Brevet FR2732522A1 — publié le 19961004

L'invention concerne un dispositif d'isolement destiné à être fixé sur une extrémité de câble électrique, notamment, bien que non exclusivement, un câble haute ou très haute tension. On sait que la gaine isolante d'un câble électrique, disposée entre le conducteur du câble et son écran se comporte comme un condensateur. Des contraintes électriques importantes apparaissent chaque fois que cette gaine isolante et l'écran sont interrompus, par exemple pour un raccordement ou pour effectuer un test sur le câble. On sait également qu'il est nécessaire d'équiper l'extrémité d'un câble avec un dispositif d'isolement aussi bien pour la mise en attente d'un câble à un réseau que pour les essais ou le contrôle d'un câble en plate-forme. On connaît un dispositif d'isolement comprenant un premier embout constitué d'un manchon isolant dans lequel est noyé partiellement un déflecteur annulaire. Cet embout est enfilé sur la gaine isolante du câble de sorte que le déflecteur soit en contact avec la gaine et l'écran. Le dispositif comprend aussi une pièce de liaison cylindrique destinée à être fixée sur le conducteur du câble une fois le premier embout en place. Le dispositif comprend enfin un deuxième embout formé d'un manchon isolant dans lequel est noyée une électrode cylindrique, destiné à être enfilé sur le premier embout pour que l'électrode soit en contact avec la pièce de liaison. Une enveloppe de protection vient recouvrir les deux embouts en les fixant définitivement l'un à l'autre. Ce dispositif canalise les lignes de champ afin que chacune d'entre elles forme une boucle avec elle-même en contournant l'électrode. Lorsqu'on souhaite effectuer un branchement de l'extrémité du câble il est nécessaire de sectionner le câble au bord du dispositif d'isolement. Les deux embouts ne pouvant plus être séparés l'un de l'autre, le dispositif n'est pas réutilisable, ce qui est un inconvénient car son coût est élevé. En outre, le diamètre interne du déflecteur étant inférieur à celui de l'électrode, le matériau isolant forme une chicane entre le déflecteur et l'électrode obligeant les lignes de champ à présenter des rayons de courbures très courts à cet endroit et contrariant leur épanouissement. Selon l'invention on propose un dispositif d'isolement d'une extrémité de câble électrique, comprenant une pièce de liaison tubulaire conductrice destinée à être fixée sur l'extrémité de câble en étant en contact avec un conducteur central du câble, et un embout terminal en une seule pièce comprenant un manchon en matériau isolant présentant une extrémité fermée, une électrode conductrice ou semi-conductrice en forme de manchon fermé disposée dans le manchon isolant à son extrémité fermée pour venir en contact avec la pièce de liaison et ayant un diamètre interne égal à un diamètre externe de la pièce de liaison, et un déflecteur annulaire conducteur ou semi-conducteur disposé dans le manchon isolant à distance de l'électrode pour venir en contact à cheval sur une extrémité d'un écran conducteur ou semi-conducteur de l'extrémité de câble et sur une gaine isolante adjacente, le manchon isolant, l'électrode et le déflecteur étant coaxiaux. Le dispositif comprend donc seulement deux pièces, la pièce de liaison et l'embout, que l'on fixe dans cet ordre sur l'extrémité de câble. L'embout étant d'une seule pièce, il peut être librement enfilé ou ôté de l'extrémité de câble pour être réutilisé, de même que la pièce de liaison. De plus, l'électrode est proche de l'axe de l'embout de sorte que le contournement de l'électrode par les lignes de champ est donc facilité et on obtient un meilleur épanouissement des lignes de champ.A égalité d'efficacité avec les dispositifs antérieurs l'embout selon l'invention peut être plus court de sorte que lors du contrôle des caractéristiques diélectriques du câble sur touret la préparation