Introduction
Tout d'abord, Il est nécessaire de comprendre l'importance decâble sous-marin 132kV à l'intérieur des câbles d'alimentation. Ces composants sont essentiels dans les infrastructures énergétiques modernes, especialmente para la interconexión de redes eléctricas entre regiones separadas por masas de agua.Par exemple, le niveau de tension de 132 kV correspond à une catégorie haute tension (À) ampliamente utilizada en sistemas de transmisión y subtransmisión.En outre, Cet article explore les caractéristiques techniques, matériaux d'isolation, los procesos de fabricación y los criterios de selección de estos cables.Enfin, Un tableau comparatif des conducteurs est inclus selon les normes CEI et AWG/MCM..
1. Contexte et applications du câble sous-marin 132kV
Concernant ses principales utilisations, Des câbles sous-marins de 132 kV sont utilisés dans quatre grandes zones:
1.1 Connexion de parcs éoliens offshore (en mer)
Dans ce cas, transporter l’énergie générée par les turbines jusqu’à la sous-station terrestre.
1.2 Interconnexion entre îles et continent
En outre, permettre le partage des ressources énergétiques entre des systèmes électriques isolés.
1.3 traversée de la rivière, lacs ou fjords
là où une compagnie aérienne n'est pas viable en raison de restrictions environnementales ou de navigation.
1.4 Alimentation de plateformes pétrolières ou gazières
De même, remplacer la production sur site par une énergie plus propre et plus stable.
En plus, la tension de 132 kV est un équilibre entre la capacité de transport (supérieur à 66 kV) et complexité technique (moins que 220 kV). Par conséquent, Les distances typiques atteignent jusqu'à 80-100 km sans stations de répétition intermédiaires.
2. Structure interne d'un câble sous-marin 132kV
Avant de détailler chaque couche, Il faut rappeler qu'un câble sous-marin de cette tension doit résister aux pressions hydrostatiques, corrosion par l'eau salée, contraintes de traction lors des cycles de pose et thermiques.Donc, Sa conception typique comprend les sept composants suivants:
2.1 Conducteur
En général cuivre ou aluminium, compacté et rond (classe 2 selon CEI 60228). Cela permet réduire le diamètre et faciliter le rubanage isolant.
2.2 Affichage à semi-conducteur
Ils sont constitués de couches internes et externes qui éliminent les espaces et uniformisent le champ électrique.
2.3 Isolation principale
Il s'agit de polyéthylène réticulé (XLPE) haute performance, avec une épaisseur calculée pour 132 kV (normalement 14-16 mm selon la norme CEI 60840).
2.4 Écran métallique
Il consiste en des rubans de cuivre ou des fils d'acier/cuivre pour conduire les courants de court-circuit et permettre la détection des défauts.
2.5 Couche anti-humidité (ruban gonflant)
Cette couche se dilate avec l'eau pour bloquer la migration longitudinale.
2.6 Armure
Il est formé par fils d'acier galvanisés (pour la résistance mécanique) le cuivre (si une capacité de courant plus élevée est nécessaire). En plus, peut être simple ou double couche.
2.7 Couverture externe
Normalement polypropylène (PP) polyéthylène (PE) résistant à l'abrasion et aux organismes marins.
Une différence clé avec les câbles de terre est que le blindage et le pont sont conçus pour résister à la traction et aux attaques chimiques marines.
3. Règlement de référence
Pour garantir la qualité, Les règles suivantes s'appliquent:
- CEI 60840: Câbles d'alimentation avec isolation XLPE pour tensions de 30 kV a 150 kV.
- CEI 60228: Conducteurs de câble isolés.
- AEIC CS9: Spécification pour les câbles sous-marins (Association américaine des conseils d’éclairage. Son.).
- ICEA S-111-704: Guide pour câbles électriques sous-marins.
