Brevet FR2061753A1 — publié le 19710625

Pour l'isolement 4es câbles et lignes électrinues, il est connu d'utiliser des polymères solides d'o-léfines, comme par exemple polyéthylène, polyisobutylène ou poly-propylène, auxquels on ajoute, pour augmenter la rigidité à la 5 tension, des corps dits stabilisants de tension. Ces stabilisants de tension ont pour ôle de pénétrer dans les points de défaut de l'isolant inévitables jusqu'ici en fabrication, sous forme de ï-etassures, cavités et analogues, et, par leur présence,d'éviter au maximum un claquage dans ces points de défaut, qui conduit 10 finalement à la destruction de l'isolant. Dans ce but, il est connu (DAS 1248773) d'utiliser des polymères d'oléfines qui présentent une faible teneur, - en particulier jusqu'à environ 30 % d'un hydrocarbure paraffine en chaîne droite ou bifurquée ayant un point de 15 fusion en-dessous de 20° C et un point d'ébullition au-dessus de 120° C, pouvant être substitué par des noyaux aromatiques. On a aussi utilisé comme isolant une masse de polyoléfines et de.faibles quantités de composés hydrocarbonés non saturés perhalogénés, c-'est-à-dire aliphatiques, ayant un point de 20 fusion en-dessous de 20° C et un point d'ébullition au-dessus de 120°' C, ou des mélanges ou solutions de tels composés. Tous ces additifs conduisent bien à une élévation de la rigidité quand ils remplissent les retas-sures ou cavités de l'isolant des câbles ou lignes en soi com-25 pact ; cependant l'inconvénient est que, du fait de leur incompatibilité par exemple avec le polyéthylène de l'isolant et de leur consistance volatile, en particulier par suite de l'é-chauffement se produisant dans l'exploitation du câble, ils diffusent progressivement hors de l'isolant et ainsi ne con-30 tribuent plus à la stabilisation de tension. l'invention a pour but de remédier aux inconvénients ci-dessus et concerne à cet effet une matière d'isolement du type ci-dessus caractérisé en ce qu« les stabilisant de tension sont des dérivés polymérisa-35 bles de monocomposés aromatinues ou autres monocomposés cy- cliaues. Ces monocomposés, qui peuvent être introduits dans le polymère d'olefine,par exemple par imbibition des granulés, donc avant"l'extrusion, ou aussi du fait qu'on fait diffuser des composés dans l'isolant déjà fabriqué, ont l'avantage 40 particulier qu'ils.ont facilement tendance à la polymérisation 70 26705 2 2061753 et donc bouchant comme polymères les cavités inévitables dans 1*isolant fabriqué. Ils sont insérés à l'état polymérisé dans les polymères solides d'oléfines et forment avec les polymères d'oléfines, par exemple 13 polyéthylène, un isolant 5 compact fermé à haute rigidité. Cette rigidité ne faiblit pas même si, par exemple, le câble est soumis à une contrainte prolongée à haute température. Etant donné que les monocomposés polymérisables, par exemple des hydrocarbures aromatiques non saturés utilisés pour 10 mettre en oeuvre l'invention, comme le styrol, peuvent être introduits dans l'isolant solide sous forme de substances fluides, il résulte comme autre avantage que la stabilisation de tension peut être effectuée après coup sur des câbles et lignes déjà posés, si par exenple par suite des.conditions d'exploita-15 tion données, refroidissement-échauffement-refroidissement il s'est établi des points de défaut dans l'isolant du fait des tensions mécaniques. Même Seux-ci peuvent ainsi être "bouchés" après coup en application de. l'invention. En plus du styrol qui se prête particulièrement bien 20 à l'application de l'idée inventive, on peut bien entendu employer d'autres monocomposés aromatiques. Ainsi se sont révélés avantageux par exemple le vinylcarbasol et le divinylbenzol avec et sans les accélérateurs et catalyseurs spécifiques connus. Ce qui est important dans chaque cas, c'est qu'il s'agit de mono-25 composés polymérisables qui forment avec les polymères d'oléfines solides, après polymérisation, un isolant solide compact. la polymérisation des monocomposés peut être réglée selon le type et le mode d'additif et de l'état du polyéthylène, par exemple par le choix des températures de polymérisation ap-30 pliquées, entre des mois et des jours et heures. Comme l'ont montré des essais, il suffit déjà de très petites quantités, par exemple 0,1 % de styrol, pour obtenir une augmentation importante de la rigidité électrique qui se conserve malgré le vieillissement du polyéthylène. 