Brevet FR2231084A1 — publié le 19741220

Ii existe trois procédés fondamentaux pour protéger par un blindage l'isolement des câbles transmetteurs d'énergie électrique sous haute tension avec diélectrique solide : (d) un revêtement semi-condacteur; (2) un composé semi-conducteur extrudé et (3) un ruban semi-conducteur. lie premier procédé n1 est génralenent pas accepté parce que des solvants sont nécessaires pour enlever le blindage et les nains l'installateur se trouvent souillées par du noir de carbone0 l'emploi d'un ruban semi-conducteur est préféré par certains usager, bien qu'il soit plus coûteux qu'un blindage extrudé parce Qu'il peut être aisément enlevé à la hauteur des épissures ou aux extrémités du sable. Mais ce procédé a été/depuis quelques années, une des sources principales de dérangements dans la technique des cibles fonctionnant sous une tension élevée atteignant le niveau minimum d'effet Corona. Cette insuffisance technique pour aire face au niveau minimum de l'effet Corona est due en premier lieu aux vides créés aux en droits ou les rubans se chevauchent, aux irrogitlaritès d' applica- tion du ruban et aux dfauts qui se produisent parois dans le ruban lui-même. L'invention concerne un procédé technique permettant d'obvier complètement à ces inconvénients dans l'usage d'un ruban semiconducteur comne blindage isolant sur les câbles transmetteurs d'énergie électrique sous une haute tension avec diélectrique solide et d'assurer ainsi un niveau plus élevé d'effet Corona0 lies présents perfectionnements impliquent l'addition d'un revêtement supplémentaire mince constitué par une matière semi-conductrice qui est appliqué directement sur 11 isolement avant l'application du ruban semi-conducteur.Ce procédé permet de franchir en pont tous les vides qui peuvent se produire lors de l'opération d'enrubannage et d'assurer que le cable achevé aura un niveau élevé d'effet Corona équivalent à celui d'un câble muni d'-n blindage isolant semi-conducteur extrudé. Par suite de ce niveau élevé d'eLfet Coron, ce nouveau procédé peut être maintenant considéré comme étant utilisable pour la production d'un blindage isolant sur les câbles transmetteurs d'énergie sous une tension élevée ayant une puissance nominale égale à 5 kV ou supérieure. La particularité essentielle de l'invention, creet que le revêtement semi-contucteur est établi selon une formule étudiée de telle sorte qu'il adhère par application de chaleur au ruban semi conducteur et peut être enlevé avec ce ruban quand le câble est pourvu d'une épissure ou d'une terminaison. Cette particularité supprime la nécessité d'utiliser des solvants powr enlever le revêtement et obvie par là même au défaut principal de son usage comme blindage isolant en combinaison avec un ruban semi-conducteur.La source de chaleur qui est nécessaire pour faire adhérer ce ruban semi-conducteur au revêtement semi-conducteur peut être appliquée lors de ltenrubannage ou d'une opération de travail subséquente quelconque partout où la chaleur est mise en jeu notamment lors de la constitution de l'âme, de l'application d'une jaquette thermoplastique, de la stabilisation de l'âme, de la vulcanisation conti nue,(CV), du passage au r, etc.00 D'autres buts, particularités et avantages de l'invention, découlent de la suite de cette description qui se lit en regard du dessin schématique annexé dans lequel :: La fig0 1 est une vue schématique d'un câble de transmission d'énergie électrique sous une tension élevée établi conformément à 11 invention, chacune de ses parties étant supposée brisée pour.expo- ser les parties sous-jacentesO La fig. 2 est une vue en coupe fragnentaire considérablement grossie passant par la ligne 2-2 en fig.1 et intéressant une portion limitée du rayon géométrique du câble de façon à mettre en évidence le ruban et le revêtement placé entre l'isolement et le ruban. Un câble 10 transmetteur d'énergie électrique sous une tension élevée comprend un conducteur métallique 12 qui peut être monobloc ou formé d'un certain nombre de torons et un blindage conducteur 14 en matière semi-conductrice. L'isolement usuel 16 est placé autour du blindage conducteur 14. La construction telle qu'elle vient d'être décrite est d'ailleurs classique. Le blindage isolant du câble comprend une couche d'un ruban semi-conducteur 20 enroulée en hélice autour de l'isolement avec un chevauchement des spires adjacentes de hélice. Au-dessous du ruban semi-conducteur 20, le blindage isolant comprend un revêtement ou engainage semi-conducteur 22 qui est appliqué par p lvérisation, immersion, lavage, balayage ou autrement à la surface de l'isolement autour de la totalité