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Les systèmes de distribution de moyenne tension sont utilisés
dans les applications suivantes:
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Applications industrielles … Exploitation minière et raffinage, industries pétrolière et chimique,
usines de pâtes et papiers et usines de première et de deuxième
transformation.
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Édifices commerciaux
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Installations résidentielles
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Transport en commun
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Systèmes sous-marins
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Exploitation minière et raffinage
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Une énorme pelle mécanique dans une mine à ciel ouvert. Son touret
sert à enrouler et à désenrouler le câble portatif à âme en cuivre
à mesure que la pelle se déplace.
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Les câbles électriques ont joué un rôle fondamental dans l'évolution
des méthodes d'exploitation minière en rendant l'énergie électrique
applicable au fonctionnement de l'équipement motorisé, à l'éclairage,
à la ventilation et ainsi de suite. Au cours des années, on a
mis au point des isolants permettant aux câbles de résister aux
rudes conditions des mines et d'assurer la meilleure protection
aux âmes. Les câbles miniers doivent être robustes, résister aux
rudes conditions de manutention, aux huiles, résister à la graisse,
à l'humidité, à d'autres agents polluants et enfin, éprouvés à
la flamme.
Les câbles miniers forment deux groupes. Le premier réunit les
câbles miniers fixes servant dans les puits de mine ou les trous
de forage et les systèmes de distribution d'énergie permanente.
Le deuxième réunit les câbles miniers portatifs servant aux systèmes
de distribution semi-permanents ou temporaires et les câbles traînants
qui alimentent l'équipement mobile comme les grues à benne racleuse,
les chariots navettes et les perceuses.
Les câbles de puits de mine ou de trou de forage servent souvent
à acheminer des tensions de 5 ou de 15 kV, selon les besoins courants
ou à venir de la mine. Un certain nombre de câbles peuvent servir
à cette fin. Par exemple, le câble Teck conçu pour servir dans
les montées verticales et le câble à puits de mine à armure de
fils en acier.
L'exploitation à ciel ouvert met en jeu de l'équipement mobile
lourd, comme des pelles, des grues et des grues à benne racleuse
qui sont alimentées par des câbles traînants. Les câbles sont
susceptibles de servir sous de rudes conditions; ils sont souvent
enroulés et désenroulés et exposés à la chaleur et à des températures
très basses. À titre d'exemple, l'Athabasca Tar Sands située dans
le nord de l'Alberta utilise d'énormes grues électriques. Ces
machines sont alimentées par des câbles traînants qui doivent
être fabriqués selon des spécifications rigoureuses pour être
peu encombrants, résistants et souples sous basse température.
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Le touret de câble minier portatif à âme en cuivre, situé à l'arrière
d'une foreuse mobile, fournit de l'énergie en toute sécurité.
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Industries pétrolière et chimique
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Câbles de distribution d'énergie à âme en cuivre de 15 kV sur
des chemins de câbles superposés à la Petrosar Refinery de Corruna,
en Ontario.
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La Petrosar Refinery, raffinerie pétrochimique de renommée internationale
située à Corunna, en Ontario, fournit un excellent exemple des
usages des câbles à âme en cuivre dans ce domaine. On a opté pour
des âmes en cuivre en raison de leur dimensions réduites, leur
résistance élevée à la corrosion et la fiabilité des connexions
qu'elles permettent de réaliser. La tension qui alimente le poste
est de 230 kV. Cette dernière est par la suite réduite à 15 kV,
5 kV puis à 600/1 000 V. On utilise des câbles à gaine d'aluminium
à âme en cuivre.
Qui dit exploitation pétrolière dit aussi plateformes marines,
véritables systèmes de distribution d'énergie ayant parfois des
dimensions considérables, et possédant des groupes électrogènes
dont la tension peut aller jusqu'à 25 kV. Les câbles servant en
mer sont souvent conçus pour être particulièrement résistants
à la corrosion causée par l'eau salée.
Pâtes et papiers
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On utilise le câble Teck à gaine externe dans l'industrie des
pâtes et papiers, en raison de sa souplesse, sa résistance à la
corrosion et aux chocs mécaniques.
