Problèmes et mesures correctives pour les connexions de câbles d'unités de jonction à boîtier commun isolé au gaz SF₆ de 10 kV (style européen)

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Problèmes et mesures correctives pour les connexions de câbles des unités de réseau en anneau (RMU) à isolation gazeuse SF₆ 10kV (style européen)

Avec l'utilisation extensive des lignes de câbles dans les réseaux de distribution urbains, les unités de réseau en anneau (RMU) à isolation gazeuse SF₆ 10kV (style européen) sont largement adoptées comme nœuds de réseau en raison de leurs caractéristiques d'isolation totale, d'enfermement complet, d'entretien minimal, de petite taille et d'installation flexible. Ces RMU à réservoir commun de style européen sont adaptées aux zones côtières avec des environnements humides et brumeux salins, offrant une fiabilité opérationnelle élevée.

Les pannes récentes des RMU indiquent que la plupart des problèmes proviennent des points de connexion entre les embases des RMU et les câbles 10kV. Cela est particulièrement vrai pour les RMU intérieures et extérieures gérant des courants importants et des câbles de section importante. Lorsqu'une panne se produit, l'ensemble de la RMU doit être dé-énergisée et remplacée, et son connecteur T de câble doit être réinstallé. Cela impacte considérablement la fiabilité de l'alimentation électrique et entraîne des pertes économiques importantes.

La connexion entre les embases des RMU et les câbles 10kV est un point faible opérationnel critique. Cet article analyse les problèmes existants et propose des mesures correctives.

1. Problèmes avec les RMU à réservoir commun et les connexions de câbles triphasés

Actuellement, les RMU à réservoir commun 10kV SF₆ (style européen) et leurs connecteurs T de câble associés sont principalement des marques européennes. Ces derniers sont principalement conçus pour les câbles monophasés, qui sont plus faciles à fixer et à installer, n'imposent pas de couple de torsion sur les embases, assurent un bon contact entre le terminal et l'embase, et réduisent la probabilité de défauts thermiques. En revanche, l'installation des câbles triphasés est significativement plus complexe, conduisant à plusieurs problèmes absents dans les installations monophasées :

Point de fixation du câble triphasé : la gaine extérieure : Les phases individuelles ne peuvent pas être fixées indépendamment. Même après connexion, le poids propre du câble ou les forces externes peuvent transmettre un couple de torsion aux sections d'embases.
L'alignement de la séquence de phase nécessite un couple : Lors de l'installation des câbles triphasés, l'alignement de la séquence de phase nécessite souvent l'application d'un couple avant la fixation. Après installation, la contrainte interne due à cette torsion se libère progressivement, générant un couple de restitution qui agit sur les embases.
Hauteur limitée de la chambre de câble : La hauteur compacte de la chambre de câble des RMU (conçue pour les câbles monophasés) limite la longueur disponible de chaque phase de noyau de câble.
Ajustement limité après la terminaison : Une fois que la cosse est sertie, la longueur d'installation est fixe. Avec des longueurs de noyau individuel plus courtes (en raison des contraintes d'espace) qui sont difficiles à plier, forcer le connecteur T en position nécessite souvent l'application de forces excessives de poussée, de traction ou de levage. Cela risque d'endommager les embases ou de causer un mauvais contact.

2. Mesures correctives

Pour répondre aux problèmes ci-dessus, des mesures correctives peuvent être mises en œuvre concernant la RMU elle-même, les connecteurs T, les pratiques d'installation et la fondation civile de la RMU.

2.1 Unité de réseau en anneau (RMU)

2.1.1 Augmentation adéquate de la hauteur de la chambre de câble :
Les chambres de câble des RMU à réservoir commun SF₆ sont généralement petites (environ H: 600mm, W: 350mm). Cela convient bien aux câbles monophasés, mais rend très difficile l'installation des connecteurs T, en particulier sur les câbles de grande section (240mm² ou 300mm²), pour les câbles triphasés. Le manchon trifurqué du connecteur T nécessite également de l'espace, ne laissant que ~400mm pour les noyaux de câble. Les noyaux de grande section sont rigides, et combinés avec les contraintes du site, il est difficile d'obtenir une position correcte du connecteur T.

