Un câble électrique à haute tension est un câble utilisé pour le transport d'électricité, que ce soit en courant alternatif ou en courant continu. Il est composé de différentes parties assemblées de manière concentrique, les principales sont : au centre un conducteur permet de transporter l'électricité, ensuite vient une isolation électrique pour empêcher le courant de s'écouler vers la terre, le tout est entouré d'une gaine métallique afin de confiner le champ électrique à l'intérieur du câble et d'une protection extérieure qui assure de bonnes propriétés mécaniques et le protège des agressions extérieures. Les câbles électriques à haute tension, utilisés pour des liaisons souterraines ou sous-marines est donc à distinguer des Conducteurs haute tension pour Ligne à haute tension qui eux ne comportent pas d'isolation.
On peut distinguer 3 grandes familles technologiques : les câbles à papier imprégné de masse, ceux sous pression et ceux extrudés. Les premiers ne sont plus utilisés que pour les liaisons HVDC très haute tension. Ceux sous pression sont divisés entre ceux utilisant l'huile et ceux utilisant le gaz pour maintenir la pression et refroidir le conducteur d'une part et entre ceux à pression interne et ceux à pression externe d'autre part. Ces câbles sont très répandus mais ne sont quasiment plus installés. En effet les câbles extrudés, principalement à isolation en polyéthylène réticulé se sont imposés dans tous les domaines depuis les années 1970. Toutefois la durée de vie longue des câbles à papier imprégné de masse et sous pression étant grande, ils restent très présents dans les réseaux électriques.
La connexion de différentes sections de câble ou d'un câble aux appareils électriques est délicate, des raccords spéciaux sont utilisés : boîtes de jonction entre câbles, extrémité entre câbles et autres appareils.
L'enterrement des lignes à haute tension est un sujet de débat permanent. Le comportement très capacitif des câbles oblige la construction de station de compensation électrique à intervalles réguliers, pour le , pour permettre le transport de puissance dans le cas du courant alternatif. Ceci explique que la proportion de lignes enterrées au-delà de tension de est très faible en France et dans le monde. Parmi les autres applications des câbles, le transport d'électricité sous-marine occupe une place importante. Pour les raisons précitées le transport en courant continu, qui ne nécessite pas de compensation, est privilégié.
La fabrication des câbles électriques haute tension est délicate, la qualité doit être particulièrement élevée pour assurer une durée de vie satisfaisante. Des techniques de diagnostics ont été développées pour garantir l'intégrité du câble à sa livraison puis lors de son exploitation.
Parmi les développements en cours, la tension supportée par les câbles XLPE est appelée à augmenter. Ils doivent également devenir compatibles avec les stations HVDC commutées par les lignes. Par ailleurs, des câbles en supraconducteurs sont déjà en exploitation à petite échelle sur des projets expérimentaux et devraient se développer dans le futur. thumb|Section d'un modèle de câble électrique extrudé de : au centre le conducteur de cuivre, entouré d'une isolation en polymère : polyéthylène ou polyéthylène réticulé, suivi d'une couche de semi-conducteur, de quelques conducteurs de cuivre, d'une gaine d'aluminium puis d'une protection en plastique thumb|Section de câble à haute tension extrudé
Histoire Les précurseurs des câbles électriques haute tension sont les câbles télégraphiques. Les premières liaisons souterraines de transmission d’énergie électrique sont des systèmes primaires peu performants, ne permettant pas d’excéder quelques dizaines de volts. En 1879, l’invention de la presse à plomb par l’ingénieur suisse Borel permet de mouler une gaine de plomb directement sur les conducteurs isolés aux fibres de jute et supprime en partie les problèmes d’absorption d’humidité en rendant le câble étanche. Peu après, en imprégnant l’isolant en jute d’un mélange d’huile et de résine, des câbles monopolaires concentriques à peuvent être fabriqués et sont posés à Paris en 1890.
Sebastian Ziani de Ferranti construit en 1887 un câble à isolation fait de papier sec, le conducteur est en cuivre, la gaine en acier. Il peut transporter une tension de . L'association de bandelettes de papier enroulées en hélice et d'une gaine de plomb est réalisée aux États-Unis en 1893. Par ailleurs, le caoutchouc vulcanisé est breveté en 1844 par Charles Goodyear, il n'a été utilisé pour l'isolation des câbles afin d'alléger l'ensemble que dans les années 1880. Un câble isolé avec du caoutchouc est utilisé en 1897 pour le transport de l'électricité depuis les chutes du Niagara en 1897. Les câbles à papier imprégné de masse sont disponibles commercialement depuis 1895.
Les câbles à isolation papier imprégné se développent et atteignent une tension de en 1910, 30 à la veille de la Première Guerre mondiale, puis après celle-ci. La taille de l'isolant et donc des câbles est également réduite avec le temps. Sans pression, la technologie touche à ses limites, des câbles à 3 conducteurs permettent de faire progresser les transmissions.
