Brevet FR2065472A1 — publié le 19710730

i 2065472 la présente invention concerne les câbles de transport d'énergie électrique isolés» du type connu sous la dénomination de câbles à remplissage gazeux? c'est-à-dire de câbles comportant un diélectrique stratifié enfermé dans une gaine imperméable aux 5 gaz (ayant une souplesse suffisante pour permettre aux câbles d'être enroulés sur un touret) contenant un. gaz isolant à une pression supérieure à la pression atmosphérique de sorte que le claquage électrique du diélectrique, susceptible d'avoir lieu par suite des décharges se produisant dans les interstices du diélec-10 trique stratifié; interstices qui sont sensiblement exempts de composés isolants, se trouve inhibé. les câbles de ce genre, qui furent décrits d'abord dans la demande de brevet anglais n° 393.694, ont été utilisés à grande échelle dans le commerce sous une forme dans laquelle le diélec-15 trique stratifié était constitué par des rubans de papier imprégnés au préalable avec un composé isolant de façon telle qu'il n'existait sensiblement pas de migration du composé à partir des rubans dans la gamme normale des températures de fonctionnement du câble5 le gaz étant, par exemple, de l'azote à une pression 20 de 1,4 MM/m2. la possibilité de remplacer les rubans pré-imprégnés en papier dans la partie intérieure du diélectrique stratifié par des rubans de polystyrène orientés fait l'objet des brevets britanniques n° 625.512 et 675.224. 25 la présente invention a pour objet d'apporter un autre perfectionnement aux câbles à remplissage gazeux et, plus particulièrement, de permettre de réduire l'épaisseur de la paroi diélectrique et/ou la pression du gaz sans diminuer la tension sous laquelle le câble peut fonctionner. 30 Conformément à la présente invention, dans un câble à rem plissage gazeux, au moins une partie du diélectrique est constituée par un ou deux rubans composites qui comprennent une pellicule de matière plastique collée à une ou à des feuilles de matière fibreuse isolante imprégnée au préalable avec un composé 35 isolant du genre référé ci-dessus. le mode de réalisation préféré du ruban composite est constitué par une pellicule en matière plastique placée en sandwich entre deux couches de matière fibreuse isolante et collée à ces deux couches, la matière fibreuse est de préférence 40 du papier et les couches de papier sont de préférence collées à 70 38200 2 2065472 la pellicule de matière plastique de façon à donner un stratifié précontraint. On forme un tel stratifié en emprisonnant une bande continue de matière plastique fondue extradées à mesure qu'elle quitte l'extrudeuse, entre deux feuilles de papier faisant partie 5 du stratifié « On utilise, de préférence, un papier plus mince que celui que l'on utilise normalement pour l'isolation des câbles, c'est-à-dire uxl papier dont l'épaisseur n'est pas supérieure à 25- On peut charger les couches de papier avec une matière 15 active du genre décrit dans le brevet anglais n° l«185o474? c'est-à-dire avec de l'oxyde d'aluminium ou un autre oxyde métallique actif, un oxyde métallique hydraté, un hydroxyde, un carbonate ou un carbonate basique possédant des propriétés ou puissances d'adsorption comparables à celles de l'oxyde d'aluminium, 20 cela afin de réduire à tin minimumla dégradation des propriétés électriques dues à la contamination de la matière imprégnante par des résidus en provenance de la matière plastique. La pellicule en matière plastique est, de préférence, du pclyéthylène ou du polypropylène mais, dans une variante, on peut 25 utiliser des polycarbonates, des polysulfones, des polyesters linéaires saturés, (par exemple du téréphtalate de polyéthylène), de l'oxyde de polyphénylène, du poly-4-méth.ylpentène-l, du poly-tétrafluoréthylène, des copolymères éthylène-propylène, des copo-lymères éthylène-propylène fluorés, du polyfluorostyrène ou du 30 polyvinylearbasole. . En outre, pour permettre au diélectrique de fonctionner seus une contrainte plus élevée avec la même pression de gaz ou sous la même contrainte avec.une pression de gaz plus faible, le remplacement du papier pré-imprégné par un stratifié de matière 35 plastique et de papier réduit encore davantage le risque d'une migration radiale du composé à partir du diélectrique, en diminuant ainsi le risque de