Ce que sont les décharges partielles
Dans un câble moyenne tension, l'isolant XLPE se trouve entre deux écrans semi-conducteurs : l'écran sur conducteur à l'intérieur et l'écran sur isolant à l'extérieur, recouvert d'un écran en ruban ou en fils de cuivre. Entre les deux, le champ électrique est élevé et, dans un bon câble, uniforme. Un vide dans l'isolant, une particule contaminante ou une aspérité à l'interface entre un écran et le XLPE concentre ce champ. Lorsqu'il est assez fort, de petites décharges électriques se produisent à travers le défaut sans court-circuiter toute l'épaisseur d'isolant. Ce sont les décharges partielles (DP).
Les DP ne provoquent pas de défaillance immédiate, et c'est précisément pour cela qu'elles comptent. Chaque décharge érode l'isolant autour du défaut et, avec le temps, l'endommagement peut progresser jusqu'au claquage du câble en service. Un essai de tenue en tension peut laisser passer un câble présentant un petit défaut ; l'essai de DP est conçu pour le trouver. C'est pourquoi la mesure des DP est un essai individuel pour le câble MT à écran, réalisé sur chaque longueur fabriquée. Les câbles basse tension selon IEC 60502-1 ne sont pas soumis à la même exigence, car ils n'ont pas de champ écranté à maîtriser.
L'essai individuel d'IEC 60502-2
IEC 60502-2 couvre les câbles d'énergie à isolation extrudée des classes de tension 3,6/6 kV à 18/30 kV. Son essai individuel de DP est mesuré selon la méthode d'IEC 60885-3. La tension d'essai est portée à 2 U0 et maintenue brièvement, puis ramenée à 1,73 U0, niveau auquel le câble ne doit présenter aucune décharge au-dessus de la sensibilité déclarée. En essai individuel, cette sensibilité est de 10 pC ou mieux. U0 est la tension assignée entre conducteur et écran : 8,7 kV pour un câble 8,7/15 kV.
En complément des DP, l'essai de tension individuel applique 3,5 U0 pendant 5 minutes sans claquage. Le tableau ci-dessous donne ces multiples calculés pour chaque classe, arrondis, à titre indicatif seulement ; le plan d'essais reprend toujours ses valeurs de la norme et de la commande.
| Classe de tension | U0 | Mesure des DP à 1,73 U0 | Essai de tension à 3,5 U0, 5 min |
|---|---|---|---|
| 3,6/6 kV | 3,6 kV | environ 6,2 kV | environ 12,6 kV |
| 6/10 kV | 6 kV | environ 10,4 kV | 21 kV |
| 8,7/15 kV | 8,7 kV | environ 15,1 kV | environ 30,5 kV |
| 12/20 kV | 12 kV | environ 20,8 kV | 42 kV |
| 18/30 kV | 18 kV | environ 31,1 kV | 63 kV |
Le catalogue partenaire qui sert de base à notre page câbles d'énergie MT couvre les classes jusqu'à 8,7/15 kV, avec une construction de référence 8,7/15 kV Cu/XLPE/CTS/PVC 3x95 mm2 ; les classes supérieures sont confiées à une autre usine disposant de la capacité d'essai adaptée.
Pourquoi la sensibilité est le chiffre à surveiller
Un résultat de DP « aucune décharge détectée » ne veut rien dire à lui seul. Il signifie qu'aucune décharge n'a été détectée au-dessus de ce que le système pouvait percevoir à ce moment-là. Si la salle d'essai est électriquement bruyante, ou si le système est mal étalonné, le seuil de détection peut se situer bien au-dessus de 10 pC et de vrais défauts passent inaperçus. C'est pourquoi la norme lie l'exigence à une sensibilité déclarée, et pourquoi un bon rapport l'indique.
Un registre de DP exploitable par touret indique :
- Le numéro de touret, la désignation du câble et la longueur testée.
- L'étalonnage avec une charge connue avant l'essai, et la sensibilité obtenue en pC.
- Le niveau de bruit de fond pendant l'essai.
- Le profil de tension : le palier à 2 U0 et la mesure à 1,73 U0.
- Le niveau de DP mesuré, et la conclusion conforme ou non conforme par rapport à la sensibilité déclarée.
- La date de l'essai, l'identification de l'équipement et la signature du responsable.
Un résultat de DP non conforme appelle aussi une procédure claire. Une usine peut refaire l'essai après nettoyage ou reconfection des extrémités d'essai, car une décharge sur une extrémité mal préparée peut ressembler à une décharge dans le câble. C'est légitime, mais le registre doit montrer les deux résultats et la raison du nouvel essai. Si la décharge persiste, la longueur doit être refusée, ou la section défectueuse localisée et découpée, les longueurs restantes étant retestées et enregistrées sous de nouveaux numéros de touret. Demandez à l'usine à quelle fréquence des longueurs échouent à l'essai de DP et comment elles sont traitées ; une réponse crédible, appuyée sur des registres, en dit plus sur la ligne d'isolation que n'importe quelle brochure.
D'où viennent les défauts générant des DP
La plupart des sources de DP naissent en production, c'est pourquoi l'audit d'une usine MT examine de près la ligne d'isolation. La contamination du mélange XLPE, une manipulation du mélange dans une zone ouverte, une interface irrégulière entre écrans et isolant, ainsi que l'humidité ou les vides dus à un procédé incomplet en sont des causes typiques. Les dommages après production comptent aussi : un câble cintré sous son rayon de courbure minimal, écrasé sur un touret mal stocké ou dont les extrémités sont restées non scellées, laissant l'humidité pénétrer dans l'écran, peut développer des décharges plus tard, même après avoir réussi l'essai en usine. La liste de contrôle d'audit d'usine indique quoi observer sur site, et la prévention des dommages aux tourets traite du stockage.
Essais en présence et essais sur site
Pour les projets de réseaux et d'ingénierie, il est courant d'assister aux essais de DP et de tension sur des tourets choisis avant expédition. Cela fonctionne au mieux lorsque les tourets sont choisis par l'acheteur le jour même, que l'étape d'étalonnage est observée et que l'inspecteur emporte une copie des résultats bruts. Prévoyez une journée d'essais dans le planning ; la durée d'un essai de DP dépend du nombre de tourets et de la salle, et se planifie avec l'usine.
Après installation, le projet peut réaliser ses propres essais de mise en service avec jonctions et extrémités en place. Ils sont distincts de l'essai individuel en usine et sont spécifiés par l'ingénieur du projet et le gestionnaire du réseau. Un registre de DP d'usine sans défaut constitue une référence : si les essais sur site révèlent plus tard des décharges, le problème a plus de chances de se trouver dans un accessoire ou dans la pose que dans le câble lui-même. Notre page réseaux de distribution explique comment le câble MT s'intègre à un projet de distribution.
Inscrire les DP dans la commande
Inscrivez explicitement l'exigence de DP dans la fiche de spécification : essai individuel de DP sur chaque touret selon IEC 60502-2, mesuré selon IEC 60885-3, avec la sensibilité déclarée et des registres complets fournis avec les documents d'expédition. Ajoutez les essais en présence si le projet l'exige. Le délai du câble MT dépend de la réservation du cuivre, du planning de la ligne d'isolation et des essais individuels, et il est confirmé par écrit pour chaque commande ; voir MOQ et délais. Pour cadrer une commande moyenne tension, envoyez le BOQ via le formulaire de devis.