Brevet FR2587854A1 — publié le 19870327

La présente invention concerne un terne enterré de transport d'énergie électrique à très haute, haute ou moyenne tension, le mot "terne" désignant l'ensemble des trois câbles de transport dans un réseau triphasé. Dans ce domaine, on connaît à l'heure actuelle des ternes enterrés dont chacun des trois câbles comprend une âme conductrice entourée d'une gaine isolante et d'une armature métallique extérieure, les trois câbles ainsi isolés et protégés étant par exemple respectivement logés dans trois caniveaux équidistants en béton, disposés parallèlement au fond de la tranchée, les caniveaux munis de leur couvercle associé étant recouverts d'une matière telle que du sable jusqu'à une hauteur suffisante pour -placer un treillage isolant avant le remblayage final de la tranchée. On sait que, du fait des distances relativement faibles séparant l'amie conductrice sous tension et l'armature métallique extérieure dans un câble souterrain du type précité, ces deux éléments concentriques se comportent électriquement comme des condensateurs produisant un courant réactif qui est proportionnel, d'une part, à la longueur du câble et, d'autre part, à la tension d'exploitation. Par exemple, pour les meilleurs câbles utilisés actuellement, qui sont généralement isolés au polyéthylène basse ou haute densité, la distance de transport d'énergie électrique entraînant une réduction de la puissance active de 5 % est de l'ordre de 30 à 35 km pour des tensions d'aiimentation usuelles de 130/225 kV et une âme conductrice présentant une section de passage utile de 1200 mm2, cette perte de puissance correspondant à une capacité linéique d'environ 170 à 190 nF/km. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en fournissant un terne enterré dans lequel non seulement la capacité linéique de chacun des trois cables est réduite dans des proportions importantes, ce qui permet d'augmenter dans des proportions correspondantes la longueur de câble enterré considérée comme admissible pour le transport d'énergie dans le réseau, mais également le coût général de fabrication et de mise en place du terne enterré est nettement inférieur à ce qui était connu jusqu'ici. Plus précisément, dans un terne enterré de transport d'énergie électrique triphasée à très haute, haute ou moyenne tension, conforme à l'invention, dans lequel les trois câbles du terne sont du type à âme conductrice et sont entourés d'une gaine isolante et d'une armature métallique, lesdits câbles étant disposés parallèlement les uns aux autres selon des positions sensiblement équidistantes en section droite dans la partie inférieure d'une tranchée, chaque câble est constitué par l'âme conductrice nue, avec ou sans écran semi-conducteur mince,-la gaine isolante est commune aux trois âmes et est constituée par de l'asphalte électriquement isolant, les âmes des trois câbles étant noyées et maintenues en place dans l'asphalte qui est coulé in situ dans la tranchée et présente en section droite une forme sensiblement rectangulaire, et l'armature est commune aux trois âmes et est constituée par une enveloppe métallique entourant étroitement l'asphalte. Selon d'autres caractéristiques - le terne comprend des entretoises constituées par une matière électriquement isolante, disposées à l'intérieur de l'armature et transversalement par rapport aux âmes des câbles, et dont le bord supérieur comporte trois encoches équidistantes destinées à supporter respectivement les âmes des trois câbles, lesdites encoches pouvant par exemple être situées à environ mi-hauteur des parois latérales de l'armature métallique à section droite rectangulaire formée autour de l'asphalte, - l'armature peut être constituée par exemple par un revêtement métallique souple qui est disposé contre le fond et les parois latérales de la tranchée préalablement à la coulée de l'asphalte et qui est rabattu et soudé en épousant la forme rectangulaire de l'asphalte, ou bien par un élément métallique rigide à section droite en U qui est disposé longitudinalement au fond de la tranchée préalablement à la coulée de l'asphalte sur lequel est assujetti un couvercle métallique, - de préférence l'asphalte présente une résis tivité électrique supérieure à environ 1013 cm, une rigidi- té électrostatique à 50 Hz et 50"C supérieure à environ 10 MU/m, une constante diélectrique à 50.C inférieure ou égale à environ 3,5 et une conductivité thermique supérieure à environ 0,7 W/m C. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente une vue en coupe transversale d'une forme de réalisation préférée du terne selon l'invention au fond d'une tranchée, la figure 2 représente une vue de face d'une forme de réalisation possible d'entretoises transversales faisant partie du terne représenté sur la figure 1, et les figures 3 et 4 représentent une vue de face de deux autres formes de réalisation possibles d'entretoises transversales. Sur ces dessins, les mêmes références désignent les mêmes éléments. En se référant aux figures 1 et 2, un terne enterré de transport d'énergie électrique triphasée à très haute, haute ou moyenne tension est désigné dans son ensemble par 1. Les trois câbles 2, 3 et 4 du terne 1 sont du type à âme conductrice et sont entourés d'une gaine isolante et d'une armature métallique, lesdits câbles étant disposés parallèlement les uns aux autres selon des positions sensiblement équidistantes en section droite dans la partie inférieure d'une tranchée 5. Selon une particularité essentielle de l'invention, chacun des câbles 2 à 4 est constitué par la seule âme conductrice nue avec ou sans écran semi-conducteur mince, ladite âme conductrice comprenant généralement des torons de fils en cuivre ou en aluminium avec ou sans brin de renforcement central en acier. En outre, la gaine isolante est commune aux trois âmes 2 à 4 et est constituée par de l'asphalte 6 électriquement isolant, les âmes des trois câbles étant noyées et maintenues en place dans l'asphalte 6 qui est coulé in situ dans la tranchée 5 et présente en section droite une forme sensiblement rectangulaire. Enfin, l'armature est commune aux trois âmes 2 à 4 et est constituée par une enveloppe métallique 7 entourant étroitement l'asphalte 6. En ce qui concerne l'armature 7, cette dernière peut, par exemple, être constituée par un revêtement métallique souple à enduit bitumineux, tel que ceux utilisés notamment pour la couverture de toitures, ledit revêtement étant disposé contre le fond 8 et les parois latérales 9 et 10 de la tranchée 5 préalablement à la coulée de l'asphalte 6 et étant ensuite rabattu et soudé en épousant la forme rectangulaire de l'asphalte après durcissement de ce dernier. A titre de variante, l'armature 7 peut être constituée par un élément métallique rigide à section droite en U (non représenté), qui est disposé longitudinalement au fond de la tranchée 5 préalablement à la coulée de l'asphalte 6 et sur lequel est assujetti un couvercle métallique (non représenté) après durcissement dudit asphalte, ledit couvercle étant de préférence une simple plaque plane rendue solidaire des bords supérieurs des flancs de l'élément en U. Selon une autre variante, l'élément métallique rigide et son couvercle associé peuvent présenter ensemble une section droite sensiblement circulaire, le couvercle correspondant à un arc de cercle de longueur aussi réduite que, possible pour augmenter la contenance en asphalte de l'élément circulaire inférieur afin de mieux noyer et isoler les trois âmes conductrices. Il y a lieu de se rendre compte que l'asphalte 6 est coulé à chaud in situ dans l'enveloppe métallique 7, que cette dernière soit souple ou rigide. Dans ces conditions, pour que les âmes conductrices 2 à 4 soient disposées et maintenues parallèlement les unes aux autres selon des positions sensiblement équidistantes en section droite dans la partie inférieure de la tranchée 5 avant la coulée, il est nécessaire que le terne 1 comprenne des entretoises 11 qui sont constituées par une matière électriquement isolante, telle que du bois ou une autre matière compatible avec l'asphalte 6 et ayant une température de fusion nettement supérieure à celle dudit asphaltede manière à permettre la coulée à chaud de ce dernier tout en évitant toute migration ultérieure des âmes conductrices 2 à 4 échauffées par le passage du courant. A cet effet, chaque entretoise 11 est disposée à l'intérieur de l'armature 7 et transversalement par rapport aux âmes 2 à 4 des câbles et son bord supérieur 12 comporte trois encoches équidistantes 13, 14 et 15 destinées à supporter respectivement les trois âmes 2, 3 et 4 des câbles. En outre, chaque entretoise peut être pleine ou comporter des évidements et des pattes inférieures et latérales 16 se terminant par des parties évasées ou coudées (non représentées) destinées à porter longitudinalement contre les parois inférieure et latérales ou la paroi circulaire ou présentant une autre forme de l'armature 7. Dans le cas représenté sur la figure 1, les âmes conductrices 2 à 4 sont disposées selon une nappe