Essais de décharges partielles sur câbles miniers : limites et rapports

Deux certificats de décharges partielles (PD) peuvent tous deux indiquer « conforme » et décrire des essais très différents. L’un pourrait détecter toute décharge supérieure à 5 picocoulombs (pC). L’autre pourrait ne rien déceler sous 50 pC. Un article de 2022 du CIGRE-USNC, rédigé principalement par des spécialistes d’une société d’essais de PD, chiffre cet écart. Un essai incapable de détecter une impulsion de 50 pC « pourrait passer à côté de 60 % de l’activité de PD » qu’un essai de sensibilité vérifiable de 5 à 10 pC mettrait en évidence.

Pour les acheteurs de câbles de moyenne tension (MV) traînants et pour enrouleur, le problème commence souvent dès le cahier des charges. Les spécifications copient « IEC 60502-2, PD ≤ 10 pC » pour des câbles que cette norme exclut. Les rapports arrivent ensuite avec une valeur en pC sans mention de la tension d’essai ni de la sensibilité.

Ce guide détaille quelle norme fixe la limite de PD et comment calculer la tension d’essai à partir de la tension assignée du câble. Il énumère également les points à vérifier sur un rapport de PD et explique pourquoi les résultats sur site diffèrent de ceux d’usine. Pour les essais de type, de série et de réparation en général, consultez notre guide des essais de câbles miniers.

Points clés

• IEC 60502-2 exclut les câbles destinés à « l’industrie minière ». La limite de PD d’un câble minier doit découler de sa propre norme ou être stipulée dans la commande.
• Une limite en pC n’a guère de sens sans tension d’essai. Dans le texte de 2005 relatif aux essais de série de l’IEC 60502-2, la mesure de PD s’effectue à 1.73 U0 après 10 s à 2 U0. Pour un câble de 12/20 kV, 1.73 U0 correspond à environ 20.8 kV.
• La sensibilité déclarée détermine le sens de l’absence de décharge : l’essai de série de 2005 de l’IEC 60502-2 requiert 10 pC ou mieux. Le texte public de 2009 référencé en Chine sous la désignation KA/T 818.6 (anciennement MT/T 818.6) fixe 20 pC ou moins à 1.73 U0 pour les câbles souples de surveillance blindés métalliques pour mines de charbon, jusqu’à 8.7/10 kV.
• Les systèmes installés défaillent au niveau de leurs accessoires autant que dans le câble lui-même. Les jonctions et extrémités ont causé 34 % des avaries de câbles terrestres haute tension dans une enquête du CIGRE et environ 42.7 % des défaillances MV en Amérique du Nord.

Ce qu’un essai de PD révèle sur un câble minier

Un essai de PD détecte de faibles décharges au sein du système d’isolation avant qu’elles ne se transforment en claquage. Il s’agit d’un contrôle de qualité sur une longueur de câble, et non d’une prédiction de sa durée de vie.

Les décharges partielles ne pontent qu’une fraction de l’isolation entre l’âme et la terre. Elles naissent dans des cavités gazeuses, autour de contaminants ou là où un écran semi-conducteur s’est décollé de l’isolation. Chaque décharge déplace une charge minime. Les instruments la mesurent en tant que charge apparente en pC, selon l’IEC 60270:2025, « Mesure des décharges partielles par des méthodes fondées sur la charge », aujourd’hui dans sa quatrième édition.

Pour les câbles, la norme IEC 60885-3 définit des méthodes d’essai de PD pour « des longueurs de câbles d’énergie extrudés ». Elle « ne concerne pas les mesures effectuées sur des systèmes de câbles installés ». Cette distinction entre longueur sur touret et système posé traverse l’ensemble de ce guide.

Une décharge à l’intérieur d’une cavité dans une isolation solide. La cavité et l’isolation saine se comportent comme des condensateurs en série, de sorte qu’une décharge dans la cavité produit une brève impulsion de charge aux extrémités du câble. Schéma : « Partial discharge.svg » par Wtshymanski, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons, rendu, avec la légende inférieure coupée redessinée.

Les câbles MV traînants et pour enrouleur comportent leurs risques propres. La plupart emploient une isolation en élastomère éthylène-propylène (EPR) sur une âme souple câblée en brins fins. L’isolation est enserrée entre un écran semi-conducteur sur âme et un écran semi-conducteur sur isolant. Ces écrans homogénéisent le champ électrique. Lorsqu’un écran manque, est endommagé ou n’adhère pas à l’isolant, le champ se concentre et des PD peuvent apparaître.

