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CABLES ELECTRIQUES POURVUS DE CAVITES DE GARDE
Il est connu que dans les câbles pour la transmis- sion de l'énergie électrique,chacun des conducteurs consti- tué par une corde de fils de cuivre,est enveloppé par des enroulements de papier ou de substance textile; les condUc- teurs ainsi isolés, sont câblés entre eux, et les interspa- ces existants sont remplis à l'aide d'un bourrage de remplis- sages spéciaux constitues de papier' jute ou autre substan- ces convenables.
Cet ensembleéventuellement recouvert d'une autre enveloppe isolante, est dessèche trempé d'huile ou d'autre substance fluide isolante et recouvert d'un manteau en plomb,
Dans les câbles ainsi constituéstout changement de température produit une contraction du mélange de trempage,, ce qui provoque la formation de cavités,dans la masse Isolan- te, qui sont occupées seulement par des gaz et des vapeurs qui se dégagent dudit mélange, En correspondance de ces cavi- tés, la rigidité diélectrique est considérablement amoindrie ce qui peut provoquer la formation de décharges silencieuses @
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qui la longue compromettent l'existence du Câble,
Afin d'éliminer cet inconvénient,
on a proposé de relier ces câbles à des réservoirs remplis du mélange isolant fluide de trempage et disposés à des distances convenables le long du câble; ces réservoirs sont destinés à fournir au- dit câble la quantité du mélange qui est requise en corres- pondance de chaque diminution de la température. Ce mélange est amené aux divers points du c^able par des canaux longitu- dinaux aménagés dans ledit c^able et mis en communication avec lesdits réservoirs.
On a aussi proposé d'utiliser les canaux mêmes comme réservoirs et dans ce cas, on les a dénommes "cavités de gar- des; cette disposition est fondée sur le fait que l'huile ou le mélange est absorbé par capillarité dans la masse de 1' isolant. A chaque diminution de la température ces cavités se vident plus ou moins parce que l'isolant fibreux du câble en absorbe par capillarité la quantité du mélange qui lui convient pour un- trempage parfait. Puisque ces cavités de garde doivent parfois rester remplies seulement par du gaz, il est évident qu'elles doivent être disposées en des points où leur sollicitation électrique est nulle ou très réduite.
Ladite sollicitation peut être annulée per la présence de parois conductrices; toutefois. ces parois doivent être per- méables au mélange de trempage.
Cependant. il faut observer qu'un bon trempage des cibles constitués suivant les principes exposés ci-dessus, peut 'âtre assuré seulement dans le cas où le Câble est ins- tallé en position horizontale. Dans les cas pratiques, les câbles ntont souvent pas cette disposition) et alors le mé- lange s'écoule le long des cavités de garde vers les pointa les plus bas du câble, en laissant les parties hautes dépour vues du mélange d'alimentation. Pendant les périodes de con-
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traction dans la masse isolante se forment alors, par endroits ces bulles de gaz que la présence des cavités de garde sim- plement constituées;, comme cela est exposé plus haut. n'a pas pu éviter et qui causent une fin prématurée du câble.
L'inconvénient susdit peut -être éliminée grâce aux
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dispositions formant l'objet de la présente invention;daprs laquelle, c.ans un c1ible à un ou plusieurs conducteurs, on aménage, à l'intérieur des conducteurs,, ou entre l'isolant et le plomba ou dans les interspaces ntre les âmes;, aes ca- vités de garde limitées par des parois perméables à l'égard du mélange de trempage qui sont ?Il moins partiellement com- ductrices;
ces cavités de garde sont propres 4 recevoir de l'isolant trempé du câble du mélange de trempage ainsi que à lui en restituer, mais constituées et disposées de manière
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à eI.?:4ct,e l'écoulement du mélange des parties plus fautes aux parties plus basses du câble. En outre, ces cavités ont des dimensions telles que leur capacité en correspondance de chaque unité de longueur du câble, ne soit pas inférieure à la contraction thermique maximum possible dans la masse
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totale du mélange contenu dans ladite 10gueU du câb7.e Les cavités de garde aménagées dans les cibles élec- t:riqes1'ap:
rès la présente invention, peuvent être classi- fiées en deux classes diverses, qu'on peut dénommer respecti- vement "cellulaires" et 1J1lélico"ldalesu.
