Brevet FR2656962A1 — publié le 19910712

La présente invention concerne une extrémité de câble, en particulier, bien que non exclusivement, pour des câbles à très haute tension, par exemple des câbles de transport d'électricité sous des tensions de 400 000 Volts. I1 est connu que la gaine isolante d'un câble électrique, disposée entre le conducteur du câble et l'écran de câble maintenu au potentiel du sol, se comporte comme un condensateur et que des contraintes électriques importantes apparaissent chaque fois que cette gaine isolante et l'écran de câble associé sont interrompus, en particulier pour un raccordement du conducteur. Pour diminuer les contraintes électriques, on a proposé de disposer à l'extrémité de l'écran de câble un déflecteur, généralement métallique, en forme de trompette divergeante depuis l'extrémité de l'écran de câble. Afin d'assurer un épanouissement satisfaisant des lignes équipotentielles et réduire des contraintes électriques il a été nécessaire de prévoir des déflecteurs de grandes dimensions, les dimensions étant d'autant plus élevées que la tension du conducteur était plus élevée. En remplacement de cette solution, on a également proposé, en particulier dans le document FR-A-2480 039 de disposer au moins un élément de gainage à résistance électrique non linéaire au niveau de l'extrémité de l'écran de câble. Toutefois, malgré des espoirs qui étaient fondés sur cette solution pour assurer une répartition linéaire des lignes équipotentielles le long de la partie apparente de la gaine isolante, on a constaté que pour de très hautes tensions le gradient de tension au voisinage de l'extrémité de l'écran de câble restait important et ne pouvait être abaissé qu'en disposant une masse très importante de matériau à haute permittivité au voisinage de l'arrêt d' écran de sorte que l'on se trouvait confronté au même problème d'encombrement qu'avec les déflecteurs en trompette antérieurs. Un but de la présente invention est de proposer une extrémité de câble assurant une bonne répartition des lignes équipotentielles même sous de très fortes tensions tout en minimisant ses dimensions. En vue de la réalisation de ce but, on propose selon l'invention une extrémité de câble comportant un conducteur, une gaine isolante disposée autour du conducteur et ayant une extrémité en retrait par rapport à une extrémité du conducteur, un écran de câble conducteur ou semiconducteur disposé autour de la gaine isolante et ayant une extrémité en retrait par rapport à l'extrémité de la gaine isolante, un blindage conducteur disposé autour de l'écran de câble ayant une extrémité en retrait par rapport à l'extrémité de l'écran de câble, une gaine externe isolante entourant le blindage, des moyens pour relier le blindage à la terre, un matériau à haute permittivité disposé au voisinage de l'extrémité de l'écran de câble et au moins une partie de gaine isolante adjacente, et un manchon isolant recouvrant le matériau à haute permittivité, dans laquelle un manchon déflecteur conducteur ou semi-conducteur est disposé à l'extrémité de l'écran de câble pour former une surépaisseur par rapport à celui-ci, ce manchon déflecteur étant au contact du matériau à haute permittivité. On a en effet constaté que la surépaisseur du manchon déflecteur, même lorsqu'elle est relativement faible, augmente de façon notable le rayon de courbure des lignes équipotentielles de plus bas potentiels au voisinage de l'extrémité de l'écran de câble et se combine avec l'action du matériau à haute permittivité de sorte que l'on obtient une répartition régulière des lignes équipotentielles le long de la surface de la gaine isolante en utilisant un faible volume de matériau à haute permittivité. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de deux modes de réalisation particuliers non limitatifs de l'invention en liaison avec les figures ci jointes parmi lesquelles: la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une demi-extrémité de câble selon l'invention, la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1 d'une variante de réalisation de l'invention. En référence à la figure I, l'extrémité de câble selon l'invention comporte un conducteur cylindrique 1 formé d'une façon classique d'une série de fils conducteurs en toron, une gaine isolante 2 disposée autour du conducteur 1 et ayant une extrémité 3 en retrait par rapport à une extrémité de conducteur, un écran de câble 4 conducteur ou semi-conducteur disposé autour de la gaine isolante 2 et ayant une extrémité 5 en retrait par rapport à l'extrémité 3 de la gaine isolante, un blindage conducteur 6 disposé autour de l'écran de câble 4 et ayant une extrémité 7 en retrait par rapport à l'extrémité de l'écran de câble, une gaine externe isolante 8 entourant le blindage 6, et une tresse de mise à la terre 9 en contact avec l'extrémité 7 du blindage 8.D'une façon classique, les gaines isolantes, le blindage 6 et l'écran de câble 4 ont une structure généralement cylindrique et s'étendent par couches successives autour du conducteur 1. Un manchon déflecteur 10 de forme généralement cylindrique est disposé pour recouvrir l'extrémité 5 de l'écran de câble 4 et une partie adjacente de la gaine isolante 2, et former une surépaisseur par rapport à 1' écran de câble 4. Le manchon déflecteur 10 est en matériau conducteur ou semi-conducteur, par exemple un élastomère ou un plastomère de même composition que la gaine isolante 2 mais rendu conducteur ou semi-conducteur par incorporation de noir de carbone conducteur. A son extrémité proxi male de l'extrémité du conducteur 1, le manchon déflecteur 10 présente une surface extrême 11 arrondie ayant de préférence une forme torique de section semi-circulaire. A son extrémité distale de l'extrémité du conducteur 1, le manchon 10 a une surface externe conique 12 convergente vers cette extrémité. Un matériau à haute permittivité 13 est disposé autour du manchon déflecteur 11 et d'une partie adjacente