La conclusion est : oui, mais sous certaines conditions.

Les professionnels de l'ingénierie électrique ont probablement rencontré ce dilemme : s'il y a de l'eau dans la tranchée de câble, est-il acceptable d'immerger directement les câbles XLPE ? La pose sous-marine nécessite-t-elle une imperméabilisation supplémentaire ?

La réponse est : les câbles XLPE eux-mêmes ont un certain degré de résistance à l'eau, mais leur capacité à être immergés pendant de longues périodes dépend de leur conception structurelle et de leur niveau de protection.

Le matériau d'isolation XLPE est-il lui-même sensible aux dommages causés par l'eau ?

Le XLPE (polyéthylène réticulé) peut être utilisé dans des environnements humides en raison de sa structure moléculaire. Alors que la limite supérieure de température pour le polyéthylène ordinaire est d'environ 70°C, le XLPE forme une structure en réseau tridimensionnel par réticulation chimique, augmentant considérablement sa cristallinité. Cette structure dense réduit considérablement le taux de pénétration des molécules d'eau. À 95 % d'humidité relative, le XLPE n'absorbe qu'une fraction de l'eau par rapport au PE ordinaire.

En d'autres termes, la couche d'isolation XLPE elle-même a un taux d'absorption d'eau très faible, ce qui la rend beaucoup plus fiable que le PVC dans les environnements humides normaux.

Cependant, « faible absorption d'eau » ne signifie pas « pas d'absorption d'eau ». Les molécules d'eau diffusent et pénètrent lentement dans la couche d'isolation. Les données de laboratoire montrent que les câbles XLPE immergés dans de l'eau pure à 25°C pendant 30 jours peuvent subir une baisse de la résistance d'isolement à un dixième, voire moins, de leur valeur d'origine ; si l'eau contient du sel, la baisse peut dépasser 90 %. Cela démontre que le matériau d'isolation lui-même ne peut pas résister à une immersion prolongée dans l'eau.

L'imperméabilisation des câbles repose non pas sur la couche d'isolation, mais sur une « structure à trois couches ».

Beaucoup de gens ont une idée fausse : plus la couche d'isolation est dense, plus elle est étanche. En fait, l'imperméabilisation des câbles est un projet systématique, avec environ trois lignes de défense de l'intérieur vers l'extérieur :

La première ligne : barrière d'eau du conducteur. L'eau s'infiltrant dans les interstices du conducteur est le problème le plus gênant. Les câbles étanches haut de gamme remplissent les interstices du conducteur avec une pâte ou un fil bloquant l'eau, qui gonfle au contact de l'eau pour sceller les interstices.

La deuxième ligne : couche de blocage d'eau radiale. Un ruban de blocage d'eau est enroulé autour de la couche d'isolation, également basé sur le principe du gonflement de l'eau. Certains fabricants extrudent un ruban composite aluminium-plastique autour de la couche d'isolation, plus une gaine en polyéthylène, en utilisant une fusion thermique à haute température pour les lier complètement ensemble, formant une barrière physique.

La troisième et la plus solide ligne : la gaine métallique. Pour les câbles haute tension (par exemple, 69 kV et plus), une gaine métallique est directement appliquée, telle qu'une gaine en aluminium pressée à chaud, une gaine en plomb ou une gaine en aluminium ondulé soudé. Le métal est complètement imperméable à l'eau, de sorte que la capacité d'étanchéité radiale de ce type de câble est « absolue ».

Les différents niveaux de tension ont des exigences d'imperméabilisation très différentes. Les solutions d'imperméabilisation pour les câbles basse tension (par exemple, 600 V ou 1 kV) sont complètement différentes de celles pour les câbles haute tension.

Câbles basse et moyenne tension : Généralement, une gaine extérieure extrudée en HDPE plus un ruban de blocage d'eau suffisent. Les gaines HDPE ont une densité supérieure à 0,94 g/cm³, avec une structure moléculaire étroitement compactée et un coefficient de perméabilité à la vapeur d'eau très faible. De nombreux câbles de pompe submersible et câbles de puits profonds utilisent cette structure, spécifiquement conçue pour une immersion prolongée dans l'eau.

Câbles haute et très haute tension : Une gaine métallique est obligatoire. Les gaines en aluminium et les gaines en plomb assurent une étanchéité complète. De nombreux câbles sous-marins à l'étranger utilisent une isolation XLPE avec une structure de gaine métallique, couramment observée dans des projets tels que le parc éolien de la mer du Nord.

Les données de test réelles vous indiquent : Combien de temps un câble XLPE bien étanche peut-il durer après immersion ?

La théorie est une chose, mais les données réelles sont plus convaincantes.

Un test d'ingénierie sous-marine : Des câbles avec isolation XLPE ont fonctionné en continu pendant 5 ans dans 3 mètres d'eau sans dégradation significative des performances d'isolement ni augmentation des pertes diélectriques dues à l'humidité.

Un accident d'infiltration d'eau dans un tunnel de métro : Un câble avec une structure de blocage d'eau radiale a conservé plus de 90 % de sa résistance d'isolement initiale après avoir été accidentellement immergé pendant 24 heures.

Test de vieillissement accéléré : La recherche SINTEF montre que les câbles XLPE ne développent pratiquement pas d'arbres d'eau lorsque l'humidité relative est inférieure à 70 % ; pour les systèmes à double gaine, il peut falloir plus de 50 ans pour que l'humidité relative de la couche d'isolation atteigne 70 %.

D'un autre côté : Dans un parking souterrain résidentiel, après 36 heures d'inondation, la résistance d'isolement d'un câble triphasé est tombée de 2000 MΩ à 2,3 MΩ. Quelle est la différence ? Très probablement, cela est dû à une imperméabilisation insuffisante.

