Brevet FR3010847A1 — publié le 20150320

JONCTI ON DE CABLES SUPRACONDUCTEURS L'invention concerne une jonction de câbles supraconducteurs. Elle se rapporte plus précisément à une jonction de deux câbles aboutés, chaque câble comprenant autour d'un support central au moins une couche de phase constituée d'au moins une couche de matériau supraconducteur et une couche de neutre concentriques et contenue dans une enveloppe remplie de fluide cryogénique. Il est connu du document de brevet EP 2 006 862 d'utiliser trois 10 câbles monophasés pour chaque câble et de connecter deux câbles de même phase aboutés. Les deux couches de phase aboutées de matériau supraconducteur sont alors connectées par un élément conducteur central recouvert d'une couche de matériau isolant complémentaire. L'invention concerne également des câbles comprenant autour 15 d'un support central trois phases concentriques constituées chacune d'au moins une couche de matériau supraconducteur, ces couches étant séparées par une couche de matière isolante. L'ensemble de chaque câble peut être recouvert d'un écran connecté au neutre et d'une gaine externe, comme décrit dans le 20 document de brevet US 2010/0184604. De tels câbles sont contenus dans une enveloppe remplie de fluide cryogénique, en général de l'azote liquide. Ce dernier document décrit une jonction de câbles complexe et longue à réaliser consistant à reconstituer les couches en matériau supraconducteur et les couches de matière isolante grâce à un 25 agencement en étages avec superposition. L'invention concerne une jonction de deux câbles aboutés, chaque câble comprenant autour d'un support central au moins une couche de phase constituées d'au moins une couche de matériau supraconducteur et une couche de neutre concentriques, fiable et de 30 fabrication aisée. Pour ce faire, l'invention propose une jonction de deux câbles aboutés, chaque câble comprenant autour d'un support central au moins une couche de phase constituée d'au moins une couche de matériau supraconducteur et une couche de neutre concentriques et 5 étant contenue dans une enveloppe remplie de fluide cryogénique, lesdites couches de phase internes aboutés étant dénudées et étant directement connectés, caractérisée en ce que ladite couche de neutre de chaque câble est également dénudée, au moins un organe support de pontage est disposé entre lesdites couches de neutre dénudées et 10 une couche de matériau conducteur ou supraconducteur de connexion électrique de ces couches de neutre est disposée sur le dit organe support de pontage. En règle générale, les couches de matériau supraconducteur ou conducteur sont constituées de rubans ou de fils toronnés. 15 Selon un mode de réalisation préféré, ledit organe support est constitué d'un élément de pontage en matière isolante tubulaire et biseauté à ses extrémités. Très avantageusement, un espace cylindrique longitudinal rempli de fluide cryogénique est disposé entre la jonction desdites couches de 20 matériau supraconducteur de phase internes et l'organe support de pontage. Selon ce mode de réalisation, la réalisation de la jonction exploite les propriétés diélectriques du fluide cryogénique contenu dans l'enceinte. 25 Lesdits organes supports de pontage peuvent être au moins partiellement en métal et/ou au moins partiellement en matière isolante. De préférence, chaque câble comprend autour d'un support central trois couches de phases concentriques constituées chacune d'au 30 moins une couche de matériau supraconducteur et une couche de neutre, ces couches étant séparées par une couche de matière isolante, lesdites couches de matériau supraconducteur de phase les plus internes aboutés étant dénudées et étant directement connectés, et lesdites couches de matériau supraconducteur sont dénudées de façon 5 étagée, de la phase la plus interne au neutre en s'éloignant de l'extrémité de jonction, un organe support de pontage est disposé entre chaque autre même couche de phase ou de neutre dénudée et une couche de matériau conducteur ou supraconducteur de connexion électrique des mêmes couches de phase ou de neutre est disposée sur 10 chaque organe support. Selon un mode de réalisation préféré, lesdits organes supports sont chacun constitués d'un élément de pontage en matière isolante tubulaire et biseauté à ses extrémités. Très avantageusement, un espace tubulaire longitudinal rempli 15 de fluide cryogénique est disposé entre lesdites couches les plus internes de matériau supraconducteur de phase et l'organe support de pontage suivant et un espace tubulaire longitudinal rempli de fluide cryogénique est disposé également entre chaque organe support de pontage et chaque dite couche de matériau conducteur ou 20 supraconducteur de connexion électrique disposée sur l'organe support de pontage plus interne. Lesdits organes supports de pontage peuvent être au moins partiellement en métal et/ou au moins partiellement en matière isolante. 