Solution : Bien que les RMU à réservoir commun soient standardisées, la hauteur d'installation peut être augmentée en utilisant une base d'extension. Élever la hauteur de la chambre à ~800mm et assurer que la distance verticale du serre-câble au point central de l'embase haute tension soit ≥750mm permet des longueurs de noyau d'environ 600mm. Cela facilite l'installation correcte du connecteur T. Essentiellement, la base d'extension allonge les noyaux monophasés séparés après la division du câble triphasé, permettant une connexion similaire à celle des câbles monophasés.
Avantages : (1) Réduit considérablement le couple de torsion sur les embases ; (2) Augmente la tolérance d'installation, minimisant la nécessité de force ; réduit le risque de fuite de gaz ; (3) Facilite le positionnement correct des cosses et des cônes de stress.

2.1.2 Prendre en compte la conductivité des embases lors de la sélection de la RMU :
Les RMU standards 630A ont souvent des embases à vis avec un diamètre de tube cuivre externe de 25mm et un trou fileté interne pour des vis M16 (surface conductrice d'environ 289,6mm²). La surface de contact réelle est souvent plus petite en raison des tolérances d'ajustement. Lorsque des vis en acier inoxydable sont utilisées (en raison du cuivre mou), la conduction repose uniquement sur ce contact terminal. À l'intérieur de l'isolation scellée, la dissipation de chaleur est médiocre. Si le contact cosse-embase est mauvais sous des courants élevés (>400A), des défauts thermiques se produisent.

Solution : Pour les RMU utilisant des câbles de 240mm² ou 300mm² fonctionnant à >400A, sélectionnez des modèles avec des embases classées 800A (tube cuivre externe Ø 32mm) pour réduire le risque de défauts thermiques.

2.1.3 Améliorer la surveillance de la température des embases de la RMU :
Les RMU à réservoir commun scellé ne peuvent pas être ouvertes pour inspection. La thermographie infrarouge standard ne peut pas mesurer la température des joints. L'ajout de ports d'inspection compromet la classe IP.

Solution :

Contrôles réguliers : Palper manuellement la température du panneau frontal de la chambre de câble pour détecter tout surchauffe du connecteur T.
Unités critiques : Dé-énergiser périodiquement après l'opération initiale à haut courant pour inspecter les connexions à la recherche de signes de surchauffe.
Meilleure pratique (Technologie) : Installer des capteurs de température directement sur les embases de la RMU ou les connecteurs T pour une surveillance en temps réel de la température.

2.2 Connecteur T de câble

2.2.1 Assurer la qualité des composants conducteurs :
Le passage à des vis en acier inoxydable fait reposer la conduction uniquement sur le contact terminal, augmentant les exigences sur la structure et la qualité du matériau de la cosse. Les problèmes courants constatés :

Surface de contact de la cosse trop étroite/trou trop grand → réduction de la surface de contact.

Mauvaise qualité du matériau de la cosse, plaquage inégal.

Incompatibilité entre le cône du trou de la cosse et la vis à double extrémité → la cosse ne peut pas entrer en contact correctement avec l'embase → conduction uniquement par la vis.

Rondelle en cuivre trop fine/petite → ne peut pas assurer un contact parallèle cosse-embase.

Tous ces facteurs réduisent la capacité de courant et augmentent le risque de défauts thermiques.

Solution : Spécifier clairement les composants conducteurs des connecteurs T :

Largeur de la surface de contact de la cosse : 25mm ou 32mm (pour correspondre à la surface conductrice de l'embase).
Matériau de la cosse : Cuivre T2 (>99,9% Cu, électrolytique, moulé, recuit). Plaquage en étain ou en argent.
Rondelle : Grande surface, ≥3mm d'épaisseur pour assurer un bon contact sous pression.

2.2.2 Sélectionner des connecteurs T en matériau souple pour faciliter l'installation :
Les connecteurs T en EPDM ou en plastique/résine rigide sont durs et cassants, difficiles à ajuster pendant l'installation (en particulier pour les noyaux de grande section, les cônes de stress et l'isolation), et difficiles à vérifier en termes de positionnement. Une faible élasticité/force radiale risque une séparation à long terme de l'interface et une propagation de l'arc.

Solution : Choisir des connecteurs T en caoutchouc silicone pour les RMU à réservoir commun. Avantages : Souple, élastique → facile à ajuster en position ; excellente force radiale et uniformité → bonne étanchéité, prévient la propagation de l'arc ; résistance mécanique suffisante pour les chambres de RMU.

2.3 Pratiques d'installation sur site

2.3.1 Sécuriser le point d'entrée du câble :
Sécuriser le câble triphasé entrant dans la RMU directement en dessous des embases haute tension en utilisant un serre-câble. Éviter une entrée de câble inclinée ou non supportée. Les câbles non sécurisés imposent des forces de torsion et de traction, potentiellement compromettant l'intégrité de l'embase et du joint → fuite de SF₆, fissures de l'embase, défauts haute tension.

