Terminaison de câbles MV & HV sur les équipements et raccords
Problèmes généraux et considérations dans la terminaison électrique
Lorsqu'il s'agit de terminer les connexions électriques dans les armoires de distribution intérieures, les moteurs électriques, les transformateurs de puissance, les transformateurs d'instrumentation et autres équipements à moyenne tension (MT, où la plage de tension est 1 kV<V<60 kV) et haute tension (HT, avec V≥60 kV), plusieurs défis émergent. Ces problèmes découlent souvent de la complexité des conceptions de terminaison, en particulier celles liées aux armoires de distribution. Pour répondre efficacement à ces préoccupations, une coordination étroite avec le fabricant de l'équipement n'est pas seulement recommandée, mais essentielle.
Facteurs à prendre en compte dans la terminaison des machines électriques et les transitions de câbles souterrains vers aériens
Facteurs dans la terminaison des machines électriques
Lors de la terminaison des machines électriques, un ensemble complet de facteurs doit être soigneusement pris en compte pour assurer un fonctionnement sûr, fiable et efficace :
Barres de liaison et structures de soutien : La conception, le matériau et la résistance des barres de liaison et de leurs structures de soutien sont cruciaux. Ils doivent résister aux courants électriques, aux contraintes mécaniques et aux forces potentielles de court-circuit tout en maintenant un alignement et une stabilité corrects.
Structure d'isolation du disjoncteur : L'intégrité de l'isolation à l'intérieur des disjoncteurs est vitale pour prévenir les défaillances électriques. Elle doit pouvoir résister à la tension nominale, aux surtensions transitoires et aux conditions environnementales sans faillir.
Analyse des décharges partielles (DP) : La réalisation d'une analyse des décharges partielles aide à détecter les premiers signes de dégradation de l'isolation. Les décharges partielles peuvent indiquer des faiblesses potentielles dans le système d'isolation, qui, si elles ne sont pas traitées, pourraient conduire à des pannes catastrophiques.
Matériau d'isolation : Le choix du matériau d'isolation, qu'il s'agisse d'huile, de hexafluorure de soufre (SF6) ou de vide, a un impact significatif sur les performances. Chaque matériau a ses propres avantages et limites en termes de résistance à l'isolation, de capacités d'extinction d'arc, d'impact environnemental et de besoins en maintenance.
État du système de calage : Le système de calage, qui sécurise les composants en place, doit être en bon état. Un système de calage défectueux peut entraîner des connexions lâches, une résistance électrique accrue et un risque de surchauffe.
Type de gaz de refroidissement : Pour les machines qui s'appuient sur des systèmes de refroidissement à base de gaz, le type de gaz utilisé affecte la dissipation de chaleur et les performances globales. Les différents gaz ont des conductivités thermiques et des capacités de transport de chaleur variables.
Proximité des composants mis à la terre par rapport aux conducteurs à haute tension : L'emplacement des composants mis à la terre par rapport aux conducteurs à haute tension est critique. Une proximité excessive peut augmenter le risque de fuite électrique, de flashover ou d'interférences, nécessitant une isolation et un espacement appropriés.
Terminaisons pour la transition des câbles souterrains vers les lignes aériennes
Les terminaisons pour la transition des câbles souterrains vers les lignes aériennes, communément appelées terminaisons OH/OG, jouent un rôle clé dans les réseaux de distribution électrique. Ces terminaisons sont généralement conçues pour des systèmes avec des tensions nominales allant jusqu'à 36 kV. Leurs fonctions principales incluent la connexion du système de distribution à des armoires de distribution pré-assemblées, intérieures ou extérieures, et la facilitation du routage de l'énergie électrique tout en évitant la nécessité de lignes aériennes traversant les zones urbaines.
Les terminaisons OH/OG sont compatibles avec les câbles isolés en papier imprégné d'huile et en polyéthylène réticulé (XLPE), qui peuvent être à noyau simple ou triple. Elles sont installées en extérieur et montées sur des structures métalliques solidement ancrées sur des poteaux de ligne aérienne en bois, béton ou métal, comme illustré dans la Figure 1.
Un exigence de sécurité essentielle pour les terminaisons OH/OG est que leurs structures métalliques doivent être correctement mises à la terre. Cette mise à la terre sert à protéger contre les chocs électriques, à dissiper les courants de défaut et à assurer la sécurité électrique globale du système.
Exigences pour les structures métalliques OH/OG et les installations de câbles, et les terminaisons coudées
Exigences pour les structures métalliques OH/OG et les installations de câbles
La hauteur de la structure métallique OH/OG (aérienne/souterraine) n'est pas arbitraire ; elle doit strictement respecter la distance minimale de sécurité d'isolation au sol telle que définie par les normes industrielles pertinentes. Cette conformité est cruciale pour assurer la sécurité des personnes, des équipements et du système électrique global, en empêchant les dangers électriques tels que les contacts accidentels ou les arcs vers le sol.
