Brevet FR2086474A1 — publié le 19711231

"'" . 2086474 L'invention concerne un. câble pour haute et très haute tension pourvu d'une enveloppe isolante en polyéthylène. Pour 1'isolement de cables et fils électriques, on utilise d'une manière connue des polymérisats solides 5 d'oléfines, tels que le polyéthylène, le polyisobutylène ou le po-lypropylène, auxquels on additionne éventuellement, pour en augmenter la résistance d'isolement, des produits dits stabilisateurs de tension,, Malgré de telles additions, les câbles ainsi fabriqués ne répondent pas toujours jusqu'ici aux caractéristiques requises, 10 car il n'est pas possible de déterminer correctement les causes de défauts qui se produisent» L'invention remédie à cet inconvénient et est basée sur l'idée que la résistance d'isolement de matières synthétiques thermoplastiques, du polyéthylène par exemple, sollici-15 tées mécaniquement et par des tensions dépassant 6 kV, subissent une influence importantes, bien que jusqu"ici non reconnueg de leur anisotropie, c'est à dire du pouvoir du matériau de varier ..dans des directions préférentielles bien déterminées, ses caractéristiques physiques à la suite d'influences extérieures. L'invention est en 20 effet basée sur la notion que chaque claquage dans un isolant se traduit par une perforation partielle sous la forme de fins canaux ou arbrisseaux et ques suivant l'importance et le genre de tension, tension de choc ou tension continue ou alternative, la croissance des canaux ou arbrisseaux peut durer des microsecondes 25 jusque des années, l'isolant présentant alorssindépendamment de ce phénomène,une forte dépendance du claquage par rapport à la sollicitation mécanique. Ainsi, comme des essais]£>nt démontré par exemple,, pour le polyéthylène, la résistance à la fatigue se trouve réduite d'un coefficient de 10 sous l'action de tensions de traction 30 mécaniques. L'essentiel est cependant, qu'en liaison avec la résistance à la fatigue fortement réduite,le polyéthylène présente line direction préférentielle de claquage qui est effective perpendiculairement à la tension mécanique de traction. Cette caractéristique sera désignée ci-après comme anisotropie de claquage électri-35 que. IPinvention a pour but d'empêcher que les sollicitations mécaniques se manifestanx lors de la fabrication, du transport et de la pose ne conduisent à une réduction de la résistance d'isolement dcun câble électrique pour hautes et très hau-40 tes tensions, constitué par un isolement en matière synthétique 70 44162 ~2~ 2086474 thermoplastique, notamment en polyéthylène9 entourant le ou les conducteurs ou un élément de lissage de conducteur disposé là-dessus,et par ane enveloppe extérieure entourant d'autres couches, telles qu'une protection de rayonnement» un écran en cuivre et analogues, 5 Le câble de l'invention est caractérisé en ce qu'immédiatement auprès de la surface intérieure et extérieure de l'isolement entourant le ou les conducteurs est disposée une couche de faible épaisseur en une matière isolante ayant 9par rapport à 111 isolement,une plus faible anisotropie de claquage électrique» 10 Cet isolement combiné de deux ou plusieurs couches. isolantes,, qui se complètent réciproquement dans leurs caractéristiques, conduit, par exemple avec une combinaison de polychloru-re de vinyle - polyéthylène - polychlorure de vinyle comme isolement de câble, à ce que la rigidité diélectrique du polyéthylène, élevée 15 en elle-même, reste conservée et que la formation de canaux ou d'arbrisseaux, commençant sous l'effet d'une tension, reste d'abord limitée seulement aux couches minces en dehors du polyéthylène, couches qui, dans le cas du polychlorure de vinyle, présentent une anisotropie nettement plus faible et se prêtent donc par excellence 20 au freinage de la croissance d'arbrisseaux» De ce fait, la rigidité diélectrique globale du câble se trouve considérablement augmentée. Cela n'est guère modifié par le fait que les couches minces limitrophes des surfaces intérieure et extérieure de l'isolement peuvent avoir, par exemple,un angle de pertes plus 25 grand que l'isolement proprement dit. Comme les couches entravant la formation d'arbrisseaux.ne sont présentes dans le câble qu'en quantités très faibles, suivant l'invention en fonction de la tension appliquée en épaisseurs de couche d'environ 0,2 à 0,8 mm, elles ne contribuent pas à 11échauffement du câble» 