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" 1-lerfactioniiemenis aux câbles électriques"
Ainsi qu'il est bien connu, dans les câbles à hauLe tension appartenant au type recouvert d'une enveloppe de plomb avec papier isolant, la présence d'espaces clos renfermant de l'air ou des gaz présente de sérieux inconvénients en raison du danger de voir cette masse gazeuse devenir ionisée dans le cas des hautes tensions électriques, ce qui peut entraîner la rupture du diélectrique.
Avec la méthode habituelle d'imprégnation, selon laquelle le câble, préalablement revêtu de papier, est séché et imprégné d'huile ou de composition isolante
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qui sera, par la suite, appelée "compound", opération effectuée dans le viae, on sait qu'il est impossible d'éliminer entièrement la masse d'air ou de gaza
En outre, cette méthode impose des limites relativement faibles à la viscosité du compound afin de permettre à ce corps de pénétrer dans les parois du diélectrique.
Lorsque le câble est de fabrication récente l'air ou le gaz restant est, en général, finement divisé et uniformément distribué sous forme de très petites bulles ou bien en solution dans le compound imprégnant le diélectrique et les dimensions des es- paces confinés sont telles que le gaz ne peut pas être ionisé tant qu'on n'applique pas des tensions beaucoup plus importantes que celles qui correspon- dent à la tension appliquée en service normal. Par contre, lesdites dimensions sont susceptibles d'être modifiées par retrait après échauffement du câble, de sorte que l'ionisation peut se produire pour des tensions électriques moins élevées.
Ce retrait est rendu possible par la nature du compound utilisé dans le procédé d'imprégnation et est nécessité pour la pénétration dans l'isolant.
D'autre part, si on s'efforce de pousser plus loin l'imprécation, de manière à réduire de beaucoup la masse de gaz résiduel emprisonnée,la di- latation n'étant pas compensée par la compression du gaz dans le diélectrique, agit sur la gaîne de plomb par suite au chauffage au câble lorsque ce dernier est en charge. De cette manière, lorsque le câble se refroidira, il tendra à se former, dans le diélec- trique, des espaces contenant un gaz. à basse pression susceptible d'être ionisé au cours du fonctionnement
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normal du câble.
Dans le but de remédier à ces inconvénients dûs à la dilatation de la gaîne de plomb et (ou) à l'accwnulation de gaz, phénomènes provoquant des conditions favorables à l'ionisation du gaz emprison- né dans le papier entourant le diélectrique, on a prévu, conformément à la présente invention, des espaces de dimensions déterminées et invariables pour le gaz qui est emprisonné dans le câble sous une pression supérieure à la pression atmosphérique; ces
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l;UI:JUCOI.1 clou oril úLu UltllunU1Utl!lUU du Lelle manière que le gaz ne soit pas ionisable dans les conditions normales de fonctionnement du câble.
Ces dimensions ont été établies comme suit :
1 ) Au cours du guipage des couches de papier, ces espaces clos sont déterminés au point de vue radial d'après l'épaisseur du papier et au point de vue longitudinal d'après l'espacement des enroule- ments de chaque couche ;
2 ) On s'arrange pour que ces espaces clos ne contiennent pas de compound à l'état libre, c'est- à-dire pour que le compound se trouve seulement dans le papier et à la surface de ce papier et qu'il y soit retenu.
conformément à la présente invention, au cours de la préparation du papier destiné à la fabri- cation du câble, ce papier est (avant d'être appliqué sur le conducteur) imprégné d'une composition isolante appelée compound' ayant un point de solidification suffisamment élevé pour assurer, jusqu'à une tempéra- ture bien supérieure au maximum atteint en service normal, le maintien de la stabilité physique de ce papier imprégné. L'imprégnation peut être effectuée
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par exemple conformément au brevet belge 356.734, ou au brevet belge 386.051. Ainsi qu'il est mentionné dans les brevets précités, on peut, en plus de l'im-
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pregnation, réunir le papier d'une pellicule lubrifian- te.
Cette pellicule est appliquée ùe préférence sur un seul r'±1,é; du U l': 1] , i (. r' f' ni le a 1 Il (J 1. r ; q : fil 11 ) 1" r, r,p; is.,¯ seur. Elle peut, par exemple, être composée d'une subs- tance enduite d'une gelée de pétrole ayant une forte viscosité et un point de solidification élevé.
Le traitement d'imprégnation au câble est complète par les opérations effectuées sur le papier, comme il vient d'être décrit. 11 n'y a pas lieu d'ajou- ter encore du compouna, soit pendant le guipage au papier, soit après la pose du papier diélectrique.
