Types d'écrans de câbles MT définir comment un câble moyenne tension contrôle le champ électrique autour de son isolation et comment le câble fournit un chemin métallique pour le courant de charge, courant de défaut à la terre, et mise à la terre du système. Dans une conception pratique de câbles MT, l'écran n'est pas une couche de cuivre décorative. Il fait partie du système de contrôle du stress électrique. Ruban de cuivre, fil de cuivre, fil de cuivre et ruban adhésif, et les conceptions de gaines métalliques résolvent chacune différentes conditions de projet.
Puissance XWA & Cable considère l'écran métallique comme l'une des décisions de conception essentielles dans l'ingénierie des câbles MT.. L'écran correct dépend de la tension nominale, courant de court-circuit, méthode de mise à la terre, taille du conducteur, itinéraire d'installation, temps d'élimination des pannes, exigence d'armure, et la norme de projet applicable. UN 33 Alimentation industrielle kV, un 11 Câble de distribution kV, et un 35 Le tracé souterrain kV peut ressembler à celui-ci vu de l'extérieur, mais les exigences en matière d'écran métallique peuvent être différentes.
L'écran fait partie du système d'isolation des câbles
Le câble d'alimentation moyenne tension utilise normalement une structure coordonnée: conducteur, écran conducteur, Isolation XLPE, écran isolant, écran métallique, literie, armure si nécessaire, et gaine extérieure. L'écran conducteur lisse le champ électrique à la surface du conducteur. L'écran isolant crée une limite contrôlée autour de l'isolation XLPE. L'écran métallique se trouve à l'extérieur de l'écran isolant et fournit une couche conductrice connectée à la terre via la conception du système..
Cette structure explique pourquoi la sélection des écrans se situe à proximité de l'étape de conception électrique., pas seulement au stade du coût des matériaux. Un écran métallique trop petit peut ne pas correspondre au courant de défaut à la terre spécifié. Un écran mécaniquement inadapté peut être endommagé lors de la manipulation ou de l'installation. Un écran non compatible avec la méthode de terminaison peut créer une préparation de chantier difficile. La même classe de tension de câble peut nécessiter différentes zones d'écran selon différents paramètres de protection du réseau..
Pour les XWA Câble d'alimentation MT gamme, la conception de l'écran est normalement revue avec la classe de tension, matériau conducteur, épaisseur d'isolation, état de court-circuit, méthode de pose, longueur du tambour, et documentation des tests. Pour les classes de tension de projet plus élevées telles que 33Câble kV, la zone d'écran et la logique de mise à la terre deviennent souvent plus importantes dans la révision des spécifications. Le contexte standard plus large est expliqué dans l'article technique de XWA sur CEI 60502-2 pour câble moyenne tension.
Ce que fait réellement l’écran métallique
L'écran métallique a plusieurs fonctions. D'abord, il aide à maintenir la surface extérieure de l'écran isolant au potentiel de la terre lorsqu'il est correctement mis à la terre. Deuxième, il fournit un chemin pour le courant de charge capacitif en fonctionnement normal. Troisième, il peut véhiculer un courant de défaut à la terre pendant toute la durée de fonctionnement de la protection. Quatrième, il prend en charge un système d'accessoires de câble défini car les terminaisons et les joints doivent connecter correctement l'écran.
Ces fonctions sont connectées mais pas identiques. Un écran peut être électriquement suffisamment continu pour le contrôle sur site mais trop petit pour un courant de défaut à la terre spécifié.. Un écran peut rencontrer une zone de courant de défaut mais nécessite néanmoins une installation minutieuse car les fils de cuivre peuvent se propager ou se déformer pendant la préparation.. L'examen technique doit séparer les fonctions requises au lieu de traiter « l'écran » comme un seul élément générique.
