Les matériaux isolants et les couches isolantes des fils et câbles électriques
Bibliographie annotée : Matériaux isolants pour fils et câbles électriques
Portée et objectif : Cette bibliographie s'adresse aux ingénieurs de l'industrie des câbles, aux ingénieurs électriciens, aux étudiants diplômés et aux rédacteurs universitaires. Elle compile les normes fondamentales, les articles de revues chinoises et la littérature étrangère sur les matériaux isolants pour câbles, avec des entrées dans le style de référence GB/T 7714 et de brèves annotations, prêtes à être citées dans des articles universitaires et des rapports techniques. Couverture : polychlorure de vinyle (PVC), polyéthylène réticulé (XLPE), caoutchouc éthylène-propylène (EPR/HEPR) et matériaux à faible émission de fumée et sans halogène (LSZH), ainsi que le vieillissement par arbre d'eau, la décharge partielle et l'évaluation de la résistance à la flamme du XLPE.
1. Aperçu des systèmes de matériaux isolants
Les quatre matériaux isolants pour câbles les plus courants, leurs propriétés clés et les normes correspondantes constituent la base de la lecture de la littérature suivante :
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Matériau |
Code |
Temp. continue max. du conducteur |
Caractéristiques et applications |
Normes principales |
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Polychlorure de vinyle |
PVC |
70 °C (isolation) |
Thermoplastique ; faible coût, auto-extinguible, mais émet des fumées toxiques halogénées lors de la combustion ; principalement utilisé dans les fils de bâtiment basse tension et les gaines. |
GB/T 8815 ; GB/T 5023 ; IEC 60227 |
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Polyéthylène réticulé |
XLPE |
90 °C (250 °C court-circuit) |
Réticulé ; excellentes propriétés électriques, indice de température élevé et capacité de courant élevée ; l'isolation principale pour les câbles d'alimentation moyenne et haute tension. |
JB/T 10437 ; GB/T 11017 ; IEC 60502 |
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Caoutchouc éthylène-propylène |
EPR / HEPR |
90 °C |
Flexible, résistant à la chaleur et à l'humidité ; adapté aux applications flexibles/mobiles et aux câbles résistants au feu. |
IEC 60502 ; IEC 60245 |
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Faible émission de fumée, sans halogène, ignifuge |
LSZH |
70–90 °C |
À base de polyoléfine avec des retardateurs de flamme sans halogène ; faible émission de fumée, non toxique et non corrosif lors de la combustion ; utilisé dans les systèmes de métro, les hôpitaux et les lieux bondés. |
GB 31247 ; GB/T 19666 |
2. Normes fondamentales
2.1 Normes nationales et industrielles
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Numéro de norme |
Titre |
Contenu clé relatif aux matériaux isolants |
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GB/T 8815-2008 (remplacé par GB/T 8815-2026, effectif le 2027-02-01) |
Composés de polychlorure de vinyle plastifié (PVC) pour fils et câbles |
Norme fondamentale pour les composés de câbles en PVC. Spécifie la classification, l'apparence, les propriétés mécaniques/physiques et les propriétés électriques (y compris après vieillissement thermique) des composés de PVC souple fabriqués à partir de résine de PVC avec des plastifiants et des stabilisants ; la base d'acceptation pour les composés d'isolation et de gainage en PVC. |
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JB/T 10437-2024 (remplace JB/T 10437-2004) |
Composés de polyéthylène réticulable pour fils et câbles |
Norme industrielle clé pour les composés d'isolation en XLPE. Basé sur du polyéthylène basse densité avec un agent de réticulation, il spécifie les exigences techniques, les méthodes d'essai et les règles d'inspection pour l'isolation réticulable des câbles XLPE jusqu'à 35 kV. |
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T/ZZB 1243-2019 |
Composé d'isolation XLPE pour câbles AC de 66 kV–220 kV |
Norme de groupe de fabrication du Zhejiang définissant la qualité et les exigences techniques pour les composés d'isolation XLPE de qualité haute tension. |
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GB/T 11017.2-2024 (effectif le 2025-04-01) |
Câbles d'alimentation isolés au polyéthylène réticulé et leurs accessoires pour tensions nominales de 66 kV et 110 kV — Partie 2 : Câbles |
Norme produit pour les câbles XLPE haute tension ; spécifie l'épaisseur de l'isolation XLPE, l'excentricité de l'isolation, le blindage semi-conducteur et les performances électriques/mécaniques des tambours. |
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GB/T 12706.2-2020 |
Câbles d'alimentation à isolation solide extrudée et leurs accessoires pour tensions nominales de 1 kV à 35 kV — Partie 2 |
Norme produit pour les câbles à isolation extrudée moyenne/basse tension (XLPE, PVC) ; spécifie les matériaux isolants, l'épaisseur de l'isolation et les tests sur câble fini. |
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GB/T 5023 (série) |
Câbles isolés en PVC de tensions nominales jusqu'à 450/750 V inclus |
