Brevet FR2784814A1 — publié le 20000421

La présente invention concerne une tête de câble auto-porteuse pour une extrémité de câble électrique, et plus particulièrement pour assurer le raccordement d'une ligne souterraine à un réseau aérien ou à un appareillage.5 On connaît, notamment du document FR-A-2 590 739, une tête de câble auto-porteuse comportant un boîtier étanche en porcelaine formant une structure porteuse pour une extrémité de câble. L'extrémité de câble est montée de façon étanche dans le boîtier qui est lui-même rempli d'un10 gaz sous pression. On a constaté que lors de l'apparition de défauts électriques tels que des surtensions anormales ou des arcs électriques internes dans la tête de câble, l'échauffement anormal du gaz isolant entraîne une montée en pression de celui-ci et un risque d'explosion du boîtier15 en porcelaine avec des projections de débris. Afin de minimiser ce risque et d'assurer une meilleure protection des personnes on connaît du document FR-A-2 752 107, une tête de câble auto-porteuse du type décrit dans le document précité dans lequel l'intérieur du20 boîtier est mis à la pression ambiante au moyen d'ouvertu- res traversant la paroi du boîtier et l'extrémité du câble s'étendant à l'intérieur du boîtier est équipée de jupes isolantes associées à un cône déflecteur. Le gaz isolant sous pression ayant été supprimé du boîtier, une tête de câble telle que décrite dans ce document n'affecte pas la sécurité des personnes par un risque d'explosion. Toute- fois, cette tête de câble reste d'un encombrement important incompatible avec les exigences chaque jour plus prononcées de réduction de l'encombrement des installations équipées de têtes de câble auto-porteuses. Selon l'invention on propose une tête de câble auto-porteuse pour une extrémité d'un câble comportant une âme conductrice, une couche isolante entourant l'âme conductrice et un écran conducteur entourant la couche isolante, la couche isolante ayant une extrémité en retrait i lui de l'extrémité de l'âme conductrice et l'écran conducteur ayant une extrémité en retrait de l'extrémité de la couche isolante, cette tête de câble comportant un tube porteur s'étendant en regard de l'extrémité du câble au-delà de l'extrémité de l'écran conducteur, un support disposé en regard du tube porteur, un organe répartiteur de champ entourant le tube porteur sur un côté opposé à l'extrémité de l'écran conducteur par rapport au support, une couche isolante intermédiaire entourant la couche isolante du câble au voisinage de l'extrémité de celle-ci ainsi qu'une portion d'extrémité adjacente du tube porteur, et une enveloppe conductrice externe entourant la couche isolante intermédiaire et ayant des extrémités respectivement reliées à l'extrémité de l'écran conducteur et à l'organe répartiteur de champ. Ainsi, contrairement aux dispositifs de l'art antérieur, l'élément porteur de la tête de câble auto- porteuse s'étend à l'intérieur de l'organe répartiteur de champ de sorte que l'encombrement total de la tête de câble auto-porteuse selon l'invention est considérablement inférieur à celui des têtes de câbles antérieures, tandis que les perturbations qui pourraient résulter de la présence du support entre l'extrémité de l'écran conducteur du câble et l'organe répartiteur de champ sont évitées par l'enveloppe conductrice externe qui assure une canalisation des lignes de champ jusqu'à l'organe répartiteur de champ. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation préféré de l'invention et d'une variante de celui-ci, en référence aux figures ci- jointes parmi lesquelles: - la figure 1 est une demi-vue en élévation et une demi-vue en coupe selon un plan passant par un axe longitudinal d'une tête de câble auto-porteuse selon le mode de réalisation préféré de l'invention. - la figure 2 est une vue partielle analogue à celle de la figure 1 d'une variante de réalisation de la tête de câble auto-porteuse selon l'invention. En référence à la figure 1, la tête de câble auto-porteuse selon l'invention est destinée à équiper un câble d'énergie comportant de façon conventionnelle une âme conductrice 1, une couche isolante 2 entourant l'âme conductrice, et un écran conducteur 3 entourant la couche isolante, la couche isolante ayant une extrémité 4 en retrait de l'extrémité de l'âme conductrice et l'écran conducteur ayant une extrémité 5 en retrait de l'extrémité 4 de la couche isolante 2. Selon l'invention, la tête de câble auto-porteuse comporte un tube porteur 6 comprenant dans le mode de réalisation préféré illustré, un tube conducteur 7, de préférence métallique recouvert d'une couche isolante 8. Le tube porteur s'étend en regard de l'extrémité du câble au- delà de l'extrémité 5 de l'écran conducteur 3. Un organe répartiteur de champs 9 entoure le tube porteur 6 au voisinage de son extrémité inférieure. Dans le mode de réalisation illustré, l'organe répartiteur de champs 9 comporte de façon connue en soi un déflecteur conique 10 surmonté par un bloc conique 11 en matériau à haute permittivité, l'extrémité inférieure du tube porteur 6 et l'organe répartiteur de champ 9 étant noyés dans un bloc de matière isolante 12 surmonté par des jupes en matière isolante 13 emmanchées sur le tube porteur 6. L'extrémité 4 de la couche isolante 2 du câble et l'extrémité adjacente du tube porteur 6 sont recouvertes par une enveloppe interne conductrice 14 elle-même recou- verte par une couche isolante intermédiaire 15 dont les extrémités sont respectivement en contact d'une part avec la couche isolante 8 du tube porteur 6 et d'autre part avec la couche isolante 2 du câble. La couche isolante intermé- diaire 15 est elle-même recouverte par une couche conduc- trice 16 dont l'extrémité inférieure est reliée à l'extré- mité 5 de l'écran conducteur 3 du câble en s'étendant à cheval sur cette extrémité, et dont l'extrémité supérieure est reliée au déflecteur 10 de l'organe répartiteur de champ. Une bague de fixation 17 est encastrée dans le bloc de matière isolante 12 en regard de la partie termi- nale inférieure du tube porteur 6 et est fixée par des boulons 18 sur une platine 19 portée par des pieds 20 et à laquelle est associée une pièce support conique 21. La platine 19 et la pièce conique 21 sont respectivement formées de deux demi-platines chacune associée à une demi- coquille conique comportant des ailes radiales 23 dont une seule apparaît sur la demi-vue en élévation de la figure 1. Les demi-ensembles support ainsi formés sont associés l'un à l'autre par des boulons 22 s'étendant à travers les ailes 23. Dans le mode de réalisation illustré, la base du bloc 12 en matière isolante et la partie intermédiaire de l'enveloppe externe 16 sont elles-mêmes de forme conique et sont mises en appui contre la face interne de la pièce conique 21 par la force exercée par les boulons 18 sur la bague support 17. Dans le mode de réalisation préféré illustré, la pièce conique 21 ainsi que la platine 19 et les pieds 20 sont métalliques, de sorte que le support assure simultanément une mise à la terre de l'écran conducteur 3 du câble. L'enveloppe conductrice interne 14, la couche isolante intermédiaire 15, l'enveloppe conductrice externe 16, l'organe répartiteur de champs 9 et le bloc de matière isolante 12 sont de préférence réalisés par moulages successifs en matière élastomère ou plastomère, le cas échéant chargée de particules conductrices. La matière est choisie en fonction des particularités de la couche concernée. A titre d'exemple la couche conductrice externe 16 qui doit être résistante est de préférence réalisée en polyéthylène réticulé chargé de noir de carbone tandis que le déflecteur 10 qui a généralement une forme complexe est de préférence réalisé en silicone également chargé de noir de carbone. Le tube porteur 6 est initialement associé à un noyau ayant une forme appropriée pour délimiter un