Types de câbles électriques marins

Un câble marin doit fonctionner là où l'humidité, le sel, les vibrations, les produits chimiques, les charges mécaniques et un espace d'installation restreint peuvent se produire ensemble. Une sélection uniquement en fonction de la taille ou de la tension des conducteurs peut donc laisser d'importants risques environnementaux et de sécurité non résolus. Les acheteurs doivent également distinguer le câblage à bord des câbles installés sur des structures offshore ou immergés en permanence sous la mer. Les sections suivantes classent les câbles électriques marins par fonction, expliquent les constructions de protection disponibles et montrent comment adapter chaque câble marin aux applications d'automatisation, d'énergie, de pétrole et de gaz et d'énergie éolienne offshore.

Classer les types de câbles marins selon le travail qu'ils effectuent

La terminologie des câbles marins peut prêter à confusion car certains noms décrivent la fonction du circuit, tandis que d'autres décrivent un matériau ou une fonction de protection. L'alimentation, le contrôle, l'instrumentation et la communication sont des catégories fonctionnelles. Les constructions blindées, flexibles, imperméables, résistantes à l’huile, ignifuges et à faible dégagement de fumée sont des options de performance qui peuvent être appliquées à plusieurs catégories fonctionnelles. Une spécification pratique doit d'abord identifier ce que le câble doit transporter puis définir la protection requise pour sa zone d'installation.

Câbles de distribution d'énergie et d'alimentation sous-marins

Les câbles d'alimentation marins distribuent l'énergie électrique des générateurs, des transformateurs ou des tableaux de distribution aux moteurs, à l'éclairage, aux pompes, aux machines de pont et aux systèmes auxiliaires. Les câbles basse tension servent généralement à la distribution locale, tandis que les systèmes moyenne tension peuvent être utilisés lorsque les caractéristiques nominales des équipements ou les distances de transmission rendent une tension plus élevée plus pratique. La zone du conducteur doit être sélectionnée en fonction du courant de charge, de la chute de tension, du service de court-circuit, de la méthode d'installation, du regroupement et de la température ambiante plutôt que du courant de charge seul.

Les câbles électriques sous-marins forment un groupe distinct car ils sont conçus pour des charges de service et d’installation sous-marines continues. Le La gamme de câbles sous-marins haute tension comprend des conducteurs en cuivre ou en aluminium, des configurations à un ou trois conducteurs, une isolation XLPE, des couches de blocage de l'eau et une armure métallique. Les applications répertoriées comprennent les connexions éoliennes offshore, les interconnexions côtières et insulaires, les réseaux sous-marins d'énergie renouvelable et l'alimentation électrique des plates-formes offshore.

Câbles de contrôle et d'instrumentation

Les câbles de commande transportent des commandes, des signaux d'état et des fonctions de verrouillage entre les panneaux de commande, les actionneurs, les relais, les vannes et les machines. Les câbles d'instrumentation desservent des circuits de mesure sensibles associés à la pression, à la température, au débit, au niveau et à d'autres variables de processus. Bien que leurs fonctions se chevauchent, les circuits d’instrumentation nécessitent souvent un contrôle plus strict des interférences électromagnétiques et de la diaphonie paire à paire.

Une conception blindée ou tressée peut protéger les signaux de bas niveau lorsque le chemin passe à proximité de moteurs, de variateurs de fréquence, d'alimentations électriques ou d'équipements de commutation. Le La page Câble de commande flexible décrit les options multicœurs, blindées, blindées et sans halogène à faible émission de fumée. Il identifie également des versions résistantes aux brouillards salins et à l'humidité pour les plates-formes offshore et les systèmes d'automatisation maritimes.

Câbles de communication et fibres optiques

Les câbles de communication prennent en charge les réseaux de données, les systèmes de surveillance, les alarmes, les équipements de navigation, les communications des plates-formes et les liens entre les actifs offshore. Les câbles de données en cuivre peuvent convenir aux liaisons plus courtes, mais les fibres optiques offrent une capacité de données élevée sans conduire le courant électrique et ne sont pas affectées par les interférences électromagnétiques. Leurs performances dépendent toujours d’une protection mécanique appropriée, du blocage de l’eau, des méthodes de terminaison et du routage.