Norme produit pour les fils de bâtiment en PVC basse tension ; spécifie l'épaisseur de l'isolation en PVC, les propriétés électriques et les exigences de vieillissement. |
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GB 31247-2014 |
Classification du comportement au feu des câbles électriques et à fibre optique |
Classe le comportement au feu des câbles en niveaux B1–B3 par les gouttes de combustion (d), la toxicité des fumées (t) et la corrosivité (a) ; la base de classement pour la sélection et l'évaluation des câbles LSZH et ignifuges. |
2.2 Normes internationales
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Numéro de norme |
Titre |
Contenu clé relatif aux matériaux isolants |
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IEC 60502-1:2021 / IEC 60502-2:2014+AMD1:2024 |
Câbles d'alimentation avec isolation extrudée pour tensions nominales de 1 kV à 30 kV |
Norme internationale pour les câbles d'alimentation à isolation extrudée ; définit les codes, les températures maximales de fonctionnement/court-circuit, la résistivité volumique et les tests sur câble fini pour les composés d'isolation en PVC, XLPE et EPR/HEPR. |
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IEC 60811 (série) |
Câbles électriques et à fibre optique — Méthodes d'essai pour les matériaux d'isolation et de gainage |
Norme maîtresse pour les méthodes d'essai courantes sur les matériaux d'isolation/gaine : épaisseur et dimensions globales, propriétés mécaniques, vieillissement thermique, fluage à chaud, absorption d'eau, densité, etc. ; la base méthodologique pour les tests de matériaux isolants. |
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IEC 60227 (série) |
Câbles isolés en polychlorure de vinyle de tensions nominales jusqu'à 450/750 V inclus |
Norme produit internationale pour les câbles isolés en PVC basse tension, faisant référence à IEC 60811 pour les tests de matériaux d'isolation/gaine en PVC. |
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IEC 60245 (série) |
Câbles isolés en caoutchouc de tensions nominales jusqu'à 450/750 V inclus |
Norme produit internationale pour les câbles isolés en caoutchouc (par exemple, EPR). |
3. Vieillissement et arbre d'eau de l'isolation XLPE
Une nouvelle technique de réparation des arbres d'eau pour les câbles XLPE basée sur le remplissage de composites nano-SiO₂[J]. Transactions de la Société électrotechnique de Chine.
Annotation : Propose un fluide de réparation de câble qui génère spontanément un composite nano-SiO₂ à l'intérieur des canaux d'arbre d'eau. Les tests d'électrode à aiguille d'eau accélèrent le vieillissement par arbre d'eau de l'isolation XLPE ; les tests de perte diélectrique et de claquage à fréquence de puissance montrent que le remplissage nanocomposite remplit les vides des arbres d'eau, supprime la croissance des arbres d'eau et augmente la tension de claquage.
Diagnostic des défauts locaux de vieillissement de l'isolation dans les câbles XLPE par spectroscopie diélectrique à domaine fréquentiel haute tension[J]. Transactions de la Société électrotechnique de Chine, 2022.
Annotation : Utilise des électrodes à aiguille d'eau pour accélérer le vieillissement par arbre d'eau et étudie la capacité de diagnostic de la spectroscopie diélectrique à domaine fréquentiel haute tension pour les défauts d'isolation locaux dans les câbles XLPE, fournissant une méthode non destructive pour l'évaluation de l'état des câbles en service.
Réparation de câbles XLPE vieillis par arbre d'eau avec du siloxane[J]. Transactions de la Société électrotechnique de Chine, 2013.
Annotation : Un fluide de réparation à base de siloxane pénètre efficacement dans les zones vieillies par arbre d'eau, élimine l'humidité et remplit les vides des arbres d'eau, réduisant le facteur de dissipation et augmentant la tension de claquage ; une simulation par éléments finis analyse la concentration du champ électrique aux pointes des arbres d'eau.
3.1 Matériaux à faible émission de fumée et sans halogène (LSZH)
Sun T, Wang Y J, Chai Z J, et al. Préparation et propriétés de l'isolation en polypropylène thermoplastique à faible émission de fumée et sans halogène pour fils et câbles jusqu'à 450/750 V[J]. Electric Wire & Cable, 2025, 68(3): 42-49.
Annotation : Prépare une isolation thermoplastique LSZH ignifuge à base de polypropylène pour fils basse tension et étudie ses propriétés ignifuges, électriques et de traitement ; les composés LSZH doivent satisfaire simultanément aux exigences de faible émission de fumée (transmittance lumineuse > 60 %), sans halogène et ignifuge.
Zhang X. Progrès de la recherche sur la technologie ignifuge à faible émission de fumée et sans halogène pour les composés de câbles EVA[J]. Insulating Materials, 2023, 56(4): 7-11.
Annotation : Passe en revue les systèmes ignifuges, les synergies et les mécanismes ignifuges sans halogène des composés de câbles LSZH à base d'éthylène-acétate de vinyle (EVA) ; une référence de type revue pour la recherche sur la formulation LSZH.