conduit interne destiné à recevoir l'extrémité du câble. A ce propos on notera que les mêmes moules peuvent être utilisés pour des câbles de diamètres variés en changeant simplement le noyau initial. Les jupes 13 sont également réalisées de préférence en matière élastomère soit de façon séparée comme illustré, soit en une seule pièce ou encore par moulage direct sur le tube porteur 6. Lors de la mise en place, l'extrémité du câble est préparée pour dégager l'âme conductrice 1 de la couche isolante 2 et l'écran conducteur 3 sur des longueurs appropriées et une pièce de connexion 25 est fixée à l'extrémité de l'âme conductrice 1, par exemple par sertissage. L'extrémité de câble est engagée dans la cavité interne 24 de la tête de câble jusqu'à ce que la pièce de connexion dépasse à l'extrémité supérieure de celui-ci. Une pièce d'étanchéité 26 comprenant de préférence des joints d'étanchéité 27 est fixée à la pièce de connexion 25 par emmanchement à force, sertissage ou soudage et a une forme appropriée pour recouvrir l'extrémité du tube porteur 6 ainsi que l'extrémité supérieure de la dernière jupe 13. Pour éviter toute pénétration d'eau dans la tête de câble, un manchon thermorétractable 28 est de préférence mis en place à cheval sur la pièce d'étanchéité 26 et la dernière jupe isolante 13. La figure 2 illustre une variante de réalisation dans laquelle les éléments communs au mode de réalisation de la figure 1 ont été désignés par les mêmes références numériques. Dans cette variante de réalisation, l'extrémité inférieure du tube porteur 7 n'est plus immédiatement adjacente à l'organe répartiteur de champ 9 comme dans le premier mode de réalisation mais s'étend au contraire à distance de celui-ci de sorte que l'enveloppe externe conductrice 16 est en contact avec la couche isolante 8 du tube porteur 6 sur une plus grande longueur que dans le mode de réalisation de la figure 1. Le support ne comporte plus une bague encastrée dans le bloc 12 et associée à une pièce support conique mais un manchon support cylindrique 19 constitué comme la pièce conique de demi-coquilles fixées l'une à l'autre par des boulons 30 et associées à une platine 31 formées de deux demi-platines chacune associée à une demi-coquille et portée par des pieds 20 analogues à ceux de la figure 1. Le tube porteur 6 est ainsi enserré dans la partie de celui-ci comprise entre15 l'organe répartiteur de champ 9 et le bloc comprenant l'enveloppe interne conductrice 14 et la couche isolante intermédiaire 15. Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation illustré à la figure 1 ou à sa variante de réalisation de la figure 2, mais est susceptible d'autres variantes entrant dans le cadre de l'invention tel que défini par les revendications. En particulier, bien que le tube porteur selon l'invention ait été illustré sous forme d'un tube métalli- que recouvert d'une couche isolante formant une cage de Faraday autour de l'âme conductrice, on pourra prévoir un tube porteur en matière totalement isolante à condition que celle-ci soit suffisamment résistante mécaniquement pour supporter les contraintes auxquelles la tête de câble est soumise lors de sa mise en place ou son fonctionnement et à condition que le tube porteur soit en contact intime avec l'âme conductrice ou avec un matériau recouvrant celle-ci. La cage de Faraday mentionnée ci-dessus peut également être réalisée par un revêtement conducteur, métallique ou polymère, à l'intérieur d'un tube porteur en matière isolante. Bien que le tube porteur ait été illustré dans un mode de réalisation o il s'étend seulement en regard de l'âme conductrice dénudée, le tube porteur peut également chevaucher la couche isolante du câble. Dans ce cas, il peut être envisagé de supprimer l'enveloppe conductrice interne 14 qui a pour fonction de masquer électriquement les irrégularités de configuration (arêtes à l'extrémité d'une couche, bulles d'air..) qui sont génératrices