35 1'invention sera mieux comprise en regard de la des cription ci-après et de la figure unique jointe représentant un exemple de réalisation de l'invention. Sur le conducteur 1 du câble haute tension formé de fils individuels de cuivre ou d'aluminium câblés ©n applique 40 le lissage 2 en copolymère conducteur extrudé. Par dessus est 70 26705 3 2061753 disposé l'isolant 3 en polyèthylène, qui selon l'invention est rendu rigide en haute tension par exemple par addition de styrol suivie de polymérisation. Par 4 est désignée la couche conductrice par exemple un dépôt de graphite, qui sert à la limitation du 5 champ. Pour protéger cette couche contre les dommages mécaniques dus à l'écran 6 consistant en bandes de cuivre enroulées, » en particulier quand, par des échanges thermiques apparaissant pendant l'exploitation ou.dès la pose, il se produit'des déplace-^ ments locaux entre l'isolant 3 et l'écran 6, on a disposé une 10 couche de rembourrage 5 en "bandes enroulées, par exemple en tissu imprégné de graphite,, papier crêpe, matelas de fibres et analogues. Sur l'écran métallique on applique ensuite une autre couche de rembourrage 7 en bandes de plastique, qui finalement est recouverte par la gaine dù câble 8 proprement dite en polyéthylène ou chlorure 15 de polyvinyle résistant aux agents atmosphériques. Pour introduire dans l'isolant 3 d'un.tel câble qui est déjà complètement fabriqué, les stabilisants de tension selon • l'invention, on procède avantageusement en injectant au travers du conducteur 1 par exemple du styrol à l'intérieur du câble, par 20 exemple avec application du vide. Si on prend par exemple une durée d'imbibition de 24 heures à la température ambiante, il y a déjà assez de styrol diffusé dans l'isolant en polyéthylène 3 pour qu'après un traitement thermique subséquent pour la polymérisation du styrol diffusé 25 dans le polyéthylène durant 24 heures à une température de 70° C, on obtienne une augmentation de la rigidité de 20 kV à 60-80 kV dans l'essai dit "needle test" ou à l'aiguille. Des études correspondantes d'après la méthode de mesure connue du Dr Wurzly (BASF) ont accusé une augmentation de la rigidité électrique en 30 minutes dans un rapport de 10. Bien entendu, il est possible et souvent particulièrement avantageux d'effectuer la polymérisation du styrol à la température ambiante. Dans ce.cas, toutefois le temps jasqu'à la fin de la polymérisation est beaucoup plus élevé. Par une introduction si-35 multanée ou postérieure de catalyseurs de polymérisation et accélérateurs, la durée de la polymérisation peut être fortement influencée. De même, le procédé décrit ci-dessus pour introduire les stabilisants de tension selon l'invention peut recevoir des variantes du fait'que, par exemple, le styrol est introduit par 40 imbibition des granulés. Cependant, indépendamment de la forme et 70 26705 4 2061753 - de l'instant où les monocomposés polymérisables sont aioutés, on obtient de cette façon un isolant fermé compact qui esnserve sa haut« rigidité électrinue même à la température de fonctionnement, de sorte que ces isolants sont appropriés aussi ranur des 5 tensions plus élevées. De plus des câbles déjà posés, qui présentent des fissures d'isolant par suite de tensions internes, peuvent être traités de façon à boucher les fissures, cavités et analogues par monocomposés diffusés et polymérisés. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de 10 réalisation ci-dessus décrits et représentés, pour lesquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 70 26705 5 2061753 BEVBITOICATI01SI3 1°) Matière d'isolement pour câbles électriques, résistant aux hautes tensions et contenant des stabilisants de tension caractérisé en ce les stabilisants de tension sont des dérivés 5 polymérisables de monocomposés aromatiques 2°) Matière d'isolement suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les stabilisants de tension sont des dérivés polymérisables. de. monocomposés cycliques 3°) Matière d'isolement selon la revendication 1, caracté~ 10 risée en ce que les monocomposés polymérisables sont des hydrocarbures aromatiques non saturés 4°) Matière d'.isolement suivant la revendication 1 „ caractérisé en ce que les monocomposés polymérisables sont du styrol -5°) Matière d'isolement selon l'une quelconque des reven-15 dications 1 à 4, caractérisée en ce qu'aux monocomposés polymérisables est ajoutée une combinaison d'accélérateurs et de catalyseurs, 6°) Procédé de fabrication d'une matière d'isolement selon . l'une quelconque des revendications 1 à. 5, caractérisée en ce que 20 les monocomposés'polymérisables sont insérés dans le polymère par imbibition du polymérisé existant sous forme de granulés avant l'injection 7°) Procédé de fabrication d'une matière d'isolement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en 25 ce que les monocomposés polymérisables sont insérés dans l'isolant déjà fabriqué par diffusion de l'extérieur 8°). Procédé de'fabrication d'une matière d'isolement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les monocomposés polymérisables sont insérés dans l'isolant 30 déjà-fabriqué par injection a\i travers du conducteur dans le câble terminé