Pour les liaisons sous-marines et longue distance, un Le câble à fibre optique offshore peut incorporer une unité optique, un composé de remplissage, un élément de renforcement, une barrière étanche, une armure en fil d'acier et une gaine extérieure en PE. Des structures légères, à simple et double blindage peuvent être envisagées en fonction de la profondeur d'installation, des conditions du fond marin, des charges de traction et de l'exposition aux dommages externes.

Câbles marins pour services spéciaux

Les noms de câbles de service spécial décrivent les performances environnementales ou mécaniques plutôt que l'équipement connecté. Les câbles flexibles sont utilisés là où les mouvements, les vibrations ou un acheminement difficile rendent une construction rigide inadaptée. Les conceptions blindées ajoutent de la résistance aux chocs, à l'écrasement, à la tension et à d'autres forces externes, mais les couches supplémentaires augmentent le diamètre, le poids et la rigidité en flexion.

Les câbles ignifuges et ignifuges servent également à différentes fins. La construction ignifuge limite la propagation des flammes, tandis qu'un câble résistant au feu est destiné à préserver le fonctionnement du circuit pendant une période de test définie. L'éclairage de secours, les alarmes, les systèmes d'arrêt et les communications critiques peuvent donc nécessiter des preuves différentes de celles des circuits d'alimentation ou de contrôle ordinaires.

Faites correspondre la construction du câble marin à la zone d'exposition

Un câble installé à l’intérieur d’une salle d’équipement protégée est confronté à des conditions différentes : s’il est acheminé sur un pont ouvert, à travers une zone d’éclaboussure, dans une tour de turbine ou le long du fond marin. La classification environnementale doit prendre en compte l'immersion continue, la pulvérisation intermittente, la condensation, l'exposition aux ultraviolets, la température, les produits chimiques, les vibrations, l'abrasion et l'impact potentiel. Appeler chaque produit pour zones humides un câble marin ne suffit pas, car une résistance occasionnelle à l'humidité ne prouve pas automatiquement son aptitude à une immersion permanente.

Lorsque la pénétration de l'humidité constitue le principal risque, un Le câble étanche utilise des structures d'isolation ou d'étanchéité résistantes à l'eau pour aider à protéger les conducteurs dans les installations humides, extérieures, souterraines ou marines. La construction requise dépend toujours du fait que l'exposition implique de l'humidité, une pulvérisation directe, une inondation temporaire ou une pression sous-marine continue. Les joints, presse-étoupes et terminaisons doivent offrir une protection cohérente avec le câble lui-même ; sinon, de l'eau peut pénétrer au niveau de la connexion même si la gaine extérieure reste intacte.

Les salles des machines, les systèmes hydrauliques, les équipements de forage et les zones de traitement peuvent exposer les gaines des câbles à du carburant, des lubrifiants, de la graisse ou des produits chimiques. Un Le câble résistant à l'huile utilise des matériaux de gaine et d'isolation sélectionnés pour réduire le gonflement, le ramollissement, la fissuration ou la perte de résistance mécanique liés à l'huile. La résistance à l'huile doit être évaluée en même temps que la température, l'abrasion, l'humidité et le fluide spécifique impliqué, car une seule étiquette de résistance générale peut ne pas couvrir toutes les concentrations chimiques ou durées d'exposition.

La protection mécanique doit également être adaptée au parcours. Le blindage peut être approprié pour les sections exposées, enterrées ou sous-marines, tandis qu'une construction flexible non blindée peut mieux fonctionner sur des itinéraires protégés soumis à des mouvements répétés. Le blindage est sélectionné pour sa compatibilité électromagnétique et non pour remplacer l'armure ou le blocage de l'eau. De même, une gaine LSZH peut réduire les émissions de fumée et d'halogènes lors d'un incendie, mais n'établit pas de manière indépendante l'intégrité du circuit ni l'adéquation permanente sous l'eau.

Faites correspondre les familles de câbles aux applications offshore

Chaque projet offshore nécessite normalement plusieurs familles de câbles marins plutôt qu'une seule construction universelle. Le tableau ci-dessous relie les domaines d'application courants à leurs principaux circuits et priorités de sélection.