colmatage des conduits d'alimentation en gaz par le composé isolant. La pellicule en matière plastique gonfle normalement 40 jusqu'à un certain point du fait de son contact avec le composé 70 38200 3 2065472 d'imprégnation, et cette augmentation de volume se trouve réglée en partie par la résistance qu'opposent les rubans de papier à l'allongement» Ge phénomène a une grande importance dans les parties extérieures du diélectrique étant donné que les parties inté-5 rieures se trouvent aussi retenues par les rubans susjacents des parties extérieures» Par ailleurs la présence d'une proportion élevée de matière plastique est des plus avantageuse dans la partie centrale du diélectrique où la contrainte électrique est la plus grandeo II peut, par conséquent, être souhaitable de former le 10 diélectrique au moyen d'un certain nombre de rubans composites différents de façon telle que la proportion du diélectrique qui est constituée par la matière plastique diminue en raison inverse de la distance à partir du conducteur du câble» Le nombre désirable de couches augmente avec l'épaisseur de la paroi du diélectrique 15 et, par conséquent, avec la tension de travail du câble. Bien qu'il soit habituellement préférable, au moins pour les tensions inférieures, que le diélectrique complet soit constitué par les rubans composites spécifiés, il peut être avantageux qu'une partie seulement du diélectrique soit formée de ces rubans, 20 le restant, dans ce cas, étant formé de préférence, par des rubans de papier» Ainsi, dans tm exemple, le diélectrique peut, sur la totalité de sa longueur, comprendre une partie intérieure constituée par le ruban composite et une partie extérieure en papier 5 dans un autre exemple, on peut n'utiliser le ruban compo-25 site que pour reconstituer le diélectrique aux jonctions et aux terminaisons» Il est habituellement préférable d'utiliser le ruban composite aux jonctions ou aux terminaisons.chaque fois que la totalité ou une partie du diélectrique initial est çonstituéepar le ruban composite mais les épaisseurs optimales de couches de 30 matière plastique ou de papier du ruban composite utilisé dans les jonctions et les terminaisons peuvent différer des épaisseurs optimales des couches correspondantes du câble en raison de la répartition différente des contraintes. On va maintenant décrire plus en détail la présente inven-35 tion en se référant à un exemple d'un câble à remplissage gazeux et à âme unique pour une tension de 132 kV, ce câble étant représenté sur la figure unique du dessin annexé. Le conducteur 2 est un conducteur toronné normalisé de 0 625 mm (16,8 mm de rayon) comportant un canal central axial 1 40 réservé au gaz et dont le diamètré est de 11,2 mm. Le diélectrique 70 38200 4 2065472 4 est entouré par des écrans 3 et 5 et une gaine de plomb 6 est renforcée par un blindage ou armure 7 en feuillard de bronze , le tout étant protégé contre la corrosion par une gaine sus-jacente 8 en matière plastique. 5 Le stratifié utilisé est un stratifié papier/polypropylène/ papier d'une épaisseur comprise entre 75 et 100^ , l'épaisseur des éléments constitutifs étant dans le rapport 25/50/25 ? l'épaisseur générale préférée est de 80- La partie intérieure du diélectrique 4 est constituée, 10 jusqu'à une épaisseur radiale de 5,2 mm, par le stratifié préimprégné, les 2,6 mm restants étant, jusqu'à une épaisseur radiale totale de 7S8 mm5 du papier pré-imprégné. Dans une variante, la totalité du diélectrique 4 est constituée par le stratifié, son épaisseur radiale étant de 7,2 mm. 15 Le câble est conçu de manière à fonctionner sous une contrainte maximale apparente prévue de 12 MV/m, la pression du p gaz (azote) étant de 1,4 MM/m . La présence de la pellicule en matière plastique se traduit par une augmentation notable de la résistance aux impulsions, laquelle atteint une valeur de 50 fo 20 supérieure à celle obtenue avec les meilleures configurations de rubans en papier classiques guipés, à densité élevée et préimprégnés avec une gelée minérale. De plus, la présence des surfaces en^gapier imprégnées au voisinage des intervalles d'aboute-ment ou/déjoints augmente la résistance du diélectrique aux dé-25 charges;internes par rapport à celles d'un câble à remplissage gazeux et constitué entièrement par des pellicules en matière plastique « Dans une variante, en donnant au diélectrique une épaisseur radiale égale à celle à laquelle on a recours lorsque le diélec-30 trique est entièrement en papier pré-imprégné, on peut utiliser une pression de gaz réduite, par exemple de 1,0 MN/m . A des pressions de fonctionnement aussi basses, on peut réduire le prix des accessoires ainsi que celui de la gaine et/ou du renforcement. On peut réaliser des câbles similaires ayant les mêmes 35 spécifications en utilisant un stratifié de papier/polyéthylène/ papier. Au lieu qu'une partie du diélectrique soit constituée par du papier pré-imprégné et qu'une autre partie soit constituée par le stratifié pré-imprégné, on peut répartir les rubans de stratifié pré-imprégné dans la totalité ou dans une partie d'une paroi 40 en diélectrique qui est fondamentalement du papier pré-imprégné, 70 38200 5 2065472 ou vice versa» Un autre avantage des câbles conformes à la présente invention réside dans le fait que le coefficient de dilatation thermique du ruban guipé diffère de celui de 1f élément imprégné dans des 5 proportions moindres que dans le cas de la bande de papier classique obtenue à partir de pâte de bois Kraft de la qualité utilisée pour fabriquer des diélectriques. Ceci garantit que si le câble chauffe9 les différences de pression entre couches auront moins tendance à entraîner une migration latérale du composé» 70 38200 6 2065472 REYBUDICATIOHS 1 - Câble électrique comprenant un conducteur métallique entouré par un diélectrique stratifié imprégné, enfermé dans une gaine imperméable aux gaz, cette gaine ayant une souplesse suffi- 5 santé pour permettre aux câbles d'être enroulés sur un touret et contenant un gaz isolant à une pression supérieure à la pression atmosphérique de façon à inhiber le claquage électrique du diélectrique par suite de décharges dans les interstices que comporte le diélectrique stratifié et qui sont sensiblement exempts de composé 10 isolant libre, le câble susvisé étant caractérisé par le fait que le diélectrique est constitué au moins en partie par un ou plusieurs rubans composites qui comprennent une pellicule en matière plastique collée à une ou à plusieurs feuilles de matière isolante fibreuse et est pré-imprégné avec un composé isolant choisi de 15 manière à éviter une migration du composé à partir des rubans dans la gamme normale des températures de fonctionnement du câble. 2 - Câble électrique suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que dans le ou les rubans composites précités, la pellicule en matière plastique est placée en sandwich entre deux 20 feuilles de ladite matière isolante fibreuse et est collée à ces deux feuilles. 3 - Câble suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que la pellicule en jmatière plastique précitée et les deux feuilles susvisées de matière fibreuse isolante constituent un 25 stratifié précontraint. 4 •=■ Câble suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la matière isolante fibreuse précitée est du papiero 5 - Câble suivant la revendication 4S caractérisé par le 30 fait que le papier est un papier Kraft pur de la qualité utilisée dans les isolants, 6 ■=• Câble suivant l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait qu'au moins l'une des couches de papier d'un ruban composite est chargée avec un oxyde d'aluminium 35 actif ou avec un autre oxyde métallique actif, un oxyde métallique hydraté, un hydroxyde, un carbonate ou un carbonate basique, possédant des propriétés d'adsorption comparables à celles de l'oxyde d'aluminium. 7 — Câble suivant l'une quelconque des revendications 40 précédentes et comprenant un écran conducteur ou un écran 70 38200 7 2065472 diélectrique ou les deux à la fois, ce câble étant caractérisé par le fait que ledit blindage ou chacun desdits blindages est formé par au moins une couche de ruban stratifié similaire à celui utilisé pour former la totalité ou une partie du diélectrique métallo lisé de façon appropriée et/ou chargé avec une matière conductrice. 8 - Câble suivant l'une quelconque des revendications précédentes „ caractérisé par le fait que le diélectrique comprend au moins deux rubans composites différents de façon telle que la proportion de matière plastique qui constitue le diélectrique diminue 10 à mesure qu'augmente la distance à partir du câble conducteur»