L'autre jour, en me relaxant sur le balcon d'un ami, j'ai pointé du doigt les lignes électriques tendues sur un grand pylône au loin et j'ai demandé distraitement : « Pourquoi ces fils sont-ils si nus ? N'ont-ils aucune isolation ? » Mon ami a souri et a dit : « Tu as posé une question assez cruciale en génie électrique. » Plus tard, j'ai fait des recherches et j'ai découvert que c'était en effet un sujet intéressant. Beaucoup de gens ordinaires pourraient ne pas être capables de les distinguer, mais la différence, à petite échelle, affecte les coûts de l'électricité ; à plus grande échelle, elle concerne la sécurité personnelle et la stabilité de l'approvisionnement en électricité.

Alors, quelle est exactement la différence entre les conducteurs nus et les conducteurs gainés ? Quels sont leurs avantages et inconvénients respectifs ? Dans quelles situations faut-il choisir l'un ou l'autre ? Discutons de ce sujet aujourd'hui.

Tout d'abord, parlons de ce qu'est un conducteur nu. Comme son nom l'indique, un conducteur nu est un conducteur métallique sans isolation, directement exposé aux éléments. Il est généralement en cuivre, en aluminium ou en alliage d'aluminium et constitue le type de fil et de câble le plus basique. La plupart des lignes de transmission à haute tension que vous voyez en hauteur sur les pylônes dans les champs sont des conducteurs nus. Les plus grands avantages des conducteurs nus sont leur faible coût et leur bonne conductivité. Sans couche d'isolation supplémentaire, leur dissipation thermique est également excellente, permettant à la chaleur générée par le passage du courant de se dissiper rapidement. Ces avantages sont particulièrement marqués dans la transmission d'électricité sur de longues distances et à forte capacité.

Cependant, les conducteurs nus présentent également des inconvénients importants : l'absence d'isolation signifie qu'ils doivent être installés en hauteur, en maintenant une distance de sécurité par rapport aux personnes et aux objets pour éviter le risque de choc électrique. Ils sont également plus sensibles aux influences environnementales : les vents forts peuvent provoquer des amorçages entre les conducteurs, les branches tombées peuvent provoquer des courts-circuits, et les animaux qui grimpent dessus peuvent entraîner des défauts de ligne. Dans les zones côtières sujettes aux embruns salés ou dans les zones industrielles polluées, le métal exposé est également sujet à la corrosion, ce qui, avec le temps, peut affecter la conductivité et même provoquer la rupture.

Alors, qu'en est-il des conducteurs isolés ? En termes simples, les conducteurs isolés ont une fine couche de matériau isolant enroulée autour d'un conducteur métallique. Ce matériau est généralement du polyéthylène réticulé (PER) ou du polyéthylène haute densité (PEHD). Cependant, il est important de clarifier un concept souvent confondu : les conducteurs isolés ne sont pas identiques aux conducteurs gainés. Selon les codes électriques canadiens, la gaine d'un fil n'a pas de rigidité diélectrique nominale, tandis qu'un fil entièrement isolé en a une. En termes simples, la gaine extérieure d'un fil sert davantage de « protection » que d'« isolation complète ».

Les avantages de la gaine de fil sont principalement concentrés dans cette couche de protection supplémentaire. Elle empêche efficacement les défauts causés par les courts-circuits entre phases et le contact avec des objets extérieurs, améliorant considérablement la sécurité de l'approvisionnement en électricité. Au Japon, en Corée du Sud et en Scandinavie, le taux de défaillance de la gaine de fil est aussi bas qu'un dixième de celui du fil nu. Dans les zones urbaines du Japon et de la Corée du Sud, l'utilisation de la gaine de fil est même obligatoire.

Un autre avantage moins perceptible de la gaine de fil est qu'elle peut réduire considérablement l'espace requis pour la ligne de transmission. Par exemple, une ligne de 66 kV nécessite 18 mètres d'espace avec du fil nu, tandis que la gaine de fil n'en nécessite que 5 mètres. Ce gain d'espace est considérable dans les zones urbaines où les ressources foncières sont rares.

Bien sûr, la gaine de fil a aussi ses inconvénients. Le plus direct est l'investissement initial plus élevé : environ le double de celui du fil nu pour les lignes moyenne tension et environ 25 % de plus pour les lignes basse tension. En raison de la couche d'isolation extérieure, les performances de dissipation thermique sont quelque peu réduites. Par conséquent, pour la même section, la capacité de transport de courant admissible des conducteurs isolés est inférieure à celle des conducteurs nus, ce qui nécessite la sélection d'une spécification plus grande.

Alors, où ces deux types de conducteurs sont-ils utilisés ?