Un résultat de PD constitue un élément d’appréciation, non un verdict. L’initiative CDFI (Cable Diagnostic Focused Initiative), cofinancée par le département de l’Énergie des États-Unis et pilotée par le NEETRAC (National Electric Energy Testing, Research and Applications Center), a réuni 18 séries de données couvrant 669 miles de câbles de réseaux de distribution. Dans son rapport final 2010, les techniques de PD ont atteint une exactitude globale médiane pondérée de 79.5 %.

Les tronçons déclarés « Conformes » n’ont que très rarement failli. Pourtant, « moins de 1 tronçon Non Conforme sur 20 subit effectivement un claquage au cours des années qui suivent l’essai ». Il s’agissait de réseaux de distribution et non de câbles miniers, mais l’enseignement demeure : considérez le résultat de PD comme un indicateur désignant les points à surveiller.

Quelle norme fixe la limite de PD ?

Le catalogue national chinois actuel enregistre la norme KA/T 818.6-2009 en remplacement de la MT/T 818.6-2009. L’article 291 de l’avis de transfert 2026 consigne cette modification d’appellation. L’exigence de 20 pC à 1.73 U0 et les repères d’essais de type et de série cités ci-après proviennent du texte public de 2009 sous l’ancienne référence MT/T. Confirmez le texte et l’édition applicables dans la commande ; l’inscription au catalogue ne constitue pas une certification de produit.

L’IEC 60502-2 ne couvre pas les câbles miniers, de sorte que la limite de PD doit être stipulée par la norme de câble minier mentionnée dans la commande ou convenue pour celle-ci. Son domaine d’application au catalogue classe « l’industrie minière » parmi les conditions d’exploitation particulières qu’elle écarte.

Les acheteurs empruntent néanmoins couramment son essai de série de PD car il est clair et largement connu. Cette démarche fonctionne si la commande spécifie que la méthode est empruntée par accord mutuel. Elle suscite des litiges lorsqu’un cahier des charges cite l’IEC 60502-2 comme si elle régissait obligatoirement le câble.

Les normes de câbles miniers retiennent deux types distincts de critères de PD :

• Charge à tension déterminée. Le câble ne doit pas présenter une charge supérieure à une valeur fixée sous une tension définie. C’est le principe de l’IEC 60502-2 ainsi que de la norme chinoise KA/T 818.6-2009. Le paragraphe 4.9.2 de la KA/T 818.6 prescrit un essai de PD à 1.73 U0 avec une décharge ne dépassant pas 20 pC. Son tableau d’essais repère la mesure de PD par « T,R », notation chinoise d’usage pour les essais de type et de série.
• Tension d’extinction. Dans ce cas, la tension à laquelle les PD cessent, lorsque l’on abaisse la tension d’essai, ne doit pas descendre en dessous d’un seuil fixé. Le sommaire de l’ANSI/NEMA WC 58-2017 / ICEA S-75-381-2017 met en évidence cette approche. Cette norme traite des câbles mobiles et d’alimentation pour mines, avec des câbles d’énergie miniers de 2,001 à 25,000 V. Elle comporte le tableau 4-6, « Tension d’extinction des décharges partielles », et un mode opératoire au paragraphe 6.17.3.

Une clause telle que « ≤ 10 pC selon ICEA S-75-381 » exige des clarifications : précisez le paragraphe applicable, la tension d’essai et la sensibilité, et si la conformité repose sur la charge, la tension d’extinction ou les deux. Le tableau ci-dessous ne mentionne de chiffres que lorsqu’ils ont pu être relevés dans une source publique.

