Conception des câbles ADSS : IEC 60794-4-20, TEC 85190 et les questions que se posent les ingénieurs

Les câbles ADSS (all-dielectric self-supporting — entièrement diélectriques et autoporteurs) sont des câbles optiques suspendus directement aux poteaux et pylônes des lignes électriques. Ils ne contiennent aucun métal, n'ont pas besoin de câble porteur et supportent leur propre poids sur chaque portée. Les gestionnaires de réseaux électriques et les opérateurs les apprécient parce qu'ils réutilisent un couloir de ligne existant, peuvent souvent être posés sur des lignes sous tension et ne nécessitent aucune mise à la terre.

Pour le câblier, l'ADSS est un produit d'une autre nature. La plupart des câbles optiques sont protégés par un fourreau, par le sol ou par un porteur. Un câble ADSS est un élément structurel qui doit résister pendant des décennies au vent, au givre, à la chaleur et à un champ électrique. Deux documents dominent le marché : IEC 60794-4-20, la spécification de famille internationale pour les câbles ADSS le long des lignes électriques, et TEC 85190:2022 (Release 3), les exigences du Telecommunication Engineering Centre indien pour les câbles ADSS à tubes libres.

Cet article répond aux questions que se posent les ingénieurs lors de la conception et du chiffrage des câbles ADSS.

Qu'est-ce qui distingue l'ADSS des autres câbles à fibres optiques ?

Pour un câble en fourreau, le nombre de fibres détermine en grande partie la conception. Pour l'ADSS, il est presque secondaire. La conception est dictée par :

• la longueur de portée et la flèche ou garde au sol exigée,
• les charges climatiques — vent, givre et plage de températures,
• le champ électrique autour du câble sur le support,
• les accessoires qui le maintiennent.

Le cadre général — performances déclarées par le fabricant, démontrées par les méthodes d'essai IEC — est le même que pour le reste de la série, décrit dans notre présentation de l'IEC 60794. Ce qui change, ce sont les propriétés qui comptent.

Enseignement 1 : l'élément de renfort se dimensionne d'après la portée, pas d'après le nombre de fibres

Dans la plupart des conceptions ADSS, ce sont les fils d'aramide qui reprennent la charge. La quantité d'aramide est fixée par la tension la plus élevée que le câble subira dans les conditions climatiques les plus sévères pour lesquelles la ligne est dimensionnée — généralement une combinaison de vent maximal, de givre et de basse température — pour la portée et la flèche spécifiées.

Les ingénieurs raisonnent généralement sur trois niveaux de tension : la charge de rupture assignée du câble, la tension maximale admissible qu'il peut atteindre sous charge extrême, et la tension de tous les jours qu'il supporte la majeure partie de sa vie. Le client fournit la portée, la flèche ou la garde au sol et les conditions climatiques ; le fabricant en déduit les tensions et dimensionne l'élément de renfort.

C'est un problème itératif. Davantage d'aramide rend le câble plus résistant, mais aussi plus gros et plus lourd, ce qui augmente les charges de vent et de givre, et donc la tension. C'est cette boucle qui explique pourquoi les câbles ADSS sont généralement proposés en familles par catégorie de portée plutôt que sous une conception universelle unique — et pourquoi une demande « ADSS 48F » sans données de portées et de climat ne peut pas être chiffrée de manière responsable.

Enseignement 2 : les fibres doivent rester sans contrainte pendant que le câble s'allonge

Sous charge, c'est tout le câble qui s'allonge. Les fibres dans les tubes libres ne doivent pas suivre. La surlongueur de fibre dans les tubes définit une fenêtre sans contrainte : jusqu'à un certain allongement du câble, les fibres se déplacent simplement à l'intérieur des tubes.

Une bonne conception ADSS maintient l'allongement du câble à la tension maximale admissible à l'intérieur de cette fenêtre, avec une marge pour le fluage à long terme de l'aramide et pour la contraction à basse température. Les critères d'acceptation des essais ADSS sont donc généralement exprimés en variation d'affaiblissement : pratiquement aucune à la charge de tous les jours, et seulement une variation limitée et réversible à la charge maximale.

Enseignement 3 : la gaine se choisit en fonction du champ électrique

Un câble ADSS est suspendu dans le champ électrique des conducteurs de phase. Lorsque sa surface est humide et polluée, de faibles courants circulent le long de la gaine. Près des supports, où la surface sèche de façon inégale, ces courants peuvent se concentrer dans des bandes sèches et provoquer des arcs qui créent des cheminements et érodent la gaine. Au fil des années, cela peut percer la gaine jusqu'à l'élément de renfort.

