Brevet FR2726117A1 — publié le 19960426

CABLE POLIR LE SPORT DE L'ELECTRICITE A HAt TENSION La présente invention concerne un câble pour le transport de l'électricité à haute tension composé de plusieurs tronçons de câble comprenant chacun un tube étanche rempli d'un gaz sous pression à l'intérieur duquel sont disposés un ou plusieurs conducteurs de phase sous forme de barres, lesdits conducteurs étant supportés par des supports isolants fixés de manière échelonnée le long du tube, lesdits tronçons étant reliés deux à deux de manière étanche au gaz, par des éléments de jonction de manière à obtenir un câble ayant la longueur souhaitée. On connaît par exemple le document de brevet FR-2.254.863 décrivant un câble haute tension tel que décrit précédemment. Suivant l'une des réalisations décrites dans ce document, deux segments de tube adjacents sont reliés par un manchon de jonction et sont fermés à leurs extrémités par des isolateurs support. Les enceintes des deux segments communiquent entre elles par l'intermédiaire de canalisations de communication formées dans la paroi des tubes dans lesquelles sont insérées des éléments de fermeture. Ces éléments de fermeture sont ouverts dans les conditions normales de fonctionnement, mais se ferment de manière à séparer les deux compartiments adjacents lorsque les pressions règnant dans les segments voisins présentent une différence supérieure à une valeur prédéterminée. La présente invention a pour but de réaliser un câble à isolement gazeux de conception simplifiée et présentant un coût de fabrication réduit. A cet effet, la présente invention a pour objet un câble caractérisé en ce que chaque tronçon comporte un tube à l'intérieur duquel sont fixés de manière échelonnée des supports isolants ajourés, lesdits tronçons étant reliés deux à deux par des éléments de jonction comportant des moyens de surveillance de la ligne, lesdits éléments comprenant des premiers éléments de jonction placés successivement le long de la ligne et permettant la communication pneumatique entre deux tronçons adjacents, et des seconds éléments de jonction, dits de compartimentage, placés à intervalles réguliers le long de la ligne de façon à séparer deux ensembles de tronçons, lesdits seconds éléments autorisant la communication pneumatique entre deux ensembles de tronçons en fonctionnement normal de la ligne et assurant la séparation pneumatique de ces ensembles lors de la détection d'un défaut le long de la ligne de manière à permettre l'isolement du tronçon défectueux. Suivant une réalisation particulière de l'invention, chaque tronçon comporte trois barres conductrices disposées parallèlement à l'intérieur du tube et destinées à véhiculer chacune l'une des phases d'un courant triphasé. Suivant une caractéristique particulière, les premiers éléments de jonction comportent chacun une enveloppe de forme sensiblement cylindrique et des connecteurs fixés sur la paroi interne de l'envelOppe par des supports isolants ajourés. Suivant une autre caractéristique, les moyens de surveillance précités comprennent des détecteurs d'arc et/ou des sondes UHF, et/ou des sondes de température et/ou des sondes de pression. Avantageusement, chaque élément de jonction, dit premier, comporte au niveau de la partie de plus grand diamètre de son enveloppe, un piège à particules. Suivant une autre caractéristique, les seconds éléments de jonction comportent une enveloppe de forme sensiblement cylindrique et des connecteurs fixés sur la paroi interne de l'enveloppe par l'intermédiaire de supports isolants étanches séparant l'intérieur de l'enveloppe en deux compartiments. Suivant une autre caractéristique, les deux compartiments précités sont reliés respectivement à deux vannes de remplissage des deux compartiments adjacents, et une vanne de liaison relie les deux compartiments précités. Avantageusement l'enveloppe des seconds éléments de jonction est reliée à la te. Suivant une autre caractéristique, les supports isolants fixés sur la paroi interne du tube comportent au moins une lame ressort. Avantageusement, il comporte en outre un conduit placé le long de la ligne et destiné à recueillir les informations en provenance des moyens de surveillance précités. Ce câble est particulièrement destiné à être mis en place selon l'un des modes suivants, à savoir, le mode enfoui dans le sol, posé sur le