Ce qui différencie les câbles sous-marins moyenne tension des autres types
Les câbles sous-marins moyenne tension sont spécialement conçus pour le transport d’énergie sous-marine. Par rapport aux câbles terrestres standards, les câbles sous-marins doivent résister à la pression hydrostatique, à la corrosion, aux chocs mécaniques et à une exposition à long terme à l'humidité.
Les câbles sous-marins MT sont généralement conçus en version monoconducteur ou tripolaire en fonction des exigences d'installation et des conditions du projet.
Caractéristiques structurelles clés
Les câbles sous-marins moyenne tension comprennent généralement les couches suivantes :
Conducteur (cuivre ou aluminium, classe 2 ou conducteur compacté selon CEI 60228)
Écran conducteur
Isolation XLPE (type retardateur d'arbre à eau)
Écran d'isolation
Écran métallique (fils de cuivre ou ruban de cuivre)
Couches longitudinales bloquant l’eau
Barrière d'eau radiale (gaine en plomb ou gaine en aluminium ondulé)
Couche de litière
Blindage simple ou double en fil d'acier
Couche de service extérieure (PE ou PP)
Chaque couche répond à un objectif technique spécifique, garantissant la fiabilité électrique et la protection mécanique dans des conditions sous-marines.
Conception à trois cœurs ou à un seul cœur
Les câbles sous-marins à trois conducteurs sont couramment utilisés pour les systèmes de distribution triphasés moyenne tension. Cette configuration réduit la complexité de l'installation et convient aux applications à proximité du littoral ou sur des itinéraires plus courts.
Pour des courants nominaux plus élevés ou des distances de transmission plus longues, les câbles sous-marins unipolaires installés en forme de trèfle sont souvent préférés en raison d'une meilleure dissipation thermique et d'une interaction électromagnétique réduite.
Sélection d'isolation
Le XLPE retardateur d'arbre à eau est le matériau isolant le plus couramment utilisé pour les câbles sous-marins MT. Il propose :
Rigidité diélectrique élevée
Excellentes performances thermiques
Longue durée de vie
Bonne résistance au vieillissement des arbres aquatiques
L'isolation EPR peut être utilisée lorsqu'une plus grande flexibilité est requise, mais le XLPE reste le choix dominant pour la plupart des applications d'énergie sous-marine.
Système de protection de l'eau
Contrairement aux câbles terrestres, les câbles sous-marins nécessitent une protection contre l’eau multicouche :
Blocage de l'eau longitudinal (bandes gonflantes ou poudre)
Barrière d'eau radiale (gaine en plomb ou gaine en aluminium ondulé)
Partie extérieure pour une protection supplémentaire de l'environnement
Cette structure empêche la pénétration de l'humidité et garantit une fiabilité opérationnelle à long terme.
Protection Mécanique
Le blindage en fil d'acier offre une résistance à la traction pour les opérations de pose et protège contre les dommages mécaniques externes tels que les ancres, les engins de pêche ou l'abrasion des fonds marins.
Le double blindage est souvent utilisé dans les eaux peu profondes ou dans les zones à haut risque.
Comparaison d'isolation : TR-XLPE vs EPR
Les câbles sous-marins moyenne tension utilisent principalement deux systèmes d'isolation : TR-XLPE (Tree-Retardant Cross-Linked Polyéthylène) et EPR (Ethylene Propylene Rubber).
Les deux matériaux conviennent aux environnements sous-marins lorsqu’ils sont combinés à des systèmes de blocage d’eau appropriés.
Type d'isolation |
Avantages |
Considérations |
TR-XLPE |
Faibles pertes diélectriques, rigidité diélectrique élevée, excellentes performances thermiques, forte résistance au vieillissement des arbres aquatiques |
Flexibilité légèrement inférieure à celle de l'EPR |
REP |
Flexibilité supérieure, bonne résistance aux contraintes mécaniques, bonnes performances diélectriques |
Pertes diélectriques plus élevées par rapport au XLPE |
Dans la conception moderne des câbles sous-marins MT, le TR-XLPE est largement adopté en raison de ses pertes diélectriques plus faibles et de ses excellentes performances de vieillissement à long terme.
Il est important de noter que la protection contre les infiltrations d’eau est assurée par des systèmes dédiés de blocage de l’eau et des gaines métalliques plutôt que par le matériau isolant seul.
Matériaux conducteurs
Les câbles sous-marins moyenne tension peuvent utiliser des conducteurs en cuivre ou en aluminium, selon les exigences du projet.
