IEC 60853-3:2002

NORME CEI
INTERNATIONALE IEC
60853-3
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
2002-02
Calcul des capacités de transport des câbles
pour les régimes de charge cycliques et
de surcharge de secours –
Partie 3:
Facteur de capacité de transport cyclique
pour des câbles de toute tension, avec
assèchement partiel du sol
Calculation of the cyclic and emergency
current rating of cables –
Part 3:
Cyclic rating factor for cables of all voltages,
with partial drying of the soil
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 60853-3:2002
Numérotation des publications Publication numbering
Depuis le 1er janvier 1997, les publications de la CEI As from 1 January 1997 all IEC publications are
sont numérotées à partir de 60000. Ainsi, la CEI 34-1 issued with a designation in the 60000 series. For
devient la CEI 60034-1. example, IEC 34-1 is now referred to as IEC 60034-1.
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CEI incorporant les amendements sont disponibles. Par publications. For example, edition numbers 1.0, 1.1
exemple, les numéros d’édition 1.0, 1.1 et 1.2 indiquent and 1.2 refer, respectively, to the base publication,
respectivement la publication de base, la publication de the base publication incorporating amendment 1 and
base incorporant l’amendement 1, et la publication de the base publication incorporating amendments 1
base incorporant les amendements 1 et 2. and 2.
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nibles dans le Catalogue des publications de la CEI available in the IEC Catalogue of publications
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.
NORME CEI
INTERNATIONALE IEC
60853-3
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
2002-02
Calcul des capacités de transport des câbles
pour les régimes de charge cycliques et
de surcharge de secours –
Partie 3:
Facteur de capacité de transport cyclique
pour des câbles de toute tension, avec
assèchement partiel du sol
Calculation of the cyclic and emergency
current rating of cables –
Part 3:
Cyclic rating factor for cables of all voltages,
with partial drying of the soil
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N
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International Electrotechnical Commission
Международная Электротехническая Комиссия
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– 2 – 60853-3  CEI:2002
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS .4
INTRODUCTION.6
1 Domaine d’application.8
2 Références normatives .8
3 Symboles.10
4 Description de la méthode .12
4.1 Description générale.12
4.2 Principes .12
4.3 Formules .14
Annexe A (informative) Exemple de calcul.20
Annexe B (informative) Caractéristiques des câbles et de la courbe de charge utilisés
pour exemple .26

60853-3  IEC:2002 – 3 –
CONTENTS
FOREWORD.5
INTRODUCTION.7
1 Scope.9
2 Normative references .9
3 Symbols .11
4 Description of method.13
4.1 General description .13
4.2 Principles .13
4.3 Formulae.15
Annex A (informative) Example calculation .21
Annex B (informative) Details of cables and load used for example.27