L'automatisation marine dépend d'une coordination fiable entre les capteurs, les contrôleurs, les actionneurs, les entraînements et les systèmes de sécurité. Les circuits d'alimentation doivent être séparés des itinéraires de signaux sensibles lorsque cela est possible, tandis que les écrans, les dispositions de mise à la terre et la géométrie des câbles doivent être sélectionnés dans le cadre de la conception complète de compatibilité électromagnétique. La flexibilité est particulièrement importante autour des ensembles mobiles, des armoires compactes et des itinéraires sujets aux vibrations.

Les parcs éoliens offshore combinent le câblage interne de la turbine, les connexions des réseaux, les circuits d'exportation, la surveillance de l'état et les communications. Les plates-formes pétrolières et gazières ajoutent des environnements de processus exigeants où l'exposition au pétrole, les performances au feu, la protection mécanique et l'intégrité du signal peuvent tous affecter une spécification de câble. Les circuits sous-marins introduisent des risques supplémentaires lors de la fabrication, du chargement, du transport, de la pose, de l'enfouissement, de l'exploitation et d'une éventuelle récupération. La conception et l’assurance des câbles électriques sous-marins doivent donc être traitées comme un processus de cycle de vie plutôt que comme une décision portant uniquement sur le produit.

Utilisez un processus de sélection de câbles marins structuré

Commencez par le devoir électrique. Enregistrez la tension du système, le courant de fonctionnement, la chute de tension admissible, le niveau de court-circuit, la fréquence, la configuration des conducteurs et l'équipement connecté. Pour les circuits de commande et d'instrumentation, définissez également le type de signal, le nombre de paires ou de noyaux, la disposition du blindage, les limites de capacité et la philosophie de mise à la terre. Un câble marin sélectionné sans données de circuit complètes peut être surdimensionné à un égard mais inadéquat à un autre.

Ensuite, documentez l’itinéraire d’installation section par section. Identifiez les zones intérieures protégées, les ponts exposés, les zones d'éclaboussures, les locaux de machines, les zones chimiques, les sections dynamiques, les itinéraires enterrés et les sections immergées en permanence. Enregistrez la température prévue, l'espace de flexion minimum, les vibrations, la tension de traction, l'intervalle de support, le risque d'impact et l'accessibilité pour le remplacement. Cette méthode basée sur le tracé révèle souvent que différentes sections nécessitent des constructions de câbles ou des transitions techniques différentes.

Les exigences en matière d'incendie doivent être spécifiées indépendamment de l'humidité et des performances mécaniques. Déterminez si le circuit nécessite un contrôle de la propagation de la flamme, une réduction des émissions de fumée et de gaz corrosifs ou un fonctionnement continu pendant un incendie. Les circuits d'urgence et de sécurité peuvent nécessiter une construction, un acheminement, une séparation et des tests plus stricts que les services ordinaires. Le certificat, le rapport de test et la norme applicable doivent correspondre à la conception réelle du câble proposé, plutôt qu'à une large catégorie de produits.

La série CEI 60092 fournit des exigences distinctes pour la construction des câbles, les circuits de puissance, les circuits de commande et d'instrumentation, ainsi que la sélection et l'installation des câbles à bord des navires et des unités offshore. La CEI 60092-350 traite de la construction et des tests généraux, la CEI 60092-353 couvre les câbles d'alimentation spécifiés à bord des navires et en mer, et la CEI 60092-376 s'applique aux câbles de commande et d'instrumentation blindés et non blindés. La CEI 60092-352 traite des conditions de sélection, d'installation et de fonctionnement, y compris les systèmes fixes affectés par les vibrations ou les mouvements du navire.

Les normes à elles seules ne complètent pas la spécification. L'acheteur doit confirmer l'édition du projet, les exigences de classification, les approbations des autorités, les règles d'installation et la documentation attendue pour le navire ou l'unité offshore. Les câbles sous-marins et offshore dynamiques peuvent également nécessiter une analyse spécifique au projet au-delà des normes ordinaires sur les câbles de bord. L'examen final doit comparer la fiche technique, le dessin de construction, le plan d'essai, les accessoires, le système de jointoiement et les hypothèses d'itinéraire dans un seul ensemble.