Lors de l'installation des câbles pour les terminaisons OH/OG, ils doivent être positionnés du côté du poteau opposé à la circulation. Ce placement minimise le risque de dommages causés par les véhicules, améliorant ainsi la fiabilité et la longévité de l'infrastructure électrique. De plus, tout au long du processus d'installation et après que les câbles soient en position finale, il est impératif qu'ils ne soient pas pliés au-delà du rayon de pliage interne minimum spécifié par le fabricant. Ne pas respecter cette exigence peut causer des dommages internes à l'isolation et aux conducteurs des câbles, potentiellement conduisant à des pannes électriques. Dans certains cas, pour s'assurer que le rayon de pliage minimum est maintenu, des poteaux plus hauts peuvent être nécessaires, ajoutant une considération supplémentaire dans les phases de planification et d'installation. De plus, les terminaisons OH/OG doivent être conçues avec des mesures anti-animaux. Cela protège les câbles des dommages causés par les animaux, ce qui pourrait autrement entraîner des coupures de courant et des risques de sécurité.
Terminaisons coudées
Les terminaisons de câbles sont couramment utilisées pour connecter les câbles aux bornes de divers équipements, y compris les transformateurs, les moteurs et les armoires de distribution pré-assemblées. Cependant, en raison des conditions spécifiques de l'installation électrique ou de la nature des bornes de l'équipement, il y a des cas où la connexion du câble aux embases doit être scellée. Dans de telles situations, les terminaisons coudées, comme illustré dans la Figure 2, sont le choix privilégié. Ces terminaisons spécialisées non seulement fournissent une connexion électrique sûre, mais offrent également la fonctionnalité de scellement nécessaire, protégeant le système électrique des éléments environnementaux et assurant son fonctionnement stable.
Terminaisons coudées et leur application dans les unités de réseau en anneau (RNA)
Les terminaisons coudées jouent un rôle crucial et spécialisé, en particulier lorsqu'il s'agit de connecter les câbles aux embases des unités de réseau en anneau (RNA). Les RNA sont des systèmes de tableaux de distribution compacts, autonomes et entièrement isolés qui utilisent généralement le hexafluorure de soufre (SF6) comme milieu d'isolation. Elles sont largement utilisées dans les réseaux de distribution secondaires et jouent un rôle vital dans la gestion et la distribution de l'énergie électrique au niveau local.
L'une des caractéristiques clés des RNA est leur conception pour résister aux arcs internes, ce qui renforce la sécurité et la fiabilité du système électrique. Les parties sous tension des RNA sont conçues pour être exemptes de maintenance, réduisant la nécessité d'interventions fréquentes et minimisant les temps d'arrêt. De plus, leur modularité permet une expansion facile sur le site d'installation, permettant au système de s'adapter aux demandes de puissance changeantes au fil du temps.
Les fonctions de commutation et de protection au sein des RNA sont réalisées à l'aide de coupeurs-sectionneurs en combinaison avec des fusibles ou des disjoncteurs. Cette configuration assure que le système électrique peut être isolé en toute sécurité, que les défauts peuvent être rapidement détectés et éliminés, et que l'intégrité du réseau de distribution est maintenue.
Les terminaisons coudées ne sont pas seulement utiles pour connecter les câbles aux embases des RNA, mais trouvent également application lorsque plusieurs câbles doivent être reliés à la même embase d'un équipement électrique. Comme illustré dans la Figure 3, ces terminaisons offrent une solution pratique et fiable pour de telles connexions complexes de câbles à l'équipement, facilitant la distribution efficace de l'énergie électrique tout en maintenant l'intégrité et la sécurité du système global.
Jonctions et terminaisons de câbles Elastimold
Elastimold est une marque bien connue qui propose une gamme complète d'équipements et d'accessoires pour le raccordement et la terminaison de câbles, conçus pour des tensions nominales allant jusqu'à 36 kV.
Les terminaisons de câbles Elastimold existent en versions monobloc et modulaires. Ces modèles polyvalents conviennent à diverses applications, y compris la transition des câbles souterrains vers des conducteurs aériens nus, les connexions à des équipements de face active et les connexions coudées, les rendant adaptés à un usage intérieur et extérieur. Ils peuvent être intégrés de manière transparente dans les tableaux de distribution haute tension à isolation à l'huile, au SF6 et à l'air, ainsi que dans les transformateurs, les moteurs et les condensateurs.