sol, en tunnel, dans une galerie, accroché sur un pont. Avantageusement, chaque tube est constitué par un pipe. Mais d'autres avantages et caractéristiques de l'invention, apparaitront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels: La figure 1 est une vue partielle en plan d'un tronçon de câble conforme à l'invention. La figure 2 est une vue'en coupe de la figure précédente illustrant plus particulièrement un support isolant. La figure 3 est une vue en perspective illustrant trois supports isolants traversés par un conduit. La figure 4 est une vue en plan d'un élément de jonction, dit premier, de deux tronçons de câble. La figure 5 en est une vue partielle de gauche. La figure 6 est une vue en plan d'un élément de jonction, dit second, de compartimentage. La figure 7 est une vue partielle de gauche de la figure précédente. La figure 8 est une vue en plan d'un tronçon de câble sur lequel a été soudé un élément de jonction. La figure 9 est une vue illustrant en perspective, la mise en place de trois tronçens de câble dans une tranchée. La figure 10 illustre en plan une unité de transport constitué de trois tronçons. Sur la figure 1, on voit l'un des tronçons 1 destinés à constituer un câble à isolement gazeux, conformément à une réalisation particulière de l'invention. Ce câble est plus particulièrement destiné à être utilisé pour des liaisons de plusieurs kilomètres en alternative à des lignes aériennes de 420kV par exemple. Ce tronçon 1 est constitué par un tube 2 formé d'un simple pipe et dans lequel sont disposées trois barres conductrices 3, 4, 5 (dont seules deux sont visibles sur cette figure) associées chacune à l'une des phases d'une ligne triphasée, lesdites barres 3, 4, 5 s'étendant parallèlement à la direction longitudinale du tube 2.Ces barres 3, 4, 5 sont maintenues à l'intérieur du tube 2 par des supports isolants 6 placés à intervalles réguliers le long du tube 2 (plus particulièrement illustrés sur les figures 2 et 3) et comportant des lames ressort 7 permettant notamment d'encaisser les déformations du tube lors de sa mise en place, supprimant ainsi la nécessité d'un usinage précis du tube. Ces supports isolants 6 sont ajourés 6a de manière à permettre la circulation d'un gaz sous pression introduit à l'intérieur de l'enceinte des tronçons 1 après la mise en place du câble. Ces tronçons 1 ainsi constitués sont reliés deux à deux par des premiers éléments de jonction 8 (fig.4 et fig.5) et des seconds éléments de jonction 9 (fig.6 et 7), dits étanches ou de compartimentage. Les premiers éléments de jonction 8 sont constitués par une enveloppe de forme sensiblement cylindrique 10 renfermant trois connecteurs à pinces (11, 12) (dont deux seulement sont représentés), tenant compte des dilatations différentielles entre les barres 3, 4, Set le tube 2, lesdits connecteurs 11, 12 étant fixés sur la paroi de l'enveloppe 10 par l'intermédiaire de supports isolants ajourés 14, 15. Ces éléments 8 sont équipés de moyens de détection 16 (non visibles sur les figures), tels des détecteurs d'arc à fibre optique, des sondes UHF (pour un tronçon sur trois seulement), des sondes de température et des sondes de pression.Ces éléments 8 pourront avantageusement comporter au niveau de leur diamètre le plus important, un piège à particules (non représenté). Les seconds éléments de jonction 9, illustrés sur les figures 6 et 7, sont constitués par une enveloppe de forme sensiblement cylindrique 17 comportant un isolateur étanche 18, sur lequel sont fixés des connecteurs à pince 20, 21. Cet isolateur 18 a pour but de compartimenter ladite enveloppe 17, les deux compartiments 22, 23 ainsi formés étant reliés respectivement par l'intermédiaire de deux conduits 25, 26 à deux vannes de remplissage 27, 28, les deux compartiments 22,23 étant reliés l'un à l'autre par une vanne de liaison 24. L'enveloppe 17 des seconds éléments de jonction 9, sera reliée à la terre T et un tore de mesure du courant de défaut, sera avantageusement installé sur la prise de terre T. Ces seconds éléments de jonction 9 seront placés à intervalles réguliers le long de ligne. Le câble comportera en outre un conduit 29 (figure 3) disposé parallèlement à son axe le long de sa paroi interne et destiné à recueillir les informations en provenance des moyens de détection précités 16, ce conduit étant relié au système de