Dans les fils et câbles, les structures de blindage se divisent en deux concepts distincts : le blindage électromagnétique et le blindage contre les champs électriques. Le blindage électromagnétique sert principalement à empêcher les câbles de signaux haute fréquence (tels que les câbles RF et les câbles électroniques) de provoquer des interférences avec l'environnement extérieur ou à empêcher les ondes électromagnétiques externes d'interférer avec les câbles transmettant des courants faibles (tels que les câbles de signaux et de mesure), ainsi qu'à réduire les interférences mutuelles entre les câbles. Le blindage contre les champs électriques, quant à lui, est conçu pour équilibrer les champs électriques intenses à la surface du conducteur ou de l'isolant des câbles électriques moyenne et haute tension.
1. Structure et exigences des couches de blindage contre les champs électriques
Le blindage des câbles d'alimentation se divise en blindage conducteur, blindage isolant et blindage métallique. Selon les normes en vigueur, les câbles dont la tension nominale est supérieure à 0,6/1 kV doivent être dotés d'une couche de blindage métallique, qui peut être appliquée sur chaque âme isolée ou sur l'âme du câble dans son ensemble. Pour les câbles dont la tension nominale est d'au moins 3,6/6 kV et utilisant une isolation XLPE (polyéthylène réticulé), ou les câbles dont la tension nominale est d'au moins 3,6/6 kV et utilisant une isolation fine EPR (caoutchouc éthylène-propylène) (ou une isolation épaisse d'au moins 6/10 kV), un blindage semi-conducteur interne et externe est également requis.
(1) Blindage du conducteur et blindage de l'isolant
Blindage du conducteur (blindage semi-conducteur interne) : il doit être non métallique, composé d'un matériau semi-conducteur extrudé ou d'une combinaison de ruban semi-conducteur enroulé autour du conducteur suivi d'un matériau semi-conducteur extrudé.
Blindage isolant (blindage semi-conducteur extérieur) : il est directement extrudé sur la surface extérieure de chaque noyau isolé et est étroitement lié ou décollable de la couche isolante.
Les couches semi-conductrices extrudées intérieures et extérieures doivent être solidement liées à l'isolant, avec une interface lisse, exempte de marques de toronnage visibles, d'arêtes vives, de particules, de brûlures ou de rayures. La résistivité avant et après vieillissement ne doit pas dépasser 1 000 Ω·m pour la couche de blindage du conducteur et 500 Ω·m pour la couche de blindage de l'isolant.
Les matériaux de blindage semi-conducteurs intérieurs et extérieurs sont fabriqués en mélangeant des matériaux isolants correspondants (tels que le polyéthylène réticulé (XLPE) et le caoutchouc éthylène-propylène (EPR)) avec des additifs tels que du noir de carbone, des agents anti-vieillissement et un copolymère éthylène-acétate de vinyle. Les particules de noir de carbone doivent être réparties uniformément dans le polymère, sans agglomération ni mauvaise dispersion.
L'épaisseur des couches de blindage semi-conductrices intérieure et extérieure augmente avec la tension nominale. L'intensité du champ électrique sur la couche isolante étant plus élevée à l'intérieur et plus faible à l'extérieur, l'épaisseur des couches de blindage semi-conductrices doit également être plus importante à l'intérieur et plus fine à l'extérieur. Pour les câbles de 6 à 10 à 35 kV, l'épaisseur de la couche intérieure est généralement comprise entre 0,5 et 0,6 et 0,8 mm.
(2) Blindage métallique
Les câbles dont la tension nominale est supérieure à 0,6/1 kV doivent être dotés d'une couche de blindage métallique. Cette couche doit recouvrir l'extérieur de chaque âme isolée ou l'âme du câble. Le blindage métallique peut être constitué d'un ou plusieurs rubans métalliques, de tresses métalliques, de couches concentriques de fils métalliques ou d'une combinaison de fils et de rubans métalliques.
