Composés LSZH pour câbles d'alimentation : sécurité incendie et performances

Lorsqu'un incendie de câble se déclare dans un tunnel, un centre de données ou un immeuble de grande hauteur, le matériau entourant les conducteurs détermine si les occupants peuvent évacuer en toute sécurité ou s'ils sont envahis par une fumée toxique et opaque. Composés LSZH pour câbles d'alimentation existent pour résoudre exactement ce risque – en fournissant une isolation et un revêtement sans halogène qui suppriment la propagation des flammes, minimisent la densité de la fumée et éliminent l'émission de gaz corrosif de chlorure d'hydrogène qui rend les incendies de câbles en PVC conventionnels si mortels.

À quoi servent les composés LSZH dans l’isolation des câbles électriques ?

Composés LSZH pour câbles d'alimentation — Low Smoke Zero Halogen, également désignés LS0H ou LSOH — sont des formulations thermoplastiques ou polymères réticulés utilisées comme couche d'isolation primaire sur les conducteurs et comme gaine extérieure protégeant l'assemblage de câbles. Leur caractéristique déterminante est l’absence totale de chlore, de brome, de fluor et d’autres halogènes qui génèrent des gaz acides toxiques lorsqu’ils sont brûlés.

Dans les applications de câbles électriques, les matériaux LSZH remplissent trois rôles d'ingénierie simultanés : isolation électrique pour maintenir l'intégrité diélectrique entre le conducteur et la terre, protection mécanique contre l'abrasion et les contraintes d'installation, et sécurité incendie passive grâce à l'ignifugation et à la suppression de la fumée. Aucun thermoplastique conventionnel, y compris le PVC, le XLPE ou l'EPR, ne remplit les trois rôles avec le profil de performance en matière de sécurité incendie atteint par LSZH.

Pourquoi les composés LSZH sont nécessaires pour la sécurité incendie dans les systèmes de câbles

Les composés LSZH sont imposés par les réglementations de sécurité incendie dans les environnements fermés, à forte fréquentation et d'infrastructures critiques, car les matériaux de câbles halogénés conventionnels produisent des sous-produits de combustion plus mortels que l'incendie lui-même. Lorsque le câble en PVC brûle, il libère du chlorure d'hydrogène (HCl) à des concentrations immédiatement dangereuses pour la vie et la santé (IDLH) à 50 parties par million – un seuil atteint en quelques minutes dans un incendie dans un espace clos.

• Systèmes ferroviaires et métropolitains
  La norme EN 45545-2 impose le câble LSZH dans toute l'infrastructure ferroviaire souterraine de l'Union européenne. Le tunnel sous la Manche et le métro de Londres ont achevé leurs programmes complets de conversion du LSZH après l'incendie de King's Cross en 1987, qui a tué 31 personnes.
• Centres de données et salles de serveurs
  Les normes NFPA 75 et TIA-942 spécifient le câble de plénum LSZH dans les espaces de gestion des câbles surélevés et aériens où la recirculation du flux d'air accélérerait la distribution des gaz toxiques dans toute l'installation.
• Installations marines et offshore
  La norme CEI 60092-350 exige une gaine LSZH pour les câbles d'alimentation et de commande à bord des navires. La géométrie fermée du navire rend impossible l'évacuation des gaz halogènes lors d'un incendie, ce qui fait de la conformité LSZH une exigence de survie de l'équipage.
• Centrales nucléaires
  La norme CEI 60780 spécifie les câbles LSZH qualifiés pour les circuits critiques pour la sécurité dans les installations nucléaires, où le gaz corrosif HCl provenant de la combustion du câble en PVC compromettrait l'intégrité des instruments de contrôle du réacteur lors d'un incendie.
• Immeubles de grande hauteur
  IBC 2021 et BS 9999 font tous deux référence aux exigences en matière de câbles à faible toxicité pour les colonnes montantes de câbles verticaux et les zones de voies d'évacuation dans les bâtiments de plus de 18 mètres, où le flux d'air par effet de cheminée accélère la migration des gaz de combustion vers le haut à travers les étages occupés.

Composés LSZH vs composés PVC pour câbles d'alimentation

La différence de performances entre Composés LSZH pour câbles d'alimentation et les composés de PVC sont quantifiables pour tous les paramètres liés au feu. Le PVC conserve des avantages en termes de coût et de flexibilité dans les environnements industriels ouverts et bien ventilés ; LSZH est le choix obligatoire lorsque la sécurité humaine ou la continuité des équipements lors d'un incendie sont la priorité de conception.