25 Ladite matière isolante est de préférence du papier. Ledit métal est de préférence de l'aluminium ou de l'acier inoxydable. Très avantageusement, lesdits organes supports de pontage sont préfabriqués. Cette préfabrication est particulièrement avantageuse, car elle assure une réalisation de la jonction très facile et rapide et également permet une grande sécurité en haute tension en particulier, les éléments préfabriqués présentant des formes et des dimensions précises indépendantes d'erreurs ou d'approximations humaines. L'invention est décrite ci-après plus en détail à l'aide de figures représentant des modes de réalisation préférées de l'invention. Les figures 1 à 5 sont des vues en coupe longitudinale de modes de réalisation de l'invention. La figure 1 représente un premier mode de réalisation conforme à l'invention. Ce premier mode de réalisation concerne une jonction de deux câbles aboutés, chaque câble comprenant autour d'un support central trois couches de phases concentriques 1A, 2A, 3A, 1B, 2B, 3B constituées chacune d'au moins une couche de matériau supraconducteur, ces couches étant séparées par une couche de matière isolante l'A, 2'A, 3'A, 1'B, 2'B, 3'B. Une couche de neutre 4A, 4B est ici elle-même revêtue d'une gaine isolante 4'A, 4'B mais cette gaine isolante peut ne pas exister. Cette couche de neutre 4A, 4B peut comporter une couche de matériau supraconducteur ou une couche de matériau conducteur résistif classique, telle que du cuivre. Dans ce qui suit, il sera supposé que la couche de neutre 4A, 4B comporte une couche de matériau supraconducteur. Les câbles et leur connexion sont contenus dans une enveloppe 8 25 remplie de fluide cryogénique. Les couches de matériau supraconducteur de phase les plus internes aboutés 1A, 1B ou première phase sont dénudées et sont ici directement connectés par une connexion électrique 5 du type manchon conducteur. Ce manchon peut également contenir des rubans supraconducteurs qui assurent une liaison supraconductrice entre les couches en matériau supraconducteur des deux câbles. Les couches de matériau supraconducteur sont dénudées de façon étagée, de la phase la plus interne 1A, 1B à la phase la plus externe qui est la couche de neutre 4A, 4B en s'éloignant de l'extrémité de connexion. Un organe support de pontage 6 est disposé entre chaque autre même couche de phase ou de neutre dénudée 2A, 3A, 4A, 2B, 3B, 4B et une couche de matériau conducteur ou supraconducteur 7 de connexion électrique des mêmes phases ou de neutre est disposée sur chaque organe support. Cette couche de matériau conducteur ou supraconducteur 7 peut être constituée de rubans supraconducteurs, de rubans en cuivre ou/et de tresses ou treillis en cuivre. La connexion électrique à chaque extrémité de ces couches additionnelles 7 est réalisée par un organe conducteur 5', de préférence un manchon conducteur rempli d'alliage de brasure de type étain. Les organes supports 6 sont chacun constitués d'un élément de pontage en matière isolante tubulaire et biseauté à ses extrémités. Ils sont de préférence en papier en bande enroulée autour des câbles. Ces éléments de pontage 6 remplissent tout l'espace compris entre les couches de matériau conducteur ou supraconducteur 7 et ont pour fonction de supporter mécaniquement les couches de matériau conducteur ou supraconducteur 7 et également d'isoler électriquement la jonction électrique de chaque phase et du neutre Ce premier mode de réalisation peut s'appliquer également à une 25 jonction de deux câbles mono-phasés. La figure 2 représente un deuxième mode de réalisation conforme à l'invention. Les éléments constitutifs identiques au mode de réalisation précédent ne sont pas repris. Selon ce mode de réalisation, un espace tubulaire longitudinal 9 rempli de fluide cryogénique est disposé entre les couches les plus internes 1A, 1B de matériau supraconducteur de phase et l'organe support de pontage suivant 60 et un espace tubulaire longitudinal rempli de fluide cryogénique 9 est disposé également entre chaque organe support de pontage 60 et chaque couche de matériau conducteur ou supraconducteur de connexion électrique 7 disposée sur l'organe support de pontage 60 plus interne. Les organes supports de pontage 60 sont formés d'une partie 10 d'extrémité tronconique 60A et d'une partie cylindrique tubulaire droite 60B. Selon ce mode de réalisation, ils sont en métal, par exemple en aluminium ou en acier inoxydable, et sont préfabriqués chacun en deux demi-organes demi tubulaires mis en place de part et d'autre sur la 15 longueur de la connexion. La figure 3 représente un troisième mode de réalisation conforme à l'invention. Les éléments constitutifs identiques au mode de réalisation précédent ne sont pas repris. 20 Selon ce mode de réalisation, les organes de pontage 60 sont en matière isolante, par exemple en papier, et peuvent être préfabriqués chacun en deux demi-organes demi tubulaires mis en place de part et d'autre sur la longueur de la connexion. La figure 4 représente un quatrième mode de réalisation 25 conforme à l'invention. Les éléments constitutifs identiques au mode de réalisation précédent ne sont pas repris. Selon ce mode de réalisation, les organes de pontage 60 sont partiellement en matière isolante 60B, par exemple en papier, et 30 partiellement en métal 60A, par exemple en aluminium ou en acier inoxydable, et de préférence sont préfabriqués chacun en deux demi-organes demi tubulaires mis en place de part et d'autre sur la longueur de la connexion. La figure 5 représente un autre mode de réalisation conforme à 5 l'invention. Les deux câbles