Brevet FR2498022A1 — publié le 19820716

La présente invention concerne des perfectionnements aux jonctions de conducteurs électriques isolés et,plus particulièrement,un procédé de réalisation de jonctions de câbles électriques à isolant sec pour réseaux d'énergie à haute et très haute tension. La réalisation du jonctionnement de câbles d'énergie à isolant sec pour tensions élevées pose essentiellement des problèmes en ce qui concerne la reconstitution de l'isolant au droit de la jonction des deux âmes ou torons de câble jonctionnés.Les techniques actuellement utilisées recourent à la reconstitution de l'isolant par moulage injecté, par rubSgJ6e ou par assemblage d'éléments préfabriqués.La reconstitution de l'isolant par moulage par injection présente des inconvénients tenant à la complexité de mise en oeuvre impliquant une main d'oeuvre spécialement qualifiée,à la nécessité de disposer et d'utiliser des matériels importants en volume et en investissement, et également à la longue durée de réalisation.La reconstitution de l'isolant par rubannage est plus rapide que la précédente mais présente également des inconvénients propres tenant,notamment,à la préparation des têtes de câbles,à l'incertitude de fiabilité et de reproductibilité du fait que la qualité electrique de la jonction dépend pour de larges mesures de la régularité de la constante nécessaire de la tension mécanique exercée manuellement par le mon teur sur le ruban,et,au plan économique,aux difficultés d'approsivionnement de rubans électriques dont les caractéristiques dimensionnelles et les propriétés physiques et chimiques soient parfaitement constantes.Comme l'autre technique susmentionnée,le procédé par rubannage impose également l'utilisation d'une main-d'oeuvre qualifiée.D'autre part,les caractéristiques de tenue sous-tension électrique,quoique bonnes,sont notablement inférieures à celles de la reconstitution de l'isolant par moulage et injection.Enfin,dans le cas du jonctionnement de câbles à isolant réticulé,le matériau constitutif des rubans employés doit être généralement lui-même réticulé,soit d'origine,soit au moyen d'une opération de réticulation par échauffement sous pression après la reconstitution de l'isolant,cette opération nécessitant pour sa part,également,l'utilisation d'un matériel important en volume et en investissement.La reconstitution de l'isolant par assemblage de constituants préfabriqués offre,par rapport aux techniques ci-dessus mentionnées,l'avan- tage d'être plus rapide et de permettre le contrôle en usine des éléments préfabriqués.Mais cette technique présente également des inconvénients tenant,notamment, au nombre et à la complexité des éléments préfabriqués des dispositifs d'assemblage existant au mode d'exécution de la jonction entralnée par la nécessité d'assurer un positionnement et un maintien en contact parfaits dans l'élément préfabrique,sans présence de voile gazeux,afin d'obtenir des caractéristiques de tenue sous tension électrique satisfaisantes. La présente invention a précisément pour objet d'obvier aux inconvénients des techniques ci-dessus en proposant un procédé de réalisation de jonctions de câbles offrant d'excellentes caractéristiques électriques,très stables en service, de réalisation rapide,et suivant une procédure ne présentant plus aucune complexité,n'impliquant pas de moyens ni de mise en oeuvre de matériel importants,pour en permettre l'exécution dans de très bonnes conditions de fiabilité sans présence de voile gazeux préjudiciable. Pour ce faire,le procédé de réalisation de jonction de conducteurs électriques à isolant sec selon la présente invention comprend l'étape de mettre en place,par emmanchement,au moins un élément tubulaire isolant élastique préformé au niveau de la jonction des conducteurs et de terminer l'enveloppe isolante reconstituée par coulage et mise en forme à froid d'une composition de matériau synthétique normalement à l'état fluide et polymérisant ou réticulant dans des conditions ambiantes. Selon une autre caractéristique de la présente invention,la reconstitution d'isolant s'effectue,de façon avantageuse,par la mise en oeuvre d'une série de constituants pré-formés incluant,outre l'élément tubulaire isolant unitaire ou en deux parties séparées,des éléments déflecteurs de champ,et un manchon en matériau élastique conducteur de l' & ectricité,qui,as- sociés à l'utilisation d'un matériau synthétique normalement à l'état fluide coulable et polymérisable ou réticulable à froid et à la pression atmosphérique,permettent la réalisation très rapide d'une jonction isolée présentant des caractéristiques électriques parfaites et sans infrastructure ou équipements particuliers in situ. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation,donnés à titre illustratif mais nullement limitatif,faite en relation avec les dessins annexés, sur lesquels La figure 1 représente,schématiquement,une jonction réalisée selon le procédé de l'invention mettant en oeuvre deux blocs isolants pré-formés; et La figure 2 représente une variante de réalisation de la jonction réalisée suivant le procédé de l'invention,mettant en oeuvre un élément tubulaire isolant allongé unique. Sur les figures,les éléments analogues ou identiques portent les mêmes chiffres de référence,éventuellement indi cés pour des raisons de clarification et de distinction. Sur les figures,on a représenté deux extrémités aboutées de câbles électriques isolés à isolant sec dont on recon nuait les âmes ou torons l,l'enveloppe isolante 2,dont les parties d'extrémité ont été enlevées pour dénuder les torons 1 et permettre leur raccordement,et l'écran conducteur non métallique 3 entourant l'enveloppe isolante 2 des c bles.Le raccordement A des torons 1 est réalisé,classiquement,par un procédé faisant intervenir la chaleur,tel que par soudage,ou,dans les conditions et températures ambiantes par un procédé mécanique tel que par poinçonnage ou par rétreint.Le dénudage des extrémités à jonctionner des torons 1 est effectué par sectionnement droit de l'enveloppe isolante 2,perpendiculairement aux torons.Une fois la jonction entre les éléments conducteurs électriques effectuée,il faut reconstituer un entourage isolant au droit de cette jonction pour restituer la continuité d'isolation entre les enveloppes isolantes 2. Autour des extrémités jonctionnées A des torons 1 est tout d'abord disposée une électrode métallique cylindrique 4,constituée d'une pièce usinée en deux parties en aluminium,en cuivre ou en autre alliage bon conducteur de l'électricité et de la chaleur,sur laquelle est emmanché étroitement un manchon pré-formé 5,en matériau conducteur de l'électricité présentant une élasticité par exemple en caoutchouc aux silicones rendu conducteur par adjonction de charges de noir de carbone,le manchon 5 comportant éventuellement des bourrelets d'extrémité 50 pour une meilleure application à débordenent sur les pattes d'extrémités en regard des erveloFFes isolantes 2. L'isolation de la zone de jonction est délimitée axia lement,conformément à l'invention,par deux déflecteurs de champ 6,en matériau élastique conducteur de l'électricité,par exemple en caoutchouc ayant des charges de noir de carbone, s'étendant chacun en recouvrement sur l'extrémité correspondante de l'écran conducteur non métallique des câbles 3.Ces déflecteurs de champ peuvent entre réalisés par rubannage de rubans conducteurs ou,avantageusement,sous forme de constituants pré-formes à configuration tronconique ou encore par ccmbinai- son de ces deux techniques. Dans le mode de réalisation de la figure l,on emmanche sur les tettes de c ble,avant leur raccordement,deux blocs isolants en matériau élastique 7,ayant la configuration représentée sur la figure et présentant une surface tronconique convergente 8. Beys blocs isolants sont réalisés en caoutchouc au silicone, en EPDM ou en toute matière plastique ou elastomérique isolante compatible avec le matériau coulable de finition,ainsi qu'on le verra plus loin.Dans ce mode de réalisation,les déflecteurs de champ 6 peuvent entre pre formés par moulage en même temps que les blocs isolants 7, en adhérant ainsi étroitement à ceux-ci pour former un ensemble unitaire.De même, alors que le manchon pré-formé en matériau élastique conducteur 5 peut être réalisé sous la forme d'un constituant indépendant, il peut l'hêtre sous la forme de deux parties pré-formées en même temps que les blocs isolants 7, en étant ainsi également rendu solidaire de ceux-ci. Conformément à l'invention, dans l'espace en forme de couronne à profil transversal d'enclume laissé entre les extrémités convergentes en regard 8 des blocs isolants 7 autour du manchon conducteur 5, est coulée et moulée, par exemple entre deux coquilles, une composition de matériau synthétique 9 polymérisant ou réticulant à la température ambiante et sous la pression atmosphérique, tel que par exemple, une résine époxy, un polyuréthane ou un polyester ou, de préférence, un élastomère silicone bi-composants.Cette composition de matériau présente, dans les conditions ambiantes, au moment de la coulée, une faible viscosité permettant un remplissage rapide, homogène et intégral du volume à remplir.La polymérisation ou la réticulation résulte soit du mélange de deux ou plusieurs composants, soit de 1 'incor- poration dans le polymère de base d'un agent de durcissement ou d'un catalyseur,ces opérations étant effectuées immédiatement avant la coulée de la composition de matériau. Après durcissement, le matériau résultant offre des qualités mécaniques et diélectriques requises pour la reconstitution parfaite de l'isolant du câble haute tension. Ce matériau adhère parfaitement sur les constituants pré-formés précédemment mis en place,permettant ainsi d'obtenir une reconstitution d'isolant parfaitement homogène et sans présence de voile gazeux.Pour faciliter le montage des différents éléments préformés, on peut utiliser en outre un lubrifiant diélectrique liquide ou visqueux,qui susorxme en outre tout risque de présence de voile gazeux dans la jonction ainsi réalisée. Dans le mode de réalisation de la figure 2, on place sur une des têtes de câbles, avant leur raccordement, un élément tubulaire ou manchon isolant allongé 7' en maté riau élastique identique à celui des blocs isolants 7, le manchon 7' étant ramené en position définitive autour du manchon élastique conducteur 5 et débordant largement sur les enveloppes isolantes 2 des câbles jonctionnés, après raccordement des torons 1 et mise en place de l'électrode 4 et du manchon conducteur 5. Ici, encore, les déflecteurs de champ 6 peuvent être avantageusement réalisés sous forme de constituants préformés, par coulée et réticulation ou polymérisation en place dans les conditions ambiantes, par rubannage ou par une combinaison de ces procédés.Dans le volume délimité par la périphérie du manchon isolant 7' et les extrémités en regard des déflecteurs de champ 6 est coulée et moulée la composi ticn de matériau synthétique 