du câble est effectuée sur une longueur réduite ce qui entraîne un gain de temps pour les monteurs et une réduction du risque d'apparition de décharges partielles. En outre lors des essais d'un nouveau câble dans les services de recherche le dispositif selon l'invention permet de réduire la longueur de câble utilisé et donc de réduire le coût des essais. Selon une version avantageuse de l'invention, l'électrode a un diamètre externe inférieur à celui du déflecteur. Ainsi on facilite encore l'épanouissement des lignes de champ autour du déflecteur et le contournement de l'électrode par celles-ci. D'autres caractéristiques et avantages de l'in vention apparaîtront encore dans la description qui va suivre d'un mode préféré de réalisation. Aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non-limitatifs: - la figure 1 est une vue en coupe axiale éclatée d'une extrémité de câble électrique et du dispositif selon l'invention avant fixation sur cette extrémité; et - la figure 2 est une vue en coupe axiale du dispositif de la figure 1 fixé sur l'extrémité de câble. En référence aux figures, le dispositif 2 selon l'invention permet l'isolement d'une extrémité de câble électrique 4. De façon connue, le câble 4 d'axe longitudinal 5 comprend un conducteur central 6, constitué par exemple de fils métalliques assemblés en toron. Le conducteur 6 est recouvert par un écran 8 conducteur ou semi-conducteur. Une gaine isolante 10 en élastomère ou en plastomère recouvre cet écran. La gaine isolante 10 est recouverte par un écran de câble 12 conducteur ou semi-conducteur, lui-même recouvert par un blindage métallique 14. Une enveloppe protectrice étanche 16 recouvre le blindage 14. Comme cela est habituel pour la fixation d'un dispositif d'isolement classique, l'extrémité de câble 4 est préparée de sorte que l'extrémité 18 de l'enveloppe 16 soit en retrait de l'extrémité 20 du blindage 14, elle-même en retrait de l'extrémité 22 de l'écran 12, elle-même en retrait de l'extrémité 24 de la gaine 10, elle-même en retrait de l'extrémité 26 du conducteur 6. L'extrémité 22 de l'écran 12 a une forme tronconique, le cône étant orienté avec sa pointe vers le dispositif 2. Le dispositif 2 comprend une pièce de liaison tubulaire conductrice 28 destinée à être fixée sur l'extrémité de câble 4, cQaxialement sur celui-ci, en étant en contact avec le conducteur central 6. La pièce de liaison est par exemple en aluminium. En l'espèce, la pièce de liaison 28 est constituée de deux demi-coquilles 30 et 32, visibles en coupe sur la figure 1, ayant chacune une forme générale en demicylindre. Les demi-coquilles 30 et 32 s'assemblent l'une à l'autre de part et d'autre du conducteur 6 suivant un plan de joint, comme le montre la figure 2. Les deux demicoquilles sont fixées l'une à l'autre au moyen de deux vis dont une seule 33 est représentée sur la figure 1, chaque vis étant engagée dans des orifices non représentés des demi-coquilles, perpendiculairement au plan de joint des demi-coquilles. Cette fixation est effectuée de façon à obtenir le serrage des deux demi-coquilles autour du conducteur 6. La pièce de liaison 28 comporte, à une extrémité, une cloison 34 perpendiculaire à l'axe longitudinal de la pièce de liaison (confondu sur les figures avec l'axe longitudinal 5 du câble 4) et dont une moitié est portée par chaque demi-coquille 30, 32. De plus, la pièce de liaison 28 comprend en l'espèce des moyens d'accrochage de la gaine isolante 10 du câble. Ces moyens d'accrochage sont constitués ici, à une extrémité opposée à la cloison 34, d'une nervure annulaire 36 faisant saillie vers l'intérieur de la pièce de liaison. En vue de la coopération avec ces moyens d'accrochage, l'extrémité de la gaine isolante 10 est préparée pour présenter une rainure annulaire 38 dans laquelle sera engagée la nervure 36 lors de la fixation de la pièce de liaison 28 au câble 4. Après