4. Facteurs critiques dans la sélection du conducteur
En premier lieu, le choix de la section transversale du conducteur (exprimé en mm² selon IEC ou en kcmil/AWG selon la norme américaine) dépend de quatre aspects fondamentaux:
4.1 Capacité actuelle (intensité admissible)
Ceci est déterminé par résistivité du conducteur, la température ambiante des fonds marins (typiquement 10-20 °C) et la résistivité thermique des fonds marins.
4.2 Chute de tension maximale admissible
En général, est admis entre 3 oui 5% entièrement chargé.
4.3 courant de court-circuit
À ce point, la section doit résister à un échauffement adiabatique pendant toute la durée du défaut (typique 1-3 secondes).
4.4 Sollicitations mécaniques lors de la pose
Il convient de noter que un conducteur plus gros est plus lourd mais aussi plus résistant à la traction.
5. Table de conducteurs pour câble sous-marin 132kV (CEI et AWG/MCM)
Suivant, Le tableau complet est présenté.Il est important de préciser que comprend de très petits pilotes (pas courant dans 132 kV, mais utile pour les services auxiliaires) jusqu'aux sections maximales pour des puissances allant jusqu'à 300 MW par circuit.
Note explicative précédente:
- CEI mm²: Section nominale selon CEI 60228 (classe 2 – rond compact).
- AWG: American Wire Gauge pour les petits diamètres.
- MCM: mille circulaire mille (1 MCM = 0.5067 mm²) pour les sections ≥ 250 kcmil.
- Diamètre du pilote (mm): Valeur approximative pour le cuivre compacté (facteur 0.92).
- Résistance CC a 20 °C (Oh/km): Valeur maximale pour le cuivre recuit.
- Application typique dans 132 kV: Conseils.
| CEI (mm²) | AWG / MCM | Diamètre (mm) | Résistance CC (Oh/km) Cuivre | Courant admissible (UN)* | Utilisation typique dans 132 kV |
|---|---|---|---|---|---|
| 25 | 3 AWG | 6,0 | 0,727 | 140 | Contrôle / terre |
| 35 | 2 AWG | 7,0 | 0,524 | 175 | Contrôle / services |
| 50 | 1/0 AWG (53,5) | 8,3 | 0,387 | 215 | Auxiliaire de puissance inférieure |
| 70 | 2/0 AWG (67,4) | 9,6 | 0,268 | 265 | Assistant |
| 95 | 3/0 AWG (85,0) | 11,0 | 0,193 | 320 | Petite distribution |
| 120 | 4/0 AWG (107) | 12,4 | 0,153 | 370 | 15-20 MW |
| 150 | 300 MCM | 13,8 | 0,124 | 420 | 20-25 MW |
| 185 | 350 MCM | 15,3 | 0,0991 | 485 | 25-30 MW |
| 240 | 500 MCM | 17,5 | 0,0754 | 570 | 30-40 MW |
| 300 | 600 MCM | 19,5 | 0,0601 | 655 | 40-50 MW |
| 400 | 750 MCM | 22,6 | 0,0470 | 770 | 50-65 MW |
| 500 | 1000 MCM | 25,2 | 0,0366 | 890 | 65-80 MW |
| 630 | 1250 MCM | 28,3 | 0,0283 | 1020 | 80-100 MW |
| 800 | 1600 MCM | 31,9 | 0,0221 | 1160 | 100-120 MW |
| 1000 | 2000 MCM | 35,7 | 0,0176 | 1320 | 120-150 MW |
| 1200 | 2400 MCM | 39,1 | 0,0146 | 1480 | 150-180 MW |
| 1400 | 2800 MCM | 42,3 | 0,0125 | 1630 | 180-210 MW |
| 1600 | 3200 MCM | 45,2 | 0,0109 | 1770 | 210-240 MW |
| 1800 | 3600 MCM | 47,9 | 0,0097 | 1910 | 240-270 MW |
| 2000 | 4000 MCM | 50,5 | 0,0087 | 2040 | 270-300 MW |
| 2200 | 4400 MCM | 53,0 | 0,0079 | 2170 | >300 MW (double circuit) |
| 2400 | 4800 MCM | 55,4 | 0,0072 | 2290 | Projets spéciaux |
| 2500 | 5000 MCM | 56,5 | 0,0069 | 2350 | Projets spéciaux |
| 3000 | 6000 MCM | 61,9 | 0,0058 | 2650 | Puissance extrême |
*Courant indicatif pour câble sous-marin 132 kV, XLPE, 90 °C dans le conducteur, fond marin un 15 °C, résistivité thermique 1,0 K·m/W.Pour l'aluminium, multiplier la résistance par 1,588 et réduisez le courant de 20-25%.