| Fonction écran | Signification de l'ingénierie | Informations de conception nécessaires |
|---|---|---|
| Contrôle du champ électrique | Maintient une limite extérieure contrôlée du système d’isolation. | Classe de tension, conception d'écran d'isolation, méthode de résiliation. |
| Chemin du courant de charge | Transporte le courant capacitif du système de câbles en fonctionnement normal. | Longueur du câble, tension du système, disposition de mise à la terre. |
| Chemin du courant de défaut à la terre | Transporte le courant de défaut spécifié jusqu'à ce que la protection efface le défaut. | Courant de défaut, durée du défaut, matériau et surface de l'écran. |
| Connexion accessoire | Permet aux terminaisons et aux joints de coller correctement l'écran métallique. | Type d'accessoire, formulaire d'écran, espace d'installation, méthode de liaison. |
| Assistance aux inspections et aux tests | Fournit une couche conductrice définie pour les tests et les enregistrements de versions. | Contrôle de continuité, configuration de test de tension, documentation des tests de routine. |
Écran en ruban de cuivre
L'écran en ruban de cuivre est l'une des formes d'écran les plus connues dans les câbles MT.. Un ruban de cuivre est appliqué en hélice sur l'écran isolant. Il crée une couche métallique continue avec une bonne couverture autour de l'âme du câble. Le ruban de cuivre est courant dans les câbles MT à trois conducteurs et dans de nombreuses conceptions de câbles de distribution car il est compact, familier aux équipes accessoires, et efficace pour le contrôle du champ électrique lorsqu'il est correctement superposé et collé.
L'avantage technique du ruban de cuivre est la couverture. Le ruban peut fournir une surface métallique lisse et continue autour de l'isolation blindée. Il est également facile à reconnaître dans les échantillons en coupe et lors de l'inspection en usine.. Cependant, l'écran en ruban de cuivre n'est pas automatiquement adapté à toutes les conditions de défaut de terre. L'épaisseur du ruban, largeur, chevaucher, et la surface métallique totale doit correspondre aux exigences du projet. Si la spécification indique une valeur de courant de défaut, le design de l'écran ne peut pas être choisi uniquement en fonction de son apparence visuelle.
Le ruban de cuivre peut également être sensible à la manipulation mécanique si la conception du câble, flexion, ou la préparation des accessoires est mauvaise. La bande doit rester continue. Flexion brusque, décapage négligent, ou une mauvaise technique de terminaison peut perturber la connexion de l'écran. Pour cette raison, XWA examine l'écran en bande de cuivre ainsi que la conception de l'armure, conception de la gaine, enroulement du tambour, et compatibilité des accessoires.
Écran en fil de cuivre
L'écran en fil de cuivre utilise des fils de cuivre appliqués ou disposés de manière hélicoïdale autour de l'écran isolant.. Il est généralement sélectionné lorsqu'une section métallique définie est nécessaire pour le courant de défaut à la terre., liaison, et continuité de l'écran. Comparé à la bande, L'écran en fil de cuivre peut être plus facile à spécifier par surface totale en cuivre. Les descriptions de projets courantes peuvent indiquer une zone d'écran telle qu'un écran en fil de cuivre défini d'un millimètre carré., bien que la valeur réelle doive suivre le calcul du projet.
L'écran en fil de cuivre est largement utilisé dans les câbles MT unipolaires et dans les conceptions où les considérations de liaison et de tension de gaine sont importantes.. Il fournit un ensemble visible de conducteurs qui peuvent être rassemblés et connectés aux accessoires. La construction peut également être combinée avec un liant en ruban de cuivre ou une couche imperméable en fonction de la conception du câble..
La limitation est que l'écran métallique ne crée pas la même surface continue qu'une couche de ruban complète, à moins qu'il ne soit combiné avec une autre couche.. Espacement des fils, nombre de fils, direction, et gérer toutes les affaires. Pendant les travaux de fin, les écrans métalliques doivent être habillés et connectés proprement. Si les fils sont coupés court, réparti inégalement, ou mal collé, l'avantage de conception peut être réduit. Une spécification correcte de l'écran en fil de cuivre inclut donc la zone requise, disposition des fils, attente de lien, et méthode accessoire.
Fil de cuivre et ruban de cuivre
Certaines conceptions de câbles MT combinent du fil de cuivre et du ruban de cuivre. Cet agencement peut utiliser la zone de fil pour la capacité de courant de défaut et la couverture par ruban pour une couche métallique plus continue.. La conception combinée n’est pas automatiquement supérieure dans tous les cas, mais cela peut être utile lorsque la spécification exige à la fois une surface d'écran et une couverture., ou lorsqu'une norme de projet a une construction combinée familière.
La conception combinée augmente également le nombre de détails qui doivent être contrôlés. Taille du fil, nombre de fils, épaisseur du ruban, chevauchement de bande, matériau bloquant l'eau, et le diamètre du câble influencent tous la production et l'installation. Un écran combiné peut augmenter le coût du matériau et le diamètre du câble. Cela peut également modifier le comportement en flexion et la préparation des accessoires.. XWA traite normalement cela comme une conception basée sur les spécifications, pas comme mise à niveau par défaut pour chaque câble MV.