Les designs des produits Elastimold intègrent des matériaux d'isolation en caoutchouc silicone avancés. Ces matériaux offrent une résistance essentielle à la reptation, aux coups électriques, à l'intempérie et à la contamination, assurant des performances fiables même dans les conditions les plus difficiles. La nature compacte et légère des unités Elastimold permet une installation facile dans des espaces confinés et permet des applications en suspension libre.
Les dispositifs Elastimold sont également certifiés ATEX. ATEX, dérivé du titre français de la directive 94/9/EC (Commission européenne) "Appareils destinés à être utilisés en ATmosphères Explosibles" (Équipements à installer dans des atmosphères explosives), ces manchons haute tension sont adaptés pour une utilisation dans des tableaux de distribution et des transformateurs à isolation à l'huile ou à l'air dans des zones dangereuses, telles que celles trouvées dans les industries pétrolière, gazière et pétrochimique. La fabrication des équipements Elastimold respecte les normes internationales établies par l'IEC (Commission Électrotechnique Internationale), ANSI/IEEE (Institut Américain de Normalisation/Institut des Ingénieurs Électriques et Électroniques) et CENELEC (Comité Européen de Normalisation Électrotechnique).
Elastimold propose plusieurs dispositifs spécialisés pour des applications spécifiques :
Connecteurs et accessoires coudés séparables : Ce sont des connecteurs à rupture de charge qui offrent un moyen pratique de connecter et de déconnecter les câbles et l'équipement dans les systèmes de distribution d'énergie. Les coudes à rupture de charge sont conçus pour un fonctionnement sous tension à l'aide d'outils standard de hot stick, permettant des opérations de charge et de déconnexion et offrant une déconnexion visible. Les composants peuvent être isolés à l'aide de capuchons, de bouchons et de manchons de stationnement isolés.
Parafoudres à oxyde métallique (MOV) : Ces parafoudres sont entièrement blindés et entièrement submersibles, conçus pour la protection contre les surtensions. Ils disposent d'interfaces de connecteur séparable de 200 A pour une connexion facile à d'autres accessoires Elastimold. Les parafoudres Elastimold offrent une protection haute tension contre les surtensions dues à la foudre et aux commutations pour les transformateurs, les câbles, l'équipement et d'autres composants typiquement trouvés dans les systèmes de distribution d'énergie souterraine. Un placement, une sélection de tension et une coordination appropriés avec les parafoudres de poteau de riser peuvent considérablement améliorer les marges de protection et minimiser les surtensions dommageables. Les applications typiques incluent l'installation de parafoudres à l'extrémité d'un système radial ou aux deux extrémités d'un point ouvert sur un système en boucle, avec des parafoudres supplémentaires ajoutés à des emplacements stratégiques en amont pour une protection optimale.
Coudes fusibles : Ces coudes combinent des fusibles limitateurs de courant remplaçables pour la protection contre les courants dans les terminaisons de câbles OH/OG avec des interfaces de connecteur séparable de 200 A pour la compatibilité avec d'autres accessoires Elastimold.
Raychem est une autre marque reconnue dans le domaine des équipements de raccordement et de terminaison de câbles.
Terminaisons pour les GIS (Postes de transformation à isolation gazeuse)
Lorsque l'espace disponible pour l'installation d'un poste de transformation est limité ou que les conditions environnementales sont extrêmement rigoureuses, un poste de transformation à isolation gazeuse (GIS) est souvent la solution préférée. Le GIS est un assemblage compact à plusieurs composants logé dans un boîtier métallique mis à la terre. Il contient des barres de liaison, des disjoncteurs, des sectionneurs et des transformateurs de mesure, avec du gaz sulfur hexafluoride (SF6) compressé servant de principal milieu d'isolation, assurant une isolation phase-sol fiable. Bien que les GIS soient généralement installés en intérieur, des modèles extérieurs sont également disponibles.
Les unités GIS sont équipées d'enveloppes de terminaison de câble où les terminaisons de câble sont installées. Selon la norme IEC 60859, les enveloppes et les terminaisons de câble doivent respecter des exigences dimensionnelles spécifiques pour assurer l'interchangeabilité. Les terminaisons de câble pour GIS sont adaptées aux câbles isolés par du gaz, du papier imprégné d'huile et du XLPE, et partagent de nombreux composants avec les joints de câble précédemment discutés.
Caractéristiques des terminaisons de câble GIS
Les principales caractéristiques des terminaisons de câble GIS incluent :
Mors de câble : Facilite la connexion entre le conducteur du câble et la terminaison.
Corps de boîte : Généralement fabriqué en alliage d'aluminium ou en un matériau similaire, offrant un support structurel et une protection.