Le dessin annexé montre schématiquement un
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exemple ue câble conformément à la présente invention, la figure 1 représentant une section transversale et la figure 2. une section longitudinale. Dans le câble, le
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COUcJUCL(Hl!' 1 u.,L d'uii miiici ruban tuLu.iiiquc (ou feuille) 2. et il est enveloppé de couches de pandes de papier designées par les cniffres 3, 4 et 5 sur le dessin. A l'extérieur de ce diélectrique se trouve une couche métallisée 6 (qu'il est préférable ae perforer) et sur laquelle on applique la gaine de plomb 7. On applique encore, à l'extérieur ae cette gaine, un ruban
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métallique de rculurceru:tm b ei le tout est imprègne, suivant le procédé habituel, par des couches d'étoffe imprégnée 9.
Le ruban métallique , le papier métallisé 6, le ruban de renforcement 8 et les couches d'étoffé 9 seront montés, comme d'habitude, sous forme hélicoïdale.
Ce détail n'est pas visible sur le dessin.
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Le mince ruban métallique 2, monté sur le conducteur 1, a pour fonction bien connue de reduire localement les tensions électriques, et on dbtient ainsi pour la couche diélectrique une surface intérieu- re cylindrique bien définie. Au lieu d'utiliser ce ruban, on peut obtenir le résultat désire en posant les fils constituant la partie périphérique du conduca teur (soit avant, soit après le toronnage) de manière à donner au conducteur une surface extérieure lisse.
On peut utiliser à titre de variante, un tube fin en plomb recouvrant le conducteur, conformément à la description figurant dans le brevet belge 275.062.
On verra sur le dessin comment on a fixé les dimensions
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dE) gaz¯ des espaces rempli/10entre les spires adjacentes en papier ; ces dimensions ont ete déterminées :
1 ) d'après l'espacement mutuel des spires de papier;
2 ) d'après l'épaisseur du papier.
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La !-'1't;11l101l, CU!1ll.1L.lull clbLenlllw, la largeur (sens longitudinal du câble) et la deuxième condition détermine la hauteur radiale de ces espaces clos. Le ruban métallique 2 constitue, du côté intérieur du câble, la surface limitant les espaces remplis de gaz les plus rapprochés de l'axe du câble. La couche de papier métallisé 6 forme, vers l'extérieur du câble, la surface limitant lesdits espaces les plus éloignes de l'axe au câble. On comprendra que toute masse gazeuse pouvant se trouver emprisonnée entre la couche de papier métallisé 6 et la gaine de plomb 7 ne sera pas soumise à la tension électrique. La même remarque s'applique aux masses gazeuses situées entre le ruban 2 et les fils du conducteur 1, ainsi qu'à
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l'intérieur de ce conducteur.
D'après la précédente description d'un câble à un seul noyau, on saisira comment la présente inven- tion peut être etendue aux câbles possèdant plusieurs noyaux. Il est entendu que les precautions prises pour s'assurer de l'absence de compound à l'etat li- bre doivent s'etendre au matériel utilisé pour les matières de remplissage (lorsque celles-ci sont impré- gnées) ainsi qu'à toute ceinture isolante susceptible d'être utilisee en supplement pour l'isolement des différents noyaux.
On peut détermiher avec précision les alvéo- les de gaz formées entre les spires adjacentes de cha- que couche de papier imprégné (couche appliquée sous forme hélicoïdale) en choisissant pour le papier une épaisseur convenable et en disposant en quinconce les différentes couches, de telle sorte qu'aucun des espa- ces hélicoïdaux ne soit directement superposé à un au tre. Cette dernière condition peut être satisfaite, par exemple, en enroulant le papier imprégné sur le câble au moyen d'une machine du type dans lequel le câ- ble tourne; les parties supérieures d'ou le câble est débite sont stationnaires et les positions relatives des rubans ue papier peuvent être maintenues avec précision et surveillées d'une manière permanente.
Une telle machine est décrite dans le brevet belge
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501.7.56. 'l'uul.c;lu.ts, il uut, entendu qu'on ne doit pai effectuer dans le cas actuel l'immersion uu câble dans le compound pendant l'opération d'enroulement, procédé décrit dans le brevet précité. Les rubans du papier préalablement imprégné sont enroulés sur le câble dans l'air (il est préférable de maintenir cet air au-des- sous du degré d'humidité normale) et le câble est en-
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suite enveloppé d'une gaine de plomb ou d'alliage de plomb, avec ou sans renforcement.