de la gaine isolante 2. Ce matériau à haute permittivité 13 est soit un mastic, soit un élastomère de même nature que la gaine isolante 2J contenant des composants lui donnant ses propriétés de haute permittivité, tels que du noir de carbone conducteur, du carbure de silicium ou de l'oxyde de zinc, du titanate de baryum, des silanes ou d'autres charges analogues. Le matériau à haute permittivité 13 est entouré d'un manchon isolant 14 dont la surface externe comporte, si cela est nécessaire, des jupes 15. Dans le mode de réalisation illustré, le manchon déflecteur 10, le matériau à haute permittivité 13 et le manchon isolant 14 sont réalisés en atelier par moulage et comportent un canal centra permettant l'introduction de l'ensemble sur le conducteur 1, la gaine isolante 2 et 1' écran de câble 4. Afin de permettre une introduction aisée du manchon moulé et obtenir un contact étroit entre les éléments assemblés, l'extrémité 3 de la gaine isolante 2 et l'extrémité 5 de l'écran de câble 4 sont de préférence de forme conique convergente vers l'extrémité du conducteur 1 et les manchons associés ont une forme correspondante et sont réalisés dans un matériau légèrement élastique permettant une légère déformation assurant un meilleur contact. Le manchon déflecteur 10 de l'invention, même lorsqu'il est de faible épaisseur, par exemple une surépaisseur de l'ordre de 10 mm par rapport à uii écran de câble ayant un diamètre externe de l'ordre de 50 mm, augmente le rayon de courbure des lignes équipotentielles qui s'épanouissent au-deià de l'extrémité du manchon déflecteur 10, en particulier des lignes équipotentielles de faible potentiel et, en combinaison avec les effets du matériau à haute permittivité 13, permettent d'obtenir une répartition régulière des lignes équipotentielles comme représentées en tirets mixtes sur la figure 1.A ce propos, on remarquera que dans le mode de réalisation illustré, le matériau à haute permittivité 13 a une surface externe formée de plusieurs troncs de cônes ayant des conicités variées de façon que l'épaisseur de matériau à haute permittivité aille en diminuant depuis le manchon déflecteur 10 vers l'extrémité du conducteur 1. Un effet de régularisation de la répartition des lignes équipotentielles peut également être obtenu avec un matériau à haute permittivité cylindrique dont la permittivité varie par une variation des proportions des composants constituant le matériau à haute permittivité, ou par une succession d'anneaux ayant des permittivités variées comme indiqué dans le document FR-A-2 480 039. La figure 2 illustre une variante de réalisation de l'extrémité de câble ayant une structure généralement identique à celle de la figure 1 mais dans laquelle la gaine isolante 2 s'étend au-delà de l'extrémité du manchon isolant 14. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention. En particulier, bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des modes de réalisation dans lesquels le manchon déflecteur 10, le matériau à haute permittivité 13 et le manchon isolant 14 sont associés entre eux par moulage, on peut prévoir des extrémités de câble dans lesquelles ces éléments sont disposés successivement sur le câble, soit par emmanchement à force, soit par utilisation de manchons thermorétractables. Dans le cas d'éléments emmanchés à force, ceux-ci doivent avoir de préférence une épaisseur suffisante pour avoir de la tenue sans toutefois être trop épais afin de garder une souplesse permettant de les emmancher sur un câble. REVENDICATIONS 1 - Extrémité de câble comportant un conducteur (1), une gaine isolante (2) disposée autour du conducteur et ayant une extrémité (3) en retrait par rapport à une extrémité du conducteur, un écran de câble (4) conducteur ou semi-conducteur disposé autour dela gaine isolante (2) et ayant une extrémité (5) en retrait par rapport à l'extrémité de la gaine isolante, un blindage conducteur (6) disposé autour de l'écran de câble (4) et ayant une extrémité (7) en retrait par rapport à l'extrémité de l'écran de câble, une gaine externe (8) entourant le blindage (6), des moyens (9) pour relier le blindage à la terre, un matériau à haute permittivité (13) disposé au voisinage de l'extrémité de l'écran de câble (4) et au moins une partie de la gaine isolante (2) adjacente, et un manchon isolant (14) recouvrant le matériau à haute permittivité (13), caractérisée en ce qu'elle comporte un manchon déflecteur (10) conducteur ou semi-conducteur disposé à l'extremite de l'écran de câble (4) pour former une surépaisseur par rapport à celui-ci, ce manchon déflecteur étant au contact du matériau à haute permittivité. 2 - Extrémité de câble selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'à son extrémité proximale de l'ext.é- mité du conducteur (1), le manchon deflecteur (10) présente une surface extrême (11) arrondie. 3 - Extremité de câble selon la revendication 2, caractérisée en ce que la surface extrême arrondie (11) du manchon déflecteur (10) a une forme torique de section semicirculaire. 4 - Extremité de câble selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le manchon déflecteur a une surface externe généralement cylindrique. 5- Extrémité de câble selon la revendication 4, caractérisée en ce qutà une extrémité distale de l'extrémi- té du conducteur, le manchon deflecteur (10) a une surface externe conique (12) convergente vers cette extrémité. 6 - Extrémité de câble selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'extrémité (5) de l'écran de câble comporte une surface externe conique convergente vers cette extrémité et en ce que le manchon déflecteur (10) comporte une surface interne de forme complémentaire. 7 - Extrémité de câble selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'extrémité (3) de la gaine isolante comporte une surface externe conique convegente vers cette extrémité et en ce que le manchon isolant (14) comporte une surface interne de forme complémentaire.