La couleur de la confiance

ILe cuivre remporte le concours de conductivite

De tous les métaux industriels, le cuivre constitue l’élément qui offre la plus haute conductivité électrique. Cela signifie qu’un câble de cuivre est plus petit qu’un câble d’aluminium dont l’intensité admissible est équivalente1. Un câble plus petit se traduit par une installation plus facile et moins coûteuse.

Le cuivre a bien mérité sa reputation de conducteur électrique le plus efficace et le plus fiable pour les applications commerciales et industrielles. Sa répuation n'est plus a faire. Sa fiabilité est provée par plusieurs décennies de rendement efficace et de tres haute qualité.

Le cuivre est un matériau robuste et durable

Comparativement à l’alliage d’aluminium, les conducteurs de cuivre plus robustes et durables résistent aux entailles inévitables et aux abus mécaniques auxquels ils sont soumis lors de leur installation. Cela présente un avantage réel au niveau des boîtes de jonction et de connexions
où l’on peut courber davantage les conducteurs en cuivre, les torsader encore plus et les tirer plus fort sans les étirer ou les briser. Par opposition, l’aluminium est plus mou, son module d’élasticité est inférieur à celui du cuivre, et il est sujet au fluage à froid lorsque il est soumis à
la haute pression d’un raccord.1


Les connexions de cuivre ont fait leurs preuves

Le cuivre est un métal très indulgent au niveau des connexions électriques et cela est un fait qui a été prouvé depuis les premiers temps de son utilisation. Contrairement à l’aluminium, les connexions de cuivre n’ont jamais constitué le maillon faible d’un système de fils ou de câblage2.
Les connexions d’aluminium peuvent s’avérer inconsistantes pour les raisons suivantes3 :

  • Les procédures d’installation critiques requises pour assurer une bonne connexion.
  • Une présence constante d’oxidation non-conductrice.
  • Un coefficient de dilatation thermique beaucoup plus élevé que celui du cuivre.
  • La menace réelle de la corrosion.

Plusieurs connexions d’alliage d’aluminium ont été soumises à l’essai de 500 cycles C119.4 de l’ANSI, parfois modifié par un essai de submersion à cycle de courant de 100 cycles. (Un aluminium de 1 600 cycles devrait être utilisé pour représenter les conditions réelles). L’expérience en chantier a démontré qu’un trop grand nombre de raccords ayant facilement subi avec succès les essais de ces normes s’avèrent inadéquats lorsque soumis aux conditions réelles en chantier. Cela se produit parce que les critères de rendement exigés en vertu de ces essais ne sont pas basés sur les nouvelles théories de contacts électriques et de leur dégradation4

Le débat s’arrête ici. De bons raccords en cuivre dégagent moins de chaleur que les raccords équivalents en aluminium. Les raccords en
cuivre durent ainsi plus longtemps.

Le cuivre jouit d'un avantage au niveau de son intensité admissible

Les intensités admissibles d’un vaste éventail de jauges de fils et de câbles et de conditions d’installation ont été établies avec précision par les comités de l’IEEE sur les conducteurs isolés, et sont publiées dans la norme 835-1994 de l’IEEE. Cette norme est utilisée à l’échelle mondiale par
des ingénieurs, des planificateurs et des concepteurs de systèmes. Les tables contenues dans cette norme indiquent que l’intensité admissible des conducteurs de cuivre est environ 1,6 fois plus élevée que celle des conducteurs d’alliages d’aluminium de la même jauge, en raison de la conductivité inhérente plus élevée du cuivre.5

Le cuivre est plus facile a installer

 Puisque le diamètre d’un câble de cuivre peut être plus petit et que par conséquent son isolation, son armure et sa gaine sont moins rigides
que ceux d’un câble d’aluminium, le câble de cuivre est plus souple et ainsi, un effort moindre est requis pour le courber en place lors de son installation.6

Le transport jusqu’aux lieux d’installation des câbles de cuivre moins volumineux s’avère souvent plus facile puisque ces câbles requièrent
un touret plus petit. En outre, le câble de cuivre plus petit peut être installé dans des endroits où l’espace est restreint et dispendieux.

Le cuivre résiste à la corrosion


Les alliages d’aluminium constituent des métaux plus actifs que le cuivre et ils corrodent en présence d’humidité (d’eau). Cette susceptibilité à la corrosion raccourcit la durée de vie d’un câble.7


Câble d'aluminium endommagé suite à la corrosion par l'eau

L’eau peut pénétrer dans un câble lors de l’expédition, de la manutention, de l’entreposage extérieur, ou en cas de dommage accidentel ou de défaillance des jonctions ou des extrémités de câble.