Conducteurs en cuivre
Conductivité électrique plus élevée
Section de conducteur plus petite pour le même courant nominal
Résistance à la traction plus élevée
Convient aux applications à courant élevé
Conducteurs en aluminium
Densité inférieure (poids plus léger)
Rentable pour la transmission longue distance
Couramment utilisé dans l'exportation de parcs éoliens offshore et les câbles de réseau
Le choix entre le cuivre et l’aluminium dépend :
Note actuelle
Conditions de pose
Limites de poids du câble
Considérations budgétaires
Spécifications techniques du projet
Une conception et des pratiques d'installation appropriées des connecteurs garantissent des performances fiables pour les deux types de conducteurs.
Système de blocage de l'eau et de blindage
Les câbles sous-marins nécessitent une protection complète contre l’eau pour garantir une fiabilité à long terme sous pression hydrostatique.
La protection contre l'eau dans les câbles sous-marins MT est généralement assurée par :
Blocage de l'eau longitudinal
Empêche la migration de l'eau le long de l'axe du câble en cas de dommage à la gaine.
Les méthodes courantes incluent :
Ces matériaux se dilatent au contact de l'eau et scellent la zone endommagée.
Barrière d'eau radiale
Empêche la pénétration de l'eau de l'extérieur vers l'intérieur du câble.
Les barrières d’eau radiales sont généralement constituées de :
Ces couches métalliques assurent une étanchéité radiale complète et une résistance à la corrosion.
Système de blindage
Le blindage assure la résistance mécanique et la protection externe.
Les fonctions incluent :
Résistance à la traction lors des opérations de pose
Résistance à l'abrasion des fonds marins
Protection contre les activités de pêche et les ancres
Résistance aux chocs et à l'écrasement
Types de blindage :
Le double blindage est couramment utilisé dans les eaux peu profondes ou dans les zones à haut risque.
Construction de câbles sous-marins (MV)
Les câbles sous-marins moyenne tension sont des systèmes techniques multicouches. Chaque couche remplit une fonction électrique ou mécanique spécifique.
Couche |
Fonction technique |
Conducteur |
Conducteur en cuivre ou en aluminium (IEC 60228), transporte le courant nominal |
Écran conducteur |
Couche semi-conductrice contrôlant la distribution du champ électrique et éliminant la concentration de contraintes |
Isolation |
Isolation TR-XLPE ou EPR offrant une rigidité diélectrique et une capacité de tenue en tension |
Écran d'isolation |
Couche semi-conductrice assurant un champ électrique uniforme et une interface avec l'écran métallique |
Écran métallique |
Fils de cuivre ou ruban de cuivre assurant le chemin du courant de défaut et le blindage électromagnétique |
Couche bloquant l'eau |
Empêche la migration longitudinale de l’eau |
Barrière d'eau radiale |
Gaine en plomb ou gaine en aluminium ondulé assurant l'étanchéité radiale |
Couche de literie |
Fournit une séparation mécanique et une protection avant le blindage |
Blindage |
Blindage en fil d'acier offrant résistance à la traction et protection mécanique |
Service extérieur |
Couche extérieure en HDPE ou PP pour la protection de l'environnement |
Considérations structurelles supplémentaires
Les câbles sous-marins intègrent généralement des couches structurelles et protectrices supplémentaires par rapport aux câbles terrestres afin de résister :
Dans certains projets, les câbles électriques sous-marins peuvent intégrer des unités de fibre optique à des fins de communication et de surveillance.
Les diamètres extérieurs des câbles varient en fonction du niveau de tension, de la taille du conducteur et du type d'armure, et peuvent dépasser 50 mm pour les applications MT.
Éléments de protection dans les câbles sous-marins MT
Les câbles sous-marins nécessitent des systèmes de protection complets pour garantir une longue durée de vie dans les environnements marins.
Élément de protection |
Fonction technique |
Système d'isolation |
TR-XLPE ou EPR offrant une rigidité diélectrique et des performances thermiques |
Écran métallique |
Fournit un chemin de courant de défaut et un blindage électromagnétique |
Blocage de l'eau longitudinal |
Empêche la migration de l'eau le long de la longueur du câble |
Barrière d'eau radiale |
Gaine en plomb ou gaine en aluminium ondulé assurant l'étanchéité radiale |
Couche de literie |
Séparation mécanique avant blindage |
Blindage |
Blindage en fil d'acier offrant une résistance à la traction et une protection mécanique externe |
Service extérieur |
Couche extérieure en PEHD offrant une protection contre l'environnement et l'abrasion |
La protection des câbles sous-marins est nettement plus robuste que la construction de câbles terrestres standard en raison de l'environnement marin difficile.