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Les câbles Teck sont largement utilisés dans l'industrie des pâtes
et papiers. Ils sont tout indiqués là où ils risquent de s'endommager
et d'être attaqués par la corrosion chimique. Ils se posent dans
des chemins de câbles ajourés, sans ouverture ou en échelle fixés
aux poutres des murs ou du plafond, ou en pleine terre, dans des
emplacements secs, humides ou mouillés. Les câbles Teck sont conçus
pour résister à des températures aussi basses que -40°C (-40°F),
ce qui est fréquent dans les usines canadiennes de pâtes et papiers,
et des températures aussi élevées que 90°C (195°F).
Les câbles Teck sans gaine extérieure ne peuvent pas servir dans
les usines de pâtes et papiers. Cette gaine étant nécessaire contre
l'eau et la corrosion.
Usines de transformation
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Câbles Teck de 15kV que l'on est en train de tirer pour les poser
dans des chemins de câbles surélevés en vue de servir à d'importants
travaux d'amélioration du système de distribution d'énergie électrique
à l'usine de la General Motors.
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Un grand nombre d'usines de première et de deuxième transformation
utilisent de l'énergie électrique acheminée par de nombreux types
de câbles. Ce type d'énergie est propre, efficace et fiable. Il
permet le contrôle et la surveillance, fonctions essentielles
aux procédés de production modernes de haute technologie.
L'usine de magnésium de Norsk Hydro est situé à Bécancour, à 140
km (84 milles) environ à l'est de Montréal. Cette usine fournit
au marché nord-américain du magnésium sous différentes formes
(lingots, billettes, barres en T). Des grandes quantités d'énergie
électrique sont nécessaires à la fonderie, l'électrolyse et la
déshydratation.
Le poste de l'usine de magnésium renferme deux transformateurs
de 136 MVA, chacun étant alimenté par une ligne de transport d'énergie
indépendante de 230 kV. Chaque transformateur est en mesure de
combler la totalité des besoins énergétiques de l'usine.
À l'origine, la distribution d'énergie entre le poste et l'usine
était assurée par des lignes aériennes. Ce système a été remplacé
par un réseau souterrain de câbles isolés au papier avec gaine
de plomb. Ce réseau assure la sécurité du personnel et l'alimentation
sans défaillance de l'usine. Le project est tout à fait unique
en son genre : à un certain endroit, il a fallu passer les câbles
isolés au papier avec gaine de plomb sous un immeuble existant.
L'usine de la General Motors du Canada d'Oshawa est un autre exemple.
Lorsqu'elle a décidé d'apporter d'importantes améliorations à
son système électrique, la compagnie a commencé par ajouter un
troisième transormateur d'entrée de 25/45 MVA à 44/13,8 kV aux
deux qu'elle avait déjà. Deux sur trois de ces transformateurs
sont en mesure de supporter la charge électrique. Pour permettre
le raccordement des câbles d'alimentation entre le poste de transformation
et les divers centres de distribution de l'usine, on a posé neuf
nouveaux circuits principalement dans des chemins de câbles surélevés
et des courtes courses de conduits. Les câbles Teck ont été livrés
en longueurs continues de 244 m (800 pi), sur des tourets spéciaux
montés sur des remorques porte-touret à partir desquels ils sont
tirés dans les chemins de câbles surélevés. Le degré de résistance
élevé à la fatigue et la traction du cuivre le rend très utile
dans des installations de ce genre.
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Douze câbles souterrains isolés au papier avec gaine de plomb,
servent à distribuer l'énergie à l'usine de magnésium de Norsk
Hydro de Bécancour, au Québec. Ces câbles remplacent les lignes
aériennes d'origine, illustrées à droite de la photo.
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Édifices commerciaux
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Deux artères constituées chacune de deux câbles à âme en cuivre
et à armure de fils métalliques montés en parallèle, servant à
alimenter le poste de transformation situé au 68e étage de la Scotia Plaza, à Toronto.
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Les villes sont très tributaires de l'énergie électrique. Les
câbles de moyenne tension servent à l'alimentation des tours à
bureaux, complexes hôteliers et commerciaux, stades, centres sportifs
et aéroports. Au Canada, une grande proportion de systèmes de
distribution d'énergie électrique sont souterrains.