Ensuite cet air emprisonné dans le diélectrique,,principalement locali- sé dans les espaces clos etaplis entre les spires de papier, peut être évacue et remplacé par un gaz inerte
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aL uuu, pai uxuuylu l'azuLu, l'anhydride carbuniquu ou tout autre gaz approprié. L'évacuation de l'air et le remplissage du gaz peuvent être facilités au moyen de remplissages et évacuations successives de ce gaz dans le câble eL en chauffant le câble d'une ma- nière intermittente ou d'une maniere continue, ce chauffe étant obtenu, soit par des moyens extérieurs, soit par le passage du courant dans le ou les conduc- teurs, soit par ces deux procédés. Le gazest finale- ment introduit sous pression, le câble ayant été scellé à ses extrémités dans le but de retenir cette pression.
Lorsque le câble est en service, un cylindre à gaz peut être maintenu en communication avec le câble par l'interméaiaire d'un clapeL de retenue, afin de main-
Lenir la pression à l'intérieur du câble au cas où cette pression tendrait à diminuer accidentellement.
La pression au gaz est choisie en tenant compte de l'épaisseur aes pellicules de gaz formées dans le diélectrique; cette épaisseur est déterminée par celle des différentes couches de papier. De cette. manière, conformément aux lois bien connues, le point d'ionisation des pellicules de gaz dépasse, d'une quantité déterminée d'avance, l'effort subi par le diélectrique.
Au lieu de remplacer l'air par un autre gaz, on peut finalement remplir le câble avec de l'air sec sous pression, mais il peut être nécessaire d'ef- fectuer, dans ce cas, une évacuation et un chauffage préliminaires.
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Le choix des dimensions radiales des espaces remplis de gaz et le choix de la pression du gaz dépendront d'un certain nombre de conditionso Toutefois, il sera généralement avantageux d'établir les espaces remplis ue gaz avec de faibles dimensions radiales, par exemple de 0,025 mm. ou de 0,038 mm.
Avec ces dimensions et avec une pression de gaz rela- tivement moderée, par exemple 1.05 kg par cm2 au-des- sus de la pression atmosphérique, on peut obtenir une forte élévation du point d'ionisation dans les câbles construits conformément à la présente invention. Il
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est évidemment [JosLlb10 d'utiliser d'iiulreb dimension.,,, et d'autres pressions, le choix de la pression dépen- dant du prix de renforcement de la Gaine, renforcement que cette pression peut nécessiter. Cet inconvénient peut cependant être neutralisé dans certains cas, grâce à la diminution de diamètre que l'on peut obtenir en augmentant la pression.
En augmentant l'êpaisseur des couches de papier s'étendant depuis le conducteur vers l'extérieur on peut également augmenter les dimensions radiales des espaces gazeux, afin ae uénéficier du fait que la tension électrique diminue à mesure qu'on s'éloigne de la surface du conducteur vers l'extérieur. Cette augmentation des dimensions radiales est indiquée
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t3hhémutilu(-rn(jriL uur lu duuuin; un y vuiL LruiL tl1Hu- rentes épaisseurs de papier valables pour les régions désignées respectivement 3, 4 et 5.
En utilisant une pression de gaz d'environ 7 kg. par cm2, on peut admet- tre, pour les épaisseurs des espaces remplis de gaz, les valeurs suivantes :
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<tb> Pour <SEP> la <SEP> région <SEP> 3, <SEP> épaisseur <SEP> de <SEP> 0,044 <SEP> mm.
<tb>
<tb> " <SEP> " <SEP> 4, <SEP> " <SEP> 0.063 <SEP> mm.
<tb>
<tb>
" <SEP> 5, <SEP> " <SEP> 0,095 <SEP> mm.
<tb>
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Le câble représente sur le dessin peut être utilise avec des pressions de gaz allant jusqu'à 14 kg par cm2 et même avec des pressions beaucoup plus élevées.
On prévoie que, dans le câble perfectionné conformément à la présente invention, la partie so- lide du diélectrique, notamment le papier imprégné, conserve sa stabilité physique au cours des plus sévères conditions de fonctionnement et le contenu gazeux du câble ne subit aucune modification appré- ciable dans sa constitution, dans son emplacement et dans ses dimensions ; par conséquent le gaz ne devient pas ionisable. En outre, la compressibilité due au contenu gazeux empêche la gaîne de subit une
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pression excessive 8uscepLible de produire une dilua- tation permanente.