– 4 – 60853-3  CEI:2002
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
______________
CALCUL DES CAPACITÉS DE TRANSPORT DES CÂBLES POUR LES
RÉGIMES DE CHARGE CYCLIQUES ET DE SURCHARGE DE SECOURS –
Partie 3: Facteur de capacité de transport cyclique pour des câbles
de toute tension, avec assèchement partiel du sol
AVANT-PROPOS
1) La CEI (Commission Électrotechnique Internationale) est une organisation mondiale de normalisation composée
de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a pour objet de
favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les domaines de
l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI, entre autres activités, publie des Normes internationales.
Leur élaboration est confiée à des comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national intéressé par le
sujet traité peut participer. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en
liaison avec la CEI, participent également aux travaux. La CEI collabore étroitement avec l'Organisation
Internationale de Normalisation (ISO), selon des conditions fixées par accord entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure
du possible, un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux intéressés
sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les documents produits se présentent sous la forme de recommandations internationales. Ils sont publiés
comme normes, spécifications techniques, rapports techniques ou guides et agréés comme tels par les Comités
nationaux.
4) Dans le but d'encourager l'unification internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent à appliquer de
façon transparente, dans toute la mesure possible, les Normes internationales de la CEI dans leurs normes
nationales et régionales. Toute divergence entre la norme de la CEI et la norme nationale ou régionale
correspondante doit être indiquée en termes clairs dans cette dernière.
5) La CEI n’a fixé aucune procédure concernant le marquage comme indication d’approbation et sa responsabilité
n’est pas engagée quand un matériel est déclaré conforme à l’une de ses normes.
6) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente Norme internationale peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.
La Norme internationale CEI 60853-3 a été établie par le comité d'études 20 de la CEI: Câbles
électriques.
Le texte de cette norme est issu des documents suivants:
FDIS Rapport de vote
20/493/FDIS 20/512/RVD
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l’approbation de cette norme.
Cette publication a été rédigée selon les Directives ISO/CEI, Partie 3.
Les annexes A et B sont données uniquement à titre d'information.
Le comité a décidé que le contenu de cette publication ne sera pas modifié avant 2007. A cette
date, la publication sera
• reconduite;
• supprimée;
• remplacée par une édition révisée, ou
• amendée.
60853-3  IEC:2002 – 5 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
___________
CALCULATION OF THE CYCLIC
AND EMERGENCY CURRENT RATING OF CABLES –
Part 3: Cyclic rating factor for cables of all voltages,
with partial drying of the soil
FOREWORD
1) The IEC (International Electrotechnical Commission) is a worldwide organization for standardization
comprising all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of the IEC is to
promote international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic
fields. To this end and in addition to other activities, the IEC publishes International Standards. Their
preparation is entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt
with may participate in this preparatory work. International, governmental and non-governmental
organizations liaising with the IEC also participate in this preparation. The IEC collaborates closely with the
International Organization for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by agreement
between the two organizations.
2) The formal decisions or agreements of the IEC on technical matters express, as nearly as possible, an
international consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has
representation from all interested National Committees.
3) The documents produced have the form of recommendations for international use and are published in the
form of standards, technical specifications, technical reports or guides and they are accepted by the National
Committees in that sense.
4) In order to promote international unification, IEC National Committees undertake to apply IEC International
Standards transparently to the maximum extent possible in their national and regional standards. Any
divergence between the IEC Standard and the corresponding national or regional standard shall be clearly
indicated in the latter.
5) The IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any
equipment declared to be in conformity with one of its standards.
6) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the
subject of patent rights. The IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard IEC 60853-3 has been prepared by IEC technical committee 20:
Electric cables.
The text of this standard is based on the following documents:
FDIS Report on voting
20/493/FDIS 20/512/RVD
Full information on the voting for the approval of this standard can be found in the report on
voting indicated in the above table.
This publication has been drafted in accordance with the ISO/IEC Directives, Part 3.
Annexes A and B are for information only.
The committee has decided that the contents of this publication will remain unchanged until
2007. At this date, the publication will be
• reconfirmed;
• withdrawn;
• replaced by a revised edition, or
• amended.
– 6 – 60853-3  CEI:2002
INTRODUCTION
La CEI 60853-1 et la CEI 60853-2 donnent des méthodes de calcul de la capacité de transport
en régime cyclique pour des câbles enterrés. La partie 1 concerne les câbles dont la capacité
thermique peut être négligée. La partie 2 concerne les câbles dont la capacité thermique ne
peut être négligée.
Dans la partie 1 et la partie 2, on fait l’hypothèse fondamentale que les caractéristiques
thermiques du sol sont uniformes pour l’ensemble du champ thermique du câble. Pour de
nombreuses installations une telle hypothèse est acceptable et une approche plus sophistiquée
n’est pas nécessaire.
Cependant, du fait de températures de fonctionnement plus élevées, l’éventualité est devenue
plus grande que le sol entourant immédiatement le câble puisse perdre tellement d’humidité
qu’il s’assèche au point d’atteindre une valeur de résistivité thermique supérieure à celle
correspondant à son état normal sur le site. La réduction de la capacité de transport admissible
du câble de manière à éviter un échauffement excessif peut être significative.