fixation, la cloison 34 prenant appui à l'extrémité 26 du conducteur 6, l'engagement de la nervure 36 dans la rainure 38 retient la gaine 10 suivant l'axe longitudinal 5. L'embout terminal 40, en une seule pièce, est destiné à être fixé sur l'extrémité de câble 4 en recouvrant la pièce de liaison 28. Cet embout comprend un manchon 42 en matériau isolant, par exemple en élastomère tel que du silicone, présentant une extrémité fermée 44 de forme générale hémisphérique. Le manchon isolant a un diamètre interne D très légèrement inférieur au diamètre externe de la gaine isolante 10 de l'extrémité de câble 4 afin d'obtenir la fixation de l'embout 40 sur la gaine 10 par un emmanchement serré. L'embout terminal 40 comprend également une électrode 46 conductrice ou semi-conductrice en forme de manchon fermé par une extrémité de forme générale hémis phérique. L'électrode est par exemple constituée d'un élastomère, tel que du silicone, rendu conducteur par incorporation de noir de carbone. L'électrode 46 a un diamètre interne égal au diamètre interne D du manchon isolant 42. Cette électrode 46 est noyée partiellement dans le manchon 42, coaxialement à celui-ci, à son extrémité fermée 44, la face interne 48 de l'électrode 46 affleurant la face interne 50 du manchon isolant. Le diamètre interne de l'électrode 46 est égal au diamètre externe de la pièce de liaison 28 lorsque les demi-coquilles 30, 32 sont assemblées.L'électrode 46 est disposée dans le manchon isolant 42 pour venir en contact avec la pièce de liaison 28 lorsque l'embout 40 est fixé sur l'extrémité de câble 4. L'embout 40 comprend en outre un déflecteur annulaire 52 conducteur ou semi-conducteur. De forme tronconique, ce déflecteur est par exemple constitué du même matériau que l'électrode 46. Le diamètre interne du déflecteur est égal au diamètre interne D du manchon isolant 42 et de l'électrode 46. Le déflecteur 52 est noyé partiellement dans le manchon isolant 42, coaxialement à celui-ci et à distance de l'électrode 46, la face interne 54 du déflecteur affleurant de la face interne 50 du manchon isolant 42. Le déflecteur 52 est à une distance de l'électrode 46 assurant un contact du déflecteur 52 à cheval sur la gaine isolante 10 et l'écran de câble 12 après fixation de l'embout 40 sur l'extrémité de câble 4. L'électrode 46 a un diamètre externe E inférieur à celui F du déflecteur 52. L'embout 40 comprend enfin une enveloppe ou un revêtement 56 conducteur ou semi-conducteur recouvrant le manchon isolant 42. Cette enveloppe est réalisée par exemple dans le même matériau que l'électrode et le déflecteur. A l'extrémité ouverte du manchon isolant 42, l'enveloppe 56 comporte une jupe déformable 57 venant épouser la forme de l'extrémité de câble 4 lors de la fixation comme on le verra plus loin, et ayant avant fixation un diamètre interne G égal au diamètre externe du blindage 14. La naissance de la jupe 57 présente un épaulement 59 venant prendre appui, lors de la fixation, sur l'extrémité 20 du blindage 14, ce qui assure le positionnement longitudinal de l'embout 40 sur l'extrémité de câble 4. L'embout 40 est de préférence réalisé par moulage. La fixation du dispositif d'isolement 2 sur lex- trémité de câble 4 s'effectue comme suit. On fixe sur l'écran de conducteur 8 les deux demi-coquilles 30, 32 constituant la pièce de liaison 28. L'épaulement constitué par l'extrémité 18 de l'enveloppe 16 sur le blindage 14 est enduit d'un mastic 58 comme illustré sur la figure 2. On enfile ensuite l'embout 40 sur l'extrémité de câble 4. La jupe 57 s'appuyant sur le mastic 58 remonte sur l'enveloppe 16 contre laquelle elle vient en appui. Le manchon isolant 42 assure la fixation de l'embout 40 par serrage sur la gaine isolante 10 avec laquelle il vient en contact. La mise en place de l'embout 40 peut être facilitée en enduisant l'extrémité de câble 4 d'une fine couche d'huile ou de graisse. L'électrode 