Essai harmonisé de mesure du méthane résiduel présent dans les matériaux isolants

Introduction

Aujourd'hui il n'existe pas de méthode normalisée de mesure de la quantité du méthane présent dans un câble électrique, et on peut constater des différences significatives de résultat entre les méthodes diverses couramment utilisées par l'industrie. En 2012 une Brochure Technique (BT 501), traitant des principes de base de la détermination de la quantité de méthane présente dans les câbles à moyenne et haute tensions, a été publiée. L'objectif du Groupe de Travail Commun (GTC) D1/B1.49, auteur de la présente BT, était de présenter l'état de l'art en la matière et d'évaluer la précision offerte par les méthodes disponibles, et de recommander une méthode nouvelle optimisée, basée sur la chromatographie gazeuse (GC), de la mesure des gaz inflammables présents dans les systèmes d'isolation des câbles électriques recuits au peroxyde.

Les travaux du GTC, présentés dans le présent rapport, viennent à la suite de ceux qui ont fait l'objet de la BT 501, et présentent de manière détaillée une méthode harmonisée de détermination du volume du méthane résiduel présent dans le polyéthylène réticulé (XLPE), les caoutchoucs éthylène propylène (EPR), ou autres produits similaires, qui sont utilisés pour les systèmes d'isolation des câbles électriques.

Le programme des travaux est donné de façon plus précise dans les Termes de Référence (TOR)  suivants :

•  Définir et optimiser une procédure harmonisée d'essai de mesure des gaz résiduels inflammables présents dans les matériaux isolants.
• Spécifier dans le détail  la procédure d'essai, sur des points comme la définition des échantillons, les équipements de mesure et leur calibration, la méthode de mesure et l'évaluation de la précision de la méthode.
• Si possible, donner les raisons qui justifient le choix des paramètres.

Alors que le méthane peut être produit en quantités significatives lors de la réticulation, d'autres gaz inflammables tels que l'éthane sont également produits, mais à l'état de trace seulement, et ne sont pas habituellement mesurés dans la plupart des laboratoires. Par conséquent seul le méthane a été pris en compte dans les travaux du GTC, bien que l'on pense que la méthode recommandée puisse en principe fonctionner aussi bien pour les autres gaz.

Méthode harmonisée de mesure du méthane

Une méthode de préparation des échantillons a été définie, avec pour objectifs principaux la robustesse, la répétabilité et la sécurité pour les personnes. De nombreux paramètres ont été examinés, tels que position de l'échantillon, les procédures de coupe, la taille de l'échantillon, la durée et la température, et ont fait l'objet d'investigations expérimentales quand c'était nécessaire.

En outre, des recommandations sont fournies en matière d'équipements utilisés pour la préparation des échantillons, en particulier la fiole de mesure, l'opercule d'obturation et la seringue. Enfin, on discute des points comme l'équipement de chromatographie gazeuse GC et sa calibration, et on donne quelques recommandations et suggestions.

La méthode se décompose en trois étapes principales qui sont présentées dans des chapitres dédiés. La première étape est la préparation des échantillons, dans laquelle on découpe en morceaux l'isolation du câble et on la met dans la fiole de mesure équipée de son obturation. Ces opérations sont réalisées sur le site de fabrication du câble et exigent une exécution précise et rapide pour obtenir un échantillon représentatif. La fiole contenant l'échantillon peut être stockée pendant quelque temps ou transportée au laboratoire externe d'analyse sans perte significative e méthane. La deuxième étape de ma méthode concerne la calibration de l'équipement GC. On montre dans la BT que la calibration peut se faire de différentes façons, avec des résultats équivalents. Le gaz de calibration peut être obtenu par dilution sur place de méthane pur, mais beaucoup de laboratoires choisissent de se procurer une série de mélanges de gaz de concentration appropriée directement auprès de leur fournisseur de gaz. La mesure du méthane dans la fiole de mesure est la dernière étape, et consiste à extraire le méthane du ballon par le biais d'un traitement à la chaleur. Des écueils graves ont été identifiés dans l'exécution de ces étapes, mais si on sait les éviter il est possible de réaliser des mesures fiables et  répétables, donnant des résultats précis, et qui sont reproductibles  entre laboratoires d'analyse différents.

Description de la Brochure Technique

Le chapitre 1 est une présentation de cette BT, dans laquelle on expose le contexte des travaux du GTC, ses TOR et le champ couvert par ses travaux.
Le chapitre 2 donne les grandes lignes d'une méthode harmonisée de mesure du méthane présent dans le système d'isolation des câbles électriques.
Le chapitre 3 décrit les essais comparatifs inter-laboratoires réalisés par le GTC.
Le chapitre 4 présente les méthodes d'essais suivies par les laboratoires participant aux essais comparatifs.
Le chapitre 5 rassemble quelques conclusions et recommande des travaux futurs.