• Norme : IEC 60502-2; Domaine d’application : Câbles d’énergie extrudés, 6 à 30 kV ; exclut les mines; Critère d’évaluation des PD : Charge à tension déterminée (série et type); Tension et limite : 1.73 U0 après 2 U0 pendant 10 s ; pas de décharge décelable au-delà de la sensibilité déclarée (série : 10 pC ou mieux); Texte public vérifié : Oui, texte de 2005 ; édition en vigueur 2014+AMD1:2024
• Norme : KA/T 818.6-2009 (anciennement MT/T 818.6-2009); Domaine d’application : Câbles souples de surveillance blindés métalliques pour mines de charbon, 3.6/6 à 8.7/10 kV; Critère d’évaluation des PD : Charge à tension déterminée (type et série); Tension et limite : 1.73 U0 ; 20 pC ou moins; Texte public vérifié : Oui, texte public 2009 sous l’ancienne référence MT/T ; concordance au catalogue KA/T vérifiée
• Norme : ICEA S-75-381 / NEMA WC 58; Domaine d’application : Câbles souples et d’alimentation d’énergie pour mines; Critère d’évaluation des PD : Tension d’extinction (Tableau 4-6); Tension et limite : Voir norme; Texte public vérifié : Titres des paragraphes seulement
• Norme : AS/NZS 1802:2018; Domaine d’application : Câbles pour enrouleur et câbles traînants, mines de charbon souterraines; Critère d’évaluation des PD : Voir norme; Tension et limite : Voir norme; Texte public vérifié : Non
• Norme : AS/NZS 2802:2000; Domaine d’application : Câbles pour enrouleur et câbles traînants, mines hors charbon souterrain; Critère d’évaluation des PD : Voir norme; Tension et limite : Voir norme; Texte public vérifié : Non
• Norme : DIN VDE 0250-813; Domaine d’application : Câbles traînants (Leitungstrosse) ; vérifier la structure de câble applicable; Critère d’évaluation des PD : Voir norme; Tension et limite : Voir norme; Texte public vérifié : Non
• Norme : IEEE 400.3-2022; Domaine d’application : Essais de PD sur site pour systèmes blindés installés; Critère d’évaluation des PD : Guide, sans seuil d’acceptation ou de rejet; Tension et limite : —; Texte public vérifié : Oui

Lorsqu’une ligne indique « voir norme », procurez-vous l’édition en vigueur et reproduisez sa clause de PD dans la commande. Ne vous fiez pas aux valeurs affichées sur le site d’un fournisseur, y compris le nôtre.

Tension d’essai : signification de 1.73 U0 et 2 U0

Une limite en pC sans tension d’essai ne peut être vérifiée, car la réponse en PD dépend de la tension appliquée et des conditions de mesure. Les tensions d’essai de PD s’expriment en multiples de U0, la tension assignée entre chaque conducteur et son écran ou la terre. Un câble de 12/20 kV a pour valeurs U0 = 12 kV et une tension entre phases U de 20 kV.

La clause publique d’essais de série de PD de 2005 de l’IEC 60502-2 illustre ce protocole. Sa deuxième édition (2005) a été reprise à l’identique sur le plan technique dans la norme COMESA 227-2:2006, norme régionale consultable sur Internet Archive. Au paragraphe 16.3, la tension est « élevée graduellement et maintenue à 2 U0 pendant 10 s, puis réduite lentement à 1,73 U0 ». Pour les câbles tripolaires, chaque conducteur isolé est éprouvé, la tension étant appliquée entre chaque conducteur et son écran. L’édition 2014 affecte le numéro 16.3 à cet essai de série de PD. La notice actuelle au catalogue est l’IEC 60502-2:2014+AMD1:2024 (Édition 3.1), intégrant le rectificatif de juillet 2026. La clause intégrale en vigueur n’a pas été vérifiée pour ce guide ; vérifiez l’édition prescrite par la commande avant d’utiliser l’exemple de 2005 comme clause contractuelle.

Exemple d’application : pour 12/20 kV, 1.73 × 12 kV donne environ 20.8 kV, et 2 × 12 kV donne 24 kV. Le tableau applique cette même arithmétique aux tensions assignées minières courantes. Ces valeurs sont calculées à partir de U0 et ne sont pas extraites littéralement d’une norme.