aboutés sont ici monophasés et chaque câble comprend autour d'un tube support central une couche de phase constituée d'au moins une couche de matériau supraconducteur et une couche de neutre et contenue dans une enveloppe remplie de fluide 10 cryogénique. Les couches de matériau supraconducteur de phase interne aboutés 1A, 1B sont dénudées et sont directement connectés par une connexion électrique 5 du type manchon conducteur. La couche de matériau supraconducteur de neutre 4A, 4B de 15 chaque câble est également dénudée, un organe support de pontage 60 est disposé entre les couches de matériau supraconducteur de neutre dénudées et une couche de matériau conducteur ou supraconducteur 7 de connexion électrique de ces couches de matériau supraconducteur de neutre 4A, 4B est disposée sur l'organe support de pontage 60. 20 Un espace tubulaire longitudinal 9 rempli de fluide cryogénique est disposé entre la connexion des couches de matériau supraconducteur de phase 1A, 1B et l'organe support de pontage 60. Cet organe support de pontage 60 peut être en métal et/ou en matière isolante, par exemple en aluminium ou en acier inoxydable 25 et/ou en papier et de préférence est préfabriqué en deux demi-organes demi tubulaires mis en place de part et d'autre sur la longueur de la connexion. REVENDICATIONS1. Jonction de deux câbles aboutés, chaque câble comprenant autour d'un support central au moins une couche de phase constituée d'au moins une couche de matériau supraconducteur (1A, 1 B) et une couche de neutre concentriques (4A, 4B) et contenue dans une enveloppe (8) remplie de fluide cryogénique, lesdites couches de phase internes aboutés (1A, 1 B) étant dénudées et étant directement connectés, caractérisée en ce que ladite couche de neutre (4A, 4B) de chaque câble est également dénudée, au moins un organe support de pontage (6, 60) est disposé entre lesdites couches de neutre dénudées (4A, 4B) et une couche de matériau conducteur ou supraconducteur de connexion électrique (7) de ces couches de neutre est disposée sur le dit organe support de pontage (6, 60). 2. Jonction selon la revendication 1, caractérisé ledit organe support (6) est constitué d'un élément de pontage en matière isolante tubulaire et biseauté à ses extrémités. 3. Jonction selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un espace tubulaire longitudinal (9) rempli de fluide cryogénique est disposé entre la connexion desdites couches de matériau supraconducteur de phase internes (1A, 1 B) et l'organe support de pontage (60). 4. Jonction selon la revendication 3, caractérisée en ce que lesdits organes supports de pontage (60) sont au moins partiellement en métal. 5. Jonction selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que lesdits organes supports de pontage (60) sont au moins partiellement en matière isolante. 6. Jonction de deux câbles aboutés selon la revendication 1, chaque câble comprenant autour d'un support central trois couches de phases concentriques constituées chacune d'au moins une couche de matériau supraconducteur et une couche de neutre (1A, 2A, 3A, 4A, 1 B, 2B, 3B, 4B), ces couches étant séparées par une couche de matière isolante (l'A, 2'A, 3'A, 1 'B, 2'B, 3'B), lesdites couches de matériau supraconducteur de phase les plus internes (1A, 1 B) aboutés étant dénudées et étant directement connectés, caractérisée en ce que lesdites couches de matériau supraconducteur sont dénudées de façon étagée, de la phase la plus interne (1A, 1 B) au neutre (4A, 4B) en s'éloignant de l'extrémité de connexion, un organe support de pontage (6, 60) est disposé entre chaque autre même couche de phase ou de neutre (2A, 3A, 4A, 2B, 3B, 4B) dénudée et une couche de matériau conducteur ou supraconducteur (7) de connexion électrique des mêmes couches de phase ou de neutre est disposée sur chaque organe support (6, 60). 7. Jonction selon la revendication 6, caractérisée en ce lesdits organes supports sont chacun constitués d'un élément de pontage (6) en matière isolante tubulaire et biseauté à ses extrémités. 8. Jonction selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'un espace tubulaire longitudinal (9) rempli de fluide cryogénique est disposé entre lesdites couches les plus internes de matériau supraconducteur de phase (1A, 1B) et l'organe support de pontage suivant (60) et un espace cylindrique longitudinal (9) rempli de fluide cryogénique est disposé également entre chaque organe support de pontage (60) et chaque dite couche de matériau conducteur ou supraconducteur de connexion électrique disposée sur l' organe support de pontage plus interne. 9. Jonction selon la revendication 8, caractérisée en ce que lesdits organes supports de pontage (60) sont au moins partiellement en m étal. 10. Jonction selon la revendication 8 ou 9, caractérisée en ce que lesdits organes supports de pontage (60) sont au moins partiellement en matière isolante. 11. Jonction selon l'une des revendications 2, 5, 7 ou 10, caractérisée en ce que ladite matière isolante est du papier. 12. Jonction selon la revendication 4 ou 9, caractérisée en ce que ledit métal est de l'aluminium ou de l'acier inoxydable. 13. Jonction selon l'une des revendications, caractérisée en ce que lesdits organes supports de pontage (6, 60) sont préfabriqués.