Influence de la température de ramollissement Vicat sur la stabilité d'extrusion des matériaux LSZH et stratégies d'optimisation[J]. Electric Wire & Cable, 2026.
Annotation : Étudie l'influence de la température de ramollissement Vicat sur la stabilité d'extrusion des matériaux LSZH et propose des stratégies d'optimisation, en se concentrant sur la correspondance entre les propriétés thermiques du matériau et le processus d'extrusion.
3.2 Évaluation et mécanisme de performance ignifuge
Évaluation des performances et étude du mécanisme des câbles ignifuges[J]. Electric Wire & Cable.
Annotation : Pour satisfaire à l'exigence ignifuge B1 (d0, t0, a1), trois matériaux de gainage sont comparés pour sélectionner une formulation qualifiée ; l'influence des facteurs clés d'extrusion — diviseur de flux, température d'extrusion, filière et vis — sur l'ignifugation est étudiée.
Effet du mélange maître de silicone sur les propriétés électriques et ignifuges des composés de câbles sans halogène[J]. Acta Materiae Compositae Sinica.
Annotation : Étudie l'effet synergique d'un mélange maître de silicone sur les propriétés électriques et ignifuges des composés de câbles sans halogène, dans le domaine de la modification ignifuge sans halogène.
4. Littérature étrangère
Qin C, et al. Reconnaissance des modèles de signaux de décharge partielle des défauts d'isolation composites dans les câbles en polyéthylène réticulé[J]. Sensors, 2024, 24(11): 3460.
Annotation : Étudie la reconnaissance des modèles de signaux de décharge partielle (DP) pour les défauts d'isolation composites dans les câbles XLPE, pour le diagnostic automatique des défauts d'isolation.
Caractéristiques de résistance aux arbres d'eau des nanocomposites nano-SiO₂/XLPE modifiés par réticulation[J]. Polymers, 2021.
Annotation : Étudie la résistance aux arbres d'eau des nanocomposites nano-SiO₂/XLPE modifiés par réticulation ; le greffage chimique supprime la condensation des molécules d'eau entre les lamelles de polyéthylène, améliorant le vieillissement par arbre d'eau.
5. Liste complète des références (Style GB/T 7714)
Normes :
1. GB/T 8815-2008, Composés de polychlorure de vinyle plastifié (PVC) pour fils et câbles[S]. Pékin : China Standards Press, 2008. (GB/T 8815-2026 sera mis en œuvre le 2027-02-01)
2. JB/T 10437-2024, Composés de polyéthylène réticulable pour fils et câbles[S]. Pékin : China Machine Press, 2024.
3. T/ZZB 1243-2019, Composé d'isolation XLPE pour câbles AC de 66 kV–220 kV[S]. 2019.
4. GB/T 11017.2-2024, Câbles d'alimentation isolés au polyéthylène réticulé et leurs accessoires pour tensions nominales de 66 kV et 110 kV — Partie 2 : Câbles[S]. Pékin : China Standards Press, 2024.
5. GB/T 12706.2-2020, Câbles d'alimentation à isolation solide extrudée et leurs accessoires pour tensions nominales de 1 kV à 35 kV — Partie 2[S]. Pékin : China Standards Press, 2020.
6. GB/T 5023 (série), Câbles isolés en PVC de tensions nominales jusqu'à 450/750 V inclus[S]. Pékin : China Standards Press.
7. GB 31247-2014, Classification du comportement au feu des câbles électriques et à fibre optique[S]. Pékin : China Standards Press, 2014.
8. IEC 60502-1:2021, Câbles d'alimentation avec isolation solide extrudée pour tensions nominales de 1 kV à 30 kV — Partie 1 : Câbles pour tensions nominales de 1 kV et 3 kV[S]. Genève : IEC, 2021.
9. IEC 60811 (série), Câbles électriques et à fibre optique — Méthodes d'essai pour les matériaux d'isolation et de gainage[S]. Genève : IEC.
10. IEC 60227 (série), Câbles isolés en polychlorure de vinyle de tensions nominales jusqu'à 450/750 V inclus[S]. Genève : IEC.
Articles de revues :
11. Une nouvelle technique de réparation des arbres d'eau pour les câbles XLPE basée sur le remplissage de composites nano-SiO₂[J]. Transactions de la Société électrotechnique de Chine.
12. Diagnostic des défauts locaux de vieillissement de l'isolation dans les câbles XLPE par spectroscopie diélectrique à domaine fréquentiel haute tension[J]. Transactions de la Société électrotechnique de Chine, 2022.
13. Réparation de câbles XLPE vieillis par arbre d'eau avec du siloxane[J]. Transactions de la Société électrotechnique de Chine, 2013.
14. Sun T, Wang Y J, Chai Z J, et al. Préparation et propriétés de l'isolation en polypropylène thermoplastique à faible émission de fumée et sans halogène pour fils et câbles jusqu'à 450/750 V[J]. Electric Wire & Cable, 2025, 68(3): 42-49.
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