Brevet FR2271688A1 — publié le 19751212

La présente invention concerne un dispositif de mise à la terre de l'écran d'un câble d'énergie haute tension et se rapporte plus particulièrement au cas d'un câble du type à isolant synthétique On sait, en effet, que dans un câble à isolation fluide ou visqueux on dispose toujours d'un blindage métallique : gaine de plomb, tubes d'acier ou de cuivre pouvant etre facilement relié a la terre par collier de serrage, manchon soudé ou autre dispositif connu et facile à exécuter. Par contre, dans le cas d'un ctble à isolant synthétique notamment du type polyéthylène, polychlorure de vinyle ou téflon les dispositifs rigides connus de mise à la terre provoquent une strangulation du câble suivie d'un fluage de la matière isolante à chaque variation de charge dudit ca^ble. Il résulte alors de ce fluage, un décollement entre l'écran, assurant l'orientation radiale du champ électrique et l'isolant du conducteur, en sorte qu'après quelques cycles de dilatation et de refroidissement apparatt dans ce décollement une couche d'air lamellaire dont l'ionisation entratne des décharges électriques provoquant la détérioration de l'isolant suivie du claquage du calez Il a été proposé d'associer à un système de serrage annulaire rigide un élément de contact électrique pourvu d'élasticité radiale pour former un dispositif atténuant le fluage incriminé, mais dont la complexité, tant de la structure que de la mise en oeuvre, s'oppose au développement de son application0 Le dispositif selon la présente invention constitue un progres par rapport à l'art antérieur en raison de la simplicité de sa réalisation, à l'aide d'un ruban métallique conducteur à lamelles élastiques faisant corps avec ledit ruban relié à un conducteur de terre et de sa mise en oeuvre en faisant entrer en contact lesdites lamelles avec le feuillard de l'écran et en soumettant les deux extrémités dudit ruban à une traction tangentielle en vue d'ajuster la pression radiale exercée par lesdites lamelles sur ledit écran à la valeur assurant un bon contact électrique, à pression pratiquement constante et à autonettoyage sous effet des dilatations et contractions du câble, Pour mieux saisir l'objectif de la présente invention et les autres avantages qu'elle procure, plusieurs exemples de sa mise en oeuvre, dépourvus de caractère limitatif, sont décrits en association avec le dessin où La figure I représente, en perspective, un dispositif de mise à la terre selon l'invention à à ruban pourvu de lamelles disposées antiparallèles Les figures 2 et 3 montrent des détails du dispositif de la figure I respectivement en coupe longitudinale suivant II-II de la figure I et en coupe transversale suivant III-III de la figure 2. La figure 4 représente en coupe partielle un chable d'énergie haute tension pourvu du dispositif de mise a la terre de la figure I Les figures 5 et 6 représentent respectivement en perspective et en coupe longitudinale suivant VI-VI de la figure 5 un dispositif de mise à la terre à ruban et lamelles découpées parallèles. La figure 7 montre la section droite partielle d'un câble d'énergie haute tension au niveau du dispositif de mise à la terre de la figure 5 à montage annulaire. Les figures 8a et 8b représentent deux variances d'un dispositif de mise à la terre prevu pour montage annulaire. Les figures 9 et 10 représentent les sections respectivement droite et axiale d'un câble d'énergie haute tension au niveau d'un dispositif de mise à la terre selon la figure 8a et montage en collier circulaire. Les figures lia, llb, lic, iid et lie montrent cinq modes de découpage différents de lamelles dans un ruban conducteur. Les figures 12a et 12b montrent les sections transversales suivant respectivement XIIa-XIIa.de la figure lia et 11b-1lb de la figure llb. Figure 1, 2 et 3, le dispositif I de mise à la terre comprend un ruban 2 perforé de fenetres 3 et un conducteur