télécommunication se trouvant le long de la ligne. On notera que selon une réalisation avantageuse, chaque tube 2 sera réalisé en acier et présentera un diamètre de 1200mn, une longueur de 12 mètres et une épaisseur de l'ordre de loin, l'épaisseur de l'acier étant suffisante pour éviter les perforations en cas de défaut. Les barres conductrices 3, 4, 5 seront des tubes d'aluminium, d'un diamètre de 220 mm et d'une épaisseur de 15mm. Ces dimensions seront suffisantes pour supporter des intensités de l'ordre de 4000A. On notera que des intensités plus élevées nécessitent des précautions particulières (utilisation de cuivre et/ou ventilation, ou bien doublement de la ligne, ou encore mise en place dans une galerie qui serait ventilée en cas d'utilisation au maximum des capacités de la ligne). Le diamètre des premiers éléments de jonction 8 sera avantageusement de 1400mm. Les seconds éléments de jonction 9 seront disposés tous les 300m, c'est à dire tous les 25 tronçons et seront disposés de manière à être facilement accessibles (par exemple dans des regards en béton) de façon à faciliter l'accès aux vannes de remplissage 27, 28 des compartiments 22, 23, ainsi qu'à la vanne de liaison 24, laquelle sera en fonctionnement normal ouverte. La pression de gaz (de préférence de l'azote) sera comprise entre 10 et 15 bars. Tous ces éléments seront montés au maximum en usine de manière à limiter le travail sur chantier au minimum nécessaire, de la manière suivante: - les tubes 2 seront équipés des trois barres conductrices 3, 4, 5, les barres 3, 4, 5 en question étant maintenues par les supports isolants 6 entre les trois phases et la masse, prenant appui sur le tube 2. Ces appuis seront déterminés en fonction des possibilités de déformation du tube par le fait du transport, ou par le fait de la pose. La liaison mécanique entre l'isolant 6 et le tube 2 aura donc une souplesse donnée par la lame ressort 7, - les supports isolants 6 seront repartis le long du tube 2 tous les 3 mètres environ, les barns 3, 4, 5 seront d'un seul tenant de 12m de long et passeront à travers les isolants 6 dans lesquels on aura noyé un insert métallique (non représenté). - les éléments de jonction 8,9 entre les tronçons de tubes seront eux aussi équipés en usine, avec la mise en place de protections antipoussières 30. - les unités de transport seront constituées d'un tronçon 1 et d'une jonction 8 ou 9 (figure 8), - Après montage, les extrémités du tube seront protégées par une protection antipollution 31 qui ne sera enlevée qu'au dernier moment. On décrira ci-après la mise en place du câble selon l'invention dans le sol pour réaliser une liaison à 420 kV enterrée en alternative à une ligne aérienne. On effectuera tout d'abord la tranchée T, le travail de soudure, le chemin de roulement pour le matériel nécessitant une largeur de piste de 30 mètres. Après déboisage éventuel, aménagement des fossés, la piste sera tracée à l'aide de bulls, graders, pelles sur la largeur nécessaire. Le transport sur piste des tubes se fera par camion, ou si la nature du terrain ne le permet pas, à l'aide d'engins porte tubes. Le déchargement sur site se fera à l'aide d'un engin à chenilles équipé d'une flèche pouvant lever 35 tonnes. Les unités de transport seront posées sur cales en bois C le long de la future tranchée m (Figure 9). La terre végétale sera séparée et mise en dépôt le long de la tranchée. La tranchée T sera mise à profondeur pour prévoir un recouvrement sur le tube minimum de un mètre. Le fond de fouille sera nivelé afin de soutenir uniformément la canalisation et dhnassX des corps durs pouvant endommager le revêtement. Au droit des raccordements en fond de fouille les terrassements permettront l'exécution aisée des soudures en position. Puis on réalisera l'assemblage de trois éléments standards à l'extérieur de la tranchée comprenant trois tronçons équipés de conducteurs et trois éléments de liaisons (figure 10). Ces assemblages seront réalisés par soudure, le diamètre plus important de l'élément de liaison 8, 9 permettant d'éviter l'introduction de poussières dans le tube 2. L'opération d'assemblage sera faite en cherchant à minimiser le temps où les protections seront enlevées, et l'assemblage sera fait en limitant au maximum les risques de pollution (mise en place d'une protection temporaire si nécessaire). La mise à joint des