Brevet FR2500204A1 — publié le 19820820

L'invention concerne des perfectionnements apportés aux câbles électriques, et plus particulièrement aux câbles électriques dont l'isolant est constitué d'un gaz comprimé. On a déjà proposé l'utilisation de câbles dont l'isolant est constitué d'un gaz comprimé, en particulier l'hexafluorure de soufre, dans les systèmes enterrés de transmission d'énergie à haute tension, par exemple pour relier des câbles aériens supportés par des pylônes dans la campagne à des installations urbaines. Dans le brevet britannique n0 1 280 762 (Central Electricity Generating Board), les pro- blèmes posés par les câblés isolés par un gaz comprimé sont brièvement décrits, et en particulier la nécessité de s'assurer que les tensions électriques de service, établies lorsque le câble est sous charge, n'excèdent la tension de claquage de l'isolant constitué du gaz comprimé. Comme cela est décrit dans le brevet no 1 280 762 précité, l'impor- tance des problèmes posés par la tension électrique de servi- ce est diminuée lorsque le câble est à l'intérieur d'une gaine conductrice de grand diamètre (il n'est pas rare de rencontrer des diamètres de l'ordre de 500 mm). Avec des diamètres de câbles d'une telle importance, il n'est pas particulièrement aisé de fabriquer en atelier le câble de sorte qu'il soit solidaire de sa gaine conductrice, et au lieu de cela, il est apparu plus pratique d'introduire le câble dans sa gaine sur chantier, des séparateurs étant uti- lisés pour maintenir les conducteurs du câble uniformément écartés de la gaine après l'introduction des conducteurs dans cette dernière sur chantier. Dans le dispositif décrit dans le brevet n0 1 280 762 précité, la gaine externe du câble est constituée d'un tube métallique, qui peut être ondulé afin qu'il ait une certaine flexibilité. Lc câble a deux ou plus de deux conducteurs internes qui sont torsadés les uns autour des autres, et une série de séparateurs est placée le long du câble, chaque séparateur étant réalisé en un matériau diélectrique solide et ayant un nombre de bandes radiales égal au nombre de conducteurs, les bandes Partant de l'axe du câble radialement vers l'extérieur entre les conducteurs. Pour maintenir la netteté de fabrication du câble que l'on obtient en atelier, dans le cas o le câble est introduit dans sa gaine sur chantier, on propose de présenter l'ensem- ble conducteur du câble à l'intérieur d'une gaine plastique, qui est enlevée au fur et à mesure que l'ensemble conducteur est introduit dans la conduite qui constitue la gaine exter- ne conductrice du câble, lorsque ce dernier se trouve dans sa configuration finale. L'inconvénient que présente le dispositif selon le brevet n0 1 280 762 précité est que, ni dans le cas o l'ensemble conducteur du câble est introduit dans une con- duite de gainage sur chantier, ni dans le cas o la gaine métallique est réalisée en atelier comme une partie intégran- te du câble, on ne peut garantir que la cavité du câble, des- tinée à être remplie par un isolant gazeux comprimé, est à l'abri de toute contamination, et en particulier d'une conta- mination par des particules métalliques qui peut conduire à un claquage de l'isolant. Si la gaine est fabriquée en atelier comme une partie intégrante du câble, des particules métalli- ques seront presque inévitablement présentes dans la cavité du câble. Si le câble doit être introduit dans un tube mé- tallique sur chantier, le gainage de l'ensemble conducteur du câble dans un revêtement plastique amovible permet de maintenir l'ensemble conducteur dans des conditions de pro- preté que l'on obtient en atelier, mais seulement jusqu'au moment o le revêtement est enlevé. Selon la présente invention, un câble isolé par un gaz comprimé comprend une gaine tubulaire de matière plas- tique, ondulée selon sa circonférence et qui peut contenir un organe électriquement conducteur, ladite gaine étant for- mée par extrusion sur un ensemble conducteur comprenant au moins un conducteur et des séparateurs ayant des bandes ra- diales qui sont en contact, par leurt; exLréptités externes, avec des portions de forme complémentaire de la gaine,.i bien que les tensions électr îqu(u; de S;ervice v;ont réduites au niveau des extrémités des séparateurs. La gaine peut com- prendre une matière plastique chargée de pahticules électri- quement conductrices, et peut être réalisée (par un procédé de double extrusion, par exemple) en même temps qu'une cou- che électriquement isolante, et l'ondulation de la gaine nécessaire à la flexibilité, peut être obtenue par extrusion de la gaine dans la zone opératoire d'une ma- chine à onduler sous vide appropriée par exemple. Le câble à isolant gazeux selon la présente inven- tion est ainsi entièrement fabriqué en atelier, et on peut aisément faire en sorte que les cavités prévues dans le câble pour l'isolation gazeuse soient à l'abri de la contamination à la fois pendant la fabrication du câble et ultérieurement. Une gaine métallique externe peut être réalisée sous la forme d'un élément solidaire du câble, et dans ce cas, cette gaine métallique externe est de préférence ondulée, ces ondulations épousant étroitement celles de la gaine plastique, ou, dans une variante, le câble peut être introduit dans un conduit métallique ou en un autre matériau, sur chantier; dans l'un ou l'autre cas, les cavités prévues dans le câble pour l'isolant gazeux sont protégées par la gaine plastique et sont à l'abri de la contamination. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée donnée ci-après d'un exemple de ré- alisation ainsi que de procédé de fabrication de cet exemple, lesquels seront décrits en référence aux figures annexées o: la figure 1 est une vue en élévation d'un câble à isolant gazeux selon la présenté invention, en coupe d'un côté de l'axe ou représenté de l'intérieur du câble; la figure 2 est une coupe d'une partie de la gaine ondulée de matière plastique du câble selon la figure 1, mon- trant la correspondance des formes des extrémités d'un sé- parateur et des ondulations; la figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 2; la figure 4 est une représentation schématique d'un exemple d'installation de fabrication pour la production de câbles selon la figure 1; la figure 5 représente plus en détail la tête d'ex- trusion et le dispositif de formation des ondulations de l'installation de la figure 4; et la figure 6 représente une variante de l'instal- lation de fabrication, qui n'est appropriée qu'à la produc- tion de longueurs de câble relativement courtes. Comme représenté d'abord sur les figures 1, 2 et 3, le câble 1 comprend un ensemble conducteur 2 équipé de sé- parateurs 3 écartés les uns des autres et qui peut être du type décrit dans le brevet no 1 280 762 précité. L'ensemble des conducteurs etdes séparateurs 2, 3 est contenu dans une gaine de matière plastique 4, qui est ondulée sèlon sa circonférence, comme représenté sur les figures. Les ex- trémités externes des séparateurs 3 se logent dans des déformations de forme complémentaire 5 de la gaine 4, et l'examen des figures 2 et 3 montre plus particu- lièrement que cette configuration assure le blindage élec- trique des extrémités des lames de séparateur et une réduc- tion correspondante de la tension électrique de service au niveau de ces extrémités. Comme représenté sur la figure 2, la gaine de matière plastique 4 peut avoir une couche interne électriquement conductrice, et une couche externe conductrice ou semi-conductrice; dans un câble de diamètre hors-tout de l'ordre de 225 mm par exemple, la couche inter- ne peut avoir une épaisseur de l'ordre de I mm par exemple, et la couche externe peut avoir une épaisseur de 3 mm par exemple. La gaine 4 peut par exemple être réalisée en poly- éthylène à haute performance. Sur la figure 4, se trouve schématiquement repré- sentée une ligne d'assemblage pour la fabrication du câble selon les figures 1 à 3. L'ensemble des conducteurs du câble qui se trouvent en réserve, est déroulé du tambour , au moyen d'un dispositif de traction approprié 11, du type à chenilles, qui alimente en conducteurs de câble un poste de nettoyage 12 o de l'eau chaude désionisée est pulvérisée sous pression sur les conducteurs. Puis les con- ducteurs du câble passent du poste de nettoyage 12 à une chambre 13 o l'air est filtré et dans laquelle un opé- rateur 14 veille à l'insertion synchronisée des séparateurs entre les conducteurs du câble. L'ensemble des conducteurs et des séparateurs est ensuite amené à lu tête 15 d'une ex- trudeuse 16, au niveau de laquelle la gaine en matière plas- tique est mise en place et à la suite deelaquelle les con- ducteurs gainés du câble traversent une machine à onduler sous vide appropriée 17, telle qu'une machine de type "Corma" par exemple, puis le câble gainé est entraîné sur un tambour d'enroulement 18. La figure 5 représente plus en détail la tête d'ex- trudeuse et la machine à onduler qui lui fait suite. Le montage assure la synchronisa- tion de l'insertion des séparateurs avec l'avance des con- ducteurs du câble vers l'extrudeuse et dans celle-ciet avec le fonctionnement de la machine à onduler, et tout moyen approprié peut être employé à cet effet. Comme représenté, la tête d'extrudeuse comprend un support rotatif de guidage 20 des séparateurs 3 insérés dans l'appareil, et comprend une extrudeuse principale 21 et une extrudeuse auxiliaire 22 pour la formation respectivement de la couche externe et de la couche interne de la gaine du câble. Un support 23 de guidage et de réduction de diamètre des séparateurs est disposé dans la tête d'extrudeuse et au-delà des filières et détermine l'importance de la réduction de dia- mètre de la gaine tubulaire extrudée, qui est indispensable pour assurer la venue en coïncidence des extrémités des bords du séparateur avec les déformations de la paroi de la gaine extrudée; comme