de terre 4 constitué d'une tresse souple conductrice ; tandis qu'un rivet 5 assure la fixation du conducteur 4 compris entre le.ruban 2 et l'extrémité 6 recourbée de celui-ci. Le découpage du ruban 2 conducteur et élastique produit dans celui-ci des fenêtres 3 comportant chacune deux lamelles élastiques 7 antiparallèles, c est à-dire symétriques l'une de l'autre par rapport au plan de section droite III-III dudit ruban 2. Les lamelles 7 comportent vers leur extrémité une portion 8 recourbée en vue d'amener sa surface en contact parallèlement à la surface du feuillard 14 de l'écran du câble d'énergie haute tension (figure 4), lors de la mise en place du dispositif de mise à la terre. Les portions longitudinales 9 du ruban 2, de part et d'autre des fenetres 3 forment radiateur et leur largeur est déterminée pour assurer l'évacuation de la chaleur transmise par les lamelles 7. Figure 4 l'amie conductrice 10 centrale du câble d'énergie haute tension est entourée d'une couche il, faiblement conductrice assurant la répartition uniforme du champ électrostatique, elle-meme recouverte de la couche isolante 12 synthétique entourée de l'écran formé d'une couche 13 faiblement conductrice recouverte d'un feuillard de cuivre 14, tandis qu'une gaine extérieure 15 sert de protection à l'écran. Il va de soi qu'un feuillard en alliage d'aluminium ou en aluminium peut aussi bien être utilisé en association avec une graisse neutre pour atténuer sensiblement les effets d'oxydation de l'aluminium Pour la pose du dispositif de mise la terre, des incisions sont pratiques dans la gaine 15, en vue de mettre d nu la surface requise de feuillard 14 de l'écran, que l'on brosse pour enlever l'oxydation et les traces de gaine adhérente ; puis on enroule en hélice à spires jointives le ruban 2 en exerçant une traction tangentielle à ses deux extrémités dont le maintien en tension est assuré par frettage notassent à l'aide de ruban adhésif. il va de soi que du c & té de l'extrémité 17 on aurait pu prévoir une plus grande longueur de ruban non découpé permettant d'effectuer plusieurs tours à recouvrement autour du cible, réalisant ainsi un autofrettage par effet de sanglez Une telle mise en place assure aux lamelles 7 le maintien de la pression requise entre les portions courbes 8 et le feuillard 14, pour obtenir un bon contact électrique sans provoque le fluagc de l'isolant synthétique 12 sous-jacent. Un manchon 16 thermo-rétractabi enfilé par l'extrémité du ctble assure après sa contraction la protection du dispositif 1 de mise A la terre contre la corrosion et reconstitue l'étanchéité garantie à l'origine par la gaine 15. lorsqu'il s'agit d'une partie de cible éloignée d'une extrémité, au manchon suto-rétractable est substitué un rubanage auto-vulcanisant pour obtenir les *tiee avantages. Figures 5 et 6, le ruban 2 conducteur et élastique est pourvu de perfora tisons 18 résultant du découpage de lamelles 19 parallèles entre elles, équidistances et comprises entre les deux extrémités 24 pourvues chacune d'un trou 21, dudit ruban 2. Figure 7 le ruban 2 est disposé en collier annulaire, sur le feuillard de l'écran sohénatisé par le cercle 23 contre lequel appuyent les parties arrondies 20 des lamelles élastique 19. La pression radiale exercée par les lamelles 19 est obtenue par traction tangentielle des extrémités 24 recourbées du ruban 2 produite par serrage de l'ensemble vis et écrou 22 disposé dans les trous 21 avec interposition de la tresse de terre 4. Le choix de la distance entre les trous 21 résulte de la valeur du diamètre du feuil lard 23 et de la pression requise pour exercer un bon contact électrique entre ledit feuillard 23 et les lamelles 19 sur la surface de contact de leur portion courbe 20. Pigures Sa et 8b, les rubans 2 sont prévus pour fixation en collier annulaire sur l'écran du cDble et se distinguent des précédentes tant par leur sode de fixation propre que par