Brevet FR2484127A1 — publié le 19811211

La présente invention concerne un perfec- tionnement apporte aux câbles dits rubanés, en particulier aux câbles rubanés de grand diamètre (jusqu'au-delà de mm) pour haute et très haute tension (jusqu'au-delà de 1000 kV). Par câbles rubanés, on entend des câbles dont le conducteur est revêtu d'un isolant constitué par plusieurs couches de rubans enroulés hélicoldalement. L'invention concerne les câbles rubanés dont les rubans sont enroulés de sorte qu'un intervalle soit laissé entre chaque spire et la spire suivante. L'hélice de chaque couche est décalée par rapport à celle de la ou des coucheO) adjacente(s) située(s) au-dessous et/ou au-dessus. Ceci signifie qu'à un intervalle d'une couche correspond le ruban d'une spire de la ou des couche(s) située(s) au-dessous et/ou au-dessus. Les câbles rubanés sont généralement impré- gnés avec un fluide d'une rigidité diélectrique élevée liquide (plus communément connu de l'homme du métier sous le nom d'huile fluide), mélange, gaz sous pression, mais aussi à pression atmosphérique. Les rubans sont constitués par des matières isolantes électriquement: papier, polymères synthétiques solides, rubans en deux couches ou plus, telles que papier-papier de.différentes densités, ou bien papier- polymère synthétique solide ou autres combinaisons semblables. En l'état de la technique, les câbles ru- banés peuvent présenter de graves inconvénients malgré les précautions adoptées, qui consistent à prévoir un intervalle entre les spires pour donner au câble une bonne flexibilité sans trop de dommage pour les rubans, à ne donner qu'une largeur limitée à ces derniers (moins de 30 mm) et à prévoir un décalage des spires dans les couches adjacentes. L'un de ces inconvénients est l'affaisse- ment ou l'effondrement des rubans causé par le pliage du cable. Un ruban peut subir deux types d'effondrement. Un premier type se produit dans les inter- valles et se présente sous la forme de plis profonds, qui peuvent aussi se couper, ou "plis à vide" ainsi qu'ils sont désignés. Ces plis profonds sont déterminés par un effondrement local et endommagent le ruban d'une manière irréversible. Le câble en vient, de ce fait, à présenter une rigidité diélectrique réduite par rapport à celle qui a été calculée. Le second type d'effondrement se produit, au contraire, à la surface du ruban et consiste dans la formation de plissements en losange. Ce phénomène représente une destruction totale du diélectrique. On doit aussi garder présent à l'esprit que, d'une façon générale,dans les rubans, les propriétés mécaniques transversales ou le module de rigi- dité transversale du ruban sont inférieurs aux propriétés longitudinales et que, dans le pliage, le câble est toujours sollicité de manière que la composante majeure de l'effort s'exerce transversalement au ruban ou bien dans la direction dans laquelle ledit module de rigidité n'est pas le meilleur. Un autre inconvénient des câbles en service jusqu'ici, d'autant plus fréquent et accusé que le dia- mètre du câble est plus grand, est la tendance au glisse- ment des spires des couches les plus extérieures pendant le pliage. Les spires des couches les plus extérieures, dont les glissements tendent tous à se concentrer dans la même section transversale, laissent des espaces vides de rubanage. Ce phénomène de lacunes dans les rubans, qui est connu dans la profession sous le terme anglais de formation de "soft spots" (zones molles), causé par le pliage, porte préjudice à l'efficacité du diélectrique, parce qu'il contribue à donner àcelui-ci une distribution non uniforme le long du câble. On sait que dans certains câbles utilisant, à parité de diamètre, des rubans de grande largeur (de plus de 30 mm et jusqu'au-delà de 45 mm) le comporte- ment de ceux-ci au pliage est meilleur que dans les câbles enveloppés avec des rubans classiques de largeur limitée (de moins de 30 mm). En particulier, les dommages dus aux "soft spots" en sont réduits. L'amélioration est due à la meilleure inclinaison (angle compris entre le bord du ruban et l'axe longitudinal du câble plus petit) de l'hélice d'enroulement du rubanage, inclinaison obligée par la largeur du ruban. Cette meilleure inclinaison permet de mieux utiliser le ruban dans le sens dans lequel ses propriétés mécaniquessont meilleures et de réduire la composante de l'effort axial normal aux lacunes ("gaps"). La présente invention se propose pour objet de construire un câble dont le rubanage soit tel qu'il élimine le plus radicalement possible les incon- vénients des câbles utilisés jusqu'ici. Le câble selon l'invention est tel qu'il permet le choix de l'inclinaison des rubans par rapport à l'axe longitudinal du câble, d'un cas à l'autre, pour obtenir des conditions de pliage optimales pour chaque couche. Le câble rubané selon l'invention permet aussi d'exploiter opportunément les avantages propres aux rubans de largeur limitée d'un moindre frottement entre les couches adjacentes. Plus précisément, l'objet de l'invention est un câble rubané, dans lequel il est prévu, entre chaque spire et la spire suivante du rubanage d'une couche enveloppant en hélice le conducteur, un inter- valle, celui-ci étant décalé par rapport à l'intervalle entre deux spires correspondant à la ou les couche(s) adjacente(s) situ'e(s) au-dessus et/ou au-dessous, carac- térisé en ce que l'hélice selon laquelle est enroulé le ruban d'au moins une couche est à plusieurs éléments. 