La résistivité du sol et les câbles souterrains HTA : un facteur crucial pour la conception et l’exploitation

La résistivité du sol est un paramètre géophysique fondamental qui influence significativement le comportement et la performance des câbles souterrains HTA (Haute Tension A). Elle représente la capacité du sol à s’opposer au passage du courant électrique et joue un rôle déterminant dans la dissipation de la chaleur générée par les câbles. Cet article explore l’importance de la résistivité du sol pour les câbles HTA, les méthodes de mesure, ses effets et les mesures d’atténuation.

Qu’est-ce que la résistivité du sol ?

La résistivité du sol (ρ) est une mesure de la résistance électrique d’un volume de sol. Elle s’exprime en ohm-mètre (Ω⋅m). Un sol avec une faible résistivité conduit bien l’électricité, tandis qu’un sol avec une résistivité élevée est un mauvais conducteur. La résistivité du sol n’est pas constante et varie en fonction de plusieurs facteurs :

• Teneur en eau : L’eau est un bon conducteur d’électricité. Un sol humide a une résistivité plus faible qu’un sol sec.
• Température : La résistivité du sol diminue généralement avec l’augmentation de la température.
• Composition du sol : La nature des minéraux et des particules présentes dans le sol influence sa conductivité. Les sols argileux ont tendance à avoir une résistivité plus faible que les sols sableux ou rocheux.
• Teneur en sels dissous : La présence de sels dissous dans l’eau du sol améliore sa conductivité et donc diminue sa résistivité.

Importance de la résistivité du sol pour les câbles HTA :

La résistivité du sol a un impact majeur sur deux aspects essentiels des câbles souterrains HTA :

1. L’échauffement des câbles : Le passage du courant électrique dans les conducteurs génère de la chaleur par effet Joule. Cette chaleur doit être dissipée dans le sol environnant pour éviter une surchauffe du câble, qui pourrait endommager l’isolant et réduire sa durée de vie. La résistivité thermique du sol (exprimée en K⋅m/W) caractérise sa capacité à dissiper la chaleur. Une faible résistivité thermique favorise la dissipation de la chaleur et permet aux câbles de supporter des courants plus importants. Inversement, une résistivité thermique élevée limite la capacité de transport du câble.
2. La protection contre les défauts à la terre : En cas de défaut d’isolement, le courant de défaut doit pouvoir s’écouler efficacement vers la terre pour déclencher les dispositifs de protection et assurer la sécurité des personnes. Une faible résistivité du sol facilite cet écoulement et garantit une protection efficace.

Mesure de la résistivité du sol :

Plusieurs méthodes existent pour mesurer la résistivité du sol, la plus courante étant la méthode Wenner :

• Méthode Wenner : Quatre électrodes sont plantées dans le sol en ligne droite et à intervalles égaux (a). Un courant est injecté entre les deux électrodes extérieures (C1 et C2), et la différence de potentiel est mesurée entre les deux électrodes intérieures (P1 et P2). La résistivité est ensuite calculée à l’aide de la formule : ρ = 2πa(V/I), où V est la tension mesurée et I le courant injecté.

Effets d’une résistivité du sol élevée :

Une résistivité du sol élevée peut entraîner plusieurs problèmes pour les câbles HTA :

• Augmentation de la température du câble : Risque de détérioration de l’isolant et réduction de la durée de vie du câble.
• Réduction de la capacité de transport du câble : Nécessité de réduire le courant admissible pour limiter l’échauffement.
• Difficulté à assurer une protection efficace contre les défauts à la terre : Augmentation du risque de choc électrique.

Mesures d’atténuation :

Plusieurs mesures peuvent être prises pour atténuer les effets d’une résistivité du sol élevée :

• Choix de câbles avec une section plus importante : Pour réduire la résistance électrique du conducteur et donc la production de chaleur.
• Utilisation de matériaux de remblaiement à faible résistivité thermique : Pour améliorer la dissipation de la chaleur. Par exemple, l’utilisation de sable stabilisé thermique.
• Installation de gaines de protection thermique : Pour isoler thermiquement le câble du sol environnant.
• Augmentation du nombre de câbles en parallèle : Pour répartir le courant et réduire l’échauffement.
• Amélioration de la mise à la terre : Pour faciliter l’écoulement des courants de défaut. Par exemple, l’installation de conducteurs de terre supplémentaires ou l’utilisation de techniques d’amélioration du contact terre-électrode (bentonite).

La résistivité du sol est un paramètre essentiel à prendre en compte lors de la conception et de l’exploitation des câbles souterrains HTA. Une mesure précise de la résistivité et une analyse approfondie de ses effets permettent de dimensionner correctement les câbles, de garantir leur bon fonctionnement et d’assurer la sécurité des personnes et des installations. L’utilisation de techniques d’atténuation appropriées permet de compenser les effets d’une résistivité du sol élevée et d’optimiser les performances du réseau. Les normes, comme la NF C 13-205, fournissent des indications précieuses pour le calcul des intensités admissibles en fonction de la résistivité thermique du sol.