi efficacement ces écarts d'air.
- Couche semi-conductive: le schéma montre une couche de matière noire située au-dessus du conducteur de cuivre et en dessous du bouclier métallique; c'est la couche de blindage semi-conductive.Sa fonction est d'homogénéiser le champ électrique et de prévenir les points de concentration de la contrainte du champ électriqueDans le cas contraire, ces points de concentration de contraintes pourraient conduire à une ionisation de l'air, provoquant par la suite la dégradation de l'isolation XLPE (polyéthylène en liaison transversale) de l'intérieur vers l'extérieur.
- Le courant de charge capacitif: à une tension de 35 kV, le câble se comporte comme un grand condensateur.Ce courant peut être important.La conception géométrique précise de l'isolation XLPE et des couches semi-conductives vise à minimiser cette perte diélectrique.
Manuel d'installation sur site et d'urgence géologique
La pose de câbles blindés de 35 kV nécessite l'utilisation de machines lourdes et le strict respect des spécifications d'installation physique.
- Calcul de la tension: il est strictement interdit de dépasser la tension de traction maximale admissible.Cette limite est généralement calculée en fonction de la surface de la section transversale du conducteur et de la résistance à la traction du fil d'acier.Le dépassement de cette limite peut entraîner une déformation permanente du conducteur de cuivre.
- Limites de rayon de flexion: en raison de l'utilisation de fils d'acier épais et de rubans d'acier dans la couche de blindage,le rayon de flexion minimum doit être strictement maintenu à au moins 20 fois le diamètre du câble (et au moins 25 fois pendant le processus de traction)Le pliage forcé d'un rayon plus petit peut entraîner la boucle de l'acier vers l'intérieur, écrasant la couche d'isolation XLPE et rendant le câble incapable de répondre à ses spécifications de performance nominale de 35 kV.
- Couverture de tranchées et remplissage thermiquement stable:
- Il est strictement interdit de poser directement des câbles sur la roche; une couche de sable ou de terre sécurisée d'au moins 100 mm d'épaisseur doit être installée.
- Dans les projets de transmission haute tension, la résistivité thermique du sol environnant est essentielle.Les matériaux de remplissage thermiquement stables doivent être utilisés pour éviter l'accumulation de chaleur (ce qui peut entraîner une résistance électrique accrue et une durée de vie réduite du câble).
- Installez des dalles de béton ou des bandes d'avertissement au-dessus des câbles.
- Criticité des joints de câbles: pour les systèmes de 35 kV, les joints de champ (points de raccordement des câbles) représentent le maillon le plus faible.et les niveaux d'humidité pendant l'assemblage conjoint doivent rester inférieurs aux limites spécifiéesLes cônes de contrainte (ou cônes de soulagement de contrainte) doivent être installés par du personnel qualifié pour contrôler efficacement la distribution du champ électrique au point de détachement du câble.
- Connexion et mise à la terre de la gaine: les fils d'acier grossiers et les rubans d'acier doivent être reliés et mis à la terre de manière fiable aux extrémités.Les courants de circulation induits dans l'armure par les conducteurs de 35 kV doivent être correctement gérés pour éviter la surchauffe.
FAQ en ingénierie
- Q: Pourquoi les fils d'acier épais sont-ils utilisés au lieu de simples rubans d'acier?
R: Bien que les bandes d'acier offrent une excellente résistance à la pression latérale (écrasement), leur résistance à la traction est très faible.Des fils d'acier épais servent de cadre structurel, supportant le poids du câble pendant l'installation et empêchant les dommages aux noyaux internes du câble. - Q: Les câbles YJV62/YJV72 peuvent-ils être installés dans des puits verticaux?
R: Oui, mais ces installations impliquent des charges de traction importantes.les câbles doivent être correctement fixés à intervalles réguliers pour supporter leur propre poids.Les pinces ne doivent pas endommager la gaine extérieure en PVC, sinon l'humidité pourrait s'infiltrer et atteindre les rubans d'acier, provoquant une corrosion rapide. - Comment l'armure à double couche affecte-t-elle la dissipation de chaleur?
Réponse: Les couches métalliques possèdent une bonne conductivité thermique, ce qui facilite la dissipation de la chaleur radiale.si plusieurs câbles blindés sont posés à proximité, par exemple lorsqu'ils sont étroitement regroupés dans des conduits de câbles, des effets de chauffage mutuels se produisent.Par conséquent, la capacité de charge du courant (courant nominal) doit être déduite en fonction du nombre de câbles du groupe et de la résistivité thermique du sol environnant.