celui du conducteur de terre vers le milieu dudit collier par rapport à ses extrémités. Figure Sa, les extrémités 25 sont recourbées comne celles à gauche de la figure autour d'un anneau 27 de liaison, en matière isolante, en sorte que le courant de terre à évacuer chemine directement à partir de chaque extrémité jusqu'au conducteur 4 de terre fixé pat un rivet 5 au ruban 2. On évite ainsi le passage du courant par le contact incertain que constituerait le raccordement direct des deux extrémités 25 entre elles. Figure 8b, d'un c & té du ruban 2 est prévue une boutonnière 26 servant à enfiler l'extrémité 25 convenablement isolée pour former le collier annulaire autour du crible d'énergie et établir la traction tangentielle requise entre ses deux extrémités. De plus la liaison entre le ruban et le conducteur de terre est renforcée par une bride 30, représentée déployée en traits interrompus, entourant les deux pièces et fixée par le rivet 5. Figures 9 et 10, le dispositif de mise A la terre de la figure 8e est monté en collier, annulaire sur le feuillard 14 de l'écran, à l'extrémité d'un cible et figuré schématiquement par le cercle 23 sur la section droite de la figure 9. La gaine 15 a été enlevée pour la fixation du ruban 2 sur le feuillard 14 arrête au droit dudit dispositif I ; tandis que l'isolant 28 d'extrémité est enfilé jusqu'au contact avec la couche 13 peu conductrice. Le cône 29 d'extrémité préfabriquée, en élastomère faiblement conducteur, assure en association avec du compound de remplissage, venant entourer le ruban 2 et combler les vides de l'espace 31, la protection contre la corrosion du dispositif 1 de mise è la terre et la reconstitution de l'étanchéité à l'extrémité du câble. De plus, ainsi qu'il est connu, la conductibilité du cône 29 empêche les décharges électriques extérieures qui résulteraient du contournement de l'extrémité0 Figures lia, ilb, lic, Ild et île, des variantes de découpage du ruban 2 sont présentées à titre non limitatif. Pour chaque figure, à gauche et en traits interrotyus sont indiquées les lignes de découpage dans le plan du ruban 2. Les parties hachurées correspondent aux chutes prévues dans le cas des figures lia et 1 lob et les parties courbes 8a et 8b des lamelles correspondantes 7a et 7b sont mises en évidence sur les figures respectivement 12a et 12b. Les variantes a, b et c sont des variantes de découpage à lamelles antiparallèles ; tandis que celles d et e se rapportent à des lamelles parallèles. Il est entendu que ces exemples de mise en oeuvre de la présente invention ne soulignent aucun caractère exhaustif et que tous les moyens, répondant à la définition générale qui en a été donnée et pouvant être utilisés dans sa mise en oeuvre, restent dans le domaine que la demande vise à protéger. Les exemples décrits montrent à l'évidence tant la simplicité de fabrication que la facilité de mise en oeuvre du dispositif de mise à la terre selon l'invention De plus, les avantages antérieurement acquis avec des dispositions complexes sont obtenus aisément en intégrant dans une même pièce les fonctions de contact électrique et de serrage mécanique assurant la pression requise pour pour un bon contact électrique tout en absorbant les tolérances de fabrication du cale ; tandis que la protection du dispositif contre la corrosion est automatiquement obtenue, lors de la reconstitution de l'étanchéité d'origine dudit cable au niveau dudit dispositif qui en épouse pratiquement la structure à symétrie cylindrique. REVENDICATIONS i/ Dispositif de mise à la terre de l'écran d'un cible d'énergie haute tension du type à conducteur intérieur recouvert d'un isolant entouré dudit écran à feuillard'métallique protégé par une gaine extérieure et comportant relié à un conducteur de terre un ruban métallique conducteur muni de lamelles élastiques caractérisé en ce que le ruban (2) étant disposé autour dudit écran, lesdites lamelles (7, 29) faisant corps avec ledit ruban (2) et etant en contact avec ledit feuillard (14) de l'écran, est soumis à une traction tangentielle à ses deux extrémités en vue d'ajuster la pression radiale exercée par lesdites lamelles (7, 19) sur ledit écran a la valeur assurant un bon contact électrique. 