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CABLE 3LacTmQVZ ET 1'HODE d'IKSTALLATION*
La présenta invention se rapporte aux câbles souterrains de transport d'énergie-
On a depuis longtemps reconnu que le pouvoir isolant des matiè- res fibreuses peut être considérablement augmenta par la compression, la résis- tance croissant coma la pression* Certains types d'appareils électriques se prêtant fort bien et sans dommage à un accroissement de pression, tandis que dtautres (les cibles par exemple) supportent difficilement les augmentations de pression du fait de l'absence de rigidité des gainas de plomb*
Il exista un type de câble bien connu constitué par trois con- ducteurs isolés individuellement par du papier,
ce dernier étant imprégn4 d'une
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huile relativement fine' Les conducteurs isolés sont enfermés dans, une gaine de plomb de forme sensiblement triangulaire, de tagon à permtre des déplace- ments latéraux consécutivement aux changements de volume du liquide Isolant sous l'influence de la température- Dans un tel câble, la dilatation de l'hui- le au moment où le câble est en service, peut provoquer dans la gaine des tan- sions mécaniques dangereuses, mais on a toutefois pu éviter ces inconvénients par certains artifices qui consistent par exemple à tendre le câble dans un tuyau d'acier rempli d'azote sous pression relativement élevée,
cette pression agissant sur les parois extérieures de la gaine* Le mécanisme est le suivants la gaine de plomb en contact avec de fluide à l'intérieur du tube, se déplace vers l'extérieur du fait de sa tonne, dans une direction radiale quand l'huile d'imprégnation s'échauffe, et vers l'intérieur sous l'action de la pression de l'azote, qui s'exerce sur la face extérieure de la gaine quand l'huile se re- frodit et par conséquent diminue de volume' Un tel système possède certains avantages, mais il est défectueux en ce sens que les déplacements de la gaine de plomb vers l'intérieur et vers l'extérieur, provoquent une fatigue du métal qui peut occasionner des ruptrues- Or, on doit admettre systématiquement que la vie utile d'un câble moderne soit de 25 à 30 ans- :
La construction du câble confome à l'invention permet d'éviter ces inconvénients du fait de la présence de gaz carbonique à une pression re- lativement élevée s'exerçant ,soit sur*la face interne, soit sur la face ex- terne de la gaine et de telle manière qu'il puisse se produire des allées et venues du gaz entre les surfaces opposées de ladite gaine* En d'autres tentes,
la gaine ne reste pas longtemps soumis@ à des différences de pression sur ses deux faces et elle ne peut pas se déplacer sous l'action des variations de tem- pérature des matières d'imprégnation* La Société demanderesse fait usage de composés visqueux destinés à créer 1'isolement et qui s'écoulent librement au cours des variations de température du câble* On peut aussi faire usage d'une matière dont la dilatation soit faible pour des variations normales de tempé- rature, ou telle que sa dilatation soit si faible qu'il n'y ait pas lieu d'en tenir compte* D'un autre point de vue,
au lieu d'être employée de manière à être comliêtemnt séparée de la matière d'imprégnation, quelle que soit sa nature, de marne que du gaz qui y est contenu, la gaine est plutôt utilisée dans le sans d'un organe de protection mécanique pour le oable au cours de sa
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fabrication et de sa manipulation.
