Principes de base et méthodes pratiques de mesure de la résistance CA et CC des conducteurs des câbles électriques

Les systèmes de transport d'électricité, telles que les lignes aériennes et les câbles à haute tension, sont des constituants importants du réseau électrique. Du fait des intensités élevées transportées et de leur résistance électrique, le conducteur interne, ou principal, de tels câble ou ligne de transport est responsable de la majorité de ses pertes électriques, qui se matérialisent par son échauffement. La Brochure Technique (BT) traite de la mesure précise de la résistance des conducteurs des câbles habituellement utilisés pour les liaisons de transport CA et CC.

Membres

Chef de file (CH)

B. DARDEL

R. SUCHANTKE (DE), C.J. LIU (US), D. WILLÉN (DK), P. DE BRUYNE (CH), Z. LI (CA), A. FUSTIER (FR), E. BEAUGUITTE (FR), S. GROßMANN (DE), M. SJÖBERG (SE), R. PLATH (DE), L. MUNTEANU (US), T. AARIANS (NL), G. SCHRÖDER (DE), I. BOEV (CA), T. ISRAEL (DE), C. MICHELSEN (DK)

Introduction

Les conducteurs pour câbles isolés sont classés en fonction de leur dimension définie par leur résistance CC dans la norme CEI 60228. Cependant la plupart des liaisons électriques sont utilisées en CA, et pour des conducteurs de forte section des câbles et des lignes aériennes les pertes CA (pertes par effet de peau et par effet de proximité) peuvent conduire à des réductions importantes de capacité de charge. Ces pertes dépendent de la conception du conducteur et, par conséquent, la qualification de la résistance CA du conducteur devient un aspect critique de la conception du câble. Bien que ce sujet ait été étudié théoriquement dans le détail, et que différentes méthodes de mesure de la résistance CA aient été proposées dans la BT 272 de CIGRE, aucun montage, ou méthode spécifique, n'est actuellement prescrit par les normes CEI pour les mesures de la résistance des conducteurs, pas même en CC.

En CA un phénomène tel que l'effet de peau modifie la répartition du courant dans le conducteur et provoque ainsi des pertes supplémentaires. La conception du conducteur devient critique pour les fortes sections, pour lesquelles ces effets sont importants – la résistance CA d'un conducteur à 50 Hz est par exemple supérieure de 60% à la résistance CC pour un conducteur massif en cuivre de 2000 mm2 (Figure 1 et figure 2). On peut réduire la résistance CA, et par conséquent les pertes correspondantes, par exemple en utilisant des fils isolés.

Figure 1 – Densité de courant normalisée dans la section d'un conducteur circulaire; en CC à gauche, puis pour des fréquences de plus en plus élevées vers la droite

Figure 2 – Rapports des résistances pour différentes sections de conducteurs massifs cylindriques

La caractérisation de la résistance électrique CA des conducteurs de forte section est donc nécessaire pour les besoins de conception et de qualification des conducteurs. La BT donne une présentation générale du sujet, avec une discussion des bases théoriques des mécanismes de pertes CA et une description des facteurs critiques d'influence touchant les mesures électriques des conducteurs complexes. On expose les méthodes de mesure de l'état de l'art, tant pour les mesures CC que CA. De plus on débat des meilleures pratiques en matière de systèmes de connexion et de mesure et de stabilisation de la température. Les résultats de l'essai à la ronde réalisé pendant les travaux, sur des conducteurs de référence et sur différents conducteurs de câbles électriques, sont en outre présentés. L'essentiel de la BT repose sur l'accumulation de connaissances tirées des publications et sur les recherches propres au groupe de travail. Le lecteur peut y trouver les recommandations préconisées pour une mesure précise...