30 Dans l'application de l'invention, on a cons taté comme avantageux d'utiliser, à la place du polychlorure de vinyle, une mince couche en résine éposy, laquelle, déposée en couche mince, contribue efficacement à la résistance d'isolement» La description ci-après et le dessin annexé 35 représentent un exemple de réalisation de l'invention La figure unique étant line vue perspective d'un câble haute tension monoconducteur isolé au polyéthylène. Sur le conducteur 1 du câble haute tension, constitué par des fils individuels câblés de cuivre ou d'aluminium, 40 est déposé par extrusion un élément de lissage de conducteurs 2 en 70 44162 - 3 - 2086474 un copdLymère conducteur, l'isolement 3 est en polyéthylène, avec ou sans liaisons transversales, qui peut être stabilisé par des additions connues comme telles. La référence 4 désigne line couche conductrice, un dépôt de graphite par exemple, qui sert à la limita-5 tion de champ. Afin de protéger cette couche 4 contre des blessures mécaniques par l'écran 6 constitué par des rubans de cuivre enroulés, notamment lorsque, par suite de dilatations thermiques pendant le service ou déjà pendant la pose, des déplacements locaux ont lieu entre 1 * isolement 3 et 1'écran 6, il est prévu une couche de rembour-10 rage 5 en rubans enroulés, par exemple de tissu textile imbibé de graphite, de papier crêpes de voiles fibreuses et analogues. Sur l'écran métallique 6, se trouve ensuite une autre couche de rembourrage 7 en rubans synthétiques, qui est enfin recouverte par la gaine de câble 8 proprement dite, établie en polyéthylène ou polychlorure 15 de vinyle qui résistent aux intempéries. Afin d * améliorer 1'isolement 3 d'un tel câble haute tension et pour augmenter la rigidité diélectrique globale, l'isolement a.u polyéthylène 3 est entouré des couches 9 & 10 de faible épaisseurf en polychlorure de vinyle, qui rejoignent immédia-20 tement les surfaces respectivement intérieure et extérieure de l'isolement 3. La couche 9S par le matériau choisi de faible anisotropie de claquage électrique, empêche une croissance rapide des formations de canaux ou d'arbrisseaux partant du conducteur, par suite des grandes intensités de champ présentes ici, qui intro-25 duisent un claquage, tandis que la couche 10 est disposée à l'endroit où. il faut prévoir les tensions de traction plus importantes, lesquelles, si elles agissent entièrement sur l'isolement en polyéthylène, réduisent considérablement sa résistance à la fatigue à cause de 1 anisotropie de claquage qui se manifeste alors„ 30 En variante de l'exemple de réalisation repré senté, il peut naturellement être suffisant aussi,en fonction des tensions mécaniques,de protéger seulement la surface intérieure de l'isolement 3 contre l'intensité efficace de champ dans la zone du conducteur par une couche mince, de préférence de 0,3mm, en un 35 matériau ayant une anisotropie de claquage électrique plus faible que l'isolement lui-même. Bien entendu, l'invention n°est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes . 40 de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 70 44162 - 4 - 2086474 REVENDICATIONS 1°/ Câble électrique pour hautes et très hautes tensions, comportant un isolement en matière synthétique thermoplastique, entourant les conducteurs et un élément de lissage dispo-5 sé là-dessus s, et une enveloppe extérieure entourant d'autres couches, telles qu'une protection de rayonnement, un écran de cuivre, câble caractérisé en ce qu'immédiatement auprès de la surface intérieure et extérieure de l'isolement entourant les conducteurs est disposée une couche de faible épaisseur en une matière isolante 10 ayant,par rapport à 1'isolement9une plus faible anisotropie de claquage électrique. 2°/ Câble suivant la revendication 19 avec un isolement en polyéthylènep caractérisé en ce que9 comme couche de plus faible anisotropie de claquage électrique,, est prévue une mince 15 couche en polychlorure de vinyle» 5°/ Câble suivant la revendication 1, avec un isolement en polyéthylène» caractérisé en ce que, comme couche de plus faible anisotropie de claquage électrique, est prévue une mince couche en une résine époxy» 20 4°/ Câble suivant la revendication 1 ou l'une des suivantes, caractérisé en ce que la couche de plus faible anisotropie de claquage électrique estj, en fonction de la tension appliquées, d'VJXe épaisseur comprise entre 0,2 et 0,8 mm.