Brevet FR2456410A1 — publié le 19801205

L'invention concerne les câbles électriques à moyenne tension, c'-est-à-dire propres à transporter des courants électriques sous des tensions comprises entre 1 et 50 kV, et plus particulièrement les dispositifs propres à équiper les extrémités de ces câbles, que celles-ci soient raccordées à d'autres extrémités de câble du même genre ou à des ensembles d'alimentation ou d'exploitation, en vue de protéger lesdites extrémités contre les effets destructeurs dus à la distorsion locale du champ électrique autour d'elles, en particulier au niveau de la coupure des écrans de blindage compris par les câbles du genre en question, aux extrémités considérées. Pour atténuer les effets destructeurs en question, il a déjà été proposé de dénuder ces extrémités de câbles et de les envelopper sur place d'un tronçon tubulaire thermorétractable enduit intérieurement d'une graisse chargée en carbure de silicium. Cette solution met à profit le fait que le carbure de silicium est un matériau semi-conducteur : en effet, l'application d'une différence de potentiel électrique sur un tel matériau se tra it.par la formation dans celui-ci de dipôles réorientés selon la direction d'application de cette différence de potentiel et les phénomènes induits et capacitifs globaux résultant de cette réorien talion ont pour effet de rétablir ou de maintenir, au niveau de chaque extrémité considérée, la répartition normale radiale du gradient de potentiel existant tout au long du câble correspondant. Mais ladite solution présente plusieurs inconvénients, en particulier du fait de la nécessité de procéder à un chauffage sur place et de la difficulté de répartir avec precisior. les quantités de graisse déposées tout au long du tronçon tubulaire. L'invention permet de remédier à ces inconvenients. A cet effet, les dispositifs de protection selon l'invention sont essentiellement caractérisés en ce qu ils comprennent, serré autour de l'extrémité partiellement dénudée à proteger, un manchon très élastique, très mince, c'est-à-dire d'une épaisseur inférieure à 4 mm et de préférence comprise entre 1 et 2 mm, et fortement chargé dans sa masse par un matériau semi-conducteur de l'électricité, la proportion volumétrique de ce matériau étant comprise entre 30 et 80 X, de préférence entre 50 et 65 % du volume total du manchon chargé. L'expérience montre que, d'une façon surprenante, il est possible de réaliser oes manchons malgré à la fois leur minceur et le pourcentage élevé de leur charge semi-conductrice. Dans des modes de réalisation préférés, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes - le matériau semi-conducteur est constitué par des particules de carbure de silicium dont la granulométrie est comprise entre 5 et 20 microns, - le matériau semi-conducteur est constitué par l'un des suivants silicium, germanium, sélénium, oxyde de cuivre, sulfure de zinc, de plomb ou de cadmium, tellurure de zinc, de plomb ou de cadmium, iodure d'argent ou de magnésium. - le matériau élastique est lui-même électriquement isolant et constitué par un caoutchouc de silicone, par un EPDM (éthylènepropylène-diène monomère) ou par un polyéthylène, - le manchon élastique chargé par un semi-conducteur est découpé dans un tuyau préformé, - le manchon élastique chargé de semi-conducteur est obtenu en enveloppant la portion dénudée de l'extrémité de câble à protéger d'une feuille dont le bord placé en premier sur ladite portion est de préférence biseauté, - le manchon élastique chargé de semi-conducteur est entouré par un autre manchon élastique isolant. L'invention comprend, mises à part ces dispositions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préf é- rence en même temps et dont il sera plus explicitement question ciapres. Dans ce qui suit, on va décrire quelques modes de réalisation préférés de l'invention en se référant au dessin ci-annexé d'une manière bien entendu non limitative. La figure 1, de ce dessin, montre de coté, parties arrachées en coupe axiale, une extrémité de câble électrique protégée selon 1' invention. La figure 2 montre la coupe transversale selon II-II figure 1 d'un mode de réalisation d'une telle extrémité. Les figures 3 et 4 montrent de côté, parties arrachées en coupe axiale, deux autres extrémités de câble électrique protégées selon l'invention. D'une façon connue en soi le câble lul-meme comprend - une âme métallique centrale 1 constituée généralement par une pluralité de fils conducteurs torsadés, - une première couche mince souple 2 partiellement conductrice permettant de combler les vides de ladite âme, - une gaine isolante intermédiaire 3 relativement épaisse, par exemple constituée en polyéthylène réticulé chimiquement, - une deuxième couche mince souple 4 partiellement conductrice, - une couche de blindage 5, généralement constituée par un conducteur rubané, - et une gaine extérieure isolante de protection 6. Une extrémité de ce câble est dénudée de façon à faire apparaître successivement les différentes couches qui le composent sur des tronçons