de sa circonférence et dans son sens longi tudinal. Ce revêtement semi-conducteur 22 a, de prférence, une épaisseur sensiblement uniforme, représentant de 25 à 75 microns comme ceci se révèle satisfaisante L'épai::seur du ruban est comprise entre 225 et 275 microns. Une jaquette ou chemise externe 24 est extrudée par-dessus le blindage isolant; elle remplit toutes les irfégularités causées par les spires chevauchantes se trouvant à l'extérieur du ruban 20 et donne au câble une surface externe lisse. Ces jaquettes externes sont d'ailleurs classiques dans la technique de la fabrication des câbles transmetteurs d'énergie électrique0 La fig. 2 est Ev une en coupe fragmentaire montrant le blin- dage isolant dessiné à Dlus grande échelle et avec des dimensions exagérées pour mettre en évidence la construction et la façon dont il agit pour éviter l'effet Corona et augmenter par la même la valeur nominale du câble transmetteur d'énergie électrique. L'isolement 16 peut être en polyéthylène ou en une autre matière isolante diélectrique solide classique comme celles qui sont communément employées dans la fabrication des câbles de transmission d'énergie. Le revêtement 22 est constitué, de préférence, par du noir de carbone électriquement conducteur dispersé dans une solution de polyéthylène dissoute dans du toluène. La quantité de noir de carbone utilisée dépend du degré de conductibilité que doit posséder le revêtement et la quantité de solvant utilisée pour le polyéthylène dépend de la viscosité du revêtement qui est désirable pour le procédé d'application particulier et compte tenu de l'épaisseur désirée que doit avoir le revêtement 22.Si un rev8te- ment mince égal à 25 microns seulement doit être appliqué à l'iso- lement, la matière de revêtement est mélangée avec une plus grande quantité de solvant pour obtenir une viscosité plus faible que si un revêtement ayant une épaisseur de 75 microns est désiré(\. D'autres solvants du polyéthylène peuvent d'ailleurs être utilisés, ainsi que d'autres agents porteurs plastiques du noir de carbone tels que l'hypalon, le néoprène et le chlorure de polyvinylex Il est important que le revêtement 22, quand il est mélangé avec son solvant en vue de son application à l'isolement 16, soit une composition qui soit compatible avec la matière constitutive de l'isolement. Le noir de carbone électriquement conducteur dispersé dans une solution de polyéthylène dissous dans le toluène est compatible avec un diélectrique solide tel que le caoutchouc d'éthylè- ne-propylène-butyle (ers), le terpolymère et le copolymère ainsi que le caoutchouc de styrène-butadiène (SBR), le chlorure de polgvinyle (PVC), le polyéthylène à réticulation et d'autres polyoléfi nes.L'isolement 16 peut autre stabilisé avant que le revêtement 22 ne soit appliqué, et le revêtement 22 est établi à destin à l'aide d'une matière plastique non stabilisée Le ruban 20 peut être constitué par du butyle semi-conducteur non stabilisé ou peut être établi en une autre matière qui soit semi-conductrice et avec une pellicule 26 elle-mOme constituée par une matière plastique non stabilisée sur sa surface interne.Cette pellicule 26 est liée au ruban et est en contact avec le revêtement 22 sauf aux endroits où les spires du ruban se chevauchent et où le ruban s'étend à l'écart du revêtement 22 près du bord dtune spire à chevauchement0 C'est ainsi, par exemple, que dans la fig. 2, une partie du ruban s'étend à l'écart du revêtement 22 sur une section 28 au moment où elle stélève pour chevaucher une spire contiguS 30 du ruban. Il existe un vide entre le ruban 20 et l'isolement 16 à la hauteur de la section 28 du ruban, mais il est évident, à l'examen de la fig.2, que le revêtement 22 établit un pont iranchissant ce vide du côté de celui-ci qui est adjacent à l'isolement 16 afin d'empêcher l'effet.Corona dans le vide en questions Des vides 32 sont représentés aux deux endroits des chevauchements illustrés par la fig.2. Suivant la raideur et la compressibilité du ruban 20 et son mode d'enroulement, ces vides 32 peuvent présenter diverses formes et, en certains endroits, il peut même n'y avoir aucun vide à la hauteur du chevauchement. Les vides 32 visibles dans la fig. 2 sont d'ailleurs exagérés pour la clarté de l'illustration0 Dans l'application à un câble du blindage isolant tel que le prévoit l'invention, l'équipement doit être étudié et le procédé mis en oeuvre de façon que le revêtement semi-conducteur 22 soit sec avant l'application du ruban semi-conducteur 20.Si le ruban est appliqué avant que le revêtement ne soit sec, des fractions rési duaires du solvant dans le revêtement 22 auront un