Classification et sélection des bornes de câble haute tension

1) Borne de câble de prise 110 ~ 220 kV

Dans l'application d'appareils combinés GIS, le transformateur ou le GIS est parfois directement raccordé au transformateur ou au GIS par un câble haute tension au lieu de la traversée traditionnelle. Il existe de nombreux types de bornes d'équipement de câbles haute tension ; le choix du GIS, du transformateur et du câble appropriés, l'installation, les essais, l'exploitation et la maintenance futures sont très importants.

1.1 Type de terminal de périphérique

Le guide-câble des équipements haute tension sert à la fixation mécanique du guide-câble et à la connexion électrique avec le transformateur ou le boîtier GIS. La gaine époxy au niveau de la borne du câble empêche efficacement l'infiltration d'huile isolante ou de gaz SF6 dans le corps du câble. Pour résoudre le problème d'isolation électrique de la borne dans la cavité de la gaine en résine époxy, la solution traditionnelle consiste à remplir cette cavité d'huile ou de gaz SF6. La borne de ce type de câble haute tension est dite « à bain d'huile » (ou gonflable), également appelée « à bain d'huile ». Ce type de remplissage est moins courant ; il est généralement effectué à l'huile.

Le terminal à bain d'huile doit être raccordé électriquement et mécaniquement au local d'entrée des câbles sur site. Lors des essais et de l'installation, le personnel du fabricant d'équipements haute pression doit effectuer le remplissage et la purge d'air (ou d'huile) ainsi que les autres opérations du local d'entrée des câbles. Cette procédure est complexe. Certains terminaux à bain d'huile sont équipés d'un respirateur (fonctionnant comme un coussin d'huile pour transformateur) ; d'autres nécessitent une injection d'huile sous vide dans le boîtier en résine époxy, ce qui est très contraignant. La figure ci-dessous illustre le terminal de câble 110 kV à bain d'huile destiné à être assemblé sur l'appareil intégré GIS.

Un autre type de terminal de câble haute tension, grâce à l'optimisation de sa structure, a permis de réaliser un cône de contrainte et une tête de terminal en résine époxy pour la surface intérieure du boîtier, sans contact et avec un jeu, ainsi qu'une distribution uniforme idéale de la ligne électrique. Sans remplissage du boîtier avec de l'huile (ou du gaz) de résine époxy, le problème de la cavité du manchon d'isolation électrique est résolu. Ce type de terminal est appelé terminal sec.
Le terminal de câble haute tension sec est sans huile et entièrement fermé, de sorte que la position du terminal de câble n'est pas restreinte et que la connexion entre le câble et l'appareil combiné GIS ou le transformateur peut être réalisée de manière flexible dans différentes directions en fonction des besoins du site.
La figure suivante montre une borne de câble sèche assemblée à partir de la partie inférieure du bac d'entrée de câble situé sur le côté du transformateur.

Selon les caractéristiques d'assemblage des bornes de câbles haute tension sèches, on peut les diviser en trois catégories.
Le premier type est le type conventionnel, c'est-à-dire un boîtier en résine époxy et un câble, une installation et un test intégrés du cône de contrainte.
La procédure d'installation sur le terrain est presque la même que pour un terminal humide, sauf que le boîtier n'est pas rempli d'huile (ou de gaz).
Lors des essais sur le terrain et des travaux d'installation, il est toujours nécessaire que le personnel du fabricant d'équipements haute tension coopère avec le terrain pour effectuer les opérations de charge et de décharge (huile) de l'entrepôt d'entrée de câble, et la procédure de travail et les opérations croisées de l'installation globale sont assez lourdes.
Le deuxième type est le type enfichable, dans lequel le manchon en résine époxy de la borne de câble peut être installé séparément du câble et du cône de contrainte, mais ne peut pas être testé séparément.
Un dispositif de verrouillage à ressort est installé sur la tige conductrice sertie au noyau du câble. Lorsque l'extrémité du câble est insérée dans la gaine époxy, le dispositif de verrouillage à ressort se déploie automatiquement et bloque l'extrémité du câble dans la gaine époxy afin d'éviter tout glissement.
Une fois insérée, l'extrémité de ce type de câble ne peut plus être retirée.
La procédure d'installation du bornier enfichable est sensiblement la même que celle des borniers de première classe. Par exemple, pour les appareils combinés GIS, le manchon en résine époxy peut être installé en usine sur le compartiment d'entrée de câble. Ce manchon isole complètement le compartiment d'entrée de câble du gaz SF6, réduisant ainsi la charge de travail du fabricant sur site.
Toutefois, en cas de problème lors du test du câble et nécessitant un traitement, il est toujours nécessaire de charger et de décharger le gaz contenu dans le câble dans le bac à câbles.
De plus, lorsque des bornes de câble enfichables sont utilisées dans les transformateurs, leur installation et leurs tests sont identiques à ceux des bornes de câble conventionnelles de classe 1.
La figure suivante montre un terminal de câble enfichable branché sur un appareil SIG.