La Scotia Plaza, tour à bureaux de 69 étages à Toronto, est un
immeuble commercial doté de deux postes internes de commutation.
L'un se trouve sous terre où s'effectue le mesurage de l'énergie
à 13,8 kV. À partir de la salle électrique principale, des câbles
d'alimentation secondaires de 600 et de 237 V acheminent l'énergie
électrique vers les étages inférieurs de l'immeuble. À partir
du second poste de commutation, situé dans la salle électrique
du 68e étage, d'autres câbles d'alimentation secondaire servent à alimenter
les étages supérieurs. Ce second poste est alimenté à 13,8 kV
de la salle électrique principale située à l'étage inférieur,
grâce à deux artères constituées chacune de deux câbles à armure
de fils d'acier raccordés en parallèle. Des colliers d'acier inoxydable
sont installés sur l'armure à intervalles réguliers empêchant
celle-ci de glisser durant le tirage et améliorent le support
à la verticale.
On trouve un intéressant système de distribution d'énergie électrique
commercial dans le nouveau parc de récréation situé sur l'Île
Sainte-Hélène à Montréal. Ce parc a été aménagé pour les fêtes
du 350e anniversaire de la fondation de Montréal. Pour réaliser ce système
de distribution, on a utilisé du câble de 28 kV neutre concentrique.
À partir d'un poste situé près de l'entrée principale, le câble
entre dans le parc et alimente les postes de commutation situés
dans trois des immeubles du complexe. À partir de ces postes de
commutation, le courant alimente les systèmes d'éclairage et l'équipement
électrique des installations du parc. Quelque 13 km (8 milles)
de câbles à âme en cuivre posés en pleine terre ont servi au parachèvement
du système de distribution.
Le réseau de distribution d'énergie électrique de la Tour CN est
un exemple d'installation plus rare. Cette tour se divise en deux
sections : la section du rez-de-chaussée et la section des étages
supérieurs. Situé à quelque 340 m (1 120 pi) du sol, le Sky Pod
comprend un étage de transmission par micro-ondes et deux étages
de salles d'observation. Sur un autre étage, on trouve une salle
à dîner tournante pouvant accueillir 400 personnes. Les deux autres
étages abritent des installations de télévision et de radio FM.
Au 7e étage, on trouve la salle mécanique renfermant le réseau électrique.
On a utilisé du câble à une âme et à gaine d'aluminium pour la
distribution principale sur les étages inférieurs et supérieurs.
On a opté pour des câbles à âme en cuivre pour des raisons d'économie
d'espace et de raccordement.
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Câbles à âme simple en cuivre dans des chemins de câbles surélevés,
dans un tunnel reliant la salle de commande principale au centre
de la tour CN.
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Installations résidentielles
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Vu les grands avantages des systèmes de distribution souterrains,
les principaux circuits alimentant les secteurs résidentiels sont
souvent constitués à neutre concentrique posés en pleine terre.
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Les principaux systèmes de distribution d'énergie dans les immeubles
à logements de plusieurs étages et dans les immeubles en copropriété
ressemblent à ceux qu'on trouve dans les tours à bureaux, les
hôtels, selon les dimensions de la structure et la charge électrique.
Le câble d'énergie de moyenne tension entre sur le terrain ou
dans l'immeuble et est relié aux transformateurs.
De plus en plus, les systèmes de distribution desservant les maisons
et les résidences de banlieue sont posés en pleine terre, ce qui
permet d'accroître leur durée de vie, réduire les coûts d'entretien,
assurer le service en cas de tempête, diminuer les risques d'incendie,
augmenter le niveau de sécurité et diminuer la perte de terrain.
Les principaux systèmes de distribution sont souvent constitués
de câbles à neutre concentrique. Ces câbles alimentent des transformateurs
souterrains placés à certains endroits. Des câbles de branchement
d'abonné acheminent l'énergie vers les compteurs électriques des
maisons.
