Barres omnibus en cuivre isolées ou non isolées : optimisation pour les réseaux électriques

Dans le domaine de la transmission de puissance, barres omnibus en cuivre Ces “ artères énergétiques ” assurent plus de 90% des fonctions de conduction au sein des armoires de distribution. Cet article analyse la conductivité, le niveau de sécurité, les scénarios d’application et cinq autres dimensions des barres omnibus en cuivre isolées et non isolées, et combine les normes IEEE et les cas pratiques d’entreprises nationales de premier plan pour mettre en évidence les différences de positionnement fonctionnel entre les deux dans le réseau électrique. L’étude montre que les barres omnibus en cuivre non isolées dominent le circuit primaire grâce à leur avantage en termes de densité de courant, qui s’élève à 2,68 A/mm², tandis que barre omnibus en cuivre isolée permet d'atteindre une résistance à la tension de 42 kV grâce au PTFE et à d'autres matériaux, devenant ainsi le dispositif de protection du circuit secondaire.

Différence de conductivité

Les barres omnibus en cuivre non isolées sont fabriquées à partir de cuivre de haute pureté, avec une densité de courant comprise entre 2,68 et 2,12 A/mm². Leur section rectangulaire permet une dissipation thermique naturelle grâce à l’augmentation de la surface de contact, ce qui les rend particulièrement adaptées aux applications de transport de courant élevé, supérieures à 4 000 A. En revanche, les barres omnibus en cuivre isolées, en raison de l’impédance accrue du revêtement de surface, réduisent le flux de courant d’environ 15% pour une même section transversale, mais grâce à sa structure tubulaire creuse, cette innovation permet de contrôler le coefficient d’effet de peau (KF) à une valeur inférieure ou égale à 1, ce qui est nettement supérieur à la barre omnibus rectangulaire en cuivre dont le KF est supérieur ou égal à 1,8.

Paramètres	Barre omnibus en cuivre non isolée	Barre omnibus en cuivre isolée
Densité de courant (A/mm²)	2,68 (Ф100 × 5 mm)	2,12 (avec isolation)
Élévation de température (ΔT)	≥70 000	≤ 40 000
Résistance au courant de court-circuit (kA/4 s)	160	200

Différence au niveau du système de protection de sécurité

Les barres omnibus en cuivre non isolées reposent sur une distance d'isolation dans l'air de 125 mm (norme CEI 61439-2) ; il existe un risque de fuite dans les environnements humides. Notre barre omnibus en cuivre isolée intègre quant à elle trois couches de protection :

• Substrat en PTFE de 0,5 mm (résistance à la température : -250 ℃ à +250 ℃)
• couche de blindage en ruban de cuivre mise à la terre (potentiel de surface nul)
• Revêtement en résine époxy (résistance à une tension interphase de 50 kV), assurant une protection par tous les temps. Des essais ont montré que les barres omnibus en cuivre recouvertes d'une couche de résine époxy de 2 mm d'épaisseur peuvent toujours passer avec succès l'essai de tenue de tension à 50 kV lorsque l'espacement transversal est de 0 mm. .

Différences entre les scénarios d'application 

Circuit primaire préféré :
Les barres omnibus en cuivre non isolées sont largement utilisées dans des installations telles que les sous-stations de 110 kV, et présentent les avantages suivants :

• Aucun appui n'est nécessaire pour des portées allant jusqu'à 9 mètres
• Une résistance mécanique de 294 MPa pour garantir la résistance sismique (contre 196 MPa pour le cuivre isolé).
• Convient aux salles de distribution disposant d'un espace suffisant.

Innovation dans le domaine des circuits secondaires :
Les barres omnibus en cuivre isolées repoussent les limites des applications grâce aux avancées technologiques :

• Blocs-batteries pour véhicules à énergie nouvelle (capacité de conduction de courant de 6 000 A).
• Conception anti-arc pour onduleurs photovoltaïques. .
• Appareillage compact (dégagement réduit de 125 mm à 65 mm).

Différence de coût

Bien que le coût d'acquisition d'un jeu de barres en cuivre isolé soit supérieur de 30 à 50%, son intérêt réside dans :

• Réduction des coûts de maintenance : prévention du risque d'éclatement des flacons en céramique (réduction du taux de défaillance de 72%)
• Gain de place : réduction de la taille de l'appareillage de 40,5 kV de 40%
• Différence de durée de vie : la durée de vie nominale des barres omnibus en cuivre isolées est ≥ 30 ans, ce qui est bien supérieur à celle des barres omnibus en cuivre nu, qui est de 15 à 20 ans.

Tendances technologiques

Les données du secteur montrent que :

1. Une avancée majeure dans le domaine des matériaux : les barres omnibus en cuivre recouvertes de graphène permettront d'augmenter la conductivité de 20% et d'assurer une auto-isolation.
2. Innovation technologique : la pulvérisation électrostatique remplace les gaines thermorétractables, ce qui permet d'obtenir une tolérance d'épaisseur de la couche isolante inférieure ou égale à 0,1 mm.
3. Mise à niveau standard : la norme IEEE C37.20.2 impose l'utilisation de fils de cuivre isolés par vulcanisation à l'époxy dans les zones critiques.

Conclusion

Dans le cadre de la modernisation des réseaux électriques, les barres omnibus en cuivre isolées et non isolées ne se substituent pas, mais ont des fonctions complémentaires. Il est recommandé de privilégier l’utilisation de barres omnibus en cuivre nu de grande section dans le circuit primaire (scénario où la capacité de transport de courant est supérieure à 4 000 A), tandis que les barres omnibus en cuivre isolées sont utilisées pour mettre en place un système de double protection dans les lieux très fréquentés, les installations dédiées aux énergies nouvelles et d’autres scénarios. Avec la mise en œuvre de la nouvelle norme nationale GB/T 5585.1-2025, la barre omnibus en cuivre isolée La part de marché devrait passer de 35% actuellement à 52% en 2028.