En 1916, Martin Hochstadter brevette la couche semi-conductrice séparant le conducteur de l'isolant. Elle porte ainsi son nom. Cette couche est au potentiel du conducteur. Des "cônes" permettent de limiter le stress électrique à ses extrémités. Avant les années 1960, ces cônes étaient fabriqués à la main sur place après la mise en place du câble. Ils étaient protégés par un pothead, autrement dit un diélectrique entouré d'un isolateur constitué de métal et de porcelaine et placé autour du câble. À partir des années 1960, des terminaux faits de caoutchouc ou d'élastomère ont été développés, ils sont posés sur les extrémités du câble. thumb|Le raccordement des fermes éoliennes en mer requiert des câbles électriques à haute tension, ici la plate-forme Alpha Ventus En 1917, l’ingénieur italien Emmanuelli, de la société Pirelli, dépose un brevet décrivant les principes d’un câble novateur appelé par la suite câble à huile fluide, c'est-à-dire avec un canal d'huile sous pression en son centre. Un câble est expérimenté en 1926, aux États-Unis, puis des essais sont effectués entre 1932 et 1934 pour tenter de réaliser un câble souterrain capable de fonctionner sous une tension d’exploitation de . L'isolation de ces câbles est également optimisée, leur taille diminue.
Les câbles tripolaires à pression externe de gaz neutre, constitués donc de 3 conducteurs maintenus dans de l'azote, sont développés au début des années 1930 à Cologne. Un résultat similaire est également possible en utilisant de l'huile pour maintenir la pression extérieure .
Le polyéthylène est mis au point en 1938 en Angleterre. À partir de la Seconde Guerre mondiale, diverses sortes de caoutchouc synthétique et de polyéthylène sont utilisées pour l'isolation des câbles. Des câbles à en polyéthylène basse densité ont été mis en service dans les années 1960. Le polyéthylène haute densité est utilisé plus tard, leur température de fonctionnement peut être plus élevée. Les polyéthylènes réticulés sont eux mis au point dans les années 1950.
En outre, la première ligne haute tension à courant continu a été construite en 1954 à Gotland et a utilisé un câble électrique pour relier l'île au continent.
Dans les années 1990, un câble en polyéthylène à faible densité d'une tension de a été utilisé avec succès en France. Depuis leur fort développement dans les années 1970, les câbles XLPE se sont imposés dans quasiment toutes les applications. Ils ont été utilisés pour la première fois de manière sous-marine en 1973. À l'exception des câbles HVDC, en 2010, quasiment uniquement des câbles de ce type sont posés.
Les câbles XLPE sont appelés à atteindre des tensions supérieures dans un futur proche, tout en étant capables de supporter les inversions de polarité des stations HVDC-LCC.
Des conducteurs supraconducteurs à haute température, en YBCO par exemple, sont en développement. Ceux-ci pourraient permettre de faire transiter des courants élevés de manière compacte et avec peu de pertes. Leurs caractéristiques rendent par ailleurs l'usage de très hautes tensions facultatif, pour transporter une ligne en supraconducteur de suffit alors que pour un câble classique il faut , un transformateur peut ainsi être économisé. Un dernier avantage est qu'en cas de court-circuit, le courant devenant très grand, le matériau supraconducteur perd son état supraconducteur et limite ainsi le courant. En 2002, un travail important de développement restait toutefois encore à réaliser concernant les matériaux, l'assemblage des câbles, le refroidissement sur de longues distances.
En 2011, le National Institute of Standards and Technology annonce avoir découvert comment réaliser des câbles supraconducteurs 10 fois plus fins qu'auparavant mais pouvant conduire le même courant .
Début 2012 Nexans annonce que les câbles supraconducteurs sont prêts à entrer en phase commerciale. HTS Triax, filiale de Nkt cables, a également réalisé plusieurs projets en supraconducteur, avec notamment une station inaugurée en 2006 à Columbus dans l'Ohio .
Construction thumb|Câble XLPE : âme au centre, suivie d'une isolation, d'un écran puis d'une enveloppe ou gaine. Les couches semi-conductrices entre les différentes couches ne sont pas représentées. Les câbles à haute tension sont constitués comme ceux basse tension de trois parties principales : conducteur, isolation et gaine de protection. Mais à la différence des câbles basse tension, une couche supplémentaire est ajoutée pour que le champ électrique soit homogène autour du conducteur.
Âme conductrice L'âme conductrice ou conducteur, est faite soit de cuivre soit d'aluminium. Sa principale caractéristique est son ampacité et sa résistance. Le cuivre ayant une meilleure conductivité électrique, ces deux paramètres sont meilleurs avec le cuivre qu’avec l'aluminium. La section peut ainsi être réduite et les autres éléments constitutifs du câble économisés. Toutefois ce dernier permet d'obtenir des câbles plus légers. La majorité des câbles sous-marins actuels ont un conducteur en cuivre. Pour les câbles à papier imprégné de masse, la section atteint les pour ceux à huile .
Elles sont de différents types : simple, pour des sections allant jusqu'à ; cette section limite son usage pratique à des tensions d'environ . L'avantage est que sa construction est aisée. Il peut être rond ou ovale ; segmenté : le conducteur est divisé en plusieurs segments ; tressé et compressé : plusieurs conducteurs cylindriques sont torsadés ensemble. Un facteur de remplissage d'environ 92 % peut être atteint, et les conducteurs peuvent être isolés entre eux électriquement pour limiter l'effet de peau ; profilé ou compact : le profilage permet de gagner en facteur de remplissage, lequel peut atteindre 96 % ; creux : des conducteurs creux sont utilisés afin de permettre la circulation d'huile dans certains câbles. Une spirale centrale peut être construite pour éviter que les conducteurs ne se retrouvent dans le centre du canal.
Enveloppe isolante ou isolation