Les conducteurs nus sont actuellement principalement utilisés pour les lignes de transmission à haute tension sur de longues distances et à forte capacité, ainsi que pour les lignes aériennes dans les champs ouverts. Considérez ceci : l'électricité d'une centrale électrique doit être transmise à une ville située à des centaines de kilomètres ; l'utilisation de conducteurs nus est clairement beaucoup plus rentable que l'utilisation de conducteurs isolés ; l'avantage de coût des conducteurs nus est très significatif dans ce scénario. De plus, les conducteurs nus sont également utilisés dans les systèmes de mise à la terre, les systèmes de protection contre la foudre et d'autres applications où l'isolation n'est pas requise.

Les conducteurs isolés conviennent mieux aux zones urbaines, aux zones densément peuplées, aux zones boisées et aux zones côtières sujettes aux embruns salés sévères. Dans ces endroits, les risques pour la sécurité et les défis environnementaux l'emportent de loin sur la différence de coût. Par exemple, dans les villes où les routes sont étroites et où les lignes doivent souvent être proches des bâtiments, les conducteurs isolés peuvent réduire considérablement le risque de choc électrique. Par exemple, dans les zones forestières, les branches qui tombent sont courantes, et les conducteurs nus peuvent souvent mal fonctionner, tandis que les conducteurs isolés gèrent cela beaucoup mieux.

Une autre question que beaucoup de gens se posent est : quel type de conducteur est le plus sûr ? La réponse est assez claire : les conducteurs isolés sont considérablement plus sûrs. Les conducteurs isolés peuvent réduire considérablement le risque de choc électrique, prévenir les courts-circuits entre phases causés par des objets étrangers et réduire les pannes de courant dues à des contacts accidentels. En Australie, une étude a montré que les conducteurs isolés peuvent réduire le risque de feux de brousse de 98 %. De plus, le rôle protecteur des conducteurs isolés pour les oiseaux et autres animaux sauvages ne peut être ignoré. Dans une réserve écologique sur l'île d'Öland en Suède, la compagnie d'électricité locale a spécifiquement remplacé les conducteurs nus par des conducteurs isolés pour réduire les dommages causés aux oiseaux.

Cependant, la sécurité est relative. Bien que les conducteurs nus soient exposés, tant qu'ils sont installés strictement conformément aux réglementations, qu'ils maintiennent des distances de sécurité suffisantes et qu'ils sont équipés de dispositifs adéquats de protection contre la foudre et de mise à la terre, ils peuvent fonctionner en toute sécurité et de manière fiable. La clé n'est pas quel type de conducteur utiliser, mais s'il est utilisé au bon endroit.

Alors, quels facteurs faut-il prendre en compte lors de la sélection d'un conducteur ?

Si vous êtes un décideur pour un projet d'ingénierie, il est recommandé de peser de manière exhaustive les facteurs suivants :
* **Conditions environnementales :** Est-ce dans un champ ouvert ou une zone urbaine densément peuplée ? Est-ce dans une région intérieure sèche ou une région côtière humide ? Dans le premier cas, les conducteurs nus suffisent, tandis que dans le second, des conducteurs isolés sont nécessaires pour se protéger de la corrosion environnementale.

* **Exigences de sécurité :** La ligne est-elle proche des personnes ou des bâtiments ? Existe-t-il des réglementations de sécurité spéciales ? Dans les zones densément peuplées, les coûts de sécurité l'emportent souvent sur les coûts des matériaux.

* **Contraintes budgétaires :** L'investissement initial est-il plus important, ou les coûts d'exploitation à long terme sont-ils plus importants ? Les conducteurs nus sont moins chers initialement mais nécessitent un entretien fréquent, tandis que les conducteurs isolés nécessitent un investissement initial plus important mais peuvent être plus rentables à long terme.

* **Longueur de la ligne et niveau de tension :** Pour la transmission à haute tension sur de longues distances, les conducteurs nus ont un avantage significatif ; pour les réseaux de distribution moyenne et basse tension, les conducteurs isolés offrent souvent de meilleurs avantages globaux.

* **Capacité de maintenance :** Si le site du projet est éloigné et que la maintenance est difficile, choisir des conducteurs isolés pour réduire la fréquence des défauts et de la maintenance peut être un choix plus pragmatique.

Pour revenir à la question du début de l'article : Pourquoi utiliser des conducteurs nus sur les pylônes électriques distants ? La réponse est simple : parce qu'il s'agit de lignes de transmission à haute tension érigées en champ ouvert, sans piétons ni maisons à proximité, l'utilisation de conducteurs nus est à la fois économique et efficace. Mais s'il s'agissait d'une ligne aérienne en ville, transmettant également de l'électricité, vous remarqueriez probablement qu'elle est enveloppée d'une couche d'isolation noire.

Les fils électriques peuvent sembler insignifiants, mais choisir le bon permet d'économiser plus que de l'argent ; cela permet d'éviter d'innombrables problèmes et risques potentiels. J'espère que cet article vous aidera à comprendre la différence entre ces deux types de conducteurs, afin que la prochaine fois que vous verrez des lignes électriques aériennes, vous puissiez peut-être en voir la différence.