horizontale et, en se référant à la figure 2, les encoches équidistantes 13 à 15 des entretoises 11 permettant d'obtenir cette disposition sont situées dans un même plan horizontal, de préférence à environ mi-hauteur dès parois latérales 17 de l'armature métallique 7 à section transversale rectangulaire formée autour de l'asphalte 6. Il est évident que d'autres configurations d'encoches peuvent également être envisagées. Par exemple, en se référant aux figures 3 et 4, celles-ci représentent des entretoises 18 et 19 comportant trois encoches équidistantes 13 à 15 disposées respectivement en triangle pointe en haut et en triangle pointe en bas. Dans ces deux cas, la distance entre les parois latérales 17 de l'enveloppe métallique 7 peut être légèrement réduite tandis que la hauteur desdites parois latérales doit être légèrement augmentée. Il est encore possible d'envisager une configuration selon une nappe inclinée, voire une nappe verticale, auquel cas les encoches devraient présenter chacune la forme d'un crochet.En outre, les entretoises pourraient avantageusement être remplacées par un lit d'une matière non conductrice et particulièrement "poreuse" vis-à-vis de l'asphalte liquide, résistant à la fois à la température de coulée dudit asphalte et au poids des âmes conductrices, par exemple une laine d'un matériau électriquement isolant ou un lit de petits blocs électriquement isolants, notamment à base d'asphalte, disposés façon non jointive. Il y a lieu de noter également que l'asphalte pourrait être coulé en plusieurs temps, que les entretoises soient pleines ou qu'elles comportent des évidements. En particulier, dans le cas de la disposition des âmes conduc trices 2 à 4 en une nappe horizontale,-l'asphalte électrique ment isolant 6 peut être coulé selon deux opérations distinc tes, la première consistant à remplir l'armature métallique 7, de préférence avant la pose des âmes des câbles, jusqu'à atteSndrt Im xniveau lighrement inférieur à celui des encoches 13 à 15 des entretoises 11, et la seconde consistant à rem plir ladite armature, après la pose des âmes des c bles,jus- qu'à atteindre le bord supérieur des parois latérales 17 de l'armature. En ce qui concerne ledit asphalte 6 formant une gaine électriquement isolante commune aux trois âmes conduc trices 2 à 4, ce dernier peut comprendre en poids - 23 % de charge calcaire se présentant sous la forme d'une farine dont les éléments ont des dimensions --~deréférence~inférieures à BO microns, - 42 % de sable présentant une granulométrie inférieure à4 mm, - 10 % de gravillons présentant une granulométrie comprise entre 2 et 4 mm, - 15 % de poudre d'asphalte naturel, et - 10 % de bitume ayant de préférence un indice de pénétrabilité compris entre 4û et 50. Les recherches qui ont conduit à l'invention ont montré que, quelle que soit sa composition, l'asphalte électriquement isolant 6 doit présenter un certain nombre de propriétés électriques et thermiques, notamment - une résistivité électrique supérieure à environ 1013 cm, - une rigidité électrostatique, parfois dénommée "diélectrique", supérieure à environ 10 MU/m à 50 Hz et 50"C, - une constante diélectrique inférieure ou égale à environ 3,5 à 50au, - un angle de perte inférieur ou égal à environ 0,003, et - une conductivité thermique supérieure à environ 0,7 W/m C. En effet, si l'on reprend les dimensions données dans l'exemple précédemment indiqué pour les meilleurs câbles connus, à savoir une section de passage utile de 1200 mm2, celle-ci correspond à un rayon de 23 mm pour chaque âme conductrice 2, 3 ou 4. Par ailleurs, les âmes équidistantes et disposées en nappe horizontale comme représenté sur la figure 1 sont séparées de préférence par une distance de l'ordre de 20 cm au milieu d'un barreau rectangulaire d'asphalte durci ayant environ 1 m de large et 60 cm de hauteur. Le rayon moyen entre chaque âme conductrice formant l'un des câbles 2 à 4 du terne et l'enveloppe métallique formant l'armature 7 commune aux trois âmes peut alors être considéré comme ayant pour valeur environ 40 cm. Dans ces conditions, en tenant compte de ces dimensions et des propriétés préférées indiquées ci-dessus pour l'asphalte 6, il est possible de calculer la capacité linéique moyenne entre chaque âme conductrice du terne 1 et l'enveloppe métallique commune et l'on obtient une valeur d'environ 70 nF/km ce qui est à peu près 2,5 fois moins que la capacité linéique des meilleurs câbles utilisés actuellement et cette réduction importante du courant réactif permet d'augmenter