9 polymérisant ou réticulant dans les conditions ambiantes 8, comme dans l'exemple ci-dessus. Dans l'un ou l'autre mode de réalisation, les différents constituants pré-formés élastiques (manchon conducteur 5, déflecteurs de champ 6, blocs isolants 7 ou manchon allongé isolant 7') présentent respectivement des diamètres intérieurs légèrement inférieurs aux diamètres extérieurs des éléments sur lesquels ils sont disposés de manière à être maintenus en place par serrage élastique pendant le fonctionnement des câbles.De façon plus spécifique, le manchon élastique conducteur 5 a un diamètre, au repos, légèrement inférieur au diamètre externe de l'électrode 4, le diamètre interne des blocs isolants 7 ou du manchon allongé isolant 7' est, au repos, légèrement inférieur au diamètre externe de l'enveloppe isolante 2 des câbles, tandis que le plus petit diamètre interne des déflecteurs de champ 6 est inférieur au diamètre externe de l'écran conducteur non métallique 3 du câble. Dans la description qui précède on s'est limité aux aspects tenant au raccordement des torons ou âmes des câbles et à la reconstitution de l'enveloppe isolante proprement dite de ceux-ci, la reconstitution des écrans, métalliques ou non, et de la protection extérieure des câbles étant effectuée selon des modalités analogues à celles normalement employées dans les techniques actuellement en vigueur et supposées ici connues. Quoique la présente invention ait été décrite en relation avec des modes de réalisation particuliers,elle ne s'en trouve pas limitée mais est au contraire susceptible de modifiations et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Procédé de réalisation de jonction de conducteurs électriques à isolant sec, comprenant les étapes de dé nuder les extrémités des conducteurs à joindre et de reconstituer une enveloppe isolante au moins au droit de la jonction des conducteurs, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de mettre en place, par emmanchement au niveau de la jonction (A), au moins un élément isolant elasti- que pré-formé (7; 7') et de terminer l'enveloppe isolante reconstituée par coulage et mise en forme à froid d'une composition de matériau synthétique isolant (9) polymérisant ou réticulant dans les conditions ambiantes. 2 - Procédé selon la revendication I,oractérisé en ce outil comporte l'étape de mettre en place, de part et d'autre de la jonction (A), des éléments déflecteurs de champ (6) en matériau électriquement conducteur, délimitant axialement l'enveloppe isolante reconstituee. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes d'emmancher sur les conducteurs isolés à joindre des éléments déflecteurs de champ préformés (6) en matériau élastomère élastique rendu électriquement conducteur. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes d'emmancher, sur les conducteurs isolés à joindre, deux blocs isolants (7) en matériau élastique en laissant axialement, entre eux, au niveau de la jonction (A) des conducteurs électriques (1), un espace annulaire dans lequel est coulée la composition de matériau isolant synthétique (9). 5 - Procédé selon la revendication 3 et la revendication 4, caractérisé en ce que les éléments déflecteurs de champ (6) sont pré-assemblés sur les blocs isolants (7). 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes d'emmancher sur l'un des conducteurs isolés à joindre un élément tubulaire isolant élastique allongé (7'), à ramener après raccordement des conducteurs (1), la zone médiane de cet élé- ment tubulaire autour de la zone de jonction (A) des conducteurs, et à couler la composition de matériau isolant synthétique (9) autour de cet élément tubulaire allongé. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape préalable de mettre en place , autour des zones dénudées jointes des conducteurs électriques (1), un moyen de manchon pré-formé (5) en matériau élastique conducteur de 'électricité. 8 - Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape initiale, avant la mise en place du moyen de manchon préformé (5), de mettre en place une électrode métallique cylindrique (4) autour des zones dénudées des conducteurs électriques raccordés (1), en contact avec celles-ci, le moyen de manchon préformé conducteur (5) étant emmanché sur l'électrode (4) et débordant axialement de celle-ci. 9 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la composition de matériau isolant synthétique coulé (9) est un élastomère silicone bi-composants. 10 - Equipement pour la réalisation de jonction de conducteurs électriques à isolant sec selon le procédé de la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend : un moyen d'électrode cylindrique métallique (4) de diamètre interne correspondant au diamètre externe des conducteurs électriques raccordés (1); un moyen de manchon pré-formé en matériau élastique électriquement conducteur (5) de diamètre interne, au repos, légèrement inférieur au diamètre externe du moyen d'électrode (4); une paire d'éléments déflecteurs de champ (6) en matériau élastique, de forme tronconique, de diamètre interne minimal légèrement inférieur au diamètre de l'enveloppe isolante (2) des conducteurs isolés; au moins un élément tubulaire isolant élastique (7 ;7') de diamètre interne légèrement inférieur au diamètre externe des enveloppes isolantes (2) des conducteurs isolés; et, une composition de matériau isolant synthétique (9) normalement à l'état fluide, coulable et polymérisable ou réticulable dans les conditions ambiantes.