Comme la même gaz est employé à l'intérieur
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et à l'extérieur de la gaine, des dispositions particulièressont priées poùr assurer sa libre circulation de l'extérieur à l'intérieur* Durait de l'égali- cation des pressions, il n'y a @aucune tendance pour la gaine à s'aplatir, com- me ce serait le cas si la gaine constituait une séparation complète et s'il arrivait que l'isolement intérieur soit moins danse dans une région que dans l'autre*
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avan- tages de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent, donnés simplement à titre d'exemple non limitatif et dans lesquels :
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La P'ig1 est une représentation schématique d'un câbla conforme à l'invention-
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La Fiv-2 est une coupe de ce câble* La P'igi3 est une vue de coté d'un élément de câble, avec arra- chement de l'enveloppe-
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La Flg'4 est une coupe d'un joint* La Fig*5 est une vue de détail montrant le récipient qui permet d'introduire le gaz sous pression*
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La vie-6 est une coupe d'un joint de tubulure* La Fig'7 est une coupe représentant un joint de caoutchouc per- mettant de fermer momentanément une extrémité du tube lors de l'opération de vidage et de l'introduction du câble*
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La 9ig.8 est une coupe d'un câbla à plusieurs éléments* m se reportant à la Pig.18 on voit en 10 un tuyau d'acier ou, d'une manière plus générale,
un tuyau rigide de diamètre suffisant pour admet- tre le câble et également une chambre à gaz. Les différents éléments sont as- semblés par soudure électrique ou par tout autre procédé en 11, de manière à assurer l'étanchéité et la résistance à des pressions relativement élevées* Les tuyaux sont disposés dans des tranchées et ensuite recouverts de terre* On peut ainsi assembler des longueurs relativement considérables de tuyaux sur le sol marne et les introduire avant de mettre le câble en place* On peu% égale-
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ment faire 1'assemblage des tuyaux dans la tianohée D'autres méthodes permet- tant d'obtenir des résultats satisfaisants et leur choix est déterminé par des
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questions purement locales* On a représenté en 12 (Fig.6)
un joint entre sec- tions de tubes différente des joints entre tubes-
La méthode décrite présente l'avantage de progresser rapidement dans une installation de câble à l'intérieur d'une ville et elle est particu- lièremnt applicable hors des régions où la circulation est intensive et eu il est possible de faire des tranchées- Quand les tuyaux sont installés, des sec- tions de petites longueurs peuvent être toutefois introduites élément par élé- ment, chacun d'eux étant soudes au préalable à son voisin* Cela dépend néan- moins de l'espace disponible pour l'utilisation de trous d'homme- Avant de 'OU- der les tubes bout à bout, Chacun d'eux doit être préalablement netteyé peur supprimer, autant que possible, toutes les matières étrangères* Au cours des opérations,
après la soudure et avant que le câble ne soit mis en place, chaque section, c'est-à-dire un aertain nombre d'éléments, doit être chauffée pour éviter l'humidité, en introduisant par exemple un courant d'air chaud; après quoi le tuyau est vidé et rempli d'un gaz tel que le gaz carbonique à une pres- sion relativement faible, légèrement supérieure à la pression atmosphérique* Cotte pression est maintanue pendant le montage, de façon à éviter toute rentrée d'air.
Le montage terminé, on maintient un certain courant de gaz car- bonique sous une pression de l'ordre de 6 à, 20 kg. par cm2. Le gaz préalable- ment desséché, a, sur l'huile, l'avantage d'éviter la nécessité de joints coê- teux, qu'impose le profil varié de la tranchée* Toutefois, il y a lieu de CUTI- ser les sections de manière à éviter les dommages causés dans l'une d'elles par une perte de gaz, les autres sections n'étant pas affectées par cet inconvé- nient- La ligne complètement installée et tous les joints effectués correcte- ment, le gaz sous pression est introduit dans le tuyau à la pression voulue* Elle peut être maintenue entre les limites spécifiées,
soit par l'utilisation de réservoirs 13 placés à des distances convenables soit par une ou plusieurs pompes automatiques 14 alimentées par de grands réservoirs 15. La pompe et le moteur 16 peuvent être quelconques ainsi que le mécanisme de commande automa- tique- En utilisant un gaz à pression relativement élevée, les faibles varia- tions de la pression ne risquent pas d'endcmager l'installation* On peut aussi également employer au lieu de pompes des récipients 17 (Fig.5) remplis de gaz à pression plus élevée que celle nécessaire et, entre chaque récipient et la
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ligne, on prévoit un robinet 18 destiné à maintenir la pression voulue à l'in- térieur des tuyaux* Le câble lui-mèe peut être simple ou multiple! dans tous les cas,
il est préférable de le garnir d'une gaine de plomb. Les espaces 19 entre câblée sont utilisés comme canalisation de haute pression permettant l'isolement de chaque conducteur* Ces espaces résultant de la disposition con- centrique des câbles à l'intérieur des tuyaux* Quand la construction est telle que ces canalisations n'existent pas, ou que leur section crée une trop grande chute de pression, on peut supprimer un certain nombre de torons,
de maniera à élargir les espaces précitée- Les conducteurs peuvent aussi être décâblés de façon à prévoir une âme vide et des espaces suffisants entre torons* On peut également prévoir des espaces dans le sens radial entre la périphérie de l'iso- lement d'un conducteur dans le sens radial entre la périphérie de l'isolement d'un conducteur et la gaine de plomb, en introduisant une pièce d'espacement antre l'isolant et la gaine- En d'autres termes, on peut utiliser tous les types connus de câbles* Le conducteur est recouvert d'une couche isolante 20 autour de laquelle est placée la gaine de plomb SI*
Sur la Fig.8 on a représenté un câble à plusieurs éléments* dans lequel chaque élément est construit à,
la manière décrite Fig.2 et 3. De plus, l'isolement de chacun d'eux consiste en un blindage électrostatique, et les éléments sont ligaturés de manière à éviter leur exttnsion par un ruban de papier 23 on place ensuite la gaine de plomb* A la face interne de cette gai- ne et dans l'espace occupé jusqu'alors par l'isolant, on a placé nombre de tu- bes en métal flexible qui constituent des supports pour la gaine* On peut tou- tefois les supprimer, sous réserve de donner à la gaine une section triangu- laire,
Le papier isolant 20, placé sur le conducteur, peut être traité de différentes façons on peut l'imprégner de matières généralement utilisées dans la fabrication des câbles,
de viscosité telle que leur épaisseur diminue à la température de fonctionnement du câble* Du fait de la présence de gaz à haute pression à l'intérieur du cable, toute matière analogue à celle décrite est forcée par la pression vers la paroi interne de la gaine*
Au lieu d'être isolé au papier imprégné après misa en place, le conducteur peut titre isolé avec un papier verni au préalable.