60853-3  IEC:2002 – 7 –
INTRODUCTION
Methods for calculating cyclic ratings for cables installed in the ground are given in
IEC 60853-1 and IEC 60853-2. Part 1 is applicable to cables having negligible thermal
capacitance; Part 2 is applicable to cables where their thermal capacitance cannot be
neglected.
A fundamental assumption in Part 1 and Part 2 is that the thermal properties of the soil are
uniform throughout the thermal field of the cable. For many installations, such an
assumption is acceptable and further refinement is unnecessary.
However, higher working temperatures increase the probability that the soil immediately
around a cable may lose so much of its moisture that it dries out to a significantly higher
value of thermal resistivity than that corresponding to its normal site condition. The reduction
in permissible current-carrying capacity of a cable, necessary to avoid overheating, can be
significant.
– 8 – 60853-3  CEI:2002
CALCUL DES CAPACITÉS DE TRANSPORT DES CÂBLES POUR LES
RÉGIMES DE CHARGE CYCLIQUES ET DE SURCHARGE DE SECOURS –
Partie 3: Facteur de capacité de transport cyclique pour des câbles
de toute tension, avec assèchement partiel du sol
1 Domaine d’application
La présente partie de la CEI 60853 donne une méthode de calcul du facteur de capacité de
transport cyclique pour les câbles de toute tension, lorsqu’un assèchement partiel du sol
environnant est attendu. La méthode est basée sur l’une des trois méthodes publiées dans un
document CIGRÉ . La méthode est applicable à tout type de câble, mais il est actuellement
recommandé de ne l’appliquer qu’aux installations n’ayant qu’un seul câble multipolaire ou trois
câbles unipolaires ou à des groupes de circuits où l’espacement entre circuits est suffisant
pour permettre une migration verticale libre de l’humidité du sol entre les zones de sol sec
associées à chaque circuit. Cette norme n'écarte pas l’utilisation d’autres méthodes de calcul
dans lesquelles le cycle de charge n’est pas complètement détaillé.
La méthode suppose que toute la zone entourant un câble ou des câbles a des caracté-
ristiques thermiques homogènes avant l’assèchement, la seule non-homogénéité étant celle
causée par l’assèchement. En conséquence, il convient de ne pas appliquer la méthode sans
autres considérations aux installations où des remblais contrôlés ayant des caractéristiques
thermiques différentes de celles du sol du site sont utilisés.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent
document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non
datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
CEI 60287-2-1, Câbles électriques – Calcul du courant admissible – Partie 2-1: Résistance
thermique – Calcul de la résistance thermique
CEI 60853-1, Calcul des capacités de transport des câbles pour les régimes de charge
cycliques et de surcharge de secours – Première partie: Facteur de capacité de transport
cyclique pour des câbles de tensions inférieures ou égales à 18/30 (36) kV
CEI 60853-2:1989, Calcul des capacités de transport des câbles pour les régimes de charge
cycliques et de surcharge de secours – Deuxième partie: Régime cyclique pour des câbles de
tensions supérieures à 18/30 (36) kV et régimes de secours pour des câbles de toutes tensions
___________
Méthodes pour le calcul des capacités de transport cyclique pour les câbles enterrés avec assèchement partiel
du sol environnant: Electra No 145, décembre 1992, page 32.

60853-3  IEC:2002 – 9 –
CALCULATION OF THE CYCLIC
AND EMERGENCY CURRENT RATING OF CABLES –
Part 3: Cyclic rating factor for cables of all voltages,
with partial drying of the soil
1 Scope
This part of IEC 60853 gives a method for calculating the cyclic rating factor, for cables of all
voltages, where partial drying out of the surrounding soil is anticipated. The method is based
on one of the three methods published in a CIGRE document. The method is applicable to
any type of cable, but it is recommended that it should be applied only to installations of one
multi-core cable or to three single-core cables or to groups of circuits where the intercircuit
spacing is sufficient to permit free vertical movement of soil moisture between the zones of
dry soil associated with each circuit. This standard does not preclude the use of other
methods of calculation where full details of the load cycle are not known.
The method assumes that the entire region surrounding a cable or cables has uniform
thermal characteristics prior to drying out; the only non-uniformity being that caused by
drying. As a consequence the method should not be applied, without further consideration,
to installations where special backfills, having properties different from the site soil, are
used.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document.
For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest
edition of the referenced document (including any amendments) applies.
IEC 60287-2-1, Electric cables – Calculation of the current rating – Part 2-1: Thermal
resistance – Calculation of thermal resistance
IEC 60853-1, Calculation of the cyclic and emergency current rating of cables – Part 1:
Cyclic rating factor for cables up to and including 18/30 (36) kV
IEC 60853-2:1989, Calculation of the cyclic and emergency current rating of cables – Part 2:
Cyclic rating of cables greater than 18/30 (36) kV and emergency ratings for cables of all
voltages
___________
Methods for calculating cyclic ratings for buried cables with partial drying out of the surrounding soil: Electra
No 145, December 1992, page 32.