Technologie de fabrication et d’assemblage
Les câbles sous-marins sont fabriqués à l’aide de processus contrôlés d’extrusion et de réticulation pour garantir une qualité d’isolation uniforme.
Les joints d'usine (FJ) ou les joints vulcanisés d'usine (FVJ) sont utilisés pour relier de grandes longueurs de production. Ces articulations maintiennent :
Intégrité électrique
Résistance mécanique
Étanchéité
Les procédures de jonction comprennent généralement :
Soudage des conducteurs
Reconstruction de l'écran conducteur
Re-réticulation de l'isolant XLPE
Restauration de l'écran isolant
Réapplication de gaine métallique et de barrières d'eau
Tests électriques de routine conformément aux normes CEI
Contrôle qualité et tests
L'assurance qualité est essentielle dans la fabrication de câbles sous-marins. La production suit des procédures strictes d'inspection et de test conformément aux normes CEI telles que CEI 60502-2 (pour les câbles MT).
Les tests comprennent généralement :
Mesure de la résistance des conducteurs
Tests de décharge partielle (PD)
Test de tenue à la tension alternative
Test d'intégrité de la gaine
Contrôle dimensionnel
Contrôle aux rayons X des gaines métalliques soudées ou des joints d'usine
Les câbles sous-marins sont soumis à des contrôles de qualité plus stricts que les câbles terrestres en raison de leur accessibilité limitée après installation.
Comparaison : câbles sous-marins et câbles terrestres
Aspect |
Câbles sous-marins |
Câbles terrestres |
Environnement de conception |
Conçu pour les conditions marines et sous-marines |
Conçu pour une installation terrestre |
Processus de production |
Comprend des systèmes de blocage d'eau, des gaines métalliques et un blindage lourd |
Généralement pas de barrière d'eau radiale |
Résistance mécanique |
Conçu pour des charges de traction élevées lors de la pose |
Exigences de traction limitées |
Installation |
Posé par des navires câblier à tension contrôlée |
Installé dans des tranchées ou des conduits |
Blindage |
Blindage simple ou double en fils d'acier selon les conditions des fonds marins |
Souvent non blindé ou légèrement blindé |
Exigences de performance dans les environnements sous-marins
Pression hydrostatique et profondeur
La pression hydrostatique augmente d'environ 0,1 MPa par 10 mètres de profondeur d'eau. Les câbles sous-marins doivent maintenir leur intégrité structurelle et leurs performances électriques sous ces pressions externes.
Des barrières d'eau radiales et un blindage robuste garantissent une fiabilité à long terme, même à des profondeurs importantes.
Flexibilité et résistance mécanique
Les câbles sous-marins doivent équilibrer flexibilité et résistance mécanique pour résister :
Flexion d'installation lors de la pose
Irrégularités des fonds marins
Dilatation thermique pendant le fonctionnement
Agression mécanique externe
Une conception appropriée du câble garantit le respect des exigences en matière de rayon de courbure minimum et de charge de traction maximale autorisée.
Résistance environnementale
Les environnements marins exposent les câbles à :
La portion extérieure en PEHD et le blindage résistant à la corrosion protègent le système de câbles pendant une longue durée de vie.
Protection contre la corrosion des câbles sous-marins
Les câbles électriques sous-marins fonctionnent dans des environnements marins agressifs où l'eau salée, la pression hydrostatique et les impacts mécaniques peuvent gravement affecter leur durée de vie. Par conséquent, la protection contre la corrosion et la conception bloquant l’eau sont essentielles pour une fiabilité à long terme.
Un câble électrique sous-marin typique comprend les éléments de protection suivants :
1. Barrière d’eau métallique
Les câbles sous-marins sont généralement équipés d'une barrière métallique continue contre l'eau, telle que :
Cette couche fournit :
Contrairement aux couches textiles, la gaine métallique constitue la principale barrière empêchant l’eau de pénétrer dans le système d’isolation.
2. Blocage de l'eau radial et longitudinal
Pour empêcher la migration de l'eau le long de la longueur du câble en cas de dommage externe, les câbles sous-marins intègrent :
Cela garantit qu'aucun dommage local n'entraîne une rupture progressive le long du câble.
3. Gaine extérieure
La gaine extérieure est généralement constituée de polyéthylène haute densité (HDPE) ou de matériaux similaires de qualité marine. Il fournit :
Excellente résistance à la corrosion par l'eau de mer
Haute résistance mécanique
Résistance à l’abrasion lors de la pose et au contact du fond marin
Le fil de polypropylène peut être appliqué comme couche protectrice supplémentaire, mais il ne constitue pas la principale barrière contre la corrosion.