La protection comporte deux volets :

• Matériau de gaine. Les gaines standard en polyéthylène conviennent aux faibles niveaux de champ. Lorsque le champ est plus élevé, on utilise des gaines anti-cheminement (anti-tracking). Le choix des matériaux est abordé de manière plus générale dans notre guide des matériaux d'isolation et de gaine des câbles.
• Position d'installation. Le champ au niveau du câble dépend de la tension de la ligne, de la disposition des phases et de l'endroit du support où le câble est fixé. Déplacer le câble vers une position à champ plus faible peut coûter moins cher qu'une gaine plus onéreuse.

Le sel en bord de mer et la pollution industrielle aggravent les arcs en bande sèche ; une même tension de ligne peut donc exiger des gaines différentes selon les régions.

Enseignement 4 : les accessoires et les vibrations font partie de la conception

Les câbles ADSS sont maintenus par des pinces d'ancrage et de suspension, généralement avec des armatures préformées. Comme le câble est léger, fortement tendu et peu auto-amorti, les vibrations éoliennes peuvent être importantes sur les longues portées, et des amortisseurs sont souvent installés près des supports.

Un problème fréquent dans les appels d'offres : les accessoires sont fournis par un tiers et ont été choisis pour un autre diamètre. Le diamètre extérieur du câble, la dureté de la gaine et les accessoires doivent être spécifiés ensemble.

IEC 60794-4-20 ou TEC 85190 : comment se comparent-elles ?

L'enseignement pratique : une conception conforme à l'une n'est pas automatiquement conforme à l'autre. L'IEC 60794-4-20 laisse plus de latitude pour optimiser, mais laisse aussi davantage de points à convenir avec chaque client. Les exigences TEC réduisent l'ambiguïté, ce qui facilite la comparaison des offres — et laisse moins de place pour se différencier par la conception.

Ce qu'attendent généralement les appels d'offres indiens selon la TEC 85190

La Release 3 succède aux précédentes exigences TEC pour les câbles ADSS le long des tracés de lignes électriques (Release 2, publiée en 2017 sous la numérotation GR). L'approche du TEC consiste à définir des variantes de câble — par exemple selon le type d'étanchéité longitudinale de l'âme et la charge environnementale — et à laisser l'acheteur choisir parmi des options de commande définies plutôt que de tout spécifier à partir de zéro.

Lors du chiffrage, attendez-vous à devoir confirmer :

• la variante — étanchéité de l'âme (gel ou à sec) et conditions de charge ;
• le nombre de fibres et la longueur par touret parmi les options définies ;
• une durée de vie minimale élevée, étayée par les propres calculs du fabricant ;
• les exigences de marquage, de code couleur et de tourets ;
• la procédure d'homologation et de certification exigée par l'acheteur.

Travaillez toujours à partir du texte de la version en vigueur ; les détails changent d'une version à l'autre.

Check-list d'appel d'offres pour les câbles ADSS

1. Longueurs de portée et flèche ou garde au sol exigée.
2. Charges climatiques : vent maximal, givre, plage de températures.
3. Tension de la ligne, géométrie du support et position d'installation — elles déterminent la gaine.
4. Nombre de fibres, type de fibre, nombre de tubes et code couleur.
5. Étanchéité de l'âme : gel ou à sec.
6. Accessoires : qui les fournit, et pour quel diamètre.
7. Document de référence : IEC 60794-4-20, TEC 85190, IEEE 1222 ou la spécification propre du gestionnaire de réseau.
8. Preuves d'essais de type, et couverture ou non de la catégorie de portée proposée.

La conception ADSS dans CablePLM

La bibliothèque de normes fibre de CablePLM comprend à la fois l'IEC 60794-4-20 et la TEC 85190:2022 (Release 3). Chacune est une méthode de calcul versionnée : la construction, des fibres et tubes libres jusqu'à l'élément de renfort et la gaine, la nomenclature et la fiche technique sont générées à partir de la conception, chaque valeur étant signalée comme donnée normative ou comme estimation. Les variantes par catégorie de portée restent liées à une conception de base unique, de sorte qu'une modification de matériaux se répercute sur toutes les variantes.

Le module complémentaire Qualification & Quality suit les catégories de portée déjà couvertes par vos essais de type, et l'AI Tender Agent extrait des documents d'appel d'offres les portées, les données climatiques et les exigences de gaine — avec la source de chaque exigence.

Vous fabriquez des câbles ADSS pour l'Inde ou pour des appels d'offres internationaux ? Réservez une démo et nous vous montrerons CablePLM sur votre gamme.