Ces bandes de papier sont visibles sur la Fig.3 Le ternis ou toute autre matière d'impré-
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gnation doit être suffisamment danse pour rester en place et surtout ne pas se liquéfier à la température de régime, car il pourrait avoir tendance à remplir les régions dans lesquelles doit circuler le gaz- Le ruban de papier doit âtre appliqué de façon à ce qu'entre les bords adjacente de chaque spire, il soit possible de ménager un espace 25 de telle sorte que le gaz sous pression puis- se circuler librement du contre du câble vers l'intérieur- Ces espaces sont re- lativement longs, du fait qu'ils correspondent à un grand nombre de spires et, pour cette raison et aussi du fait de la pression élevée à laquelle ils sont soumis à partir de la chambre à gaz,
il n'en résulte aucune fuite- Le ruban de papier est appliqué couche par couche en spires non jointives- Il y a lieu aussi de prévoir des espacements à l'intérieur du câble suffisants toutefois pour que le gaz puisse se déplacer radialement du centre vers la périphérie au moment où le courant commence à traverser le câble et par conséquent à l'é- chauffer,et,inversement,de la périphérie vers le centre quand le câble se re- froidit* En d'autres tonnes, tous les espacements prêtas à l'intérieur de la gaine sont remplis de gaz sous pression-
La gaine de plomb 21 a pour but de protéger le câble au cours de son transport et de son installation* Avant le transport du câbla, il est nécessaire de la remplir d'un gaz inerte (CO2 par exemple)
à une pression lé- gèramant supérieure à la pression atmosphérique! après quoi on scelle les ex- trémités de la gaine* La quantité à introduire doit être suffisante pour main- tenir à l'intérieur du câble une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique, à la fois pendant le transport et l'emmagasinage*
Came les perfectionnements ci-dessus ne valent que par le maintien de la pression à l'intérieur du câble et par l'intégrité absolue des couches isolantes, on utilise à cet effet des joints spéciaux tels que celui représenté Fig.4 où 26 et 27 désignent les éléments d'un dispositif de con- nexion dont chaque partie est fixée au conducteur, soit par soudure,
soit par tout autre procédé approprié* Un tube 28 enveloppe la pièce de connexion et il est généralement prévu an matière isolante' Au lieu de ce tube 28, on peut employer un certain nombre de tubes analogues placés parallèlement les uns aux autres* Ce tube 28, enroulé en hélice, a un diamètre qui croit graduellement à mesure qu'on arrive vers l'extérieur de la pièce de connexion* L'extrémité interne de ce tube est en cotsaunioation avec les espacements prévue à l'inté-
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-rieur du câble et, au travers de ceux-ci, avec 1'isolant prévu sur le conduc- teur, soit directement, soit par l'intermédiaire des espaces 25 ménages antre les spires de papier.
L'extrémité extérieure du tuba est ouverte de manière à permettre l'introduction du gaz. Les spires de ce tube sont noyées dans l'iso- lent 29' Du tait de la longueur relativement grande de ce tube et aussi du fait de la pression élevée à laquelle il est soumis, aucune perte n'est posai.. ble- Le joint est enfermé dans une enveloppe en plomb 30 dont les extrémités sont soudées aux gaines* A l'intérieur de cette enveloppe se trouve un bouchon à vis 31 (Fig.6) prévu de telle sorte qu'il soit possible de l'ouvrir ou de le fermer sur l'alimentation en gaz* Chaque jonction dans le câble peut être ef- fectuée de cette manière ou comporter des joints normaux intermédiaires, selon les longueurs de câble que doivent alimenter les pompes*
Sur la Fig.
on a représenté un joint de tubulure à l'intérieur de laquelle se trouve placé un joint de câble* Aux extrémités de la tubulure, on a prévu de* tâtas de fixation 32' chaque tête comporte'une cavité 33, et la partie intérieure de celle-ci est fixée à une section de tubulure par soudure électrique en 34. Sur ces tétas, on a introduit un tube 35 dont les extrémités sont fixées aux têtes par soudure en 376.