6. Equivalences pratiques entre CEI et AWG/MCM
Tout d'abord, il n'y a pas de correspondance exacte.Cependant, Les normes acceptent les approches commerciales.Par exemple:
- 250 mm² CEI ≈ 500 MCM (En fait 500 Fils de MCM 253 mm²).
- 400 mm² CEI ≈ 750 MCM (750 MCM = 380 mm²).
- 1000 mm² CEI ≈ 2000 MCM (2000 MCM = 1013 mm²).
Par conséquent, Dans les projets internationaux, il est courant que le fabricant propose les deux désignations dans la fiche technique.
7. Processus de fabrication et de pose de câble sous-marin 132kV
D'une part, la fabrication d'un câble sous-marin 132 kV est fabriqué dans des lignes d'extrusion verticales (VVC) para evitar defectos en el aislamiento.La procédure est la suivante: le conducteur est scotché avec les couches semi-conductrices, puis le XLPE est extrudé, est vulcanisé dans un tube d'azote sous pression, et enfin les écrans sont appliqués, armures et couvertures.
D'autre part, La pose est réalisée avec des cuves à câbles qui maintiennent une tension contrôlée (normalement < 10 kN par tonne de câble) et une courbure minimale de 20 veces el diámetro del cable.En outre, des systèmes de positionnement dynamique sont utilisés (DP) pour maintenir l'itinéraire exact.
8. Considérations environnementales et d’entretien
En premier lieu, câbles sous-marins 132 kV ont une durée de vie utile de 30-40 années.Cependant, les principaux risques sont:
8.1 ancres de navire
C'est Ils peuvent endommager l’armure et pénétrer l’isolation.C'est pourquoi, Des cartes marines avec zones d'exclusion sont utilisées.
8.2 Courants de fuite et de corrosion
Dans ce cas, l'acier blindé nécessite une protection cathodique ou des revêtements spéciaux.
8.3 fatigue vibratoire
En particulier dans les zones à forts courants de marée.
Pour le résoudre, la surveillance est réalisée par réflectométrie (OTDR) pour détecter les points chauds ou l'humidité.
9. Tendances futures
À l'heure actuelle, les câbles avec isolation thermoplastique sont étudiés (comme le HPTE) permettant des températures de fonctionnement allant jusqu'à 105 °C.De cette façon, Ils augmentent la capacité de transport sans modifier la section du conducteur.En plus, systèmes à courant continu haute tension (CCHT) un 132 Les kV font leur apparition pour les distances > 100 kilomètres, avec des pertes moindres.
conclusion- Fabricant de câbles sous-marins
En résumé, Fabricant de câbles sous-marins, Le câble sous-marin 132 kV est un produit de haute technologie qui combine la science des matériaux, electrotécnica y mecánica de suelos marinos.Donc, la sélection correcte du pilote, basé sur des tableaux comme celui présenté ici (avec les équivalences CEI et AWG/MCM de 25 mm² jusqu'à 3000 mm²), est essentiel pour garantir la fiabilité, eficiencia y seguridad de las conexiones submarinas.Enfin, à mesure que l’éolien offshore se développe, La demande pour ces câbles continuera de croître, stimuler l'innovation dans les matériaux et les techniques d'installation.
Références
- CEI 60840:2020 – Câbles d'alimentation avec isolation extrudée pour 30 kV jusqu'à 150 kV.
- CEI 60228:2004 – Conducteurs de câbles isolés.
- Sac, T. (2009). Câbles d'alimentation sous-marins: Conception, Installation, Réparation, Aspects environnementaux. Springer.