• Tension assignée U0/U : 3.6/6 kV; U0: 3.6 kV; 1.73 U0 (mesure des PD) : 6.2 kV; 2 U0 (10 s de précontrainte) : 7.2 kV
• Tension assignée U0/U : 6/10 kV; U0: 6 kV; 1.73 U0 (mesure des PD) : 10.4 kV; 2 U0 (10 s de précontrainte) : 12 kV
• Tension assignée U0/U : 8.7/15 kV; U0: 8.7 kV; 1.73 U0 (mesure des PD) : 15.1 kV; 2 U0 (10 s de précontrainte) : 17.4 kV
• Tension assignée U0/U : 12/20 kV; U0: 12 kV; 1.73 U0 (mesure des PD) : 20.8 kV; 2 U0 (10 s de précontrainte) : 24 kV
• Tension assignée U0/U : 18/30 kV; U0: 18 kV; 1.73 U0 (mesure des PD) : 31.1 kV; 2 U0 (10 s de précontrainte) : 36 kV

Tension de mesure des PD à 1.73 U0, calculée à partir de U0 : 6.2 kV pour 3.6/6 kV, 10.4 kV pour 6/10 kV, 15.1 kV pour 8.7/15 kV, 20.8 kV pour 12/20 kV et 31.1 kV pour 18/30 kV. Il s’agit de calculs arithmétiques et non de valeurs de norme ; la norme de référence et la commande déterminent la tension d’essai effective.

Tension d’essai de PD à 1.73 U0 par tension assignée (version texte)

• 3.6/6 kV: 1.73 U0 = 6.2 kV (calculé)
• 6/10 kV: 1.73 U0 = 10.4 kV (calculé)
• 8.7/15 kV: 1.73 U0 = 15.1 kV (calculé)
• 12/20 kV: 1.73 U0 = 20.8 kV (calculé)
• 18/30 kV: 1.73 U0 = 31.1 kV (calculé)

Ne confondez pas la tension de PD avec la tension de tenue en courant alternatif (AC). Notre retour d’expérience sur câble d’excavatrice 12/20 kV fait état d’un essai AC à 29 kV pendant 5 minutes, sans claquage. Cet essai diélectrique garantit la tenue de l’isolation sous haute tension. Ce n’est pas la tension à laquelle la mesure de PD a été relevée.

Sensibilité et bruit de fond : le paramètre omis par les acheteurs

La sensibilité déclarée correspond à la plus faible décharge que l’essai pouvait observer. La mention « Aucune PD détectée » avec une sensibilité de 50 pC constitue un résultat très distinct des mêmes termes assortis de 5 pC.

L’IEC 60502-2 intègre cette exigence dans son critère de conformité. Selon la clause des essais de série de 2005, la sensibilité « doit être de 10 pC ou mieux ». Le câble est déclaré conforme s’il n’y a « aucune décharge décelable supérieure à la sensibilité déclarée de l’objet en essai à 1,73 U0 ». L’essai de type prescrit 5 pC ou mieux. C’est pourquoi la méthode plafonne la sensibilité : un essai de résolution insuffisante ne satisfait pas à ce critère, même s’il n’enregistre aucune PD.

L’édition 2015 de l’IEC 60885-3 a renforcé les modalités d’évaluation de la sensibilité. Elle a supprimé l’ancienne définition de la sensibilité « équivalente au double du niveau de bruit de fond ». Elle lui a substitué « une évaluation pratique de la sensibilité fondée sur le niveau minimal de décharge décelable ». Elle a également remplacé les hauteurs d’impulsion en millimètres sur oscilloscope par la magnitude des PD en pC.

Avant la mesure, un calibreur injecte une charge connue à l’extrémité du câble afin d’étalonner la lecture du détecteur en pC. Sur notre détecteur de PD, le cadran de réglage du calibreur s’échelonne de 2 à 400 pC, avec Cq = 100 pF. Un rapport d’essai doit mentionner la charge injectée, le bruit de fond et la sensibilité effective.

Façade de notre détecteur de PD, avec son sélecteur d’étalonnage réglé en pC (2 à 400 pC, Cq = 100 pF). Les afficheurs sont floutés et la marque du constructeur est masquée. Photo : TEBAOFLEX.

Proportion d’activité de PD non détectée par rapport à un essai de sensibilité vérifiable de 5 à 10 pC : environ 60 % pour un essai ne détectant pas 50 pC, et plus de 80 % pour un essai d’une sensibilité de 100 pC seulement. Données issues d’une base de plus de 250,000 essais de PD sur site sur réseaux de câbles de 5 à 500 kV. Trois des cinq auteurs de la publication travaillent pour IMCORP, société d’essais de PD ; ces données portent sur des réseaux de distribution et non sur des câbles miniers.

