Composé de blindage pour conducteur de câble MT : collé, dénudable et conforme aux normes

Content

1 Le travail du bouclier conducteur, en particulier
2 Collé ou décapable : deux philosophies de conception différentes
3 Bases de formulation du composé de blindage conducteur
4 Normes qui définissent une qualité acceptable
5 Water Treeing : le mode de défaillance auquel cette couche est conçue pour résister
6 Spécification du blindage du conducteur pour une nouvelle conception de câble

Le travail du bouclier conducteur, en particulier

Retirez l'isolation d'un câble moyenne tension et la première chose que vous trouverez sous la surface extérieure du conducteur n'est pas du tout une isolation : il s'agit d'une fine couche semi-conductrice noire extrudée directement sur le conducteur toronné. Il s'agit du blindage du conducteur, parfois appelé blindage des torons, et c'est un matériau distinct avec son propre ensemble d'exigences, distinct du blindage isolant qui se trouve à l'extérieur de l'isolation.

Sa fonction est étroite mais essentielle : éliminer les concentrations de contraintes électriques qui autrement se formeraient à chaque espace entre les brins conducteurs. Un conducteur toronné nu est géométriquement irrégulier à un niveau microscopique, et une irrégularité sous haute tension signifie une répartition inégale du champ. Le blindage du conducteur lisse cela, présentant à l'isolation une surface propre et cylindrique uniforme contre laquelle se lier.

Parce qu'elle se situe au point le plus profond et le plus sollicité de la section transversale du câble, cette couche est moins indulgente pour les défauts que presque tout autre matériau de la construction. Un vide ou une saillie se situe ici plus près du gradient de champ le plus élevé dans le câble que le même défaut ailleurs.

Collé ou décapable : deux philosophies de conception différentes

Composés de blindage de conducteur de câble MT se répartissent en deux grandes catégories en fonction de la façon dont ils interagissent avec la couche isolante située au-dessus d’eux. Les écrans collés forment une liaison adhésive solide et essentiellement permanente avec l'isolant, ce qui maximise l'intégrité de cette interface et minimise le risque de formation de vides à la limite au fil du temps.

Les blindages dénudables sont formulés pour se détacher proprement de l'isolation lorsqu'un technicien doit préparer une extrémité de câble pour une épissure ou une terminaison. Il ne s'agit pas d'un matériau de moindre qualité : il s'agit d'un ensemble d'additifs différent, comprenant souvent un agent de libération contrôlée ou un système de résine choisi spécifiquement pour limiter la force d'adhésion à une plage cible suffisamment faible pour être dénudée à la main, mais suffisamment élevée pour empêcher une séparation induite par le champ pendant le service.

Le choix entre les deux n’est pas une décision purement matérielle. Les services publics et les utilisateurs industriels qui effectuent fréquemment des réparations ou des terminaisons de câbles sur le terrain spécifient souvent des blindages dénudables pour réduire le travail d'installation, tandis que les applications dans lesquelles le câble sera rarement, voire jamais, reconnecté peuvent favoriser l'intégrité d'interface plus forte d'un système lié. Une mauvaise spécification ne provoque pas d'échec immédiat, mais elle crée des frictions - soit des colleurs luttant contre une interface qui ne se libère pas, soit une liaison plus faible que ce dont l'application a réellement besoin.

Bases de formulation du composé de blindage conducteur

La plupart des composés de blindage conducteur sont construits sur une base de polyoléfine – un copolymère éthylène-acétate de vinyle avec une teneur relativement élevée en acétate de vinyle est courant, choisi en partie parce que sa polarité améliore la compatibilité avec le noir de carbone conducteur et en partie parce qu'il prend en charge les systèmes de réticulation au peroxyde utilisés dans les couches de blindage thermodurcies.

Le noir de carbone conducteur est dispersé à travers la résine à une charge suffisamment élevée pour amener la résistivité volumique dans une plage de travail, généralement comprise entre environ 10⁻¹ et 10⁸ ohm-cm sur une construction de câble finie. Obtenir la résistivité dans la plage ne représente que la moitié du travail : le noir de carbone doit également rester uniformément dispersé au cours de cycles thermiques répétés tout au long de la durée de vie du câble.

Pour compléter la formulation, un peroxyde organique gère la réticulation, et pour les qualités pelables, un aide à la réduction de la force de décapage (le caoutchouc nitrile est un choix courant) est mélangé pour contrôler l'adhérence. Des auxiliaires technologiques et des antioxydants complètent l'ensemble, tout comme ils le font dans les composés de blindage isolant, bien que les ratios spécifiques diffèrent car un blindage conducteur n'a pas besoin de correspondre aux propriétés diélectriques de l'isolant, mais uniquement à son interface physique.