4. Blindage en fil d'acier
Le blindage en fil d'acier galvanisé offre :
Résistance à la traction pour l'installation
Protection mécanique contre les chocs et les activités de pêche
Résistance aux contraintes mécaniques externes
En fonction de la profondeur d'installation et des conditions du fond marin, les câbles peuvent utiliser :
Dans les applications en eaux profondes, la conception du blindage est optimisée pour équilibrer le poids et les performances de traction.
5. Protection cathodique (spécifique au projet)
Les systèmes de protection cathodique sont généralement utilisés pour les pipelines offshore et les grandes structures en acier.
Pour les câbles sous-marins, la résistance à la corrosion passe principalement par :
La protection cathodique peut être envisagée dans la conception de projets spécifiques, mais elle ne constitue pas une caractéristique standard de tous les câbles sous-marins.
Avec une conception structurelle appropriée, des matériaux de haute qualité et des méthodes d'installation correctes, les câbles électriques sous-marins peuvent atteindre une durée de vie de 25 à 40 ans ou plus dans des environnements offshore difficiles.
Applications de câbles sous-marins
Les câbles électriques sous-marins sont utilisés là où les lignes aériennes ou les câbles terrestres souterrains ne sont pas réalisables.
Ils sont largement appliqués dans :
Connexions au réseau des parcs éoliens offshore
Transport d'électricité inter-îles
Projets d'interconnexion transmaritime
Plateformes pétrolières et gazières offshore
Infrastructures marines et installations sous-marines
Ces câbles sont conçus pour fonctionner sous :
Haute pression hydrostatique
Forts courants océaniques
Mouvement des fonds marins
Exposition à long terme à l’eau salée
Une étude appropriée du tracé, une évaluation de la profondeur d'enfouissement et une conception de protection sont essentielles pour garantir la fiabilité du système à long terme.
Importance de la conformité aux normes internationales
La conformité aux normes CEI internationalement reconnues garantit que les câbles électriques sous-marins répondent à des exigences strictes en matière de performances électriques, de résistance mécanique et de fiabilité à long terme.
Chaque norme joue un rôle spécifique :
La norme CEI 60228 garantit la qualité des conducteurs et l'efficacité électrique.
La norme CEI 60502/60840/62067 définit les exigences en matière de structure d'isolation, d'essais de type et de performances en tension.
La norme CEI 60229 garantit l'intégrité de la gaine extérieure et la protection contre la pénétration de l'humidité.
La norme CEI 60287 garantit des calculs précis du courant nominal pour éviter la surchauffe.
La CEI 60853 définit les performances dans des conditions de chargement cyclique et d'urgence.
La norme CEI 60092 prend en charge la conformité aux exigences électriques offshore et marines.
En respectant ces normes, les systèmes de câbles sous-marins atteignent :
Sécurité opérationnelle améliorée
Durée de vie prolongée
Coûts de maintenance réduits
Amélioration de l’approbation et de la bancabilité du projet
Performances fiables dans les environnements marins difficiles
FAQ
Qu’est-ce qui différencie les câbles sous-marins des câbles terrestres ?
Les câbles sous-marins comportent plus de couches que les câbles terrestres. Ces couches empêchent l'eau de pénétrer et empêchent les animaux marins de blesser le câble. Ils protègent également le câble des fortes pressions sous la mer. Les câbles terrestres n'ont pas besoin de toutes ces couches. Les câbles sous-marins utilisent des matériaux spéciaux pour arrêter la rouille et les dommages.
Peut-on utiliser des câbles moyenne tension ordinaires sous l'eau ?
Non, vous ne pouvez pas utiliser de câbles ordinaires sous l'eau. Les câbles ordinaires ne bloquent pas l’eau et n’ont pas de forte armure. Ils se briseront rapidement s’ils sont mis sous l’eau. Choisissez toujours des câbles conçus pour une utilisation sous-marine.
Quelle est la durée de vie des câbles sous-marins moyenne tension ?
La plupart des câbles sous-marins durent entre 25 et 40 ans. Une bonne installation les aide à durer plus longtemps. Des matériaux solides leur permettent également de durer plus d’années. Vous devriez vérifier le câble souvent pour le garder en sécurité.
Pourquoi certains câbles sous-marins utilisent-ils de l’aluminium au lieu du cuivre ?
L'aluminium rend le câble plus léger que le cuivre. Cela est utile lors de la pose de câbles en eau profonde. Le cuivre est meilleur pour transporter l’électricité, mais il est plus lourd et coûte plus cher.