dans les mêmes proportions la longueur enterrée admissible pour le transport de la même quantité d'énergie électrique. En outre,l'ensemble de la fabrication et de la pose dudit terne enterré selon l'invention revient nettement moins cher au kilomètre que dans le cas de trois câbles isolés, protégés et logés séparément dans des caniveaux en béton selon les procédés connus. Il est clair en effet que, du point de vue fabrication et manutention, les âmes conductrices nues avec ou sans écran semi-conducteur mince coûtent considérableloent moins cher que les câbles de ne me section utile à gaine isolante et armature métallique, alors que le remplacement des trois caniveaux en béton et de la couverture de sable par une enveloppe métallique et une coulée d'asphalte n'entraîne pas de coûts supplémentaires particulièrement importants. Il y a lieu de noter également qu'il n'est pas nécessaire d'ajouter une couche de sable sur l'enveloppe métallique entourant l'asphalte et qu'il est préférable et moins coûteux de placer directement le treillage isolant habituel 20 avant d'effectuer le remblayage final. Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif mais nullement limitatif et qu'on pourra y apporter toute modification utile, notamment dans le domaine des équivalences techniques, sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Terne enterré de transport d'énergie électrique triphasée à très haute, haute ou moyenne tension, dans lequel les trois câbles du terne (1) sont du type à âme conductrice et sont entourés d'une gaine isolante et d'une armature métallique, lesdits câbles étant disposés parallèlement les uns aux autres selon des positions sensiblement équidistantes en section droite dans la partie inférieure d'une tranchée (5), caractérisé par le fait que chaque câble est constitué par l'âme conductrice nue (2, 3, 4) avec ou sans écran semi-conducteur mince, que la gaine isolante est commune aux trois âmes et est constituée par de l'asphalte électriquement isolant (6), les âmes des trois câbles étant noyées et maintenues en place dans l'asphalte qui est coulé in situ dans la tranchée (5) et présente en section droite une forme sensiblement rectangulaire, et que l'armature est commune aux trois âmes et est constituée par une enveloppe métallique (7) entourant étroitement l'asphalte. 2. Terne selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend des entretoises (11, 18, 19) constituées par une matière électriquement isolante, disposées à l'intérieur de l'armature (7) et transversalement par rapport aux âmes (2, 3, 4) des câbles, et dont le bord supérieur (12) comporte trois encoches équidistantes (13, 14, 15) destinées à supporter respectivement les trois âmes (2, 3, 4) des câbles. 3. Terne selons la revendication2, caractérisé par le fait que les encoches (13, 14, 15) sont situées à environ mi-hauteur des parois latérales (17) de l'armature métallique (7) à section droite rectangulaire formée autour de l'asphalte (6). 4. Terne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'armature (7) est constituée par un revêtement métallique souple qui est disposé contre le fond (8) et les parois latérales (9, 10) de la tranchée (5) préalablement à la coulée de l'asphalte (6) et qui est rabattu et soudé en épousant la forme rectangu laire de l'asphalte. 5. Terne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'armature (7) est constituée par un élément métallique rigide à section droite en U qui est disposé longitudinalement au fond de la tranchée (5) préalablement à la coulée de l'asphalte (6) sur lequel est assujetti un couvercle métallique. 6. Terne selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'asphalte (6) comprend en poids - 23 % de charge calcaire en farine, - 42 % de sable à granulométrie inférieure à 4 mm, - 10 % de gravillons à granulométrie comprise entre 2 et 4 mm, - 15 % de poudre d'asphalte naturel, - 10 % de bitume. 7. Terne selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'asphalte (6) présente une résistivité électrique supérieure à environ 1013Q cm. 8. Terne selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'asphalte (6) présente à 50 Hz et 50"C une rigidité électrostatique supérieure à environ 10 MU/m. 9. Terne selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'asphalte (6) présente à 50'C une constance diélectrique inférieure ou égale à environ 3,5. 10. Terne selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'asphalte (6) présente une conductivité thermique supérieure' à environ 0,7 W/m C.