Gaine métallique et autres formes de bouclier
Dans certains systèmes de câble, une gaine métallique telle qu'un alliage de plomb ou de l'aluminium ondulé peut fournir un blindage, barrière contre l'humidité, et fonctions de protection mécanique. Ceci est plus courant dans les applications spéciales, voies souterraines aux exigences plus élevées, conceptions de sous-marins, ou systèmes de câbles où la performance de la barrière d'eau radiale est critique. La gaine n'est pas la même chose qu'un simple écran en ruban de cuivre, et ça change le poids du câble, performances de flexion, conception d'accessoires, et méthode de manipulation.
Les décisions concernant les gaines métalliques nécessitent un examen technique minutieux. Une gaine peut améliorer la protection contre l'humidité et la continuité du blindage, mais cela peut ajouter de la complexité de fabrication et des contraintes d'installation. Cela peut nécessiter des articulations spécialisées, liaison, protection contre la corrosion, et conception d'itinéraires. Pour câbles MT de distribution standard, du ruban de cuivre ou un écran en fil de cuivre est souvent plus pratique. Pour les itinéraires spéciaux, la conception d'une gaine métallique peut s'avérer nécessaire.
La sélection d'écran ne peut pas ignorer la méthode de mise à la terre
L'écran n'a de sens électrique que lorsque la méthode de mise à la terre et de liaison du système est définie.. Collage en un seul point, liaison aux deux extrémités, liaison croisée, et la mise à la terre directe crée différentes conditions de tension de gaine et de courant de circulation. Un écran adapté à une méthode de collage peut ne pas être idéal pour une autre. Les longs acheminements de câbles unipolaires sont particulièrement sensibles car le courant circulant dans la gaine peut augmenter les pertes et l'échauffement lorsque la liaison n'est pas conçue correctement..
Pour câbles de distribution tripolaires, la conception peut être plus simple, mais la mise à la terre compte toujours. Les écrans métalliques doivent se connecter correctement aux accessoires et doivent prendre en charge la philosophie de protection du système. Le fabricant de câbles peut concevoir la zone de l'écran, mais le concepteur du système définit les exigences en matière de courant de défaut et de liaison.. Le rôle de XWA est de traduire les exigences système énoncées en une structure de câble réalisable et un enregistrement de version..
Comment CEI 60502-2 s'intègre dans les décisions d'écran
CEI 60502-2 est communément référencé pour les câbles d'alimentation avec isolation extrudée pour les tensions nominales de 6 kV jusqu'à 30 kV. Le contexte standard est important car il encadre les attentes en matière de construction et de test pour les câbles MT.. Les spécifications du projet peuvent également ajouter des normes nationales, exigences des services publics, conditions de contrôle par un tiers, ou exigences supérieures en matière de surface d'écran de court-circuit. La référence standard publique IECEE pour CEI 60502-2 est utile pour confirmer la famille et la portée des normes avant un examen détaillé du projet.
Une référence standard à elle seule ne complète pas la conception de l'écran. Le projet doit encore définir la taille du conducteur, tension nominale, nombre de noyaux, construction d'écran, zone métallique, armure, gaine, comportement de la flamme, exigence de blocage de l'eau, et documentation des tests. Si une spécification indique uniquement « Câble MT selon CEI 60502-2 » sans zone d'écran ni exigence de courant de défaut, l'équipe d'ingénierie doit préciser si une construction standard est suffisante ou si le système nécessite une capacité d'écran métallique spécifique.
Zone d'écran et courant de défaut à la terre
La zone de l'écran métallique doit être vérifiée par rapport au courant de défaut à la terre et à la durée pendant laquelle l'écran est censé transporter le courant de défaut.. Le calcul dépend du matériau, hypothèses de température initiale et finale, formule de court-circuit adiabatique, et temps d'effacement de la protection. Un ruban de cuivre de petite section peut convenir au contrôle sur site, mais pas suffisamment pour une exigence de courant de défaut élevée.. Un écran en fil de cuivre avec une surface totale de cuivre plus grande peut être requis lorsque l'étude de protection l'exige.
