Brevet FR3061809A1 — publié le 20180713

La présente invention concerne les dispositifs permettant la connexion électrique entre deux éléments de câble utilisés pour transporter du courant électrique de haute tension et de forte intensité et concerne en particulier un dispositif de connexion entre les écrans de deux éléments de câble électrique. Aujourd'hui, l'électricité, que ce soit en courant alternatif ou en courant continu, est transportée par des câbles électriques d'une tension comprise entre 20000 volts et 200000 volts et d'une intensité comprise entre 100A et 5000A. Un tel câble électrique qui est généralement enterré est illustré sur la figure 1. Le câble est composé d'un conducteur circulaire 10 où passe le courant, formé d'une pluralité de brins en aluminium ou en cuivre. Le conducteur d'un diamètre compris entre 10 et 30mm est entouré d'une couche d'isolant 12, généralement en polyéthylène, d'une épaisseur d'environ 5 à lOmm. La couche d'isolant 12 est elle-même entourée d'une gaine métallique ou écran 14, généralement en aluminium, afin de confiner le champ électrique à l'intérieur du câble. Cette gaine a une faible épaisseur comprise entre 2/100mm et 5/100mm et est entourée d'une couche de protection extérieure 16 assurant de bonnes propriétés mécaniques et protégeant le câble des agressions extérieures. L'écran 14 a une fonction primordiale. En effet, l'écran est relié à la terre, et en l'absence de détérioration du câble, sa tension mesurée en permanence est nulle. En cas de dégradation, qui résulte la plupart du temps d'un percement de la couche d'isolant dû à un outil pointu enfoncé malencontreusement dans le sol où se trouve le câble, une partie du courant circulant dans le câble passe dans l'écran et crée donc une différence de potentiel de l'écran par rapport à la terre. La tension de l'écran étant mesurée en permanence, l'augmentation de tension 3061809 2 déclenche alors la coupure de l'alimentation électrique du câble pour éviter des dégradations matérielles et des risques pour les personnes. Les éléments de câble électrique ont généralement une 5 longueur de 100m à 200m. Pour obtenir une liaison électrique de grande longueur, il est donc nécessaire de raccorder ensemble plusieurs éléments de câble. La connexion de deux éléments de câble pour transporter le courant électrique ne pose pas de problème et se fait à l'aide d'un manchon serti 10 aux extrémités des deux éléments de câble réunis bout à bout. Mais il est également nécessaire d'effectuer la connexion des écrans de chacun des deux câbles entre eux. Aujourd'hui, Une méthode habituelle pour effectuer la 15 connexion de l'écran de sécurité des câbles électriques est de glisser l'élément de contact en dessous de l'écran. Ceci oblige l'opérateur à fendre longitudinalement en au moins 3 points et sur une longueur d'au moins 30 à 40 mm la couche de protection extérieure pour pouvoir l'écarter et glisser 20 l'élément de contact. Cette action si elle est réalisée dans une tranchée est difficile à mettre en oeuvre et reste très délicate. Tous les paramètres pour l'établissement d'un bon contact électrique dépendent de l'attention et du professionnalisme de l'opérateur. 25 Ensuite, la connexion à faible résistance se fait à l'aide de colliers métalliques connectés entre eux à l'extrémité de chaque élément de câble. Le collier maintient une pression sur l'écran de façon à assurer un bon contact électrique. Malheureusement, cette façon de faire ne permet 30 pas d'assurer un contact électrique efficace du fait, qu'avec le temps, une couche d'alumine se dépose sur l'écran en aluminium et entraîne une augmentation de la résistance électrique entre chaque écran et la connexion reliant les deux écrans. 