Dévoilement du comportement thermique du sol lors des opérations de câbles électriques à très haute tension

L’électricité est un élément essentiel de notre vie quotidienne. Il alimente également les maisons, les industries et les villes. Pour transporter cette électricité sur de longues distances, on utilise des câbles électriques. Certains de ces câbles transportent des tensions extrêmement élevées appelées câbles d'alimentation à ultra-haute tension (UHV). Ces câbles sont souvent enterrés sous terre pour les protéger et gagner de la place. Mais saviez-vous que ces câbles affectent également le sol qui les entoure ?

Lorsque l’électricité circule dans ces câbles, de la chaleur est produite. Cette chaleur se propage dans le sol environnant. Le comportement thermique du sol décrit la manière dont le sol réagit à cette chaleur. Il est important d’en tenir compte car une mauvaise tolérance du sol à la chaleur peut entraîner de nombreux problèmes tels que la surchauffe des câbles, leur endommagement ou la réduction de leur durée de vie. Dans cet article, nous examinerons comment le sol réagit à la chaleur des câbles électriques UHV.

Pourquoi le réchauffement du sol est-il important ?

Les câbles UHV transportent beaucoup de courant électrique. Lorsque l’électricité les traverse, ils deviennent chauds. C'est un processus normal. Cependant, si les câbles deviennent trop chauds, leurs performances diminuent et la chaleur extrême peut également endommager l'isolation du câble, ce qui entraîne des pannes de courant, voire de graves pannes électriques.

Étant donné que ces câbles sont souvent enterrés, le sol agit comme un système de refroidissement. La chaleur des câbles se propage dans le sol. Si le sol peut évacuer la chaleur rapidement, les câbles restent froids. Mais si le sol retient la chaleur, la température autour du câble continue d’augmenter. Cela peut conduire à des conditions dangereuses. C’est pourquoi les ingénieurs doivent étudier comment différents types de sols réagissent lorsqu’ils sont exposés à la chaleur des câbles électriques UHV.

Facteurs qui affectent le comportement thermique du sol

Le sol n’est pas le même partout. Différents types de sols réagissent à la chaleur de différentes manières. Plusieurs facteurs montrent comment le sol gère la chaleur provenant câbles UHT :

1. Type de sol

L’argile, le sable, le gravier et le limon ont des propriétés thermiques différentes. Par exemple, les sols sableux permettent à la chaleur de passer rapidement, tandis que les sols argileux retiennent la chaleur plus longtemps.

2. Teneur en humidité

L’eau dans le sol aide à évacuer la chaleur. Les sols humides peuvent absorber et diffuser la chaleur mieux que les sols secs. Cependant, si le sol s’assèche au fil du temps, sa capacité à refroidir les câbles diminue.

3. Densité du sol

Un sol compact peut mieux conduire la chaleur qu’un sol meuble. La disposition des particules du sol joue un rôle important dans la façon dont la chaleur se déplace.

4. Température ambiante

La température du milieu environnant affecte également la capacité de refroidissement du sol. Dans les climats chauds, le sol est déjà chaud, ce qui rend plus difficile l’absorption de la chaleur supplémentaire provenant des câbles.

5. Résistivité thermique

Il s’agit d’une mesure de la capacité du sol à résister au flux de chaleur. Une résistivité thermique plus faible signifie que le sol conduit mieux la chaleur, ce qui est bon pour le refroidissement des câbles.

Comment les ingénieurs étudient-ils le comportement thermique du sol ?

Pour assurer la sécurité des câbles UHV, les ingénieurs doivent comprendre comment la chaleur se déplace dans le sol. Ils utilisent à la fois des tests en laboratoire et des simulations informatiques.

Tests de laboratoire

Dans les laboratoires, de petits échantillons de sol sont testés dans des conditions contrôlées. Les scientifiques mesurent la quantité de chaleur que le sol peut absorber et la vitesse à laquelle il peut diffuser cette chaleur. Ils testent également les sols à différents niveaux d’humidité et densités pour voir comment ces facteurs modifient leur comportement thermique.

Essais sur le terrain

Les ingénieurs effectuent également des tests sur des sites réels où les câbles seront installés. Ils enterrent des câbles de test et surveillent l’évolution de la température du sol au fil du temps. Ces tests en conditions réelles sont importants car les tests en laboratoire ne peuvent pas toujours reproduire les conditions réelles comme la météo et les niveaux d’eau souterraine.

Simulations informatiques

L’ingénierie moderne utilise des logiciels pour simuler le comportement du sol. Ces simulations peuvent prédire comment le sol réagira sous différentes charges, températures et conditions environnementales. Cela aide les ingénieurs à planifier de meilleures installations de câbles sans avoir toujours besoin de tests sur le terrain coûteux.

Gestion des problèmes de réchauffement du sol:

Une fois que les ingénieurs savent comment se comporte le sol, ils peuvent prendre des mesures pour éviter la surchauffe.:

• Choisissez un meilleur sol: Dans certains projets, le sol autour des câbles est remplacé par un type de sol présentant une meilleure conductivité thermique 
• Utiliser des matériaux de remblai thermique: Des matériaux de remplissage spéciaux peuvent être ajoutés autour du câble pour améliorer la dissipation de la chaleur 
• Contrôler l'humidité: Garder le sol humide autour des câbles contribue à une meilleure absorption de la chaleur 
• Profondeur de câble appropriée: Les câbles enterrés à la bonne profondeur peuvent bénéficier des couches de sol plus fraîches sous la surface 

Conclusion

La compréhension du comportement thermique du sol lors des opérations de câbles électriques à très haute tension est essentielle pour une transmission d’électricité sûre et efficace. Le sol agit comme un dissipateur thermique naturel pour les câbles souterrains, et sa capacité à conduire la chaleur détermine les performances de ces câbles au fil du temps. Grâce à des tests, une planification et une maintenance appropriés, les ingénieurs peuvent garantir que les câbles UHV restent sûrs, efficaces et durables. À mesure que notre demande en électricité augmente, de telles études deviennent encore plus importantes pour construire une infrastructure électrique fiable.