Ce point décide souvent de la différence entre un câble de distribution ordinaire et un câble MT spécifique au projet.. Si la protection du système élimine rapidement les défauts, la surface d'écran requise peut être inférieure. Si le courant de défaut est élevé ou si le temps d'effacement est plus long, l'écran doit être augmenté. Le câble résultant peut devenir plus gros, plus lourd, et plus cher. Ce coût n'est pas décoratif; il est lié à la sécurité du système et aux performances en cas de panne.
| État du projet | Implication de l'écran | Point de contrôle d'usine |
|---|---|---|
| Longueur de câble courte dans un réseau de distribution compact | Un écran en ruban de cuivre standard peut être suffisant lorsque les spécifications le permettent. | Confirmer la classe de tension, standard, et exigence de test de routine. |
| Chargeur monocœur long | L'écran en fil de cuivre et la conception de la liaison peuvent nécessiter un examen plus approfondi. | Vérifier la zone de l'écran, tension de gaine, méthode de liaison, et effet thermique. |
| Courant de défaut à la terre élevé | Une plus grande surface d'écran métallique peut être nécessaire. | Confirmer le courant de défaut et le temps d'effacement avant la production. |
| Voie souterraine avec contrainte mécanique | Le choix de l'écran doit être coordonné avec l'armure et la gaine. | Revoir le pliage, tirant, literie, armure, et continuité de l'écran. |
| Voie d'installation sensible à l'eau | Le blocage de l'eau et la barrière métallique peuvent affecter la conception de l'écran. | Vérifier le blocage de l'eau longitudinal, conception de la gaine, et méthode accessoire. |
Comment la conception de l'écran affecte les accessoires de câble
Les terminaisons et les joints doivent connecter correctement l'écran métallique. C'est pourquoi la forme du grillage affecte le travail sur chantier même si elle est cachée sous la gaine. L'écran en ruban de cuivre doit être exposé et collé sans endommager l'écran isolant.. L'écran en fil de cuivre doit être rassemblé, habillé, et connecté avec une longueur et une stabilité mécanique suffisantes. Les conceptions combinées de fils et de rubans doivent suivre la méthode de préparation du fabricant d'accessoires..
Si la conception de l'accessoire est inconnue, une conception d'écran qui semble techniquement solide peut néanmoins créer des difficultés d'installation. Diamètre du câble, formulaire d'écran, armure, épaisseur de la gaine, et l'espace de pliage influence le choix des accessoires. Le fichier de conception du câble doit donc inclure suffisamment de détails de construction pour l'appariement des accessoires.. XWA garde cela au stade de l'examen technique car une préparation incorrecte des accessoires peut endommager un câble MT par ailleurs correct..
Contrôles en usine pour la qualité des écrans métalliques
Le contrôle qualité en usine de l'écran commence avant le test final du câble. L'équipe de production vérifie l'état des matériaux, application de bande, disposition des fils, chevaucher, tension, position des couches, et continuité. Une fois le câble terminé, les tests de routine et les dossiers d'inspection prennent en charge la publication. Dans certains projets, une dissection d'échantillons ou des contrôles dimensionnels peuvent être utilisés pour vérifier les détails de construction.
L'écran est également pertinent pour les tests haute tension et l'examen des décharges partielles.. Une connexion d'écran métallique stable prend en charge un circuit de test défini. Une mauvaise continuité de l'écran ou une préparation négligente des extrémités peuvent créer des erreurs de test. C'est pourquoi la manipulation des écrans apparaît à la fois dans l'inspection de production et dans la préparation des tests en laboratoire..
| Vérifier l'article | Raison | Preuve visible dans le dossier de libération |
|---|---|---|
| Matériau et taille de l'écran | Confirme la zone métallique et la construction requises. | Nomenclature, dossier de production, ou fiche technique. |
| Chevauchement des bandes ou disposition des fils | Prend en charge la continuité et le contrôle de terrain stable. | Enregistrement du processus et inspection des échantillons si nécessaire. |
| Continuité de l'écran | Confirme que le chemin métallique n'est pas interrompu. | Dossier d'inspection ou note de test en fonction des exigences du projet. |
| Compatibilité avec armure et gaine | Empêche les dommages aux couches pendant la production et l'installation. | Dessin de construction et contrôle des dimensions finales. |
| Préparation de fin de test | Réduit les fausses décharges ou les résultats de tests haute tension instables. | Dossier de test de routine et note de version du laboratoire. |
Erreurs typiques dans les spécifications de l'écran MV
Première erreur: en spécifiant uniquement la classe de tension. La classe de tension à elle seule ne définit pas la zone de l'écran. L'exigence de courant de défaut et la méthode de mise à la terre doivent également être connues..
Deuxième erreur: traiter le ruban de cuivre et le fil de cuivre comme interchangeables. Les deux sont des écrans métalliques, mais ils diffèrent dans la couverture, surface transversale, préparation au collage, et comportement mécanique.