cylindriques slenveloppant mutuellement à tour de rôle, savoir un tronçon d'âme terminal la, puis des tronçons successifs 2a, 3a, 4a et 5a, la gaine 6 extérieure étant donc dénudée sur la longueur totale de tous ces tronçons. Le tronçon 3a dénudé de gaine isolante intermédiaire s'é- tend sur une relativement grande longueur, généralement de l'ordre de 50 mm si l'extrémité de câble considérée est destinée à être raccordée à une autre extrémité de câble analogue, cette longueur étant encore supérieure et dépassant généralément 100 mm s1il s1 agit d'une extrémité de câble véritable, c'est-å-dire raccordée à un ensemble d'alimentation ou d'exploitation. Ce sont les deux portions mutuellement les plus voisines des deux tronçons 3a et 5a, ainsi que le tronçon 4a s'étendant entre elles, qui sont selon l'invention recouvertes jointivement, avec serrage élastique radial, par un manchon 7 isolant chargé d'un matériau semi-conducteur 8, manchon dont effet est de "répartir" la tension électrique au niveau de ltextremité de câble considérée et de supprimer ainsi la distorsion locale du champ électrique normalement observée à ce niveau ainsi que les effets destructeurs qui en résultent à la longue. Ce manchon "répartiteur" 7, 8 est très mince et très élastique à la façon d'une chambre à air de bicyclette. L'épaisseur de sa paroi est inférieure à 4 mm, et de pré- férence de l'ordre de 1 à 2 mm seulement. Quant à son élasticité, elle est telle qu'un meme manchon présentant à l'état libre un diametre intérieur d puisse envelopper avec serrage élastique des bouts de câble dénudés de diamètres D très supérieurs à d : à titre d'exemple, les valeurs respectives de d et de D peuvent être de 19 mm pour le premier et de 21 à 29 mm pour les seconds. L'élasticité en question est avantageusement obtenue en choisissant pour le matériau constitutif de la gaine un caoutchouc silicone. Mais on pourrait également adopter, pour constituer le manchon en question, un autre élastomère tel qu'un poly(chlorure de vinyle) ou encore qu'un EPDM ou qu'un polyéthylène. Le semi-conducteur incorporé dans le manchon est avantageusement une poudre de carbure de silicium à très fine granulométrie, cette granulométrie étant de préférence comprise entre 5 et 20 microns. On pourrait également adopter comme semi-conducteur l'un des suivants, généralement connus dans la technique des composants électroniques : silicium, germanium, sélénium, oxyde de cuivre, sulfure de zinc, de plomb ou de cadmium, tellurure de zinc, de plomb ou de cadmium, iodure d'argent ou de magnésium. Le pourcentage volumétrique du semi-conducteur dans le manchon est important, étant compris entre 30 et 80 X, de préférence entre 50 et 65 %, du total. L'expérience montre que, d'une façon inattendue, une élasticité suffisante du manchon peut être obtenue malgré la relative importance du pourcentage volumétrique de cette charge. Le manchon en question peut etre constitué par un tuyau continu préformé, éventuellement découpé à la demande ou me me prédécoupé en tronçons de longueurs appropriées, par exemple de l'ordre de 10, 12 ou 15 cm. La mise en place d'un tel manchon ainsi découpé sur l'ex trématé de câble partiellement dénudée à protéger est effectuée en enfilant axialement ce manchon, élargi élastiquement à la main, sur ladite extrémité puis en le tâchant de façon à le laisser se rétreindre radialement avec serrage autour de la portion qu'il enveloppe alors. Pour faciliter cet enfilage, on enduit intérieurement le manchon d'un lubrifiant vieillissant bien, tel qu'une graisse de silicone ou que de la vaseline. Le manchon peut également etre réalisé à partir d'une feuille plane, la mise en forme de cette feuille étant effectuée en enveloppant avec serrage la portion d'extrémité de câble à protéger par un morceau de ladite feuille, généralement rectangulaire, dont le bord appliqué le premier contre ladite portion est de préféren- ce biseauté en 9 comme visible sur la figure 2, le serrage de l'enveloppe obtenue étant ensuite conservé, notamment par apposition d'un ruban adhésif (non représenté) autour de celle-ci Dans chaque cas, du fait de la grande élasticité du maté riau constitutif du manchon 7,8, les bulles d'air éventuellement comprises entre ce manchon et la portion de câble enveloppée par lui sont automatiquement chassées lors de la mise en place dudit manchon autour de ladite portion, en raison du serrage élastique énergique alors réalisé entre ces deux éléments : on évite ainsi tout risque de création de l'effet Coron" au niveau de telles bulles. Pour fabriquer le tuyau ou la feuille élastique, chargé de semi-conducteur, destiné à former le manchon, on peut procéder de toute manière désirable, notamment en incorporant avec une répartition régulière la charge au sein du matériau élastomère isolant chauffé de façon à présenter un état liquide, ou tout au moins pâteux, puis par moulage ou bourrage à chaud de ce matériau ainsi chargé dans un moule ou une filière d'extrusion. Le manchon 7,8 s'étend de préférence sur la totalité du tronçon dénudé