Activité de PD manquée avec une sensibilité insuffisante (version texte)

• Sensibilité vérifiée de 5 à 10 pC : Essai de référence, et non une limite universelle pour câbles miniers.
• Sensibilité de 50 pC : Environ 60 % de l’activité de PD peut être omise par rapport à la référence.
• Sensibilité de 100 pC : Plus de 80 % de l’activité de PD peut être omise par rapport à la référence.

La même base de données couvre 17 pays et 49 États américains. La sensibilité étalonnée de 5 à 10 pC y a été atteinte « dans plus de 95 % des cas ». Si des essais sur site atteignent une telle précision, un rapport de PD d’usine doit être en mesure d’énoncer sa propre valeur chiffrée.

Comment lire un rapport d’essai de PD, ligne par ligne

Contrôlez dix rubriques sur chaque rapport de PD. Si la tension, la sensibilité ou le résultat par conducteur font défaut, exigez-les avant d’accepter le touret.

1. Câble et longueur : désignation, numéro de touret et métrage essayé.
2. Norme et paragraphe : référence et article régissant l’essai.
3. Tension assignée : U0/U, permettant de vérifier la tension d’essai.
4. Paliers de tension : niveau et durée de précontrainte, puis tension de mesure.
5. Charge d’étalonnage : charge connue injectée préalablement à la mesure.
6. Bruit et sensibilité : bruit de fond et sensibilité déclarée, en pC.
7. Résultat par conducteur : PD en pC à la tension définie, pour chaque conducteur.
8. PDIV et PDEV : tensions d’apparition et d’extinction des PD, si relevées.
9. Cartographie ou localisation : diagramme de PD résolue en phase (PRPD) ou localisation, si consignés.
10. Procès-verbal : schéma de montage, conditions ambiantes, visa et présence d’inspecteurs.

Voici la ligne relative aux PD extraite du procès-verbal de recette en usine (FAT) de notre commande en 12/20 kV pour une excavatrice polonaise. Le câble était notre câble souple MV (N)TSCGECEWÖU, 3×35+3×25/3. Nous avons retranscrit les cellules. L’exigence était de 10 pC ou moins, fixée par la commande plutôt que par une limite universelle. Le résultat était de 2.0 avec mention conforme, et la case méthode désigne un système d’essai de PD par résonance série.

La ligne relative aux PD de notre rapport FAT de (N)TSCGECEWÖU 12/20 kV, retranscrite : exigence 10 pC ou moins, fixée par la commande ; méthode, système d’essai de PD par résonance série ; résultat 2.0 ; verdict, conforme. Les points A à E figurent sur le rapport. Les points F à J n’y figurent pas : tension d’essai, charge d’étalonnage, bruit et sensibilité, conducteur et touret éprouvés, et PDIV, PDEV ou PRPD.

Ligne de PD de notre rapport FAT 12/20 kV, annotée (version texte)

• A — Sur le rapport : Désignation : nomme l’essai, sans plus.
• B — Sur le rapport : Exigence : la limite de la commande, sans tension indiquée.
• C — Sur le rapport : Méthode : mentionne le système d’essai, et non les paliers de tension.
• D — Sur le rapport : Résultat : 2.0, sans unité dans la case ; le pC est sous-entendu.
• E — Sur le rapport : Verdict : mention conforme, qui nécessite F à J pour être probante.
• F — Absent du rapport : Tension d’essai, ex. 1.73 U0 ≈ 20.8 kV (calculée) pour 12/20 kV.
• G — Absent du rapport : Charge d’étalonnage injectée avant le mesurage.
• H — Absent du rapport : Bruit de fond et sensibilité déclarée, en pC.
• I — Absent du rapport : Conducteur et touret testés (la commande comportait des longueurs de 500 m et 480 m).
• J — Absent du rapport : PDIV et PDEV, ou diagramme PRPD, si mesurés.

Les omissions de cette ligne revêtent autant d’importance. Elle ne renseigne ni la tension d’essai, ni la charge d’étalonnage, ni le niveau de bruit ou la sensibilité. Elle ne précise pas quel conducteur ou quel touret a été mesuré, alors que la fourniture portait sur un tronçon de 500 m et un autre de 480 m. Nous présentons notre propre rapport car ses lacunes correspondent exactement aux éléments qu’un acheteur doit consigner expressément dans la commande.

