Matériaux de câbles étanches à l'eau
Les matériaux d'étanchéité à l'eau se divisent généralement en deux catégories : l'étanchéité active et l'étanchéité passive. L'étanchéité active exploite les propriétés d'absorption et de gonflement de ces matériaux. En cas de dommage à la gaine ou au joint, ces matériaux se dilatent au contact de l'eau, limitant ainsi sa pénétration dans le câble. Parmi ces matériaux, on trouve notamment :gel expansif absorbant l'eau, ruban adhésif imperméable, poudre imperméable,fil imperméableet un cordon étanche. L'étanchéité passive, quant à elle, utilise des matériaux hydrophobes pour empêcher l'eau de pénétrer à l'extérieur du câble lorsque la gaine est endommagée. Parmi les exemples de matériaux d'étanchéité passive, on peut citer la pâte à base de pétrole, l'adhésif thermofusible et la pâte thermo-expansible.
I. Matériaux d'étanchéité passive
Le remplissage des câbles avec des matériaux hydrofuges passifs, comme de la pâte de pétrole, était la principale méthode d'étanchéité utilisée dans les premiers câbles électriques. Cette méthode empêche efficacement l'eau de pénétrer dans le câble, mais présente les inconvénients suivants :
1. Cela augmente considérablement le poids du câble ;
2. Cela entraîne une réduction des performances conductrices du câble ;
3. La pâte de pétrole contamine gravement les joints de câbles, rendant le nettoyage difficile ;
4. Le processus de remplissage complet est difficile à contrôler, et un remplissage incomplet peut entraîner de mauvaises performances d'étanchéité.
II. Matériaux actifs de blocage de l'eau
Actuellement, les matériaux actifs d'étanchéité utilisés dans les câbles sont principalement des rubans, des poudres, des cordons et des fils hydrofuges. Comparés aux pâtes de pétrole, ces matériaux présentent les caractéristiques suivantes : une forte absorption d'eau et un taux de gonflement élevé. Ils absorbent l'eau rapidement et gonflent tout aussi vite pour former une substance gélatineuse qui bloque les infiltrations d'eau, garantissant ainsi l'étanchéité du câble. De plus, ces matériaux sont légers, propres et faciles à installer et à assembler. Ils présentent toutefois certains inconvénients :
1. La poudre hydrofuge est difficile à appliquer uniformément ;
2. Le ruban ou le fil étanche à l'eau peut augmenter le diamètre extérieur, ce qui nuit à la dissipation de la chaleur, accélère le vieillissement thermique du câble et limite sa capacité de transmission ;
3. Les matériaux actifs d'étanchéité sont généralement plus chers.
Analyse de l'étanchéité à l'eau : Actuellement, en Chine, la principale méthode utilisée pour empêcher l'eau de pénétrer dans la couche isolante des câbles consiste à renforcer la couche étanche. Toutefois, pour une étanchéité complète, il est indispensable de prendre en compte non seulement la pénétration radiale de l'eau, mais aussi d'empêcher efficacement sa diffusion longitudinale une fois qu'elle a pénétré dans le câble.
Couche d'isolation étanche en polyéthylène (gaine intérieure) : L'extrusion d'une couche étanche en polyéthylène, associée à une couche absorbante d'humidité (telle qu'un ruban étanche), permet de répondre aux exigences d'étanchéité longitudinale et de protection contre l'humidité des câbles installés en environnements modérément humides. La couche étanche en polyéthylène est facile à fabriquer et ne nécessite aucun équipement supplémentaire.
Couche d'isolation étanche en polyéthylène avec ruban d'aluminium plastifié : Si les câbles sont installés dans l'eau ou dans des environnements extrêmement humides, l'étanchéité radiale des couches d'isolation en polyéthylène peut s'avérer insuffisante. Pour les câbles exigeant une étanchéité radiale supérieure, il est désormais courant d'enrouler une couche de ruban composite aluminium-plastique autour de l'âme du câble. Ce joint est des centaines, voire des milliers de fois plus étanche que le polyéthylène pur. Dès lors que la jointure du ruban composite est parfaitement collée et étanche, la pénétration d'eau est quasi impossible. La mise en œuvre du ruban composite aluminium-plastique nécessite un processus d'enroulement et de collage longitudinal, impliquant des investissements supplémentaires et des modifications d'équipement.
En pratique, l'obtention d'une étanchéité longitudinale à l'eau est plus complexe que l'étanchéité radiale. Diverses méthodes, comme la modification de la structure du conducteur par une conception compacte, ont été utilisées, mais leur efficacité est restée minime car des espaces subsistent dans le conducteur compact, permettant à l'eau de diffuser par capillarité. Pour obtenir une véritable étanchéité longitudinale à l'eau, il est nécessaire de combler ces espaces dans le conducteur multibrins avec des matériaux étanches. Deux niveaux de mesures et de structures peuvent être utilisés pour réaliser une étanchéité longitudinale à l'eau dans les câbles :
1. Utilisation de conducteurs étanches. Ajouter un cordon étanche, de la poudre étanche, du fil étanche ou enrouler du ruban étanche autour du conducteur fortement serré.
2. Utilisation d'âmes étanches. Lors de la fabrication du câble, remplir l'âme avec du fil ou du cordon étanche, ou l'envelopper d'un ruban étanche semi-conducteur ou isolant.
Actuellement, le principal défi du blocage longitudinal de l'eau réside dans les conducteurs bloquant l'eau : comment remplir les espaces entre les conducteurs avec des substances bloquant l'eau et quelles substances utiliser restent un axe de recherche majeur.
III. Conclusion
La technologie d'étanchéité radiale repose principalement sur l'utilisation de couches isolantes étanches enroulées autour de la couche isolante du conducteur, avec une couche absorbant l'humidité ajoutée à l'extérieur. Pour les câbles moyenne tension, on utilise généralement un ruban composite aluminium-plastique, tandis que les câbles haute tension utilisent généralement des gaines d'étanchéité métalliques en plomb, en aluminium ou en acier inoxydable.
La technologie d'étanchéité longitudinale consiste principalement à combler les espaces entre les brins conducteurs avec des matériaux étanches afin d'empêcher la diffusion de l'eau le long du cœur du câble. D'après les développements technologiques actuels, le remplissage avec une poudre étanche est relativement efficace pour l'étanchéité longitudinale.
L'obtention de câbles étanches affectera inévitablement la dissipation de chaleur et les performances conductrices du câble ; il est donc essentiel de sélectionner ou de concevoir la structure de câble étanche appropriée en fonction des exigences d'ingénierie.
Date de publication : 14 février 2025