46 se trouve alors en contact avec la pièce de liaison 28. Le déflecteur 52 se trouve en contact avec la gaine isolante 10 et l'écran de câble 12. L'enveloppe 56 de l'embout 40 est en contact avec l'écran 12 et le blindage 14. Lorsque le câble 4 est mis sous tension, la gaine isolante 10 est le lieu d'un champ électrique généré entre d'une part le conducteur 6 et son écran 8 au potentiel haute tension, et d'autre part le blindage 14 et l'écran de câble 12 reliés de façon habituelle à la terre directement ou par l'intermédiaire d'un parafoudre ou d'une résistance non linéaire. Quelques lignes équipotentielles 60 de ce champ électrique sont représentées en traits mixte sur la figure 2. L'électrode 46 est au potentiel du conducteur 4. le déflecteur 52 et l'enveloppe 56 sont au même potentiel que le blindage du câble. Les lignes équipotentielles 60 pénètrent dans l'embout 40. Après avoir passé l'orifice central du déflecteur 52, elles s'épanouissent en s'éloignant de l'axe longitudinal 5 pour venir contourner l'électrode 46, chaque ligne équipotentielle 60 formant une boucle à l'extrémité fermée 44 du manchon isolant 42. Une bonne répartition des lignes équipotentielles 60 est facilitée par la forme tronconique du déflecteur 52 dont le diamètre externe F est supérieur à celui E de l'électrode 46. L'embout 40 et la pièce de liaison 28 peuvent être séparément ôtés de l'extrémité de câble 4 lorsqu'il n'est plus nécessaire de l'isoler, et être réutilisés sur une autre extrémité de câble de même type. Dans une variante de réalisation, le manchon isolant 42 peut être réalisé partiellement ou totalement en matériau à haute permittivité afin d'améliorer encore la répartition des lignes équipotentielles 60. Bien entendu, on pourra apporter à l'invention des modifications et améliorations sans sortir du cadre de celle-ci. On pourra notamment utiliser une pièce de liaison en une seule pièce sans moyen d'accrochage sur la gaine isolante 10, et fixer la pièce de liaison au conducteur 6 par tout moyen adapté (sertissage, soudage, .). On pourra aussi modifier la forme de l'embout, de l'électrode et du déflecteur. On pourra également modifier la préparation de câble de façon adaptée à la structure de l'embout. Par exemple dans le cas où le déflecteur 52 a une surface interne en marche d'escalier l'écran semi conducteur 12 est préparé selon une coupe droite avec, si nécessaire, adjonction d'un revêtement conducteur. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'isolement (2) d'une extrémité de câble électrique (4), comprenant une pièce de liaison tubulaire conductrice (28) destinée à être fixée sur l'extrémité de câble en étant en contact avec un conducteur central (6) du câble, caractérisé en ce qu'il comporte un embout terminal (40) en une seule pièce comprenant un manchon (42) en matériau isolant présentant une extrémité fermée (44), une électrode (46) conductrice ou semi-conductrice en forme de manchon fermé disposée dans le manchon isolant (42) à son extrémité fermée pour venir en contact avec la pièce de liaison (28) et ayant un diamètre interne (D) égal à un diamètre externe de la pièce de liaison, et un déflecteur annulaire (52) conducteur ou semi-conducteur disposé dans le manchon isolant (42) à distance de l'élec- trode (46) pour venir en contact à cheval sur une extrémité d'un écran conducteur ou semi-conducteur (12) de l'extré- mité de câble et sur une gaine isolante (10) adjacente, le manchon isolant (42), l'électrode (46) et le déflecteur (52) étant coaxiaux. 2. Dispositif d'isolement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode (46) a un diamètre externe (E) inférieur à celui (F) du déflecteur (52). 3. Dispositif d'isolement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'à une extrémité, la pièce de liaison (28) comporte une cloison (34) perpendiculaire à un axe longitudinal (5) de la pièce de liaison.