Le troisième type est un bornier à câble enfichable et à traction ; le boîtier, le câble et le cône de contrainte peuvent être installés séparément et testés séparément.
L'embout du câble peut être inséré ou retiré.
Sa structure est la plus simple, l'installation la plus pratique.
Les bornes de câble enfichables sont également divisées en deux types : réutilisables et non réutilisables.
Un terminal de câble qui peut être réassemblé en retirant les parties de la fiche d'extrémité du câble est appelé terminal de câble enfichable réutilisable ; sinon, il s'agit d'un terminal de câble enfichable non réutilisable.
L'installation sur site d'un bornier enfichable présente les caractéristiques suivantes :
(1) Le boîtier en résine époxy peut être installé et connecté au GIS ou au transformateur à l'avance, et peut être testé avec le GIS ou le transformateur en même temps ;
(2) terminez simplement l'assemblage de la partie tête de câble sur place ;
(3) le câble peut être testé séparément avec le manchon de test, sans la coopération des fabricants d’équipements ;
(4) Après avoir réussi le test, insérez le câble dans le boîtier en résine époxy et terminez l'installation après avoir installé le fil de mise à la terre.
La figure suivante illustre le schéma d'une borne enfichable typique.

Le terminal de câble enfichable et le boîtier GIS peuvent être utilisés pour former le connecteur de type « T » du câble.
La figure 5 montre le joint en « T » du câble installé dans le tunnel, qui peut réaliser une entrée et deux sorties du câble.
Il peut réaliser de manière flexible les fonctions suivantes : (1) Lorsque la ligne de sortie doit être ajoutée lors de la transformation de l'ancienne sous-station, la connexion de type « T » permet d'éviter d'augmenter l'intervalle GIS ;
(2) Dans la partie centrale de la ligne de câble, l’utilisation d’un câblage de type « T » permet d’alimenter facilement les nouveaux utilisateurs ;
③ Lorsqu'il existe une ligne de sortie à long terme mais que les conditions ne sont pas encore réunies, il est impossible d'installer la ligne de sortie et d'utiliser la méthode de câblage de type « T » pour réserver l'emplacement de la sortie et installer une fiche d'isolation spéciale, la ligne principale peut être mise en service ;
④ Lorsque deux câbles sont installés en parallèle depuis la sous-station pendant une longue période, il est plus économique de choisir une seule sortie de câble et d'utiliser le mode de connexion « T » pour l'alimentation électrique au point de branchement.
De plus, lorsqu'un des trois câbles de fonctionnement connectés par un « T » tombe en panne, le câble défectueux peut être retiré et les deux autres câbles peuvent continuer à fonctionner après l'installation d'une fiche d'isolation spéciale.

1.2 Comparaison des performances et principe de sélection des bornes d'équipement de câbles haute tension
Tous les types de bornes de câbles haute tension, soumises à des tests rigoureux de performance électrique, répondent aux exigences de la norme nationale IEC60859 ; cependant, en matière d'installation, de test, d'exploitation, de maintenance, de gestion des pannes et autres aspects, tous les types de bornes de câbles présentent des caractéristiques différentes.
Le terminal de câble doit présenter les mêmes performances électriques, la même température de fonctionnement et la même durée de vie que le câble sélectionné.
La structure des bornes de câble doit assurer une bonne distribution du champ électrique et prévenir le retrait de l'isolant.
En principe, elle présente les aspects suivants :
(1) Performances électriques.
Le principal critère à prendre en compte est de savoir si la distribution du champ électrique des accessoires de câbles est raisonnable, si les mesures visant à améliorer cette distribution sont appropriées, la rigidité diélectrique des matériaux, les pertes diélectriques et la marge d'isolation des produits, etc.
Dans le même temps, il est nécessaire de prendre en compte la stabilité des propriétés électriques, notamment les propriétés chimiques et physiques ainsi que la stabilité structurelle des matériaux accessoires des câbles.
Par exemple, la stabilité des performances des matériaux de contrôle des contraintes, la facilité de déformation du cône de contrainte, l'influence du retrait de l'isolation du câble sur la distribution du champ électrique des accessoires de câble et les mesures préventives, la compatibilité des différents matériaux, la stabilité des propriétés d'interface, etc.
De plus, les performances thermiques des accessoires de câbles doivent également être prises en compte, telles que les pertes diélectriques, la résistance de contact de la connexion du conducteur et sa stabilité, la dissipation de la chaleur par conduction, la dilatation et la contraction thermiques sur les propriétés électriques et mécaniques de chaque composant.
(2) Performance d'étanchéité.
L'étanchéité à l'humidité influe directement sur les performances électriques et la durée de vie des accessoires de câbles.
La structure d'étanchéité du terminal est fiable et stable.