Positionner les noyaux verticalement et symétriquement ; minimiser la torsion.
Placer le gant de branchement et le serre-câble aussi bas que possible (≥750mm de distance verticale des embases).
Processus sur site : Après avoir tiré le câble à travers la fondation vers la chambre, couper toute extrémité de câble endommagée. Vérifier la séquence de phase. Aligner l'angle d'entrée du câble de manière à ce que les noyaux soient droits vers les embases. Si l'angle est excessif, retirer le câble vers le fossé, corriger l'angle, puis réinsérer et serrer fermement. Double fixation : Lorsque cela est possible, ajouter un second point de serrage (par exemple, une poutre de fixation dans le fossé de câble en dessous) pour sécuriser davantage la gaine extérieure.

2.3.2 Séparation et préparation des phases de câble :

Fixer le gant de branchement du câble en utilisant un serre-câble avant de rogner les longueurs de noyaux.
Aligner la phase B avec l'embase B.
Légèrement courber les phases A/C vers l'extérieur à la base avant de les aligner verticalement avec leurs embases.
Insérer la vis de terminaison dans l'embase, suspendre la cosse dessus de manière lâche.
Couper les extrémités des noyaux à la longueur exacte requise après avoir vérifié l'alignement.

Crucial : Fixer le câble avant le rognage final. Ne pas le faire entraîne des longueurs de noyaux incohérentes → stress sur l'embase et mauvais contact.
Processus de dépilage/nettoyage :

Suivre les dimensions de dépilage du fabricant du connecteur T exactement.
Éviter d'endommager les couches internes lors du dépilage des couches externes.
Absolument éviter les rayures longitudinales sur l'isolation du noyau → prévient la propagation interne.
Utiliser le papier de nettoyage fourni par le fabricant. Éviter d'autres solvants comme l'alcool industriel.
Utiliser un lubrifiant à base de polyfluoroéther (compatible avec le caoutchouc silicone). Éviter la graisse de silicone → dissolution mutuelle → séchage de l'interface → risque de propagation de l'arc.

2.3.3 Installation du cône de stress :

S'assurer que le cône de stress correspond à la taille du câble → ajustement correct par interférence. Trop serré : installation difficile, risque de fendillement. Trop lâche : mauvaise étanchéité, risque de décharge superficielle.
Positionner strictement selon les instructions du fabricant du connecteur T (positions relatives à l'isolation et au noyau de câble affectent le contrôle du stress et l'étanchéité). Tolérance minimale.
Positionner le cône de stress sur la section verticale du câble si possible → assure la meilleure étanchéité.
Éviter que des objets tranchants n'rayent les surfaces en caoutchouc silicone.
Appliquer une couche uniforme de lubrifiant compatible sur les surfaces d'interférence.

2.3.4 Assurer une surface de contact suffisante pour le conducteur :
La connexion du conducteur à l'intérieur de la manchette d'isolation est invisible/difficile à vérifier. Il faut s'assurer que :

La surface de la cosse est parallèle à la surface conductrice de l'embase → minimisation du stress sur l'embase.
Contact excellent pour prévenir le chauffage.
Sertissage : Sertir la cosse au noyau selon la procédure. S'assurer que l'orientation de la face de la cosse est parallèle au plan de l'embase. Après la fermeture complète des matrices de sertissage, maintenir la pression pendant 10-15 secondes. Déburrer les surfaces. Nettoyer la cosse et l'isolation du noyau.
Connexion : Placer la cosse sur la vis, pousser le connecteur T dans l'embase → assurer un contact parallèle cosse-embase avant de serrer.

2.3.5 Assurer un mise à la terre fiable :
Les connecteurs T blindés doivent être correctement mis à la terre en utilisant des anneaux/câbles de mise à la terre dédiés connectés au réseau de terre de la RMU. Risques en cas d'échec : Accumulation de charge statique sur la surface → risque de choc électrique.

Décharge superficielle vers le sol proche → érosion électrique du matériau.

2.4 Exigences pour la fondation civile de la RMU

Base de la RMU généralement située 300-500mm au-dessus du niveau du sol.
La profondeur du fossé de câble en dessous de la base doit être ≥800mm; viser 1000mm si le site le permet.
Objectif : Fournit un rayon de courbure suffisant pour l'entrée du câble (en particulier pour les sections importantes), permettant une entrée quasi verticale → réduit le stress sur le câble et la connexion.

08/13/2025

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