Les cavités du premier type sont constituées par des canaux disposés le long de l'axe, ou parnilèlement , 1r axe du c'able, subdivisés en une série de sections ou complu- ments à l'aide d'obstructions convenables. Ces obstructions peuvent être révisées de plusieurs manières: on peut boucher les canaux l'aide des séparateurs de substance convenable (telle que liège, bois, papier, jute et analogues) espacés entre eux à de petites distances;
on peut aussi étrangler les canaux en en comprimant les parois vers l'intérieur
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Les cavités de l'autre type sont formées par des ca- naux façonnés en hélice, dont les parois latérales sont cons- tituees pari des substances perméables à l'égard du mélange de trempage, le pas de l'hélice étant choisi de manière à rendre impossible l'écoulement longitudinal du mélange en correspondance des endroits où le câble estposé incliné.
Cette disposition peut devenir inefficace seulement dans des cas exceptionnels) qui toute-fois peuvent être évités, par exemple., en correspondance des fêtes d'extrémité,on pourra aisposer le câble non en position ver'ticale, mais sous une inclinaison moindre de l'angle d'inclinaison de l'hélice des cavités de garde.
Les dessirs annexés, montrent plusieurs formes de réalisation de la présente invention.
Les -Lige, 1-7-11 représentent aes cibles pourvus de cavités cellulaires; les fige. 2-6 et 8 à 10 représentent des câble avec cavités en hélice; la fig. 12 représente un câble dont les torons sont profilés.
Dans le type représenté par le fig.1, les obstruc- tions des canaux qui sont nécessaires pour former des cavi- tés indépendantes,sont obtenues par etranglement des parois.
Dans le type de la fig.2, un corps filiforme 2, de substance pratiquement Imperméable, est enroulé en hélice sur un noyau central l, métallique ou d'une substance équi- valente. Cet ensemble est rei fermé dans une couverture tebe- laire 3, perméable à l'égard du mélange, pouvant être consti- tuée par du papier, ou du tissu, ou par une couche métallique discontinue. Entre les spires de l'hélice 2, se trouve formée la cavité tubulaire hélicoïdale de garde 4.
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Dans les figs. 3 et 4, sur le noyau central 1, recou- vert de papier,, est enroulée en hélice 4 pas réduit une bande 2, en métal ou autre matière équivalente; la coupe transversa- le de cette bande est profilée de manière convenable, par exemple en "L" comme dans la fig.3, ou en "C", comme dans la fig.4. Cette bande enroulée est renfermée dans une couverture tubulaire 3, perméable à l'égard dU mélange et entre ses spi- res, reste formée la cavité de garde 4.
Dans l'exemple représenté par la fig.5, on volt com- ment il est possible d'obtenir plusieurs cavités de garde 4, à l'aide de plusieurs corps filiformes, ou bandes 2, enrou- lés successivement en hélice l'un sur l'autre avec interposi- tion de parois perméables 3.
Naturellement, si le noyau central l, est métallique on peut l'utiliser comme conducteur additionnel auxiliaire, pour des installations protectrices, de signalisation, de contrôle, etc,
Les cavités de garae qu'on vient de décrire,peuvent trouver leur emplacement dans le câble soit à l'inférieur des conducteurssoit entre l'isolant et la couverture en plomb, soit (dans les câbles multiples) dans les intervalles ordinairement occupés par les remplissages en substituant totalement ou partiellement ces remplissages. Dans le premier cas, lesqites cavités sont sans autre soustraites à toute sollicitation électrique} dans les deux autres cas, elles se trouvent en des réglons où ladite sollicitation pourrait 'étre forte.
Dans ces aeux cas, il est uonc nécessaire que les pa- rois aesdites cavités, tout en restant perméables au mélange de tremp&ge soient électriquement conductrices afin de sous- traire tout- action électrique dans les câbles à plusieurs conducteurs, les masses de gpz qui peuvent se former à leur intérieur. Lorsque les cavités à parois conductrices sont dis-
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posées Gens les interstices existant entre les 'âmes,, sans les occuper entièrement,$ il faut bourrer complètement les vides qui restent à l'aide de papier, jute ou autres substances ana- logues, propres empêcher la formation de bules de gaz dans ces vides.
Les parois conductrices des cavités de garde., ou des tubes qui renferment ces cavités, peuvent être constituées par une couche métallique discontinue) par exemple par un réseau métallique) ou par des fils, ou bances,en métal enrou- lés en hélice, ou par une feuille métallique pourvue de trous ou d'entailles, ou par une lame de Substance perméable, telle que le papier, à surfaces métallisées.