Où prennent naissance les PD dans les câbles miniers souples en élastomère

Sur les câbles traînants et pour enrouleur, les sièges probables de PD se situent aux interfaces d’écrans et aux extrémités. Les flexions répétées, écrasements et courbures à froid peuvent créer de nouveaux foyers après la sortie du câble d’usine.

Écrans sur conducteurs souples. L’écran semi-conducteur sur conducteur et l’écran sur enveloppe isolante doivent demeurer en contact intime avec l’isolation EPR lorsque le câble fléchit. Tout interstice au niveau de ces interfaces constitue un point d’amorçage privilégié des décharges. Notre guide sur les écrans semi-conducteurs et métalliques expose la constitution de ces couches.

Enroulement, traction et pincements. Les câbles sur enrouleurs d’excavatrices à roue-pelle subissent des flexions répétées sous contrainte de traction. Les câbles traînants pour pelles et draglines sont traînés, écrasés sous des passages d’engins et pincés. Un écrasement peut décoller un écran ou déformer l’isolation. Un procès-verbal de PD d’usine ne saurait rendre compte des dégradations survenues après livraison.

Un tambour d’enrouleur sur le spreader 761 dans une mine à ciel ouvert allemande, avec son câble d’énergie rouge déployé sur le sol. Chaque mètre sur l’enrouleur est cintré puis redressé lors des déplacements de l’engin. Photo par Smokeyharry, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons, recadrée et redimensionnée.

Extrémités. Lors du raccordement d’un câble, l’écran semi-conducteur doit être dénudé nettement et tenu à l’écart des pièces sous tension. L’alerte de sécurité minière n° 329 du Queensland (août 2016) relate deux incidents. Dans une mine de charbon à ciel ouvert, des câbles de 6,600 V dotés d’un écran extérieur semi-conducteur ont été laissés au contact de bornes nues. Cela a causé un court-circuit entre phases et un arc électrique qui a arraché une porte de ses gonds. Sur un sectionneur 11,000 V, l’isolation semi-conductrice touchait directement les cosses d’extrémité.

L’alerte rappelle que des écrans semi-conducteurs mis à la terre à proximité des extrémités contribuent à « prévenir l’ionisation et les décharges partielles (PD) ». Elle recommande aux électriciens de bien appréhender la conductivité de ces écrans et de respecter scrupuleusement les lignes de fuite et distances d’isolement. L’alerte porte sur les règles de l’art et non sur la mesure des PD en tant que telle. Elle met néanmoins en lumière pourquoi un essai de PD sur site englobe les extrémités tout autant que le câble.

Usine contre site : pourquoi les chiffres diffèrent

Un essai en usine porte sur une longueur unitaire sur touret, dont les extrémités sont insérées dans des têtes d’essai, au sein d’une salle d’essais blindée et régulée. Un essai sur site mesure le système installé, incluant extrémités, coupleurs et jonctions, dans un environnement industriel soumis à d’importants parasites électriques. Une valeur plus élevée sur site ne prouve pas, à elle seule, que le corps du câble soit défectueux.

Dans notre usine, lorsqu’une commande prescrit un essai de PD, le touret est contrôlé dans une enceinte d’essais blindée. Sur le cliché ci-dessous, l’extrémité d’un conducteur est raccordée à une boîte d’extrémité d’essai à immersion liquide. Ces dispositifs sont utilisés afin que l’extrémité de raccordement ne génère aucune décharge parasite susceptible de masquer le comportement du câble lui-même.

Câble souple rouge MV sur son touret lors d’un essai de PD en usine dans notre laboratoire blindé. L’extrémité d’un conducteur est placée dans une boîte d’extrémité à liquide ; le générateur haute tension apparaît à droite. Photo : TEBAOFLEX.

Les retours d’expérience de terrain indiquent les zones de défaillance des réseaux posés. La brochure technique (TB) 815 du CIGRE a recensé les réseaux de câbles terrestres d’au moins 60 kV de 2006 à 2015. Sur 744 avaries, 56 % concernaient le câble, 16 % les jonctions, 18 % les extrémités et 9 % d’autres constituants.

L’évaluation du CDFI pour les réseaux nord-américains de MV, établie d’après les enquêtes de distributeurs menées en 2006 et 2007, attribue 56.2 % des pannes au câble, 37.1 % aux jonctions et 5.6 % aux extrémités. Aucun de ces panels ne porte sur des câbles miniers, mais tous deux convergent. Les accessoires représentent le tiers ou davantage des défaillances.