35 C'est pourquoi le but de l'invention est de fournir un dispositif de connexion électrique entre les écrans de deux 3061809 3 éléments de câble électrique qui présente une résistance faible et stable dans le temps. L'objet de l'invention est donc un dispositif de connexion entre les écrans de deux éléments de câble 5 métalliques adaptés pour transporter du courant électrique de forte intensité, chacun des éléments de câble étant entouré par une couche d'isolant elle-même entourée par un écran constitué d'une feuille d'aluminium couvert d'une couche de protection, l'écran qui est connecté à la terre 10 étant utilisé pour détecter la dégradation de la couche d'isolant par mesure de la tension entre l'écran et la terre. L'écran du premier élément de câble est connecté à l'écran du second élément de câble par une connexion électrique reliant deux éléments de connexion, chacun de ces 15 éléments de connexion comprenant une couche de mousse à cellules ouvertes composée d'un squelette de mousse de métal choisi parmi le groupe consistant en fer, cobalt, nickel et leurs alliages recouvert directement d'au moins un revêtement métallique tel qu'un revêtement en étain, indium 20 ou un de leurs alliages, la couche de mousse métallique étant serrée par un moyen de serrage entre l'écran et la couche d'isolant entourant l'extrémité de l'élément de câble. D'autres buts, objets et caractéristiques de 25 l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit faite en référence aux dessins dans lesquels : la figure 1 représente une coupe d'un câble électrique transportant un courant électrique de grande intensité ; 30 la figure 2 représente un coupe de l'extrémité d'un élément de câble munie d'un dispositif de connexion selon un premier mode de réalisation de l'invention ; et la figure 3 représente une coupe de l'extrémité d'un élément de câble munie d'un dispositif de connexion selon un 35 deuxième mode de réalisation de l'invention. 3061809 4 En référence à la figure 2 qui illustre une extrémité de l'élément de câble à raccorder à un autre élément de câble, l'écran 14 a été séparé de la couche d'isolant 12. La branche 18 d'une agrafe métallique 17 a été introduite dans 5 l'espace entre l'écran 14 et la couche d'isolant 12. De préférence, l'agrafe 17 est en alliage de cuivre tel qu'un alliage cuivre-béryllium qui présente une bonne conductivité électrique ainsi qu'une élasticité mécanique. L'autre branche 20 de l'agrafe 17 s'appuie sur la couche de 10 protection 16. Une couche de mousse métallique 22, connue sous la dénomination ECOCONTACT (marque déposée) et faisant l'objet du brevet FR 10/02988, est insérée entre la branche 18 de l'agrafe 17 et l'écran 14. La couche 22 est constituée d'un 15 squelette de mousse de métal à cellules ouvertes de porosité et de déformabilité élevées choisi dans le groupe consistant en fer, cobalt, nickel et leurs alliages recouvert d'au moins un revêtement d'étain, d'indium ou un de leurs alliages. 20 A noter que les deux branches de l'agrafe produisent un effet ressort permettant de maintenir un contact sous pression de la couche de mousse métallique 22 avec l'écran 14. La structure alvéolaire de la couche de mousse 25 métallique 22 est telle qu'elle est constituée en majeure partie de vide. De ce fait, sa surface comporte une multitude de pointes de contact. En outre, le choix du fer, du cobalt, du nickel ou d'un de leurs alliages qui sont des métaux présentant une grande dureté, permet d'obtenir des 30 pointes dures capables de pénétrer dans l'alumine formée à la surface de l'écran 14, ce qui assure un contact parfait entre l'écran 14 et la branche 18 de l'agrafe 17. Un même dispositif tel que celui illustré sur la figure 2 est installé à l'extrémité de l'autre élément de câble. 35 Les deux agrafes sont reliées entre elles par une connexion 3061809 5 appropriée comme par exemple un moyen de connexion métallique 24. A noter que des essais ont montré que la résistance entre l'écran et le moyen de connexion entre les deux 5 éléments de câble, à savoir la branche 18 de l'agrafe, présentait une faible résistance constante au cours du temps, alors que cette résistance, faible au départ, était multipliée par dix au bout de deux ans lorsque les moyens de l'invention n'étaient pas utilisés, à savoir l'emploi d'une 10 couche de mousse métallique décrite ci-dessus. La figure 3 illustre un