Sa de l'écran de blindage et sur une partie importante du tronçon dénudé 3a de la gaine isolante intermédiaire, ainsi que bien entendu sur le tronçon interposé 4a, comme bien visible sur la figure 1. On notera l'extreme simplicité de la mise en oeuvre sur le chantier des morceaux de tuyaux ou de feuilles elastiques chargés de semi-conducteur destinés à réaliser les manchons répartiteurs ci-dessus : une telle mise en oeuvre ne requiert en effet ni cotes précises des extrémités à équiper, ni outillage, ni source d'énergie, ni main-d'oeuvre spécialisée et peut etre effectuée meme dans des conditions climatiques sévères. Pour améliorer la tenue au vieillissement des manchons répartiteurs ci-dessus, en particulier lors de leur utilisation dans un environnement soumis à des conditions sévères, par exemple pour des réseaux souterrains, pour des lignes extérieures exposées à des variations climatiques importantes, pour des câblages soumis à des rayons ultraviolets ..., il est avantageux de protéger lesdits manchon à l'aide de seconds manchons extérieurs 10 également élastiques constitués en matière isolante : ces manchons extérieurs peuvent etre enfilés ou rubanés sur place autour des manchons répartiteurs de tension ou surmoulés sur ces derniers avant leur mise en place, leur épaisseur est généralement inférieure à 5 mm. Il convient bien entendu que l'adhésion entre les deux manchons considérés soit réalisée de façon intime afin qu'il n'y ait pas d'inclusion d'air entre eux susceptible de donner naissance à l'effet "Corona". Le manchon extérieur 10 est plus long que le manchon 7,8 il s'étend de préférence depuis la portion non dénudée du câble, c'est-à-dire depuis l'extrémité de sa gaine extérieure 6, jusqu'au tronçon dénudé la de l'âme centrale ou meme, comme dans le mode de réalisation illustré sur la figure 1, jusqu'à un organe connecteur terminal 11 soudé ou serti sur l'extrémité libre dudit tronçon la. La surface extérieure du manchon 10 peut être lisse comme dans le cas de la figure 1, ou au contraire présenter un profil tourmenté, comprenant notamment des ailettes circulaires 12, comme représenté sur la figure 3 de façon à augmenter la longueur du trajet d'isolement ou "contournement" électrique compris entre le tron çon dénudé 5a du blindage et l'extrémité du tronçon la dénudé de l'âme centrale. L'ensemble des deux manchons 7, 8 et 10 peut être lui-même noyé dans un fourreau isolant extérieur, qui peut etre ou non coulé sur place, en particulier en vue de réaliser des éléments de connexion complémentaires facilement déconnectables : un tel fourreau 13 a été par exemple illustré sur la figure 4* Bien que ce ne soit pas représenté sur les figures, le tronçon de blindage dénudé 5a peut dans tous les cas être mis à la masse de manière usuelle. En suite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on obtient finalement un dispositif de protection pour ex trémité de câble électrique dont la constitution et les avantages résultent suffisamment de ce qui précède. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour équiper une extrémité de câble à moyenne tension en vue de la protéger contre les effets destructeurs dus à la distorsion locale du champ électrique autour d'elle, caractérisé en ce qu'il comprend, serré autour de ladite extrémité partiellement dénudée, un manchon (7) très élastique, très mince, c'est-àdire d'une épaisseur inférieure à 4 mm, et fortement chargé dans sa masse par un matériau (8) semi-conducteur de l'électricité, la proportion volumétrique de ce matériau étant comprise entre 30 et 80 % du volume total du manchon chargé. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la proportion volumétrique du matériau semi-conducteur est comprise entre 50 et 65 % du volume total du manchon chargé. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le matériau semi-conducteur est constitué par des particules de carbure de silicium dont la granulométrie est comprise entre 5 et 20 microns. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le matériau semi-conducteur est constitué par 1' un des suivants : silicium, germanium, sélénium, oxyde de cuivre, sulfure de zinc, de plomb ou de cadmium, tellurure de zinc, de plomb ou de cadmium, iodure d'argent ou de magnésium. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau élastique est luimême électriquement isolant et constitué par un caoutchouc de silicone. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le manchon élastique chargé de semi-conducteur est découpé dans un tuyau préformé 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le manchon élastique chargé de semiconducteur est obtenu en enveloppant la portion dénudée de llex- trémité de câble à protéger d'une feuille. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le bord de la feuille placé en premier sur la portion dénudée de l'extrémité de câble à protéger est biseauté (en 9). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le manchon élastique chargé de semi-conducteur est entouré par un autre manchon élastique isolant (10).