on peut le constater sur la figure 5, le diamètre au niveau deMs extrémités des bords des séparateurs est plus grand que le diamètre final après réduction de la gaine extrudée. Dès que la gaine extrudée passe au-delà de l'extré- mité des supports 23 de réduction de diamètre, elle s'engage dans la machine à onduler 24, de type "Corma", qui est équi- pée de blocs de moulaqe 25 mobiles, est permettant, de façon en soi connue, une mise en forme sous vide et un refroidis- sement de la gaine extrudée. Comme on peut le constater sur la figure 5, les séparateurs sont reçus dans les blocs de moulage de forme appropriée, et sont:3tsparés les uns des autres d'une distance égale à la moitié du pas des conducteurs torsadés du câble, ces blocs de moulage de forme spéciale se confor- mant aux déformations produites dans la gaine extrudée par les extrémités des séparateurs. Tandis que le procédé décrit en référence aux fi- gures 4 et 5 est un procédé de fabrication en continu, la figure 6 correspond à un procédé qui n'est approprié qu'à la fabrication de courts tronçons. Une extru- deuse similaire à celle de la figure 5 est employée, et un moule 30 escamotable ou démontable, muni de séparateurs cap- tifs 31, est entraîné dans la tête d'extrudeuse de sorte qu'une couche de matière soit extrudée sur le moule. Lorsque le moule est mis sous vide, la gaine extrudée prend la forme des ondulations du moule. Le moule peut ensuite être replié ou démonté et retiré. Le procédé correspondant à la figure 6 n'est pas un procédé de fabrication recommandé pour la production de grandes longueurs de câble mais repré- sente plutôt un procédé facile à mettre en oeuvre pour fabriquer des tronçons de câble, devant par exemple subir des essais. Le câble à isolant gazeux réalisé selon la pré- sente invention est ainsi fabriqué en atelier, l'ensemble des conducteurs et des séparateurs étant rendu solidaire de la gaine de matière plastique, et, l'obturation des extré- mités pour le transport du câble au chalntier d'installation permet aux cavités prévues dans le câble pour l'isolant gazeux de rester aussi propres que lorsque le câble est fabriqué. La gaine de Matière plastique peut être d'une solidité suffisante pour résister aux pressions inter- nes du gaz prévues en service, mais dans une variante, et comme déjà mentionné, une enveloppe métallique externe peut être prévue. Le câble peut être posé sur chantier, dans l'état dans lequel il se trouve, dans une tranchée spécialement préparée, en particulier dans le cas o le câble est muni d'une enveloppe métallique externe, qui peut être entourée de couches externes supplémentaires anti-corrosion, mais le câble est normalement prévu pour être posé dans une con- duite ou un tube qui peut être métallique, en grès ou en béton, ou dans un tube composite de plastique armé de métal par exemple. Différentes variantes et différentes modifications sont possibles sans sortir du cadre de la présente invention. Par exemple, on a décrit ci-dessus un procédé de fabrication en continu, représenté sur la figure 4, et un procédé dis- continu, essentiellement considéré comme susceptible d'appli- cation pour la seule production de courts tronçons de câble, comme représenté sur la figure 6. Une autre possibilité est un procédé discontinu qui peut être utilisé pour la fabrication de longueurs d'environ 100 m. Selon cette variante, une modification du procédé décrit en référence à la figure 4 peut être telle que l'ondulation de la gaine extrudée n'est pas réalisée immédiatement après l'extrusion, mais e.u contraire, la gaine extrudée autour de l'ensemble des conducteurs et des séparateurs peut sortir du plan horizontal de façon qu'elle forme un tronçon droit et non ondulé de câble qui est ultérieurement on- dulé. L'ondulation ultérieure peut être effectuée soit au même endroit, soit à un endroit différent, en coupant ou sans couper le câble, et en particulier sa gaine extrudée, par exemple au moyen d'une machine à onduler permettant le réchauffage de la gaine extrudée et l'application des ondu- lations au moyen de matrices sous vide, une telle machine à onduler étant conçue soit pour se déplacer le long de la gaine extrudée du câble soit pour (lue la gaine la traverse, des moyens étant prévus pour coordonner le fonctionnement de la machine à onduler et la mise en place des séparateurs. REVENDICATIONS 1. Câble électrique pour installation de transport de puissance à haute tension, caractérisé en ce qu'il com- prend plusieurs conducteurs internes (2) qui sont torsa- dés ensemble, une gaine (4) en matière, plastique extrudée qui leur est solidaire, d'un diamètre interne sensiblement supérieur au diamètre externe hors-tout des conducteurs torsadés, de sorte qu'une cavité est délimitée autour desdits conducteurs dans la gaine, un gaz comprimé isolant placé dans la cavité lorsque le câble est en service, et plusieurs séparateurs (3) supportant les conducteurs dans la gaine plastique à des emplacements qui sont distants les uns des autres le long de l'axe du câble, chacun desdits séparateurs étant réalisé en une matière diélectrique solide et ayant un nombre de bandes généralement radiales, en contact avec les conducteurs torsadés et venant en contact avec la paroi interne de ladite gaine de matière plastique, l'extrémité externe de chacune desdites bandes radiales étant en contact avec des parties de forme complémentaire de ladite gaine de matière plastique, -si bien que les tensions électriques de service au niveau des extrémités des séparateurs sont réduites. 