mode de réalisation préférentiel de l'invention. La branche 20 de l'agrafe 17 s'appuie comme précédemment sur la couche de protection 16. Un collier de serrage ou un collier en matériau élastique 26 15 entoure l'extrémité de l'élément de câble. La présence du collier 26 permet de limiter l'effort de pression de l'agrafe 17 et permet en outre d'installer plus facilement l'agrafe en limitant l'effort nécessaire à son installation. Entre le collier 26 et l'extrémité de l'élément de 20 câble, on place un fil métallique 28 qui établit la connexion électrique avec l'agrafe installée à l'extrémité de l'autre élément de câble de manière à assurer la liaison électrique entre les écrans des deux éléments de câble. La connexion électrique entre le fil de connexion 28 et 25 la branche 20 de l'agrafe 17 est assurée par l'intermédiaire d'une couche de mousse métallique similaire à la couche 22, c'est à dire qu'elle est constituée d'un squelette de mousse de métal à cellules ouvertes de porosité et de déformabilité élevées choisi dans le groupe consistant en fer, cobalt, 30 nickel et leurs alliages recouvert d'au moins un revêtement d'étain, d'indium ou un de leurs alliages. A noter que, bien que le mode de réalisation du dispositif selon l'invention décrit ci-dessus comprend une seule agrafe, il est évident que plusieurs agrafes 35 pourraient être placées à l'extrémité de chaque élément de câble. REVENDICATIONS1. Dispositif de connexion entre les écrans de deux éléments de câble métalliques (10) adaptés pour transporter du 5 courant électrique de forte intensité, chacun desdits éléments de câble étant entouré par une couche d'isolant (12) elle-même entourée par un écran (14) constitué d'une feuille d'aluminium couvert d'une couche de protection (16), l'écran, qui est connecté à la terre, étant utilisé pour détecter la 10 dégradation de la couche d'isolant par mesure de la tension entre l'écran et la terre; ledit dispositif étant caractérisé en ce que l'écran du premier élément de câble est connecté à l'écran du second élément de câble par une connexion électrique reliant deux 15 éléments de connexion, chacun desdits éléments de connexion comprenant une couche de mousse métallique (22) à cellules ouvertes composée d'un squelette de mousse de métal choisi parmi le groupe consistant en fer, cobalt, nickel et leurs alliages recouvert directement d'au moins un revêtement 20 métallique tel qu'un revêtement en étain, indium ou un de leurs alliages, ladite couche de mousse étant serrée par un moyen de serrage (18, 20) entre l'écran et la couche d'isolant entourant l'extrémité de dudit élément de câble. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ledit 25 moyen de serrage est une agrafe (17) dont une des branches (18) est insérée entre ledit écran (14) et ladite couche d'isolant (12) et l'autre branche (20) est en appui de serrage sur ladite couche de protection (16). 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel 30 ladite agrafe (17) se trouvant à l'extrémité de chacun des deux éléments de câble est également ledit élément de connexion, les deux agrafes étant connectées électriquement entre elles par un moyen de connexion métallique (24). 4. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel, 35 outre ladite agrafe (17), ledit moyen de serrage comprend un 3061809 7 collier (26) exerçant une pression de serrage sur la branche (20) de ladite agrafe. 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel ledit collier (26) est en matériau élastique. 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, dans lequel ledit moyen de connexion métallique (28) est indépendant de ladite agrafe (17), la connexion électrique entre ladite agrafe et ledit moyen de connexion métallique étant réalisée par une couche de mousse métallique (30) à cellules ouvertes composée d'un squelette de mousse de métal choisi parmi le groupe consistant en fer, cobalt, nickel et leurs alliages recouvert directement d'au moins un revêtement métallique tel qu'un revêtement en étain, indium ou un de leurs alliages.