Le diamètre de ce tube est tel qu'il soit possible de le glisser facilement sur les têtes dans le sens longitudinal, au cas où il y a lieu de visiter ou de réparer les joints du câble* On a éga- lement prévu un bouchon à vis 37 sur le même alignement que le bouchon précé- dent 31, de telle sorte qu'en enlevant la bouchon 37, il soit possible de pla- oer le bouchon 31 ou au contraire de l'enlever, sans qu'il soit nécessaire de toucher aux joints soudés*
Si l'on admet que les tranchées sont correctement creusées et.
que l'assemblage des tuyaux constitue des sections de langueur voulue, l'opé- ration suivante doit consister à dessécher correctement chaque section par l'introduction d'air chaud* Cette opération étant effectuée, les deux extré- mités d'une section sont formées par des diaphragmes en caoutchouc souple 40 maintenus en place par les enroulements 41.
La centre du diaphragme est muni d'une extorsion tubulaire 42 dont la longueur et la flexibilité sont suffisan- tes pour agir à la manière d'une valve, réduisant ou fermant complètement l'ou- verture centrale et qui s'étend suffisamment pour permettre d'introduire le câble* Au cours du traitement d'évacuation préliminaire, l'ouverture centrale
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est fermée de talle sorte que le diaphragme de caoutchouc soit étanche au vide- Beur introduira le câble, on utilise les procédé)! habituels* Avant cette opé- ration, l'air contenu dans le tuyau est d'abord évacue, et le tuyau nettoyé par l'introduction d'un gaz inerte provenant des rûcipiant précités ou de réai- pients séparée* Au cours de ces opérations,
une certaine quantité de gaz s'é- chappe par l'ouverture centrale des diaphragma* 35. Il y a donc lieu de rédui- re la pression à environ 1 kg. au-dessus de la pression atmosphérique* Tandis que le gaz s'échappe, une extrémité du câble est introduite dans l'ouverture centrale d'un des diaphragmes de caoutchouc et mis en place, Quand les deux ex- trémités du câble dépassant les diaphragmes de caoutchouc, on effectue les joints de câble* Les diaphragmes de caoutchouc sont alors enlevés ou coupés et les enveloppas tubulaires des joints du tuyau sont mises en position et soudées en évitant toute rentrée d'air* Dans ces conditions, le câble se trouve placé sur la paroi interne du tuyau ,
et la gaine de plomb constitue un élément pro- tecteur de l'isolant du conducteur*
Comme indiqué plus haut, il est nécessaire de ménager de petits espacements 25 à l'intérieur du conducteur et aussi à l'intérieur des bandes de papier- Pour éviter la fuite de la matière d'imprégnation dans ses canali- sations, on introduit, au cours de la fabrication, un gaz sous pression élevée! cette précaution est également prise après introduction du câble dans le tuyau et avant que les connexions ne soient effectuées* Les extrémités du tuyau sont alors connectées à la sourcde de courant; les bornes placées à ces extrémités doivent évldiemmant être étanches et capables de supporter la haute pression à laquelle elles sont soumises.
Cette méthode d'introduction du gaz permet d'é- viter la dépense de joints coûteux que nécessitant les grandes différences d e pression consécutives aux différences de niveau* De marne, il n'est plus néces- saire de prévoir des procédés complexes de séparation des sections de tuyau* Il est toutefois désirable de disposer de moyens convenables de séparation de section, de telle sorte que s'il apparaît une fuite en un point, la totalité du gaz contenu dans la tuyau ne s'échappe pas* On peut à cet effet utiliser un diaphragma tel que celui représenté en 40 qui, s'il est emplyé d'une ma- nière permanents, peut être en métal et convenablement ajusté à la gaine du câble et au tuyau* Il est généralement indiqué de le placer aux extrémités d'une section,
sur les pièces 32 par exemple*
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En assurant 1* existence d'espacements parmettnt le passage du gaz entre les parois interne et externe de la gaine, on voit que les pressions s'équilibrent sur une extrémtié opposée des parois de la dite gains et il en résulte que la paroi ne fatigue pas- Du fait de cet équilibre, la gaine peut être en métal relativement mince, d'où grande économic- De plus. on ne se trouve nullement limité par l'ordre de grandeur des pressions à employer :un utilisant du papier Imprégné, on accorit la valeur de l'iso- lamant qui est ainsi supérieur à celui qu'on réalisait avec du papier sec.