Dans le cas spécial des cibles multiples où les cavi- tés de garde sont disposées dans l'espace ordinairement occu- pé par les remplissages,, les parois desdites cavités, ou les tubes qui les renferment peuvent être supprimés; dans ce cas, leurs fonctions sont confiées à la surface externe de l'iso- lailt des divers conducteurs, laquelle devra alors plus oppor- tunément être couverte d'une couche perméable métallique ou métallisée.
Dans les dessins annexés,, les figs. 6-11 représentent titre d'exemple quelques types de câbles fabriqués suivant la présente invention... Dans le mode d'exécution de la fig.6, la câble à un seul conducteur présente une cavité de garde intérieure audit conducteur; elle peut être (fil type cellulai- re, ou du type à hélice comme il est supposé dans la figure.
Dans les figs. 7-8-9, les câbles 4 un seul conducteur ont leurs cavités de garde disposées entre le manteau en plomb et l'isolant.
Dans la fig.7, elles sont du type cellulaire et elles consistent en canaux 4; compris entre les nervures 5 dont est pourvue la surface interne du plomb 6. Entre l'isolant 7 et
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le plomb 6, une hélice 8. d'une substance convenable, est en outre enroulée,(par exemple un gros fil ou corde de substan- ce fibreuse) qui est forcée par les nervures 5,, et remplit, en les obstruant, des courtes distances, les cavités de garde.
Au contraire, dans les exemples des figs. 8 et 9, les cavités de garae 4 sont du type à hélice.
Les exemples des fige. 10 et 11 se rapportent à des câbles triphasés qui présentent opportunément des cavités de garde 4 en substitution des remplissages.
Dans le mode d'exécution de la fig.10, elles sont du type à hélice et les parties des interspaces entre les con- ducteurs qui ne sont pas occupés par ces cavités, sont rem- plies par des petites remplissages 9.
Dans le mode d'exécution de la fig.11 au contraire, les cavités 4 sont du type cellulaire, pourvues de sépara- taux'!:' 10 de, substance convenable, et dépourvues de parois propres la surface extérieure de l'isolant des trois con- ducteurs étant métallisée..
.Dans tous ces cas, les eavisés de garde doivent pré- senter, pour chaque unité de longueur du câble., une capacité totale non inférieure à la contraction thermique maximum que peut présenter la masse totale du mélange contenu dans ladite longueur du câble.
Il est nécessaire d'observer que dans un câble fabri- qué de 1a manière ordinaire, il existe toujours de petits canaux longitudinaux formés principalement par les intersti- ces enire les fils élémentaires des cordes en cuivre consti- tuant les conducteurs; ces canaux permettent au mélange de descendre vers les parties plus basses du câble le lon de sa ligne de pose. Il est Important d'éliminer ou dé réduire à une valeur négligeable, le drainage causé par ces canaux.
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Oeci peut être obtenu en suppriment) ou en obstruant lesdits canaux à l'aide d'un des moyens suivants: 1 ) on peut employer des fils en cuivre non pas ronds mils convenablement profilés. comme il est représenta dans la fig. 12, de manière qu'ils soient en contact réciproque complet.
Deci peut 'être obtenu en tréfilant une corde formée de fils ronds; 2 ) en formant le conducteur 4 l'aide de fils de cuivre câ- blés ensemble avec des fils textiles, bandes ae papier ou autres substances souples, qui restent emprisonnées entre les fils de cuivre en remplissant les interstices entre ces fils; 3 ) en superposant sur chaque couche, pendant la fabrication de le corde, un enroulement souple de papier ou textile qui par effet de la compassion de la couche suivante de la corde va remplir les vides existent entre les fils;
4 ) en remplissant la corde d'étain ou d'autre substance con- vensalbe, en des positions séparées, espacées entre elles à de petites distances
Il fsut entendre que dans lesdivers modes d'exécu- tion des câbles décrits ci-dessus, il sers appliqué l'un ou l'autre des divers procédés que l'on vient d'exposer etqui visent à empêcher le drainage longitudinal du mélange le long des conducteurs.
Les dispositions et la forme des c' vîtes de garde, de même que les moyens propres a. rendre non nuisibles les interstices existant entre les fils, pourront varier sans sortir du cadre de la présente invention...
REVENDICATIONS.
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ELECTRICAL CABLES WITH GUARD CAVITIES
It is known that in cables for the transmission of electric energy, each of the conductors constituted by a cord of copper wires, is enveloped by windings of paper or of textile substance; the conductors thus insulated are wired together, and the existing interspaces are filled with a stuffing of special fillings made of jute paper or other suitable substance.