Les « arbres d'eau » sont le plus grand ennemi des câbles XLPE lorsqu'ils sont immergés. Lorsque l'on discute de la question de l'immersion des câbles XLPE, le « vieillissement par arbres d'eau » est inévitable. Il s'agit d'un phénomène de dégradation microscopique dans l'isolation XLPE causé par les effets combinés de l'humidité et d'un champ électrique.

Le processus de formation des arbres d'eau est approximativement le suivant : l'humidité s'infiltre dans la couche d'isolation par des défauts dans la gaine. Sous l'influence d'un champ électrique, les molécules d'eau se combinent avec des impuretés dans le matériau d'isolation pour former un micro-environnement acide. Ensuite, le champ électrique entraîne la migration des ions, provoquant la rupture des chaînes moléculaires et la formation de minuscules pores, qui s'étendent lentement en canaux d'arbres d'eau dendritiques.

Une fois qu'un arbre d'eau se forme, la résistance d'isolation chute considérablement : la rigidité diélectrique du canal d'arbre d'eau n'est que d'un dixième à un cinquième de celle du XLPE normal. Si l'arbre d'eau continue de se développer, il peut se transformer en arbre électrique sous surtension, entraînant finalement une rupture d'isolement.

L'impact des arbres d'eau sur la durée de vie des câbles est très réel : les câbles XLPE conçus pour une durée de vie de 30 à 40 ans lorsqu'ils ne sont pas immergés dans l'eau peuvent voir leur durée de vie réduite à 5 à 10 ans s'ils sont immergés pendant de longues périodes ; si l'eau contient du sel ou des substances acides, la durée de vie peut même être inférieure à 3 ans.

Par conséquent, l'imperméabilisation et la résistance à l'humidité ne visent pas seulement à prévenir les courts-circuits, mais aussi à garantir la durée de vie des câbles.

Dans quels scénarios les câbles XLPE peuvent-ils être immergés en toute sécurité dans l'eau ?

Câbles de pompe submersible et câbles de puits profonds : Ces câbles sont conçus pour une immersion prolongée dans l'eau. L'isolation XLPE combinée à une gaine HDPE ou à un blindage en ruban d'acier est parfaitement adéquate. Il existe même une catégorie dédiée de « câble XLPE submersible » sur le marché international, utilisé dans les systèmes de drainage, les pompes d'eaux usées et les pompes de puits profonds.

Câbles sous-marins : Les câbles sous-marins représentent le summum des applications étanches XLPE. Des câbles sous-marins isolés XLPE de 500 kV ont été utilisés avec succès à des profondeurs de 200 mètres à l'étranger. Cependant, les câbles sous-marins ont des gaines métalliques spécialisées et des conceptions résistantes à la corrosion, qui ne peuvent pas être directement remplacées par des câbles XLPE ordinaires.

Enterrement souterrain et accumulation d'eau dans les tranchées de câbles : Cela dépend du produit spécifique. Les câbles d'alimentation XLPE ordinaires conviennent généralement à une immersion occasionnelle de courte durée dans l'eau, mais une immersion prolongée n'est pas recommandée. Lors de la sélection, recherchez des indices de protection IPX7 ou supérieurs selon la norme IEC 60529, ou des produits étiquetés « bloquant l'eau » ou « submersible ».

Conseils pratiques pour la pose de câbles

Même si vous utilisez des câbles étanches, il y a encore quelques détails à observer lors de la construction sur site : Les joints sont le point le plus faible : peu importe à quel point le câble lui-même est étanche, il est inutile si les joints ne sont pas correctement scellés. Une coque extérieure étanche préfabriquée remplie de mastic est nécessaire pour obtenir une protection IP68.

Évitez l'immersion prolongée des câbles : les tranchées de câbles doivent avoir des trous de drainage et les chemins de câbles doivent avoir des couvercles de pluie ; ce sont des exigences de base.

Achetez des câbles conformes aux normes internationales : IEC 60502-2 (câbles isolés extrudés avec des tensions nominales de 1 kV à 30 kV), IEEE 404 (normes de joints de câbles) et AEIC CS8 (câbles XLPE moyenne et haute tension) ont tous des exigences spécifiques en matière de résistance à l'humidité. Un câble étanche qualifié doit passer des tests de pression d'immersion et des tests de perméabilité à l'eau.

Résumé
Les câbles en polyéthylène réticulé peuvent-ils être immergés dans l'eau ? Oui, mais cela dépend du type.

Câbles d'alimentation XLPE ordinaires : Une immersion occasionnelle de courte durée dans l'eau est acceptable, mais une immersion prolongée n'est pas recommandée.

Câbles XLPE étanches : Ces câbles sont dotés d'une structure de blocage d'eau, d'une gaine HDPE ou d'une gaine métallique, spécifiquement conçus pour résister aux environnements d'immersion dans l'eau. Utilisez-les en toute confiance.

Deux points clés à considérer : premièrement, l'étendue de la structure d'étanchéité du câble ; et deuxièmement, la qualité du scellement des joints.

Enfin, une mise en garde : la prévention est bien plus importante que la remédiation lorsque l'eau pénètre dans les câbles. Une fois que des arbres d'eau se forment dans l'isolation, les performances du câble sont irréversibles. Le séchage ne fait qu'éliminer l'eau libre, mais les dommages microscopiques laissés par les arbres d'eau ne peuvent pas être réparés. Par conséquent, lors du choix des câbles, ne regardez pas seulement le prix ; considérez également l'indice d'étanchéité et la configuration structurelle.