Composés LSZH dans les systèmes de câbles électriques haute tension

Composés LSZH pour câbles d'alimentation sont entièrement conçus pour être déployés dans des systèmes de câbles moyenne tension (MT) et haute tension (HT) fonctionnant de 6 kV à 500 kV lorsqu'ils sont formulés sous forme de composés de gaine LSZH (XLPE-LSZH) réticulés. Le processus de réticulation – réalisé par réticulation au peroxyde ou au silane – élève considérablement les performances thermiques, mécaniques et diélectriques du polymère LSZH de base au-delà de ce que les qualités thermoplastiques standards atteignent.

Durabilité et résistance thermique des composés LSZH dans le service de câbles

La durabilité mécanique et thermique à long terme de Composés LSZH pour câbles d'alimentation a toujours été cité comme une limitation par rapport au PVC dans les environnements d'installation exigeants. Les formulations LSZH réticulées développées depuis 2010 ont considérablement comblé cet écart, atteignant une durée de vie de conception de 30 ans selon les protocoles de vieillissement thermique CEI 60216 qui s'alignent sur les normes modernes de conception des câbles de transmission.

Les paramètres de durabilité clés pour les ingénieurs de spécification comprennent une rétention d'allongement à la rupture supérieure à 50 % après un vieillissement thermique de 7 jours à 135 °C (IEC 60811-401), une rétention de résistance à la traction supérieure à 70 % après une exposition aux UV de 1 000 heures et des performances de résistance à l'huile pour les câbles installés dans des environnements industriels contenant du fluide hydraulique ou de l'huile de transformateur. La sélection des notes selon ces paramètres permet Composés LSZH pour câbles d'alimentation être adapté précisément à la gravité environnementale de toute application d’installation.

Foire aux questions

Quelles normes régissent les composés LSZH pour les câbles d'alimentation ?

Les principales normes internationales régissant Composés LSZH pour câbles d'alimentation sont les normes CEI 60754-1 et CEI 60754-2 pour la teneur en halogènes et la corrosivité des gaz acides, CEI 61034-2 pour la mesure de la densité des fumées, CEI 60332-1 et CEI 60332-3 pour la propagation de la flamme sur un seul câble et sur un câble groupé, et la série CEI 60811 pour les propriétés mécaniques et thermiques des composés. Les normes régionales, notamment EN 50525 en Europe et UL 44 en Amérique du Nord, font référence à ces cadres CEI avec des exigences supplémentaires spécifiques à chaque juridiction.

Les composés LSZH sont-ils plus chers que le PVC pour les applications de câbles ?

Les coûts des matières premières des composés LSZH sont généralement 30 à 60 % plus élevés que ceux des composés PVC de qualité équivalente, par kilogramme, principalement parce que les retardateurs de flamme inorganiques tels que le trihydrate d'aluminium (ATH) et l'hydroxyde de magnésium nécessitent des niveaux de charge élevés - souvent 50 à 65 % en poids - pour atteindre la performance au feu requise. Cependant, les calculs du coût total installé pour les systèmes de câbles conformes dans les environnements réglementés doivent tenir compte du coût de la non-conformité réglementaire, de l'exposition à la responsabilité d'assurance et du remplacement du système à la suite d'un incendie, ce qui favorise systématiquement l'économie du cycle de vie des spécifications des câbles LSZH.

Les composés LSZH peuvent-ils être traités sur un équipement d'extrusion de PVC standard ?

Composés LSZH pour câbles d'alimentation peut être traité sur des extrudeuses monovis conventionnelles avec des modifications du taux de compression des vis, du profil de température du canon et de la conception de la matrice. Les composés LSZH sont plus visqueux que le PVC à des températures de traitement équivalentes et nécessitent un contrôle précis de la température pour éviter une activation prématurée de la réticulation dans les qualités XLPE-LSZH. La plupart des fabricants de câbles traitant du LSZH commandent pour la première fois un audit de processus spécifique au composé auprès du fournisseur de matériaux avant d'augmenter la production.

Quelle est la différence entre les désignations LSZH et LSOH ou LS0H ?

LSZH (Low Smoke Zero Halogen), LSOH, LS0H et OHLS (Zero Halogen Low Smoke) sont toutes des désignations industrielles faisant référence à la même catégorie de performance des matériaux : composés polymères sans halogène à faible émission de fumée lors de la combustion. La variation de l'abréviation reflète les différentes conventions régionales et industrielles plutôt que toute différence dans les spécifications des matériaux ou la conformité aux normes de test. La documentation CEI utilise le terme ignifuge sans halogène (HFFR) comme désignation technique préférée pour la même catégorie de composés.