Normes qui définissent une qualité acceptable

ANSI/ICEA S-94-649 est la principale norme de référence pour les matériaux de blindage des conducteurs sur les câbles neutres concentriques de 5 à 46 kV, fixant les limites de vide et de saillie ainsi que les exigences d'épaisseur minimale en tout point le long du blindage. AEIC CS8 couvre un terrain similaire pour les câbles de qualité utilitaire et est fréquemment référencé aux côtés des spécifications ICEA dans les spécifications d'achat de câbles.

Ces normes ne fixent pas seulement une barre de réussite/échec pour le câble fini : elles définissent efficacement à quoi ressemblent la dispersion et la qualité d'extrusion du noir de carbone « acceptables » pour le composé lui-même, puisque le nombre de vides et de saillies est une lecture directe de la qualité du mélange et du traitement du composé. Un composé qui respecte systématiquement ces limites dans des conditions de production, et pas seulement dans un échantillon de laboratoire, est ce qui différencie un fournisseur fiable de celui dont les numéros de fiche technique ne tiennent pas sur la ligne.

Certaines spécifications exigent également une qualité de blindage de conducteur « ultra-lisse », utilisée dans des applications à haute tension ou plus exigeantes où les tolérances de douceur standard ne sont pas assez strictes. Il ne s’agit pas tant d’une chimie différente que d’un objectif de dispersion et de traitement plus strict appliqué à la même famille de formulations de base.

Water Treeing : le mode de défaillance auquel cette couche est conçue pour résister

L'arborescence aquatique est un mécanisme de dégradation lente propre aux câbles à isolation polymère fonctionnant dans des environnements humides ou enterrés. Des canaux microscopiques – les « arbres » – se développent à travers l’isolant au fil des années, commençant généralement à un défaut ou un point de contamination près du blindage conducteur ou de l’interface du blindage isolant, pour finalement se connecter à un chemin qui déclenche une panne électrique.

Étant donné que l'interface du blindage du conducteur est l'endroit où les arbres naissent le plus souvent, la qualité de cette interface a une influence considérable sur la durée de vie du câble. C'est pourquoi les composés de blindage des conducteurs sont évalués à l'aide du test d'arborescence accélérée à l'eau (AWTT), qui soumet un échantillon de câble à une tension et une humidité élevées pour compresser des années de vieillissement en une période de test gérable.

Un composé qui fonctionne bien dans les tests AWTT n'est pas nécessairement un composé avec une chimie de base différente - il s'agit généralement d'un composé avec un noir de carbone plus propre (contamination et teneur en cendres plus faibles), une meilleure dispersion et une interface physique plus douce avec l'isolation. En pratique, cela signifie que les mêmes facteurs de qualité qui déterminent le nombre de vides et de saillies déterminent également la résistance à l'eau à long terme, ce qui explique en partie pourquoi les fabricants considèrent le contrôle qualité de la surface comme indissociable des performances électriques de ce matériau.

Spécification du blindage du conducteur pour une nouvelle conception de câble

Lors de la rédaction d'un cahier des charges ou de l'évaluation d'un fournisseur Composé de blindage de conducteur de câble MT , quelques points de contrôle comptent plus qu'un examen général de la fiche technique. Tout d'abord, confirmez quelle norme régit l'application (ICEA S-94-649, AEIC CS8 ou une spécification spécifique à un service public) puisque les limites de vide et de saillie varient entre elles et qu'un composé qualifié pour l'un peut ne pas en répondre automatiquement à un autre.

Deuxièmement, choisissez entre un câble collé et un câble dénudable en fonction de la manière dont le câble sera réellement installé et entretenu, et pas seulement en fonction de ce qu'une conception précédente utilisait. Troisièmement, demandez des données AWTT ainsi que des propriétés électriques et mécaniques standard ; un composé peut paraître identique sur une fiche technique de base de résistivité et de traction tout en se comportant très différemment sous vieillissement accéléré.

Enfin, confirmez la compatibilité avec le composé isolant spécifique avec lequel il sera co-extrudé. Le blindage et l'isolation du conducteur n'ont pas besoin d'une chimie identique, mais ils ont besoin de caractéristiques de traitement adaptées : l'écoulement de fusion, le temps de durcissement et le comportement de dilatation thermique doivent tous s'aligner suffisamment étroitement pour que l'interface reste exempte de défauts tout au long du processus d'extrusion, pas seulement lors de tests isolés.