Câbles d'alimentation haute et très haute tension : facteurs de conception clés et dernières innovations en matière de matériaux

Le monde évolue rapidement vers des énergies plus propres et des réseaux électriques modernes. À mesure que les pays investissent dans les énergies renouvelables et développent des réseaux de transport plus performants, la demande en câbles électriques haute tension (HT) et très haute tension (THT) augmente. Ces câbles constituent la base du transport à grande capacité et longue distance. Sans eux, les villes et les industries ne pourraient pas facilement s'approvisionner en électricité depuis des parcs éoliens, des centrales solaires ou des centrales hydroélectriques éloignés.

Câbles haute tension vs câbles très haute tension

Pour comprendre leur importance, il est utile de comprendre la différence entre les câbles HT et THT. Les câbles haute tension sont principalement utilisés pour le transport d'électricité entre régions et villes. Ils peuvent transmettre un courant électrique intense sur une distance moyenne.

Les câbles à très haute tension sont nettement plus performants. Ils peuvent supporter des niveaux de puissance bien plus élevés. C'est pourquoi ils sont utilisés pour le transport longue distance et à haut débit. Les câbles THT sont souvent utilisés dans les projets interrégionaux ou les câbles sous-marins reliant les réseaux électriques entre pays.

Facteurs clés de conception

Les câbles HT et THT présentent une architecture complexe. Il est essentiel de choisir soigneusement chaque composant du câble pour optimiser les performances, la sécurité et le prix.

Structure conductrice

Le conducteur est le cœur du câble. Il est généralement en cuivre ou en aluminium. Le cuivre est reconnu comme le meilleur conducteur d'électricité, mais il est plus lourd et plus cher. L'aluminium, quant à lui, est plus léger et moins cher, mais sa section est plus importante pour transporter le même courant.

Les ingénieurs prennent souvent des décisions en fonction des besoins techniques et financiers du projet. Les conducteurs doivent posséder des propriétés mécaniques et électriques suffisantes pour supporter les contraintes lors de l'installation et de l'exploitation de câbles de très gros diamètre.

Matériaux isolants

L'isolant protège le conducteur contre les claquages. Le matériau le plus courant est le XLPE, ou polyéthylène réticulé. Il offre de nombreux avantages, comme une résistance élevée à la chaleur et d'excellentes performances électriques. D'autres types d'isolants, comme le papier imprégné de gaz ou d'huile, sont moins courants aujourd'hui.

Le XLPE est devenu le choix principal dans le monde entier car il favorise l’efficacité, la durabilité et, surtout, il est plus facile à installer.

Blindage et gainage

Le blindage et la gaine extérieure sont les deux couches les plus importantes. Le blindage métallique contribue à maintenir la stabilité du champ électrique à l'intérieur du fil, réduisant ainsi le risque de panne. La gaine extérieure protège contre l'eau, la rouille et d'autres dommages, tels que les dommages mécaniques.

Pour de nombreux projets, la gaine extérieure doit pouvoir résister aux produits chimiques et aux intempéries, en particulier pour les câbles qui passent sous l'eau ou sous terre.

Stabilité mécanique et thermique

Lorsqu'ils transportent de grandes quantités d'énergie, les câbles chauffent et se dilatent. Les concepteurs doivent contrôler la dilatation thermique et s'assurer que le câble résiste à ces contraintes. Parallèlement, le câble doit satisfaire aux exigences de résistance mécanique lors de sa pose, que ce soit en eaux profondes ou dans des tunnels urbains.

Innovations matérielles

Les matériaux utilisés pour les câbles ont beaucoup progressé ces dernières années. Ces nouvelles idées transforment la fabrication future des câbles HT et THT.

Pour réduire les pertes diélectriques et augmenter la résistance à la tension, du XLPE haute performance a été développé. Les câbles sont ainsi plus performants et durent plus longtemps sur de longues distances. L'isolation nano-composite est un autre domaine prometteur. En ajoutant des particules nanométriques au matériau, les fabricants peuvent créer une isolation plus résistante au vieillissement et à la chaleur.

On observe également une tendance vers des matériaux de gaine écologiques. Les conceptions modernes utilisent des composés à faible dégagement de fumée et sans halogène, ignifuges et recyclables. Ces matériaux sont plus sûrs pour les personnes et plus respectueux de l'environnement.

Fabrication et contrôle qualité

La fabrication de câbles HT et THT n'est pas si simple. Il est primordial que les procédés d'extrusion et de réticulation soient parfaitement exécutés, car la moindre erreur peut entraîner une défaillance sur le terrain. C'est pourquoi le contrôle qualité est si important, notamment grâce à des tests de décharge partielle et de tenue en tension.

Les normes internationales telles que l'IEC, le GB et l'IEEE régissent le processus de production. Ces normes garantissent que les câbles répondent aux besoins mondiaux.

Cas d'application

Les câbles HT et THT ont joué un rôle crucial dans de nombreux projets. Les projets de transport UHT de Chine, par exemple, comptent parmi les plus importants au monde. Ils ont prouvé que les câbles THT peuvent acheminer l'énergie renouvelable des régions éloignées vers les grandes villes.

Des câbles sous-marins relient les réseaux électriques entre les pays, ce qui contribue à maîtriser l'offre et la demande. De plus, les réseaux souterrains à haute tension des villes sont améliorés pour répondre à la demande croissante sans altérer l'aspect du territoire.

Tendances futures

Les recherches sur les câbles supraconducteurs et les nouveaux matériaux isolants se poursuivront. Avec la popularité croissante des énergies renouvelables, le besoin de câbles HT et THT fiables augmentera également. L'industrie évoluera vers des systèmes de câbles plus intelligents et plus connectés grâce à la surveillance numérique et aux technologies de réseaux intelligents.

Conclusion

Les câbles transportant la haute et la très haute tension sont bien plus que de simples fils. Ils sont essentiels à la transition énergétique mondiale et à la construction de réseaux électriques plus robustes, plus propres et plus intelligents. La concurrence continuera de reposer sur l'innovation matérielle, car les nouvelles conceptions améliorent le fonctionnement, la sécurité et la durabilité des équipements.