Niveaux d'isolation
L'isolation des câbles est conçue pour résister aux contraintes de tension qu'un câble connaîtra au cours de sa durée de vie prévue. Un degré d'isolation détermine les diverses épaisseurs d'isolation pour une catégorie simple de tension. Les deux degrés les plus répandus sont 100 % et 133 %. Normalement, un niveau d’isolation de 100 % est utilisé sur un système de mise à la terre et est parfois aussi appelé « épaisseur d’isolant de mise à la terre ». De la même manière, le degré 133 % est normalement utilisé pour un système « souterrain » et est désigné comme étant une épaisseur d'isolation souterraine. Un degré d'isolation de 173 % existe aussi et il est normalement utilisé pour les systèmes souterrains où un temps de relève du dérangement est requis.
Épaisseur d'isolation pour divers degrés
L'épaisseur d'isolation indiquée pour chaque degré d'isolation est similaire parmi les diverses normes du secteur d'activité. L'épaisseur varie en fonction du degré d'isolation : l'épaisseur augmente à mesure que le degré d'isolation augmente. Les épaisseurs d'isolation normales pour les câbles à tension moyenne sont présentées dans le Tableau 1. Les épaisseurs d'isolation précises pour les tensions évaluées allant jusqu'à 46 kV et les différentes tailles de conducteurs sont fournies par la NEMA (association nationale des fabricants électriques), la ICEA (association des ingénieurs de câbles isolés), UL (Underwriter Laboratories), l'Association canadienne de normalisation et la NFPA (association nationale de la protection contre les incendies) dans leurs publications.
Tension |
Isolation |
Épaisseur d'isolation typique |
|
mm | mils | ||
5 |
100 | 2,29 | 90 |
133 | 2,92 | 115 | |
173 | 3,56 | 140 | |
8 |
100 | 2,92 | 115 |
133 | 3,56 | 140 | |
173 | 4,45 | 175 | |
15 |
100 | 4,45 | 175 |
133 | 5,59 | 220 | |
173 | 6,6 | 260 | |
25 |
100 | 6,6 | 260 |
133 | 8,13 | 320 | |
173 | 10,67 | 420 | |
35 |
100 | 8,76 | 345 |
133 | 10,67 | 420 | |
173 | 14,73 | 580 |
Tableau 1 : Épaisseurs d'isolation pour les degrés d'isolation
Câbles basse tension
Dans le cas des câbles évalués de 0 à 2 000 volts, le stress de tension durant le fonctionnement appliqué sur l'isolation est si bas que le concept de degrés d'isolation est plutôt inutile. Par exemple, le stress dû à la tension appliquée sur un câble typique de 600 volts est d'environ 5 volts par mil d'épaisseur d'isolation, c'est-à-dire, chaque mil (0 pouce) d'isolation doit soutenir un stress électrique de seulement 5 volts. D'un autre côté, le stress de la tension durant le fonctionnement pour un câble typique de 15 kV est d'environ 50 volts par mil, soit 10 fois plus que pour un câble de 600 volts. Les câbles évalués à 600 volts ont une isolation beaucoup plus épaisse par volt en stress électrique appliqué. Ils sont par conséquent sur-isolés du point de vue du stress de tension. Donc, l'épaisseur d'isolation d'un câble telle qu'indiquée par les normes du domaine pour une utilisation sur réseau avec mise à la terre (100 %) est également acceptable pour un réseau sans mise à la terre (133 %).
Certaines utilisations peuvent requérir des degrés d'isolation de 173 % pour des réseaux à basse tension, comme les réseaux de mise à la terre avec résistance élevée. Les degrés d'isolation de 173 % ne sont pas pris en compte par la plupart des normes du domaine. Cependant, les normes NEMA et ICEA, comme la ICEA S-95-658-1999 – Norme pour les câbles d'alimentation non blindés évalués à 2000 V ou moins pour la distribution de courant électrique, recommandent l'utilisation de câbles évalués à au moins 1,73 fois la tension entre phases. Par exemple, un réseau à 480 volts devrait utiliser un câble évalué à au moins 830 volts. En raison de la disponibilité sur le marché, un câble évalué à 1 kV est généralement utilisé pour ce type d'application au Canada et un câble évalué à 2 kV serait utilisé aux États-Unis.
Le degré d'isolation du câble pour une application donnée dépend de la vitesse prévue à laquelle le relai de protection met hors tension le réseau électrique en cas de défaut à la terre. Un défaut à la terre est un court-circuit électrique d'une phase (un conducteur) du réseau électrique mis à la terre. Si le relai de protection est réglé pour mettre hors tension le réseau en moins d'une minute, un câble avec un degré d'isolation de 100 % serait approprié, selon les normes établies. Si un relai de protection conçu pour mettre hors tension un réseau en tout au plus une heure, un câble avec un degré d'isolation de 133 % est requis. Si un relai de protection est conçu pour mettre un réseau hors tension après une durée de temps indéterminée, un câble avec un degré d'isolation de 173 % est requis. Si cela est souhaité, un câble avec une isolation plus épaisse que ce qui est indiqué par les normes du secteur d'activité peut être utilisé pour assurer une fiabilité maximale du réseau.