(3) Propriétés mécaniques.
Le terminal doit présenter une résistance suffisante à la flexion et aux chocs.
(4) Performance du processus.
La performance du processus est un critère essentiel pour la conception et le choix des accessoires de câblage. L'installation doit être aussi simple que possible, aisée sur site et rapide.
Les produits de haute qualité ne dépendent pas des exigences environnementales du site ni du niveau technique des installateurs ;
Qualité d'installation facile à contrôler, qualité fiable, etc.
L'installation des bornes de câbles peut être réalisée indépendamment, sans coordination des fabricants de transformateurs ou de GIS pour la vidange d'huile et d'air, et la qualité de l'installation peut être facilement garantie.
(5) Convient aux exigences du projet.
De nombreux types d'accessoires de câblage possèdent leurs propres caractéristiques ; le choix des accessoires de câblage doit être décidé en fonction des besoins d'utilisation réels.
(6) Système d'assurance qualité du fabricant.
Lorsque les accessoires de câbles préfabriqués quittent l'usine, le fabricant fournit des pièces et des matériaux tels que des pièces préfabriquées en caoutchouc, des cônes de contrainte préfabriqués, des manchons en porcelaine, des coques et des imprégnateurs, qui sont assemblés en bornes ou joints intégrés lors de l'installation sur site.
La qualité de fabrication et le processus d'installation de chaque composant influent directement sur la qualité des accessoires de câblage.
Ce programme d'assurance qualité devrait inclure au moins les éléments suivants : ① Un test en usine doit être effectué strictement sur les pièces clés (telles que le cône de contrainte en caoutchouc, le manchon en résine époxy GIS, l'agent d'imprégnation, etc.).
Vérifiez soigneusement si l'équipement de test et de mesure est fiable, si les méthodes de test sont efficaces, si le personnel de test est bien formé et si les enregistrements des tests sont complets ;
(2) Si le personnel d’installation et de construction dépêché par le fabricant est strictement formé et possède une expérience suffisante en matière de construction ;
(3) Si la coordination entre les différents départements du fabricant est bonne ;
(4) Historique des ventes et des opérations.
Lors du choix des bornes de câbles, il convient de prendre pleinement en compte les opérations de test et de maintenance après assemblage, ainsi que celles relatives aux défauts de câblage. Il doit être possible d'effectuer séparément les opérations de test et de maintenance des câbles, des transformateurs et des GIS sans interférence.
Bien entendu, l'interchangeabilité, la réutilisabilité, l'absence d'entretien, la structure compacte et le prix des bornes de câbles sont également des facteurs importants à prendre en compte lors de la sélection.

Deux bornes de câble à fiche de 10 à 35 kV
2.1 Type de terminal de périphérique
Il existe de nombreux types de connecteurs de câbles, généralement divisés en modèles américains et européens.
La fonction principale du connecteur de câble est de raccorder le câble monophasé ou triphasé à une armoire électrique, un transformateur, une armoire de réseau en anneau, une boîte de dérivation de câble et d'autres équipements électriques.
Constituer le bouchon avant et après au moins un bouchon, le bouchon avant et après l'ontologie du bouchon à la structure du tube en T, le tube en T pour trou horizontal perpendiculaire et trou vertical, bouchon, bouchon avant et après le bouchon avant et après le bouchon épissés en séquence horizontale, le boîtier du trou vertical du T avec des bornes de fil, la borne de pression supérieure de la ligne est équipée d'une pression,
Un dispositif de connexion est disposé dans l'orifice horizontal traversant de la prise avant et de la prise arrière, et ce dispositif de connexion est relié au port de pression du fil, et la borne de pression du fil est reliée au câble.
Les connecteurs et les prises avant et arrière sont préfabriqués en usine, les lignes d'entrée et de sortie sont flexibles, le volume est réduit, la structure est compacte, le processus d'installation est simple, la sécurité est élevée, ils peuvent être utilisés dans les armoires électriques, les lignes de dérivation de câbles et autres endroits, et conviennent à une installation intérieure ou extérieure.

La tête de prise de câble porte de nombreux surnoms : joint coudé, joint en T, borne de câble séparable, etc.
Généralement, la tension nominale se concentre sur 10 kV et 35 kV, et le modèle d'application se divise habituellement en types européen et américain.
La principale différence entre la disposition des barres omnibus et des têtes de câbles américaines et européennes réside dans la disposition : horizontale pour les américaines et verticale pour les européennes.
Le chiffre ci-dessous est européen.

La tête de la fiche de câble européenne est connectée par un boulon de blindage ;
Il convient aux armoires de commutation annulaires, aux boîtes de distribution de câbles, aux bornes d'entrée et de sortie des sous-stations de type boîte (câble d'alimentation réticulé) et aux connexions filetées à double isolation traversante.
La couche extérieure comporte une couche semi-conductrice de blindage, qui peut être touchée pour assurer la sécurité personnelle ;
La structure unique du cône de contrainte disperse efficacement la contrainte du champ électrique et résout le problème de la coupure de la couche de blindage du câble ;
Problème de contrainte du champ électrique ;
Extensibilité, démontage et assemblage flexibles, permettent de réaliser la connexion de câble de type « T » ;
Entièrement étanche à l'air, isolation complète, protection totale, sans entretien, anti-inondation, anti-pollution.