Répartition des défaillances de liaisons par câbles selon le composant. CIGRE TB 815 (744 avaries sur câbles terrestres d’au moins 60 kV, 2006 à 2015) : câble 56 %, jonctions 16 %, extrémités 18 %, autres 9 %. Évaluation du CDFI pour les réseaux nord-américains de MV (enquêtes d’exploitants, 2006 à 2007) : câble 56.2 %, jonctions 37.1 %, extrémités 5.6 %, indéterminé 1.1 %. Aucun panel ne concerne de câble minier.

Localisation des défaillances dans les liaisons par câbles (version texte)

• Câble : Enquête HV terrestre CIGRE : 56 % ; estimation MV Amérique du Nord CDFI : 56.2 %.
• Jonctions : CIGRE : 16 % ; CDFI : 37.1 %.
• Extrémités : CIGRE : 18 % ; CDFI : 5.6 %.
• Autres / indéterminé : CIGRE : 9 % ; CDFI : 1.1 %. La somme des parts CIGRE atteint 99 % conformément à la publication.

Les installations neuves présentent la même tendance. L’article du CIGRE-USNC indique que 37.1 % des systèmes de câbles neufs de 5 à 500 kV n’ont pas réussi un essai de PD comparable à celui d’usine, c’est-à-dire un essai de terrain doté d’une sensibilité de niveau usine. Ce taux de 37.1 % est indépendant du taux de 37.1 % afférent aux jonctions du CDFI cité précédemment. Par composant, 3.0 % des extrémités, 4.4 % des jonctions et 1.6 % des câbles ont échoué. Le tableau I de la publication mentionne également les critères des accessoires : absence de PD au-delà de 5 pC jusqu’à 1.5 U0 pour les extrémités selon IEEE 48 et les jonctions selon IEEE 404, et jusqu’à 1.3 U0 pour les connecteurs séparables selon IEEE 386.

Le bruit électromagnétique constitue l’autre divergence majeure. Les pelles, draglines et excavatrices à roue-pelle mettent en œuvre d’importants variateurs dont les commutations engendrent des parasites haute fréquence, qu’un détecteur de PD peut interpréter à tort comme des décharges. Notre article sur le bruit des VFD sur les entraînements miniers détaille l’origine de ces perturbations.

Pour les essais sur site, la norme IEEE 400.3-2022 est un guide pour le « diagnostic de terrain par décharges partielles des systèmes de câbles d’énergie blindés », couvrant le câble, les jonctions et les extrémités. Elle ne fixe aucun seuil d’acceptation ou de rejet, de sorte que le critère de conformité sur site doit également faire l’objet d’un accord.

Que stipuler dans la commande d’achat

Précisez la norme et le paragraphe, la limite en pC à une tension définie, la sensibilité maximale et les conducteurs ainsi que les tourets soumis aux essais. Le procès-verbal de PD pourra dès lors être vérifié formellement.

1. Norme et paragraphe. Citez la norme régissant le câble et son paragraphe dédié aux PD. Si la méthodologie de l’IEC 60502-2 est retenue, indiquez-le formellement comme méthode convenue.
2. Limite et tension. Par exemple : « ≤ X pC à 1.73 U0, après 2 U0 pendant 10 s ». La valeur X relève du choix de l’acheteur ; nous ne suggérons aucun chiffre universel.
3. Sensibilité. Sensibilité déclarée au moins aussi fine que la limite prescrite, vérifiée par injection de calibreur avant et après la mesure.
4. Périmètre. Chaque conducteur de chaque touret, individualisé par son numéro de touret.
5. Rubriques du rapport. Les dix rubriques de contrôle issues de la section de lecture du rapport, assorties de valeurs mesurées plutôt que de simples mentions de conformité.
6. Présence aux essais. Faculté d’assister aux essais et délai de préavis, conformément aux dispositions de notre guide des essais de câbles miniers.
7. Référence sur site. Relevé initial de PD après pose et nouveaux contrôles après jonctions ou réparations, en suivant l’évolution par rapport à cette référence.

Foire aux questions

Quel niveau en pC est acceptable pour un câble minier MV ?