– 10 – 60853-3  CEI:2002
3 Symboles
–1
a, b coefficients utilisés pour calculer l’échauffement partiel des câbles, s
e
2,7183
i
temps exprimé en heures (h)
k
rapport de l’échauffement de la surface du câble au-dessus de la température
ambiante à l’échauffement de l’âme au-dessus de la température ambiante en
régime permanent
n
nombre de conducteurs
t
temps exprimé en secondes (s)
v
rapport des résistivités thermiques des zones de sol sec et humide (v = ρ /ρ )
d w
A, A′, B
variables intermédiaires, utilisées en 4.3.1 et 4.3.2
D
diamètre extérieur du câble, en mètres (m)
e
Ei
fonction exponentielle intégrale
L
profondeur de pose, en mètres (m)
M
facteur de capacité de transport cyclique
M
facteur de capacité de transport cyclique corrigé pour prendre en compte la
migration d’humidité
Q , Q
éléments du circuit thermique à deux cellules, J/m⋅K
A B
T T
résistances thermiques apparentes utilisées pour calculer le transitoire partiel
a, b
des câbles, K⋅m/W
T , T
A B éléments du circuit thermique équivalent du câble, K⋅m/W
T
résistance thermique de l’isolation de chaque âme, K⋅m/W
T
résistance thermique du revêtement extérieur d’un câble, K⋅m/W
T
résistance thermique externe du câble, K⋅m/W
W
pertes diélectriques par câble, W/m
d
Y
pertes des câbles, exprimées comme fraction de leur valeur maximale, à l’instant
i
i (h) avant l’instant où la température maximale de l’âme est atteinte, W/m
α(t)
facteur d’approche pour l’échauffement de l’âme par rapport à la surface du câble
β
(t)
facteur d’approche pour l’échauffement de la surface du câble par rapport à la
température ambiante
δ
diffusivité thermique du sol, m /s
λ
coefficient de pertes dans les écrans métalliques et les armures
μ
facteur de charge des pertes
ρ
résistivité thermique du sol humide, K⋅m/W
w
ρ
résistivité thermique du sol sec, K⋅m/W
d
θ
échauffement de l’âme dû aux pertes totales du câble, en kelvins (K)
c
θ′
échauffement de l’âme dû aux seules pertes joule du câble, en kelvins (K)
c
θ′ (i)
échauffement de l’âme à l’instant i (h), en kelvins (K)
c
θ
échauffement critique du sol par rapport à la température ambiante, en kelvins (K)
x
NOTE Tous les symboles de température concernent des échauffements par rapport à la température ambiante.

60853-3  IEC:2002 – 11 –
3 Symbols
–1
a, b
coefficients used for calculating cable partial temperature rise, s
e 2,7183
i
time, in hours (h)
k steady-state ratio of cable surface temperature rise to conductor temperature
rise, above ambient
n number of cores
t
time, in seconds (s)
v
ratio of dry to wet soil thermal resistivities (v = ρ /ρ )
d w
A, A′, B intermediate variables, used in 4.3.1 and 4.3.2
D cable external diameter, in meters (m)
e
Ei exponential integral function
L depth a cable is laid below ground surface, in meters (m)
M cyclic rating factor
M cyclic rating factor corrected for moisture migration
Q , Q elements of two part thermal circuit of cable, J/m⋅K
A B
T T
apparent thermal resistances used to calculate cable partial transient, K⋅m/W
a, b
T , T
elements of equivalent thermal circuit of cable, K⋅m/W
A B
T
thermal resistance of cable insulation per conductor, K⋅m/W
T
thermal resistance of cable covering, K⋅m/W
T
external thermal resistance of cable, K⋅m/W
W dielectric losses per cable, W/m
d
Y cable losses, expressed as a fraction of their maximum value, at a time i (h) prior
i
to the time of maximum conductor temperature, W/m
attainment factor of temperature difference between cable surface and conductor
α(t)
attainment factor of temperature difference between ambient and the cable surface
β(t)
δ
soil thermal diffusivity, m /s
armour/sheath loss factor
λ
μ loss load factor
ρ soil thermal resistivity for moist soil, K⋅m/W
w
ρ soil thermal resistivity for dry soil, K⋅m/W
d
conductor temperature rise due to total cable losses, in kelvins (K)
θ
c
conductor temperature rise due to joule losses only, in kelvins (K)
θ′
c
θ′ (i) conductor temperature rise at time i (h), in kelvins (K)
c
critical value of soil temperature rise above ambient, in kelvins (K)
θ
x
NOTE All temperature symbols refer to rises above ambient.

– 12 – 60853-3  CEI:2002
4 Description de la méthode
4.1 Description générale
Cette méthode est une extension des techniques utilisées dans la CEI 60853-1 et la CEI 60853-2
pour calculer les facteurs de capacité de transport cyclique d’un câble dans le cas d’un sol
homogène.
La méthode repose sur la connaissance de la température critique du sol, à partir de laquelle
l’assèchement du sol intervient rapidement.
NOTE En l’absence d’information plus précise, cette température peut être prise égale à 50 °C.
La taille de la zone sèche dépend fortement de la température critique. Pour une température
d’âme donnée, la taille de la zone sèche a une forte influence sur la capacité de transport en
régime de charge constante mais a peu d’impact sur le rapport entre la capacité de transport
pour un régime cyclique et la capacité de transport en régime permanent.
On suppose d’abord que la température critique du sol est égale à la valeur cyclique crête de
la température à la surface du câble, c’est-à-dire qu’une zone sèche est sur le point
d’apparaître, de sorte que le sol autour du câble a des caractéristiques uniformes corres-
pondant à son état humide sur site. Le facteur de capacité de transport cyc
...