This assembly, possibly covered with another insulating envelope, is dried soaked in oil or other fluid insulating substance and covered with a lead mantle,
In the cables thus formed, any change in temperature produces a contraction of the soaking mixture, which causes the formation of cavities, in the insulating mass, which are occupied only by gases and vapors which are released from said mixture. of these cavities, the dielectric strength is considerably reduced, which can cause the formation of silent discharges @
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which in the long run compromise the existence of the Cable,
In order to eliminate this inconvenience,
it has been proposed to connect these cables to reservoirs filled with the insulating fluid soaking mixture and arranged at suitable distances along the cable; these reservoirs are intended to supply to said cable the quantity of the mixture which is required corresponding to each decrease in temperature. This mixture is brought to the various points of the cable by longitudinal channels made in said cable and placed in communication with said reservoirs.
It has also been proposed to use the channels themselves as reservoirs and in this case they have been called "guard cavities; this arrangement is based on the fact that the oil or mixture is absorbed by capillary action in the mass of the tank. The insulation. With each decrease in temperature these cavities empty more or less because the fibrous insulation of the cable absorbs by capillary action the quantity of the mixture which is suitable for perfect soaking. Since these guard cavities must sometimes remain filled only with gas, it is obvious that they must be placed at points where their electrical stress is zero or very low.
Said stress can be canceled by the presence of conductive walls; however. these walls must be permeable to the soaking mixture.
However. it should be observed that a good soaking of the targets made according to the principles set out above can only be ensured if the cable is installed in a horizontal position. In practical cases the cables often do not have this arrangement) and then the mixture flows along the guard cavities to the lower points of the cable, leaving the upper parts unseen of the feed mixture. During periods of con-
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traction in the insulating mass is then formed, in places these gas bubbles that the presence of the guard cavities simply constituted ;, as explained above. could not avoid and that cause premature termination of the cable.
The aforementioned disadvantage can be eliminated thanks to
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provisions forming the object of the present invention; according to which, in a target with one or more conductors, it is arranged, inside the conductors, or between the insulation and the lead or in the interspaces between the cores ;, the guard cavities limited by walls permeable to the dip mixture which are less partially conductive;
these guard cavities are suitable for receiving the soaked insulation of the cable of the soaking mixture as well as for restoring it to it, but formed and arranged in such a way
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in eI.?:4ct,e a mixture flow from the more faulty parts to the lower parts of the cable. In addition, these cavities have dimensions such that their capacity in correspondence of each unit of cable length, is not less than the maximum possible thermal contraction in the mass.
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total of the mixture contained in said 10gueU of the cable. The guard cavities arranged in the electric targets: riqes1'ap:
According to the present invention, can be classified into two different classes, which may be called "cellular" and 1J1lélico "ldalesu, respectively.
The cavities of the first type are formed by channels arranged along the axis, or parallel to the axis of the cable, subdivided into a series of sections or complements with the aid of suitable obstructions. These obstructions can be revised in several ways: the channels can be plugged using separators of suitable material (such as cork, wood, paper, jute and the like) spaced from each other at small distances;
the channels can also be strangled by compressing the walls inwards
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The cavities of the other type are formed by channels shaped like a helix, the side walls of which are made up of substances permeable to the quench mixture, the pitch of the helix being chosen so as to make the longitudinal flow of the mixture impossible in correspondence of the places where the cable is placed inclined.
This arrangement can become ineffective only in exceptional cases) which, however, can be avoided, for example., In correspondence of the end sections, the cable can be placed not in a vertical position, but under a lesser inclination of l angle of inclination of the helix of the guard cavities.
The accompanying drawings show several embodiments of the present invention.
-Lige, 1-7-11 represent targets provided with cell cavities; freezes them. 2-6 and 8-10 represent cables with helical cavities; fig. 12 shows a cable whose strands are profiled.
In the type shown in fig.1, the obstructions of the channels which are necessary to form independent cavities, are obtained by constricting the walls.
In the type of fig. 2, a filiform body 2, of practically impermeable substance, is helically wound on a central core 1, metallic or of an equivalent substance. This assembly is enclosed in a textile cover 3, permeable to the mixture, which may be constituted by paper, or fabric, or by a discontinuous metallic layer. Between the turns of the helix 2 is formed the helical tubular guard cavity 4.
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In figs. 3 and 4, on the central core 1, covered with paper, is wound in a helix 4 not reduced a strip 2, metal or other equivalent material; the cross section of this strip is suitably profiled, for example in an "L" as in fig.3, or in "C" as in fig.4. This wound band is enclosed in a tubular cover 3, permeable to the mixture and between its turns, the guard cavity 4 remains formed.