Dans les régions rurales, les systèmes de distribution se posent
aussi en pleine terre. On remplace d'habitude le système de distribution
aérien par un système souterrain de câbles à neutre concentrique
de 25 kV à l'aide d'ensouilleuses modernes qui enterrent les câbles
dans le sol, à une profondeur minimale d'un mètre (environ 3 pi).
Ces câbles souterrains servent à l'alimentation des transformateurs
auxquels sont reliées les fermes et les résidences disposées le
long de la route.
Transport en commun
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Le fonctionnement des systèmes de transport en commun dépend de
systèmes de distribution principaux qui permettent l'acheminement
de l'énergie électrique vers des points stratégiques situés le
long de leur parcours.
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Les moyens de transport en commun alimentés par des systèmes de
distribution d'énergie de moyenne tension comprennent les métros,
les tramways à trolley et les réseaux de transport rapide.
Dans les métros, l'énergie est alimentée grâce à un système compliqué
de câbles et de fils. Le courant continu sert au fonctionnement
du train alors que le courant alternatif sert au fonctionnement
de tout le reste de l'équipement, dispositifs de signalisation,
ventilateurs, pompes, systèmes de chauffage, d'éclairage et d'aération.
Le réseau de Calgary est un excellent exemple de réseau de transport
rapide. Ce réseau utilise des câbles isolés au PR, sans blindage,
à âme en cuivre de 500 kCM et à gaine externe en CPV pour alimenter
les câbles des trolleys. En raison de la chute de tension dans
les conducteurs de trolley, it faut fournir de l'énergie d'appoint
à l'aide d'un conducteur parallèle disposé le long du parcours.
Dans le réseau de transport rapide régional de Vancouver, les
wagons sont dotés d'un moteur asynchrone linéaire; le stator est
une bobine située à l'intérieur du wagon et le rotor est un long
rail plat situé au centre de la voie et parcourant tout le réseau.
Parmi les principaux types de câbles utilisés, on compte le câble
Teck à âme en cuivre, qui sert à l'alimentation électrique et
aux autres circuits électriques.
Systèmes sous-marins
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Pose de câble à l'Île-aux-Grues. Un touret monté sur un chaland
permet le désenroulement du câble lors de l'ensouillage.
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Un exemple de croisement de câbles sous-marins, d'environ 6 km
(3,7 milles environ) nous est fourni à l'Île-aux-Grues, île située
dans le fleuve Saint-Laurent, au nord-est de la ville de Québec.
Cette liaison alimente le système de distribution de 25 kV de
l'île. Il s'agit en fait de deux circuits situés à une distance
de 1 km (0,6 mille environ) l'un de l'autre, constitués chacun
de trois câbles. Les câbles ont été enfouis dans le fond marin
à 2,5 mètres (8 pieds environ) de profondeur, à l'aide d'une ensouilleuse
submersible spéciale, de façon qu'ils ne puissent pas être déplacés
par le mouvement des glaces et les ancres de navires.
Un autre exemple de câble sous-marin nous est fourni par l'installation
de 28 kV, située au lac Erié, qui s'étend de Leamington, en Ontario,
jusqu'à la baie nord de la Pelee Island, soit une distance d'environ
26 km (16 milles environ). A partir des deux rives, on a creusé
des tranchées de 3 mètres (10 pieds environ) de profondeur sur
450 mètres de longueur (quelque 1 480 pieds) dans le lac et on
y a déposé des canalisations de plastique de 75 mm (3 po environ)
de diamètre. Le câble a été fabriqué en 5 longueurs de 5 500 mètres
(18 000 pieds) qui ont été reliées par épissure, puis enroulées
sur un touret motorisé de construction spéciale monté sur un chaland
câblier. Le touret plein pèse environ 225 tonnes métriques (250
tonnes).
Un autre exemple d'application sous-marine nous est fourni par
le câble traînant d'une drague flottante, qui, entre autres, sert
à creuser et à maintenir les chenaux de navigation, à construire
les parcs aquatiques et les marinas, et à aménager les plages.
Ces câbles traînants sont conçus pour réduire au minimum les pertes
électriques. Ils sont souples, très résistants à l'humidité, à
l'abrasion par les roches, et les contraintes provoquées par l'enroulement
et le désenroulement.
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