Le niveau admissible dépend de la norme de référence et de la commande. Le texte public de 2009 enregistré sous l’appellation KA/T 818.6 en Chine (anciennement MT/T 818.6) prescrit 20 pC ou moins à 1.73 U0 pour les câbles souples de surveillance blindés métalliques en mine de charbon, jusqu’à 8.7/10 kV. Le texte public de 2005 des essais de série de l’IEC 60502-2, qui exclut les câbles miniers, impose l’absence de décharge décelable au-delà d’une sensibilité déclarée de 10 pC ou mieux. Considérez ces prescriptions comme des exemples et non comme des limites universelles, et indiquez systématiquement la tension avec la valeur en pC.

Quelle tension d’essai applique-t-on lors d’un essai de PD sur câble ?

Dans l’essai de série de 2005 couramment cité de l’IEC 60502-2, la tension est maintenue à 2 U0 pendant 10 s, puis abaissée lentement jusqu’à 1.73 U0, palier auquel les PD sont mesurées. La norme KA/T 818.6 effectue également la mesure à 1.73 U0. Pour un câble de 12/20 kV, U0 est de 12 kV, de sorte que 1.73 U0 correspond à environ 20.8 kV et 2 U0 à 24 kV. Ces chiffres sont calculés à partir de U0.

Que signifient PDIV et PDEV ?

La tension d’apparition des décharges partielles (PDIV) désigne la tension à laquelle les PD se manifestent pour la première fois lors de la montée en tension. La tension d’extinction (PDEV) est la tension à laquelle elles cessent lors de la descente. La PDEV est généralement plus basse. La norme ICEA S-75-381 / NEMA WC 58 recourt à un tableau de tensions d’extinction pour les câbles d’énergie miniers ; consultez cette norme pour en connaître les valeurs et la sensibilité requise.

L’essai de PD est-il obligatoire sur les câbles traînants pour mines ?

Cela dépend de la norme du câble et de la réglementation locale. Le texte public de 2009 homologué sous la référence KA/T 818.6, sous son ancienne dénomination MT/T, classe les PD parmi les essais de type et de série pour les câbles souples de surveillance blindés métalliques qu’il couvre. Pour les autres normes, consultez l’édition en vigueur. Stipulez l’essai de PD, la tension et la sensibilité dans la commande afin que l’exigence soit explicite.

Pourquoi mon résultat de PD sur site est-il supérieur à celui d’usine ?

Un essai sur site prend en compte l’ensemble du système posé : extrémités, jonctions et coupleurs en plus du câble. Il s’effectue en outre au milieu de variateurs et d’appareillages générateurs de parasites, et le câble a pu être endommagé lors de la manutention ou de l’exploitation. Une valeur plus élevée sur site désigne les zones à examiner ; elle ne démontre aucunement que le câble lui-même soit défaillant. L’IEEE 400.3 constitue un guide précieux pour planifier des essais de PD sur site.

Nous consulter sur les câbles MV soumis aux essais de PD

Pour toute demande, communiquez à notre équipe d’ingénierie le type de câble et sa tension assignée, la norme de référence ainsi que la limite de PD avec sa tension d’essai et sa sensibilité. Précisez les conducteurs et tourets à contrôler, le format de procès-verbal souhaité ainsi que vos exigences de présence ou de référence sur site. Utilisez notre page de contact pour vous renseigner sur les câbles testés en PD. Nos câbles MV pour enrouleur, câbles traînants et l’ensemble de notre gamme pour mines et tunnels peuvent faire l’objet de telles spécifications.

À propos de l’auteur

Jyen est ingénieur technique et d’exploitation chez TEBAOFLEX, en charge des plateformes numériques de l’entreprise. Ce guide s’appuie sur les notices du catalogue IEC et les dispositions de l’IEC 60502-2:2005, de la norme chinoise KA/T 818.6, du sommaire de la NEMA WC 58 et des pages officielles des normes IEEE. Il exploite également des publications du CIGRE et du département de l’Énergie des États-Unis, une alerte de sécurité minière du Queensland ainsi que des procès-verbaux FAT, clichés et retours d’expérience de TEBAOFLEX. Les exigences citées émanant d’organismes de normalisation décrivent leur champ d’application et ne valent pas certification ou homologation de nos produits.

Photo de couverture : « Dragline excavator Shovel 6, Collie, April 2022 05 » par Calistemon, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons, recadrée, les panneaux et marques du fabricant ayant été pixellisés.