tubes 2 sera faite à l'aide d'engins spécifiques au pipeline. Les soudures seront ensuite effectuées. La surface à revêtir doit être au moment de l'application sèche et exempte de souillures, nuisibles à l'adhérence du revêtement sur l'acier. On utilisera des brosses électriques pour nettoyer correctement les joints. Le primaire sera appliqué sur cette surface immédiatement après le nettoyage. Des bandes d'enrobage seront enroulées en hélice sans plis à l'aide de machines permettant de respecter le chevauchement et la tension préconisés par le fabricant. La vérification de la continuité de l'isolement électrique se fera à l'aide d'un détecteur ou balai électrique. La tension d'épreuve sera réglée à 5000 volts. Chaque tronçon de trois tubes 2 sera alors descendu dans la tranchée à l'aide de trois engins équipés de palonniers. Le tronçon ainsi soutenu sera approché du tronçon précédemment posé et raccordé à celuici (figure 9). Pour ce faire, deux engins seront nécessaires : l'un sera utilisé pour la manutention elle-même, et un autre pour l'approche et l'assemblage précis. Un remblai protecteur d'une épaisseur de 20 cm au-dessus de la génératrice supérieure du tube suivra immédiatement la mise en fouille des tronçons, ceci afin d'éviter les dériorations du revêtement. De plus un filet protecteur sera posé. Si les déblais comportent des éléments susceptibles de blesser le revêtement du tube, on exécutera un premier remblai protecteur avec des matériaux meubles. Aussitôt les remblais terminés les travaux nécessaires à la remise en état des lieux commenceront: remise en place de la terre végétale, pose de bornes de repérages à chaque traversée de routes, voies ferrées, canaux, rivières et changements de direction.. etc. Puis, le compartiment sera rempli d'azote par balayage de gaz. Cette opération effectuée, la mise en pression du tube ne se fera qu'une fois les cntères de qualité du gaz assurés (hygrométrie, taux d'impuretés...). Les essais à prévoir lors de l'installation, ou après pose seront les suivants : contrôle de l'étanchéité des soudures, mise en pression du tube sous 1,5 fois la pression de calcul de l'enveloppe, vérification de l'assemblage mécanique des conducteurs, contrôle diélectrique, contrôle de l'isolation du tube avant recouvrement de terre, en utilisant un balai diélectrique, après recouvrement de terre, en utilisant la technique utilisée sur les pipes, en ayant pris la précaution de déconnecter le pipe de la terre. En fonctionnement, aucune intervention ne sera nécessaire sur les parties internes du câble. En fonctionnement normal, la ligne sera exploitée avec tous les compartiments des tronçons reliés pneumatiquement entre eux. A l'une ou l'autre extrémité de la ligne, la pression d'azote sera surveillée, et corrigée de l'influence de la température ambiante et du courant transité, les éventuelles pertes de gaz seront compensées en permanence. L'écart entre la pression nominale et la pression minimale sera suffisamment grand pour assurer que la densité de gaz sera en permanence suffisante. Les éléments de détection précités enverront leurs informations sur le système de communication qui est placé le long de la ligne. La localisation d'une fuite pourra se faire en isolant les tronçons et en surveillant l'évolution de la pression. La localisation d'un défaut sera assurée par les détecteurs d'arc à fibre optique, avec une corrélation possible avec les tores placés sur les mises à la terre du tube et/ou les systèmes de protection de lignes. La section incriminée sera isolée pneumatiquement des sections saines et sera vidangée. Les sections adjacentes seront elles aussi isolées pneumatiquement et seront mises, pour des raisons de sécurité à pression réduite. La partie en défaut sera déterrée, et sera découpée pour être enlevée. Le diamètre du tube (1200 mm) permettra un accès à l'intérieur si nécessaire. Tout l'équipement du tronçon 1, entre deux éléments de jonction 8,9 pourra ainsi être changé. Une section saine sera remise en place. Elle sera équipée de conducteurs permettant une jonction aisée (du style liaison là éclisse") et sera soudée aux deux parties du ClG restées libres. Le compartiment sera ensuite traité et remis en état et les connexions pneumatiques avec les autres compartiments réouvertes. On notera que l'invention permet d'envisager d'autres modes de mise en place du câble que celui précédemment décrit, tels qu'une mise en place du câble posé sur le Sol, en tunnel, dans une galerie, ou accroché sur un pont. On remarquera donc que la technologie mise en oeuvre découle des technologies de pose de pipe-line que l'on adapte au minimum, en mettant à l'intérieur les conducteurs nécessaires au transport de l'énergie. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si cellesci sont effectuées suivant son esprit. REVI NDICAllONS 1. Câble pour le transport de l'électricité à haute tension composé de plusieurs tronçons de câble comprenant chacun un tube étanche rempli d'un gaz sous pression à l'intérieur duquel sont disposés un ou plusieurs conducteurs de phase sous forme de barre, lesdits conducteurs étant supportés par des supports isolants fixés de manière échelonnée le long du tube, lesdits tronçons étant reliés deux à deux de manière étanche au gaz par des éléments de jonction jusqu'à l'obtention d'une ligne ayant la longueur souhaitée, wacEisX en ce que chaque tronçon (1) comporte un tube (2) à l'intérieur duquel sont fixés de manière échelonnée des supports isolants ajourés (6), lesdits tronçons (1) étant reliés deux à deux par des éléments de jonction comportant des moyens de surveillance (16) de la ligne, lesdits éléments comprenant des premiers éléments de jonction (8) placés successivement le long de la ligne et permettant la communication pneumatique entre deux tronçons adjacents (1) et des second éléments de jonction (9), dits de compartimentage, placés à intervalles réguliers le long de la ligne de façon à séparer deux ensembles de tronçons, lesdits seconds éléments (9) autorisant la communication pneumatique entre deux ensembles de tronçons (1) en fonctionnement normal de la ligne et assurant la séparation pneumatique de ces ensembles lors de la détection d'un défaut le long de la ligne de manière à permettre l'isolement du tronçon défectueux. 2. Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque tronçon (1) comporte trois barres conductrices (3, 4, 5) disposées parallèlement à l'intérieur du tube et. destinées à véhiculer chacune l'une des phases d'un courant triphasé. 3. Câble selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les premiers éléments de jonction (8) comportent chacun une enveloppe (10) de forme sensiblement cylindrique et des connecteurs (11,12) fixés sur la paroi interne de l'enveloppe (10) par des supports isolants ajourés (14,15). 4. Câble selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de surveillance précités (16) comprennent des détecteurs d'arc et/ou des sondes UHF, et/ou des sondes de température et/ou de sondes de pression. 5. Câble selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que chaque premier élément de jonction (8) comporte, au niveau de la partie de plus grand diamètre de l'enveloppe (10), un piège à particules. 6. crible selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les seconds éléments de jonction (9) comportent une enveloppe (17) de forme sensiblement cylindrique et des connecteurs (20, 21) fixés sur la paroi interne de l'enveloppe (17) par l'intermédiaire de supports isolants étanches (18) séparant l'intérieur de l'enveloppe (17) en deux compartiments (22,23). 7. Cible selon la revendication 6, caractérisé en ce que les deux compartiments précités (22, 23) sont reliés respectivement à deux vannes de remplissage (27, 28) des deux compartiments, et en ce qu'une vanne de liaison (24) relie les deux compartiments précités (22, 23). 8. Câble selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l'enveloppe (17) des seconds éléments de jonction (9) est reliée à la terre (T). 9. Cible selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les supports isolants (6) fixés sur la paroi interne du tube (2) comportent au moins une lame ressort (7). 10. Cible selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un conduit (29) placé le long de la ligne et destiné à recueillir les informations en provenance des moyens de surveillance précités (16). 11. Câble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est destiné à être mis en place selon l'un des modes suivants, à savoir, le mode enfoui dans le sol, posé sur le sol, en tunnel, dans une galerie, accroché sur un pont. 12.Câble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque tube 2 est constitué par un pipe.