In the example shown in fig. 5, we can see how it is possible to obtain several guard cavities 4, using several filiform bodies, or bands 2, successively wound in a helix one on the other with the interposition of permeable walls 3.
Of course, if the central core is metallic, it can be used as an additional auxiliary conductor, for protective, signaling, control installations, etc.
The garae cavities just described can find their location in the cable either at the bottom of the conductors or between the insulation and the lead cover, or (in multiple cables) in the intervals usually occupied by the fillings. by completely or partially substituting these fillings. In the first case, lesqites cavities are without further subtracted from any electrical stress} in the other two cases, they are located in areas where said stress could be strong.
In these two cases, it is therefore necessary that the walls of said cavities, while remaining permeable to the quenching mixture, be electrically conductive in order to subtract any electrical action in cables with several conductors, the masses of gpz which may form within them. When cavities with conductive walls are dis-
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people the interstices existing between the 'souls, without occupying them entirely, $ it is necessary to completely fill the voids which remain with the aid of paper, jute or other similar substances, suitable to prevent the formation of gas bubbles in these empty.
The conductive walls of the guard cavities, or of the tubes which enclose these cavities, may be formed by a discontinuous metallic layer) for example by a metallic network) or by wires, or bances, of metal wound in a helix, or by a metal foil provided with holes or notches, or by a strip of permeable substance, such as paper, with metallized surfaces.
In the special case of multiple targets where the guard cavities are disposed in the space ordinarily occupied by the fillings, the walls of said cavities, or the tubes which enclose them may be omitted; in this case, their functions are entrusted to the outer surface of the insulation of the various conductors, which should then more suitably be covered with a permeable metallic or metallized layer.
In the accompanying drawings, figs. 6-11 show by way of example some types of cables manufactured according to the present invention ... In the embodiment of fig.6, the single conductor cable has a guard cavity inside said conductor; it can be (cellular type wire, or of the helix type as it is supposed in the figure.
In figs. 7-8-9, the 4 single conductor cables have their guard cavities arranged between the lead jacket and the insulation.
In fig.7, they are of the cellular type and they consist of channels 4; between the ribs 5 with which the internal surface of the lead 6 is provided. Between the insulation 7 and
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lead 6, a helix 8 of a suitable substance, is further coiled, (for example a coarse wire or cord of fibrous substance) which is forced by the ribs 5 ,, and fills, obstructing them, short distances, guard cavities.
On the contrary, in the examples of figs. 8 and 9, the cavities of garae 4 are of the propeller type.
Examples of freezes. 10 and 11 relate to three-phase cables which suitably have guard cavities 4 replacing the fillings.
In the embodiment of fig. 10, they are of the helix type and the parts of the interspaces between the conductors which are not occupied by these cavities are filled with small fillings 9.
In the embodiment of fig. 11, on the contrary, the cavities 4 are of the cellular type, provided with separators '!:' 10 of, suitable substance, and devoid of clean walls the outer surface of the insulation of the three conductors being metallized.
In all these cases, the guard screws must have, for each unit of length of the cable, a total capacity not less than the maximum thermal contraction which the total mass of the mixture contained in said length of the cable can exhibit.
It is necessary to observe that in a cable manufactured in the ordinary manner, there are always small longitudinal channels formed mainly by the interstices between the elementary wires of the copper cords constituting the conductors; these channels allow the mixture to descend to the lower parts of the cable along its laying line. It is important to eliminate or reduce to a negligible value the drainage caused by these channels.
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This can be obtained by removing) or by obstructing said channels using one of the following means: 1) it is possible to use copper wires which are not round, and which are suitably profiled. as it is represented in fig. 12, so that they are in complete reciprocal contact.
Deci can be obtained by drawing a cord formed of round wires; 2) by forming the conductor 4 using copper wires wired together with textile wires, paper strips or other flexible substances, which remain trapped between the copper wires by filling the interstices between these wires; 3) by superimposing on each layer, during the manufacture of the rope, a flexible winding of paper or textile which by effect of the compassion of the next layer of the rope will fill the voids existing between the threads;
4) by filling the rope with tin or other con- vensalbe substance, in separate positions, spaced from each other at small distances
It was understood that in the various embodiments of the cables described above, one or the other of the various methods which have just been described and which aim at preventing the longitudinal drainage of the mixture being applied. long conductors.
The provisions and the form of the custody vits, as well as the specific means a. make the interstices between the wires non-harmful, may vary without departing from the scope of the present invention ...
CLAIMS.
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