En Europe et dans les pays développés, où les systèmes à double circuit mis à la terre par résistance sont utilisés et où les courants de court-circuit sont plus élevés, le blindage par fil de cuivre est souvent utilisé. En Chine, les systèmes d'alimentation à circuit unique mis à la terre par bobine de suppression d'arc sont plus courants ; c'est pourquoi le blindage par ruban de cuivre est généralement utilisé. Les fabricants de câbles traitent les rubans de cuivre dur achetés par refente et recuit pour les ramollir avant utilisation. Les rubans de cuivre souples doivent être conformes à la norme GB/T11091-2005 « Rubans de cuivre pour câbles ».
Le blindage en ruban de cuivre doit être constitué d'une couche de ruban de cuivre souple superposée ou de deux couches de ruban de cuivre souple gainé. Le taux de chevauchement moyen doit être de 15 % de la largeur du ruban, avec un taux de chevauchement minimal d'au moins 5 %. L'épaisseur nominale du ruban de cuivre ne doit pas être inférieure à 0,12 mm pour les câbles unipolaires et à 0,10 mm pour les câbles multipolaires. L'épaisseur minimale ne doit pas être inférieure à 90 % de la valeur nominale.
Le blindage des fils de cuivre est constitué de fils de cuivre souples enroulés de manière lâche, dont la surface est fixée par des fils ou des rubans de cuivre enroulés à l'envers. Sa résistance doit être conforme à la norme GB/T3956-2008 « Conducteurs de câbles », et sa section nominale doit être déterminée en fonction de la capacité de courant de défaut.
2. Fonctions des couches de blindage et leur relation avec les tensions nominales
(1) Fonctions du blindage semi-conducteur intérieur et extérieur
Les conducteurs de câbles sont généralement constitués de plusieurs fils toronnés et compactés. Lors de l'extrusion de l'isolant, des espaces, des bavures ou des irrégularités de surface entre la surface du conducteur et la couche isolante peuvent provoquer une concentration du champ électrique, entraînant des décharges partielles et des décharges arborescentes, dégradant ainsi les performances électriques. L'extrusion d'une couche de matériau semi-conducteur (blindage du conducteur) entre la surface du conducteur et la couche isolante permet une liaison étroite avec l'isolant. La couche semi-conductrice étant au même potentiel que le conducteur, les espaces entre eux ne subissent pas les effets du champ électrique, empêchant ainsi les décharges partielles.
De même, les espaces entre la surface de l'isolant extérieur et la gaine métallique (ou blindage métallique) peuvent également entraîner des décharges partielles, notamment à des tensions nominales élevées. L'extrusion d'une couche de matériau semi-conducteur (blindage) sur la surface de l'isolant extérieur forme une surface équipotentielle avec la gaine métallique, éliminant ainsi les effets du champ électrique dans les espaces et empêchant les décharges partielles.
(2) Fonctions du blindage métallique
Les fonctions du blindage métallique comprennent : la conduction des courants capacitifs en conditions normales, la circulation des courants de court-circuit (défaut), le confinement du champ électrique dans l'isolant (réduction des interférences électromagnétiques avec l'environnement extérieur) et l'uniformisation des champs électriques (champs électriques radiaux). Dans les systèmes triphasés à quatre fils, il fait également office de ligne neutre, transportant les courants déséquilibrés, et assure l'étanchéité radiale.
3. À propos d'OW Cable
En tant que fournisseur leader de matières premières pour fils et câbles, OW Cable propose du polyéthylène réticulé (XLPE), des rubans et des fils de cuivre de haute qualité, ainsi que d'autres matériaux de blindage largement utilisés dans la fabrication de câbles d'alimentation, de communication et de câbles spéciaux. Nos produits sont conformes aux normes internationales et nous nous engageons à fournir à nos clients des solutions de blindage de câbles fiables.
Date de publication : 24 mars 2025