De l’eau dans un câble de cuivre ne provoquera aucune sérieuse corrosion. Toutefois, de l’eau en contact avec un conducteur d’aluminium recouvert d’une enveloppe isolante donnera lieu à une importante corrosion puisque l’aluminium se transformera en hydroxyde et en gaz d’hydrogène. L’hydrogène occupant un volume plus grand que celui du métal du conducteur, entraînera un renflement de l’isolation du
conducteur et, éventuellement, la destruction du câble. L’hydrogène produit peut souvent atteindre de hautes pressions qui provoqueront des dommages.8, 9

On peut donner un exemple de la nature insidieuse de la corrosion en citant l’expérience qu’a vécue une société de services publics lorsqu’un conducteur d’alliage d’aluminium est devenu contaminé suite à une manipulation avec des mains moites; cette contamination s’est ensuite
propagée aux bornes de raccordement. Deux jours plus tard, sous des conditions humides, mais sans que la tension ne soit appliquée, 70 %
des conducteurs et (ou) des connexions étaient corrodés à un tel point qu’ils étaient devenus non utilisables.10, 11

Les conducteurs d’aluminium nécessitent une protection spéciale et ils ne peuvent être utilisés comme équivalents ou remplacements du cuivre dans le cas de certaines applications critiques. Par exemple, le Code canadien de l’électricité permet uniquement l’utilisation de conducteurs de cuivre dans les réseaux avertisseurs d’incendie et de pompes à incendie.12

Le coût du cycle de vie complet d'un câble de cuivre est plus bas

Il importe d’effectuer une comparaison économique des câbles de cuivre et des câbles d’alliage d’aluminium avant de prendre la décision d’achat.
À prime abord, le câble d’aluminium peut sembler moins dispendieux que le câble de cuivre. Toutefois, on ne doit pas mesurer l’économie réelle uniquement en termes de coûts initiaux. Voilà la raison pour laquelle on doit tenir compte du coût du cycle de vie, qui comprend la durée de vie
du câble et le coût d’installation, des matériaux, de l’entretien, des réparations et du remplacement possible, et considérer les obligations potentielles découlant d’un mauvais rendement.
 
L’analyse des paramètres concernés ont prouvé que la "durée de vie" constitue le facteur déterminant. L’alternative de la plus longue durée
de vie se traduit par des coûts moindres et procure une plus grande valeur. Toutefois, la prévision de la durée de vie d’un câble d’alliage d’aluminium est douteuse. Seul un câble de cuivre élimine le doute de prévoir la durée de vie du câble puisque, contrairement à l’aluminium, la
durée de vie du cuivre est basée sur l’usage réel en service, et non seulement sur les essais accélérés à court terme en laboratoire13. Les courbes dans le graphique ci-bas montrent que la défaillance prématurée d’un câble d’alliage d’aluminium peut être dispendieuse. Des exemples
de défaillances après 10, 20 et 30 années de service sont également représentées.


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Le couleru de la conficance

Les câbles électriques pour applications commerciales et industrielles constituent des actifs à long terme qui sont essentiels à la santé
financière de votre investissement. Leur rendement a des répercussions directes sur votre rentabilité. La fiabilité sans égal du cuivre a été prouvée depuis plus d’un siècle, et elle continue de l’être encore aujourd’hui. Le cuivre constitue la couleur de la confiance pour les câbles électriques commerciaux et industriels.

1) "Electrical Conductors Handbook", 1978, de la Northern Electric Company Limited.
2) L. Lamarre et C. Dang, "Characterization of Medium Voltage Cable Splices Aged in Service". Actes de la conférence internationale de JICABLE de 1991, tenue à Versailles, en France, en juin 1991.
3)Procès-verbaux du comité de l’IEEE sur les conducteurs isolés, novembre 1973, projet 10-37, "Guide For Connecting Insulated Aluminum Conductors".
4) M. Braunovic, "Aluminum Connections: Legacies of the Past’’, Electrical Equipment News, numéro de novembre/décembre 1992.
5) Tables d’intensités admissibles des câbles électriques, norme 835-1994 de l’IEEE.
6) S. Timashenko, G.H. MacCullough, "Elements of Strength of Materials", D. Van Nostrand Co. Inc.
7) R. Elford, "Design Considerations for Covered Conductor Distribution", Distribution 2000, Melbourne, Australia, novembre 1993.
8) G.J. Luzzi, "Gas Pressure Build-Up in Aluminum Conductor Cable", transactions de l’IEEE sur le matériel et les systèmes électriques, Vol. PAS-101, no 6, juin 1982.
9) J.H. Lawson, A. Kong, "Self-Sealing Direct-Buried 600 Volt Secondary Cable", transactions de l’IEEE sur l’application de la puissance, Vol. 4,
no 1, janvier 1989.
10) D.C. Alexander, R. Tatman, "Paper Insulated Telephone Cables", actes de la 19e conférence internationale sur les fils métalliques et les
câbles, 1971.
11) "Aluminum as an Alternative to Copper in the Bell Canada Outside Plant Network", mars 1974
12) Code canadien de l’électricité, règlements 32-100 et 32-200.
13) TAG -Technical Assessment Guide, Electric Power Research Institute P-4463-SR, volume 3, rapport spécial de mai 1987.