Évitez les échecs d’installation et de maintenance

Même un câble marin correctement sélectionné peut tomber en panne prématurément lorsque la tension de traction, la pression sur les parois latérales ou le rayon de courbure minimum sont dépassés lors de l'installation. Des travées non soutenues et des taquets trop serrés peuvent créer une contrainte concentrée, tandis que des glandes incompatibles peuvent endommager la gaine ou laisser une étanchéité environnementale inefficace. Les systèmes sous-marins nécessitent une manipulation contrôlée car les charges d'installation peuvent différer considérablement des charges de fonctionnement normales.

La qualité de la terminaison mérite la même attention. La liaison des armures, la mise à la terre de l'écran, la préparation des conducteurs, l'étanchéité et la décharge de traction doivent suivre la conception approuvée. Le mélange de puissance et d'instruments sensibles dans des itinéraires inappropriés peut introduire des interférences qui semblent être un défaut d'équipement plutôt qu'un problème de câblage. La mise en service doit donc inclure des tests pertinents d’isolation, de continuité, de conducteur, d’écran, optiques et fonctionnels.

Les intervalles d'inspection doivent refléter la gravité de l'environnement et la criticité du circuit. Les équipes de maintenance doivent rechercher des fissures, des aplatissements, des abrasions, des supports desserrés, de la corrosion, une détérioration liée à l'huile, des connexions surchauffées et une entrée d'eau à proximité des presse-étoupes ou des joints. Les enregistrements de tendances aident à distinguer les dommages isolés des problèmes répétés causés par un acheminement, un mouvement, une contamination ou une protection incorrecte. Les réparations doivent restaurer les performances électriques, mécaniques, incendie et environnementales d'origine au lieu de simplement couvrir les dommages visibles.

Conclusion

La sélection des câbles marins doit commencer par la fonction du circuit, puis prendre en compte la tension, l'exposition à l'eau, les produits chimiques, le mouvement, la charge mécanique, le comportement au feu, les interférences de signal et les exigences d'approbation applicables. Les circuits à bord des navires, sur les plates-formes et sous-marins ne doivent pas être traités comme des installations identiques. Yongchuang opère en tant que fabricant et fournisseur de câbles proposant des catégories de câbles d'alimentation, de contrôle, spéciaux et de communication. Sa gamme de produits vérifiés peut prendre en charge une adaptation plus précise de la construction de câbles aux exigences de l'automatisation marine, de l'énergie offshore, des plates-formes pétrolières et gazières et de l'énergie éolienne offshore.

FAQ

Q : Quelle est la différence entre un câble marin et un câble sous-marin ?

R : Un câble marin est généralement utilisé sur les navires ou les unités offshore, tandis qu'un câble sous-marin est conçu pour une installation sous-marine continue, la pression, le blocage de l'eau et les charges du fond marin.

Q : Quels types de câbles marins sont utilisés dans les parcs éoliens offshore ?

R : Les projets éoliens offshore utilisent généralement des câbles d'alimentation sous-marins, des câbles d'alimentation internes, des câbles de contrôle et d'instrumentation et des câbles à fibres optiques pour la connexion au réseau, l'automatisation et la surveillance.

Q : Pourquoi les câbles de commande marins sont-ils souvent blindés ?

R : Le blindage réduit les interférences électromagnétiques provenant des câbles d'alimentation, des moteurs et des équipements de commutation à proximité, aidant ainsi les signaux de contrôle et d'instrumentation sensibles à rester stables et précis.

Q : Chaque câble étanche est-il adapté à une immersion permanente ?

R : Non. La résistance à l’humidité ou à l’exposition temporaire à l’eau n’établit pas automatiquement l’aptitude à une immersion continue, à la pression sous-marine, à la tension d’installation ou à l’abrasion du fond marin.

Q : Quand un câble marin blindé est-il nécessaire ?

R : Le blindage est pris en compte lorsque le tracé expose les câbles à des impacts, à des forces d'écrasement, de traction, à des risques d'enfouissement ou à l'activité du fond marin, mais il peut s'avérer inutile dans les tracés flexibles protégés.