effet nuisible à l'adhérence ferme du revêtement semi-conducteur 22 au ruban 20- cette adhérence qui constitue une caractéristique importante de l'invention. En raison du fait que l'isolement 16 est déjà stabilisé avant que le revêtement 22 ne soit appliqué, ce revêtement 22 adhère que ldgèrement à l'isolement t6, mais il adhère de façon tenace à la surface non stabilisée du ruban 20, que ce soit la totalité du ruban qui ne soit pas stabilisée ou que ce soit simplement une pellicule non stabilisée 26 qui soit liée au ruban. Ces surfaces plastiques non stabilisées sont amenées à adhérer l'une à l'autre en soumettant le câble à une quantité de chaleur suffisante pendant la fabrication.Cette chaleur peut également être appliquée, lors de la constitution de l'âme ou lorsqu'on applique une jaquette extrudée thermoplastique telle que la jaquette 24 ou par une vulcanisation continue ou dme un chauffage comme précédemment exposé. Toutes ces sources de chaleur sont communément employées suivant le processus de fabrication particulier auquel le câble est soumis et la jaquette externe appliquée. Quand le ruban 20 doit être dégagé d'une partie terminale du câble en vue de l'établissement d'une épissure ou d'une terminaison, le ruban est découvert de la manière usuelle et du fait du lien tenace entre ce ruban et le revêtement 22, celui-ci peut être dégagé par traction de l'isolement avec le ruban, puis l'isolement est laissé nu de toute matière semi-conductrice sans exiger de traitement spécial avant L'établissement de l'épissure ou de la terminaison du câble. Le mode de réalisation préféré de l' nnrention ayant été décrit et représenté dans ce qui précède, divers changements et modifica tions de détail peuvent être apportés, et certaines particularités peuvent être utilisées dans différentes combinaisons,sans s REVENDICA IONS I.- Câble transmetteur d'énergie sous une tension élevée avec diélectrique solide comprenant un conducteur isolé, un revêtement continu en matière semi-conductrice recouvrant la paroi externe de l'isolement, un ruban de blindage semi-conducteur enroulé autour de l'isolement au-dessus de ce revêtement semi-conducteur et adhérant à celui-ci, caractérisé en ce que le revêtement adhère à ce ruban de blindage semi-conducteur plus fermement que toute partie du revêtement adhérant à l'isolement, de telle sorte que l'enlèvement du ruban de blindage semi-conducteur à partir d'une partie terminale du câble enlève le revêtement de l'isolement à la hauteur de la partie terminale du câble. 2.- Câble transmetteur d'énergie sous une tension élevée suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement semiconducteur est constitué par une couche d'épaisseur sensiblement uniforme adhérant à l'isolement mais de façon beaucoup plus ferme au ruban de blindage semi-conducteur, et en ce que ce ruban de blindage est appliqué à l'isolement selon un enroulement hélicoSdal. 30- Câble transmetteur d'énergie sous une tension élevée suivant la revendication t, caractérisé en ce que le ruban est appliqué à l'isolement par-dessus le revêtement grâce à un enroulement hélicoïdal chevauchant ménageant des vides où des spires du ruban et sont en contact avec le revêtement/s'étendnt vers l'extérieur pour chevaucher la spire suivante du ruban, celui-ci étant-un ruban semi-conducteur, le revêtement semi-conducteur de l'isolement formant pont sur les vides des parties chevauchantes pour empêcher l'effet Corona dans ces vides. 4.- Câble transmetteur d'énergie sous une tension élevée suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement semiconducteur est constitué par une matière thermoplastique et en ce que l'isolement présente une surface en polymère réticulé afin d'empêcher la formation de tout lien notable entre le revêtement semi-conducteur et l'isolement, ce ruban semi-conducteur comportant sur sa surface interne une pellicule d'élastomère non stabilisé semi-conductrice assurant un lien très résistant avec le revêtement semi-conducteur quand le câble est soumis à la chaleur. 5.- Câble transmetteur d'énergie sous une tension élevée suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte une jaquette ou chemise plastique extrudée au-dessus de l'extérieur de ce ruban et qui remplit les irUégularités existant sur la paroi externe de ce ruban causées par le chavauchement de ses spires, en ménageant une surface externe lisse au câble. 6.