2/ Dispositif de mise à la terre selon la revendication I, caractérisé en ce que le nombre de lamelles (7, 19) et la surface de contact de chacune d'elles sont déterminés de manière que la pression exercée par celles-ci-soit inférieure à celle de fluage de la matiere isolante (12) sous-jacente à l'écran (13 et 14). 3/ Dispositif de mise à la terre selon la revendication 2, caractérisé en ce que les lamelles (7) sont découpees dans le ruban (2) par paires disposées antiparallèles et de forme assurant un contact courbe (8) avec l'écran (13 et 14). 4/ Dispositif de mise à la terre selon la revendication 2 > caractérisé en ce que les lamelles (19) sont découpées parallèles dans le ruban (2), équidistantes et de forme assurant un contact courbe (20) avec l'écran (13 et 14). 5/ Dispositif de mise à la terre selon la revendication I, caractérisé en ce que la largeur du ruban (2) est déterminée en sorte que les deux côtes longitudinaux (9) dudit ruban (2), formant radiateur, assurent l'évacuation de la chaleur transmise par les lamelles (7, 19) ainsi que l'écoulement à la terre des courants de defaut pouvant apparaître sur la ligne, 6/ Dispositif de mise à la terre selon la revendication I, caractérisé en ce que le ruban (2) est enroulé en hélice à spires jointives autour de l'écran (13 et 14J du câble après dépouillement de la gaine (15) de protection dudit écran (13 et 14) et en ce que la traction tangentielle appliquée aux deux extrémités dudit ruban (2) est maintenue par frettage de celles-ci notamment au ruban adhésif, le conducteur (4) de mise en à la terre étant fixé à l'une d'elles. 7/ Dispositif de mise à la terre selon la revendication 1, caractérisé en ce que la traction tangentielle appliquée aux deux extrémités (6, 17) du ruban (2) est maintenue par autofrettage desdites extrémités (6, 17) non découpées sur une portion suffisante pour former deux spirales d'arrêt par adhérence comprenant entre elles l'enroulement en hélice à spires jointives de la portion découpée dudit ruban (2). 8/ Dispositif de mise à la terre selon la revendication I, caractérisé en ce que le ruban (2) est disposé en collier circulaire autour de l'écran (23) et le conducteur (4) de terre est serré entre les deux extrémités (24) recourbées dudit collier et soumises à la traction tangentielle assurant la pression de contact radiale voulue. 9/ Dispositif de mise à la terre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ruban (2) est disposé en collier circulaire autour de l'écran (23) et la traction tangentielle est obtenue par agrafage de ses deux extrémités (25) recourbées autour d'un anneau (27) isolant les reliant et en ce que le conducteur (4) de prise de terre est fixé sensiblement à égale distance desdites extrémités (25). 10/ Dispositif de mise à la terre selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étanchéité dudit câble est reconstituée par recouvrement à l'aide d'une extrémité préfabriquée (29) en élastomère conducteur et en associarion avec du compound de remplissage recouvrant le ruban (2) à lamelles (7) dans l'espace (31). 11/ Dispositif de mise à la terre selon la revendication 1, à une extrémite de cavale, caractérisé en ce que l'étanchéité dudit câble est reconstituée par recouvrement à l'aide d'un manchon (16) themorétractable. 12/ Dispositif de mise à la terre selon la revendication 1 dans une partie de table éloigné. d'une extrémité, caractérise en ce qu'un ruban auto-vulcanisant assure à la fois la reconstitution d'étanchéité et le maintien de la traction tangentielle exercée aux deux bouts (6 et 17) du ruban (2) métallique dudit dispositif (1).