Troisième erreur: ajouter une armure sans vérifier l'accès à l'écran. L'armure améliore la protection mécanique, mais l'écran a encore besoin d'une bonne continuité, liaison, et préparation à la résiliation.
Erreur quatre: ignorer la compatibilité des accessoires. Les joints et terminaisons de câble doivent correspondre au diamètre du câble, formulaire d'écran, armure, gaine, et méthode de décapage.
Erreur cinq: omettre la durée du court-circuit. Le courant de défaut sans temps d'effacement est incomplet. Le calcul de la surface de l'écran dépend à la fois.
Données de spécification dont XWA a besoin pour la conception d'écran MV
Pour un câble MT avec des exigences d'écran définies, XWA examine normalement les données suivantes avant de confirmer la construction finale:
- Tension nominale, tel que 6/10 kV, 8.7/15 kV, 12/20 kV, 18/30 kV, ou 26/35 kV.
- Matériau conducteur, taille du conducteur, classe de chef d'orchestre, et nombre de cœurs.
- Type d'écran: ruban de cuivre, fil de cuivre, fil de cuivre et ruban adhésif, ou gaine métallique.
- Surface d'écran métallique requise ou courant de défaut à la terre et durée.
- Méthode de mise à la terre ou de liaison si connue.
- Exigence d'armure, matériau de la gaine, exigence de blocage de l'eau, et itinéraire d'installation.
- Norme applicable, comme la CEI 60502-2 ou une spécification d'utilitaire de projet.
- Test de routine, échantillon de test, inspection par un tiers, et exigences en matière de documents de sortie.
- Longueur du tambour, méthode d'emballage, port de destination, et conditions de stockage.
Ces détails rendent la décision de sélection traçable. Ils réduisent également le risque qu'un câble soit électriquement adapté en général mais incomplet pour une condition de défaut de réseau spécifique.. XWA peut alors préparer une proposition de construction, fiche technique, et publier la documentation qui correspond aux exigences énoncées du projet.
Conclusion d'ingénierie
La conception du blindage du câble MT doit être choisie en fonction de la fonction, pas par habitude. Le ruban de cuivre offre une couverture familière et une construction compacte. Le fil de cuivre offre un chemin plus clair vers la zone métallique spécifiée et la liaison. Le fil de cuivre et le ruban adhésif peuvent combiner zone et couverture lorsque les spécifications l'exigent.. Les conceptions à gaine métallique résolvent le problème du blindage spécial, humidité, et les conditions de protection mais ajoutent de la complexité.
L'écran correct dépend de la classe de tension, courant de défaut, temps de compensation, longueur du câble, méthode de mise à la terre, environnement d'installation, conception d'accessoires, et documentation des tests. Pour la puissance XWA & Câble, cela fait de l'écran métallique un élément central de l'ingénierie des câbles MT plutôt qu'une petite option matérielle cachée sous la gaine.
FAQ
L'écran en ruban de cuivre est-il suffisant pour chaque câble MT?
Non. Le ruban de cuivre peut convenir à de nombreuses conceptions de câbles MT, mais la zone de l'écran doit correspondre aux exigences de courant de défaut du projet où l'écran transporte un courant de défaut à la terre.
Quelle est la principale différence entre le ruban de cuivre et l'écran en fil de cuivre?
Le ruban de cuivre offre une couverture continue autour du noyau, tandis que l'écran en fil de cuivre est plus facile à définir par la surface métallique totale et est souvent utile lorsque la capacité de courant de défaut et la liaison sont des facteurs de conception centraux.
L'armure remplace-t-elle l'écran métallique?
Non. L'armure est principalement une protection mécanique et peut également avoir des implications en matière de liaison., mais il ne remplace pas les fonctions d'écran isolant et d'écran métallique dans la conception des câbles MT..
Pourquoi la méthode de mise à la terre affecte-t-elle la sélection de l'écran?
La mise à la terre et la liaison déterminent le courant de l'écran, tension de gaine, courant circulant, et comportement erroné. Ces conditions influencent la surface de l'écran métallique et les performances thermiques du câble..
Quelles informations sont nécessaires pour confirmer la conception de l'écran MV?
Les données essentielles incluent la tension nominale, taille du conducteur, nombre de noyaux, type d'écran, zone d'écran requise ou courant de défaut et durée, méthode de liaison, standard, armure, gaine, et itinéraire d'installation.