2. Câble électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite gaine de matière plastique extrudée 14) est ondulée selon sa circonférence, et les parties de forme com- plémentaire de la gaine qui sont en contact avec les extré- mités les plus externes des bandes radiales sont formées par des déformations locales de la gaine ondulée autour des extrémités des bandes. 3. Câble électrique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la gaine extrudée (4) comprend une couche isolante et une couche semi-conductrice. 4. Câble électrique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend de plus une gaine métallique externe qui lui est solidaire. 5. Câble électrique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le gaz isolant comprimé comprend de l'hexafluorure de soufre. 6. Procédé de fabrication d'un câble électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend: l'avance continue desdits conducteurs internes (2) provenant d'une réserve de ces derniers vers un poste de traitement, la torsion des conducteurs (2) les uns autour des autres et l'insertion des séparateurs (3) à des emplacements également espacés les uns des autres le long des conducteurs torsadés, l'alimentation continue en conducteurs torsadés et en séparateurs d'une tête d'extrudeuse pour l'extrusion de ladite gaine de plastique sur ces derniers, et l'extrusion en continu de la gaine (4) de matière plastique sur les conducteurs torsadés et les séparateurs afin qu'elle forme une gaine de forme générale cylindrique ayant un diamètre interne tel que l'extrémité externe de chacune desdites bandes de séparateur forme une déforma- tion locale dirigée vers l'extérieur de la gaine extrudée (4) de telles déformations constituant lesdites parties de forme complémentaire de la gaine. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la gaine de matière plastique extrudée (4) a un diamètre réduit dans une mesure prédéterminée afin que les ex- trémités des bandes des séparateurs coïncident avec les déformations de la gaine extrudée. 8. Procédé selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'il comprend de plus l'ondulation de la gaine (4) externe par la mise en forme sous vide de celle- ci. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'ondulation de la gaine est synchronisée avec l'in- sertion des séparateurs dans les conducteurs torsadés (2). 10. Procédé selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que la gaine extrudée comprend plusieurs couches extrudées simultanément. 11. Procédé selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend de plus l'extrusion d'une gaine métallique autour de la gaine extrudée (4). 12. Appareil de fabrication d'un câble électrique selon la revendication 1, par un procédé selon la revendica- tion 6, ledit appareil étant caractérisé en ce qu'il com- prend un poste de travail pour l'insertion des sépara- -teurs (3) dans les conducteurs torsadés (2), une tête (15) d'extrudeuse destinée à extruder la gaine (4) de matière plastique autour des conducteurs tor- sadés 12)et des séparateurs associés (4), la tête d'extrudeuse présentant un alésage débouchant destiné au passage des conducteurs et des séparateurs associés, et un orifice d'extrusion annulaire entourant ledit alésage, un élément support rotatif (20) monté dans l'alésage débouchant de l'extrudeuse et destiné à positionner et à guider les séparateurs lors de leur passage dans la tête (15) d'extrudeuse, ledit élément support s'étendant vers l'aval de la tête d'extrudeuse au-delà de l'orifice d'extrusion annulaire afin qu'il forme un support de réduction de diamètre de la matière extrudée sortant de l'orifice d'extrusion, et une machine à onduler (17) placée à la sortie de l'extrudeuse, et synchronisée avec l'insertion des séparateurs (3) dans les conducteurs torsadés (2). 13. Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que la tête (15) d'extrudeuse est destinée à extruder simultanément plusieurs gaines de matière plastique, si bien que le câble est formé d'une gaine multicouche. 14. Appareil selon l'une des revendications 12 et 13, caractérisé en ce que la machine à onduler (17) comprend des blocs de moulage mobiles (25) destinés à s'assembler t t délimi- ter un tube de moulage mobile destiné à la mise en forme sous vide de la gaine extrudée t la configuration ondulée requise.