Isolateur de support fiable : Des isolateurs en époxy de haute qualité, non sujets à la traînée, offrent d'excellentes propriétés mécaniques et électriques. Ces isolateurs sont compatibles avec les sous-produits du gaz SF6, assurant une longue durée de vie de la terminaison. Leur conception permet également une option de rupture de la gaine du câble.
Composé de remplissage : Tel que l'huile de transformateur, l'huile de polybutène ou des substances similaires, qui aident à l'isolation et à la relaxation des contraintes.
Cône de contrôle de contrainte avec bande de torsion : Gère les contraintes électriques à l'interface de l'isolation du câble-terminaison.
Support de câble rigide : Le connecteur est verrouillé en place par un capot fileté au sommet de l'isolateur de support. Cette conception assure que la connexion électrique entre le GIS et la terminaison n'est pas soumise aux forces mécaniques du câble.
Système de scellement positif : Un système de scellement à double joint torique est utilisé pour sceller le compartiment d'huile de la terminaison du compartiment de gaz SF6 du GIS. Les joints entièrement retenus sont comprimés pour empêcher l'ingression des éléments atmosphériques à l'intérieur de la terminaison.
Pince de mise à la terre : Fournit une connexion sûre pour la mise à la terre.
La Figure 4 illustre un schéma d'une terminaison de câble GIS. Certains modèles disponibles sur le marché n'ont pas besoin d'huile, éliminant ainsi la nécessité d'un boîtier d'huile.
Système de scellement, connexion et exigences d'installation pour les terminaisons de câble GIS
Système de scellement
Le système de scellement des terminaisons de câble GIS est d'une importance capitale et doit être minutieusement conçu. Sa principale fonction est de prévenir la fuite d'huile ou de gaz dans le GIS. Un joint compromis pourrait entraîner des défaillances d'isolation, une perte de gaz et des risques potentiels de sécurité. En assurant un mécanisme de scellement robuste et fiable, l'intégrité de l'environnement GIS et du système électrique global est maintenue.
Pièce de connexion d'accouplement
Le fournisseur de GIS est responsable de la fourniture d'une pièce de connexion d'accouplement spécialement conçue pour être fixée à l'extrémité du câble. Ce composant est crucial pour établir une connexion électrique sûre et fiable entre le câble et le GIS. La conception précise et la compatibilité de la pièce de connexion d'accouplement sont essentielles pour assurer une intégration fluide et des performances optimales de l'interface câble-GIS.
Installations d'isolement et de test
Pour garantir la sécurité et la fiabilité du système électrique, des installations adéquates doivent être fournies pour isoler en toute sécurité un câble de prise. Cette capacité d'isolement est nécessaire pendant la maintenance, les réparations ou les opérations de recherche de défauts. De plus, des dispositions doivent être prises pour connecter un câble de test haute tension soit au GIS, soit au câble lui-même. Ces installations de test permettent des inspections de routine et des tests diagnostiques pour évaluer l'état du câble et du GIS, aidant à identifier les problèmes potentiels avant qu'ils ne se transforment en problèmes majeurs.
Outils et accessoires nécessaires pour l'installation des terminaisons GIS
Pour une installation réussie des terminaisons de câble GIS, un ensemble spécifique d'outils et d'accessoires appropriés est indispensable :
Pince Panduit : Ces pinces sont spécialement conçues pour installer la bande de torsion autour du cône de contrôle de contrainte. L'application précise de la bande de torsion est cruciale pour gérer les contraintes électriques et assurer la fiabilité à long terme de la terminaison.
Pince circlip : Utilisée pour l'installation de l'adaptation supérieure, la pince circlip fournit la prise et la précision nécessaires pour sécuriser ce composant important en place.
Flasque d'adaptation : La flasque d'adaptation joue un rôle clé dans la facilitation de la connexion entre différents composants, assurant un ajustement et un alignement corrects au sein du système de terminaison GIS.
Kit de retrait de l'adaptation supérieure : Ce kit est essentiel pour les opérations de maintenance et de réparation, permettant un retrait sûr et efficace de l'adaptation supérieure lorsque cela est nécessaire.
Kit de reconstitution : Le kit de reconstitution contient tous les composants et pièces nécessaires pour remettre la terminaison en place après la maintenance ou les réparations, assurant que toutes les pièces sont remplacées correctement.
Kit de mise à la terre : Un kit de mise à terre est essentiel pour établir une connexion électrique sûre à la terre, ce qui est essentiel pour la sécurité du système électrique et du personnel.
Connexion d'écran : La connexion d'écran assure la mise à la terre et le blindage appropriés du câble, réduisant les interférences électromagnétiques et améliorant les performances globales du système câble-GIS.