de contraintes électriques. Bien entendu le support de la tête de câble pourra avoir toute structure adaptée à la structure de la tête de câble ou aux conditions d'utilisation de celle-ci. En particulier dans le cas d'une pièce de connexion 25 ayant un diamètre supérieur au diamètre interne du tube porteur, on pourra prévoir de fixer celle-ci à l'âme conductrice après engagement de l'âme conductrice dans la tête de câble. Dans le cas o il n'est pas certain que la pièce d'étanchéité 26 soit suffisante pour empêcher une pénétra- tion d'eau dans la tête de câble on peut prévoir de remplir l'espace entre le tube porteur et l'extrémité du câble avec un matériau d'étanchéité tel qu'une graisse silicone. REVENDICATIONS 1. Tête de câble auto-porteuse pour une extrémité de câble comportant une âme conductrice (1), une couche isolante (2) entourant l'âme conductrice et un écran conducteur (3) entourant la couche isolante, la couche isolante ayant une extrémité (4) en retrait de l'extrémité de l'âme conductrice et l'écran conducteur ayant une extrémité (5) en retrait de l'extrémité de la couche isolante, caractérisé en ce qu'elle comporte un tube porteur (6) s'étendant en regard de l'extrémité du câble au-delà de l'extrémité de l'écran conducteur, un support (17, 19, 20) disposé en regard du tube porteur (6), un organe répartiteur de champ (9) entourant le tube porteur (6) sur un côté du opposé à l'extrémité (5) de l'écran conducteur par rapport au support, une couche isolante intermédiaire (15) entourant la couche isolante du câble au voisinage de l'extrémité de celle-ci ainsi qu'une portion d'extrémité adjacente du tube porteur, et une enveloppe conductrice externe (16) entourant la couche isolante intermédiaire (15) et ayant des extrémités respectivement reliées à l'extrémité (5) de l'écran conducteur (3) et à l'organe répartiteur de champ (9). 2. Tête de câble auto-porteuse selon la revendi- cation 1, caractérisée en ce qu'elle comporte une enveloppe conductrice interne (14) s'étendant à l'intérieur de la couche isolante intermédiaire (15) et ayant des extrémités recouvrant respectivement l'extrémité (4) de la couche isolante (2) du câble et l'extrémité adjacente du tube porteur (6). 3. Tête de câble auto-porteuse selon la revendi- cation 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que le support est conducteur et est en contact avec l'enveloppe conductrice externe (16). 4. Tête de câble auto-porteuse selon la revendi- cation 3, caractérisée en ce que le support comporte une -a7TJ - pièce conique (21) associée à une platine (19) portée par des pieds (20), et une bague (17) encastrée dans un bloc entourant le tube porteur et fixé à la platine (19). 5. Tête de câble auto-porteuse selon la revendi- cation 4, caractérisée en ce que la pièce conique comporte deux demicoquilles associées à des demi-platines et fixées l'une à l'autre. 6. Tête de câble auto-porteuse selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le tube porteur comporte une couche interne conductrice et une couche externe isolante. 7. Tête de câble auto-porteuse selon la revendi- cation 6, caractérisée en ce que le tube porteur (6) comporte un tube métallique (7) recouvert d'une couche isolante (8). 8. Tête de câble auto-porteuse selon l'une des revendications 7, caractérisée en ce qu'elle comporte une pièce de connexion (25) fixée à l'extrémité de l'âme conductrice (1) et une pièce d'étanchéité (26) fixée à la pièce de connexion (25) et recouvrant l'extrémité adjacente du tube porteur (6). 9. Tête de câble auto-porteuse selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le support comporte un manchon cylindrique (29) enserrant le tube porteur (6) et associé à une platine (31) portée par des pieds (20). 10. Tête de câble auto-porteuse selon la revendi- cation 8, caractérisée en ce que le manchon cylindrique (29) comporte deux demi-coquilles associées à des demi- platines et fixées l'une à l'autre.