2-484127 Une forme préférée de l'invention prévoit que ladite hélice est à deux éléments. Selon une autre forme de réalisation préférée de l'invention, l'inclinaison de ladite hélice par rapport à l'axe du câble est inférieure à 75 . De préférence, ladite inclinaison est de 70 . Une autre réalisation préférentielle consiste dans l'emploi de rubans d'une largeur se situant approximativement entre 20 et 30 mm. La figure unique annexée montre à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation pratique de l'invention. Le câble rubané 10 représenté sur la figure a les rubans de toutes les couches, ou d'au moins une partie des couches, et en particulier de la couche ou des couches les plus extérieures, dans le cas spécifique ayant un rayon r =-25 mm, enroulés en hélice à deux élé- ments 11 et 12. Le ruban 11 d'un élément est, par exm-- ple, de largeur 1 = 22 mm et est séparé du ruban 12 du second élément, ayant une largeur égale, d'un intervalle de largeur h = 1 mm. L'hélice à deux éléments de la figure a une inclinaison J = 73 . Concrètement, i peut s'assi- miler à l'angle formé par le bord 13 ou 14' respective- ment du ruban 11 ou 12 et l'axe longitudinal z du câble. On a trouvé que les meilleurs résultats sont obtenus avec i _ 750. On a constaté aussi que, d'une façon générale, on obtient des résultats optimaux avec une inclinaison de l'hélice d'environ 70 . Dans ce cas, l'effort longitudinal F1 qui agit dans des conditions de pliage sur le câble donne une composante Fn normale à l'inclinaison du bord 13 ou à l'intervalle 15 inférieure à celle que l'un aurait avec un angle ci > 750, comme c'est le cas, en l'état de la technique, quand on utilise des rubans d'une largeur limitée. On diminue ainsi sensiblement le risque de plis à lacune "gap". Cette diminution est d'autant plus forte qu'avec l'adoption d'une hélice à plusieurs éléments on peut choisir le nombre d'éléments qui permet, à parité de diamètre de la couche, un ruban qui donne une hélice d'une inclinaison propre à permettre la solution optimale. On obtient aussi les meilleurs résultats quand la largeur des rubans 1i et 12 s'en tient, comme dans le cas cité en exemple, à des valeurs limitées et se situe, en général, entre 20 et 30 mm. Cette manière de faire, alliée à la meilleure inclinaison de l'hélice a montré qu'elle di- minuait aussi notablement le risque des zones molles ("soft spots"). Il est possible que l'un des facteurs, mais certainement pas le seul, qui concourent à la dimi- nution de ce danger se trouve dans le fait qu'en ré- duisant l'intensité de la composante Fn agissant sur le ruban, celle-ci est absorbée par le ruban lui-même, lequel peut se déformer élastiquement en diminuant la tendance à lélarqissement des intervalles ou lacunes ("gaps") entre une spire et l'autre. C'est-à-dire que l'on réaliserait une structure géométrique qui, en inclinant d'une manière opportune les intervalles entre les rubans par rapport aux plans perpendiculaires à l'axe du câble, ne créerait pas de zone de glissement préférentielle dans lesdits plans. Un autre élément qui concourt à l'élimi- nation des zones molles ("soft spots") est aussi la largeur limitée que l'on peut donner aux rubans en choi- sissant l'hélice à plusieurs élé?ments la plus opportune, en fonction des résultats recherchés. Une largeur plus petite permet moins de frottement entre les couches adjacentes et, par suite, le retour des rubans, qui ont subi un glissemet relatif sous l'action du pliage, à la position de départ lors du redressement du câble. Avec l'invention, on réalise ainsi un câble rubané dans lequel, à la suite du pliage, l'iso- lant ne peut setrouver endommagé et n'a pas subi, en particulier, de modification locale dans la distri- bution du champ électrique. Bien entendu, le. rubanages des couches d'un câble rubané ne doivent pas nécessairement être réalisés de la manière enseigné par l'invention. Il sera parfois suffisant de rubaner selon l'invention une partie seulement des couches ou une seule couche au moins. De préférence, la ou les couches les plus exté- rieures ou de grand diamètre, là o dans les câbles utilisés jusqu'ici se concentrent le plus,les incon- vénients dont il a été parlé plus haut, serontréalisées selo. les enseignements de la présente invention. Les particularités de construction de. l'invention peuvent bien entendu varier selon les nécessités, étant également bien entendu que toutes les formes de réalisation possibles rentreront dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Câble électrique rubané, dans lequel il est prévu, entre chaque spire et la spire suivante du rubanage de chaque couche, enveloppant en hélice le conducteur, un intervalle (15), celui-ci étant décalé par rapport à l'intervalle entre deux spires correspondant à la ou les couche(s) adjacente(s) située(s) au-dessus et/ou au- dessous, caractérisé en ce que l'hélice selon laquelle est enroulé le ruban d'au moins une couche est à plusieurs éléments (11, 12). 1C 2.- Câble électrique rubané suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite hélice est à deux éléments (11,12). 3.- Câble électrique rubané suivant l'une ou l'autre des revendications qui précèdent, caractérisé en ce que ladite hélice a une inclinaison ( de 75 . 4.- Câble électrique rubané suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ladite inclinaison (> est'de préférence d'environ 70 . - 5.- Câble électrique rubané suivant l'une ou l'autre des revendications qui précèdent, caractérisé en ce que le ruban formant ladite hélice a une largeur (1) de moins de 30 mm.