- Câble transmetteur d'énergie sous une tension élevée suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le revêtement est constitué par un mélange de noir de carbone conducteur dispersé dans une solution d'un polyéthylène dissous dans le toluène et en ce que le revêtement est lui-même établi à l'aide d'un mélange siccatif pour donner une surface lisse non visqueuse et ayant une épaisseur approximative de 25 à 75 microns, le revêtement étant compatible avec l'isolement à partir du groupe comprenant le caoutchouc d'éthylène-propylène-butyle (ers), le terpolymère ainsi que le copolymère, le caoutchouc de styrène-butadiène (S3R), le chlorure de polyvinyle (PVC), le polyéthylène réticulé et les autres polyoléfines, le ruban semi-conducteur comportant sur sa paroi interne une pellicule semi-conductrice en élastomère non stabilisé, l'épaisseur totale de ce ruban étant comprise entre 225 et 275 microns. 7.- Câble transmetteur d'énergie sous une tension élevée avec diélectrique solide comprenant un conducteur, un revêtement en matière semi-conductrice appliqué sur ce conducteur, un isolement entourant ce revêtement semi-conducteur, un revêtement en matière semi-conductrice appliqué sur l'isolement et en contact continu avec l'isolement circonférentiellement et longitudinalement suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par un isolement enroulé en hélice formant un ruban de blindage entourant l'isolement et comportant des spires à chevauchement ménageant certains vides sous le ruban à l'extrémité des points de chevauchement des spires de ce ruban, chaque vide ayant une section droite longitudinale généralement triangulaire et étant lié à une extrémité par un bord du ruban et à ses autres cités respectifs par la paroi interne du ruban et la surface externe du revêtement de matière semi-conductrice appliquée sur l'isolement, de sorte que les vides sont rendus inoffensifs. 8.- Câble transmetteur d'énergie sous une tension élevée suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le revêtement appliqué sur l'isolement a une épaisseur allant de 25 à 75 microns et présente7surface lisse non visqueuse formant un pont au-dessus des vides, le ruban ayant une épaisseur sensiblement plus grande que celle du revêtement, les parties chevauchantes du ruban étant liées l'une à l'autre 9.- Câble transmetteur d'énergie sous une tension élevée suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un conducteur, une couche formant blindage en matière semi-conductrice appliquée sur ce conducteur, une première couche isolante constituée par une matière extrudée recouvrant cette couche formant blindage et présentant des dépressions ténues dans sa surface externe, un ruban semi-conducteur enroulé autour de cette couche isolante sensiblement sur toute la longueur du câble et se recouvrant partiellement, ce qui se traduit par un vide à l'endroit où le ruban présente un chevauchement, et un revêtement en une matière adhésive semi-conductrice séchée sur la surface externe de la couche isolante dans toute sa longueur et recouverte par le ruban, cette matière adhésive remplissant les dépressions précitées, enveloppant et rendant inoffensifs les vides dans la régions de chevauchement du ruban placée au-dessus, et possédant une adhérence plus forte vis-à-vis du ruban que vis-à-vis de la couche isolante. 10.- Procédé pour 11 établissement d'un blindage sur un câble transmetteur d'énergie sous une tension élevée avec diélectrique solide, caractérisé par les opérations consistant à appliquer sur la surface externe d'un conducteur isolé à structure réticulée, un revêtement semi-conducteur contenant des particules électriquement conductrices dispersées au sein d'un agent porteur thermoplastique dissous dans un solvant, puis à appliquer le -revatement semi-conducteur sous la forme d'un recouvrement continu autour de la circonférence de l'isolement à structure réticulée et dans le sens de sa longueur, ensuite à sécher le revêtement pour lui donner une surface lisse non visqueuse par évaporation du solvant, enfin après que le revêtement est sec, à enrouler en hélice l'isolement revêtu à l'aide d'un ruban semi-conducteur pourvu de spires se chevauchant ménageant des vides sur les bords des parties se recouvrant, ces vides étant franchis en pont par le revêtement semi-conducteur appliqué sur l'isolement. 11.- Procédé suivant la revendication 10, caractérisé par le fait que l'isolement est soumis à une réticulation avant autre revêtu par l'utilisation d'une matière plastique semi-conductrice comme revêtement, après quoi on applique le ruban semi-conducteur à surface interne constituée par un élastomère non stabilisé au sein duquel sont dispersées des particules de noir de carbone électriquement conductrices, puis on chauffe le câble pour assurer le liaisonnement entre le revêtement semi-conducteur thermoplastique et cet élastomère non stabilisé.