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pour :"Perfectionnements aux bornes ou jonctions des cibles électriques à hante tension" , La présente invention est relative à une borne ou à une jonction de câble' électrique destinée à travailler à de très hautes tensions. L'invention vise un type de borne ou de jonction dans laquelle on utilise un manchon forcé ou rapporté sur l'extrémité dénudée du diélectrique du câble pour renforcer ce diélectrique et pour contrôler la distribution des efforts dans ce diélectrique et sur lui, et, d'une manière générale, dans la région qui entoure cette extrémité dénudée, c'est-à-dire la partie dont on a enlevé la gaine ou l'écran conducteur habi- tuellement prévu.
Comme cela est bien connu, de tels manchons, que l'on. décrit fréquemment comme étant du type condensateurs, sont. réalisés en enroulant à la machine sur un tube de papier bakélisé, ou sur tout autre matériau diélectrique appropria, une feuille d'un matériau diélectrique qui peut être du papier imprégné et qui est enroulée sur l'épaisseur convenable ; on insère également aix cours de l'enroulement des couches conduc- trices de place en place dans ce/papiuer. Chacune de ces cou- chas peut être réalisée par une bande métallique, dont la lon- gueur est suffisante pour réaliser un tour complet autour de
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l'axe d'enroulement de la feuille de matière diélectrique.
Les couches sont plus courtes axialement que le tube et elles sont écartées de ce dernier, à la fois radialement et longitudinale- ment ; ces couches servent, l'une avec l'autre et avec le câble conducteur, à établir un certain nombre de capacités, grâce auxquelles la distribution du champ électrique et des contraintes qui en résultent peuvent prendre la forme désirée. Une telle organisation a, en particulier, pour objet l'obtention d'une distribution convenable (habituellement uniforme) du potentiel la- de la surface du diélectrique du cibla dénudé.
Une telle disposition des couches conductrices à l'in- térieur du manchon permet de disposer les surfaces conductrices' lorsqu'elles sont vues suivant une section axiale longitudinale du tube, suivant une série de surfaces qui se recouvrent sur la longueur du manchon. Cette série de couches peut progresser d'une manière continue à partir de l'extérieur vers l'intérieur du diélectrique, ou de l'intérieur vers l'extérieur, sur la longueur du manchon ; cette série de couches peut encore pro- gresser vers l'intérieur sur une partie de la longueur et vers l'extérieur sur une autre partie de la longueur. Cette dernière disposition offre l'avantage de permettre un contrôle des efforts sur une longueur considérable, sans qu'il soit ne-ces- saire d'utiliser un tube de diamètre extérieur exagéré.
Pour de plus hautes tensions, on peut s'écarter des deux modes de réalisation précités en augmentant le nombre des combinaisons : par exemple, les couches conductrices peuvent démarrer à l'une des extrémités à-proximité de la surface intérieure pour se diriger vers l'extérieur au voisinage de la surface extérieure du manchon et se diriger ensuite vers 1'intérieur dans la direction de la surface interne, puis progresser enfin vers l'extérieur de -nouveau dans la direction de la surface externe.
Le résultat recherché, consistant à obtenir une dis- tribiition très uniforme des efforts longitudinaux à la surface du diélectrique- du câble rubanné,. peut être obtenu à l'aide d'un manchon offrant une longueur considérable, mais on ren- contre des difficultés dans la région où le manchon avoisine la gaine ou l'écran, ou toute autre partie mise à la terre ou à la masse et qui termine la partie dénudée du diélectrique
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du câble. Conformément à l'invention, on a prévu/un manchon et un cône amortisseur, organisés et combinés de telle sorte que l'on évite d'une manière effective les difficultés qui se produisent dans cette région.
Dans cette organisation, on utilise un manchon de ce genre, dans lequel l'extrémité à la terre possède sa couche conductrice terminale sur ou au voisinage de la surface-cylin- drique extérieure du manchon, tandis que la matière diélectri- que de l'extrémité à la terre se poursuit longitudinalement au-delà de cette couche en s'amincissant vers le tube sur lequel le manchon est placé. En conséquence, le tube, avec sa couche de matériau diélectrique qui va en s'amincissant, fait saillie Axialelement au-delà du corps principal du manchon avec ses couches conductrices disposées à l'intérieur.
Le matériau diélectrique qui fait saillie de cette manière s'amincit suivant un angle faible lorsqu'on le voit suivant la section transversale du tube. Cette partie qui va en s'amincissant, lorsqu'on la met en place sur l'extrémité du câble, est serrée sur l'extrémité du tube à une certaine dis- tance de l'extrémité de la. gaine mise à la terre ou à la masse et recouvrement le diélectrique du câble ;
par dessus cette extrémité amincie et sur la longueur du diélectrique du câble dénudé,'longueur qui demeure dénudée, on pose une couche diélectrique d'une épaisseur appropriée, couche réalisée à partir d'un ruban flexible, tel, par exemple, qu'un ruban en soie vernie, appliqué fermement. Ce'tte couche présente, un amincissement vers l'extrémité voisine de la gaine du câble, de manière à constituer un cône amortisseur avec une surface sur laquelle repose une couche conductrice qui s'étent à par- tir de la partie du câble mise à la terre ou à la masse pour aller jusqu'à la couche conductrice la plus voisine du manchon.
Le cône amortisseur ainsi formé s'étend de préférence vers l'extérieur jusqu'au diamètre extérieur du manchon, et il comprend une partie conique et une partie cylindrique disposées de telle sorte que la partie du manchon qui va en s'amincissant repose entièrement à l'intérieur de la partie cylindrique.
Comme indiqué ci-dessus, la totalité de :la surface de ce cône et de son prolongement cylindrique est recouverte par une couche conductrice souple, par exemple par un enroulement réalisé
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avec un ruban conducteur souple.
Construits de cette manière, le cône amortisseur et le manchon type condensateur se trouvent combinas de manière à donner une distribution des efforts qui évite la production d'emplacements où pourraient se produire des détériorations dues à l'ionisation, ou une autre conséquence d'efforts locaux élevés, dont la valeur dépasserait la résistance du diélectri- que en de tels endroits.
On ne peut éviter l'existence d'une couche d'air ou de tout autre gaz entre le diélectrique du câble dénudé et l'intérieur du manchon, mais les efforts en cet endroit, efforts à la fois radiaux et longitudinaux, sont contrôlés par la disposition des couches conductrices dans le manchon, aussi loin que ces côuches s'étendent le long du manchon.
Dans cet intervalle rempli de gaz et situé à l'intérieur du manchon, là Où le manchon fait saillie axiale- ment au-delà de la dernière couche conductrice, l'effort lon- giduinal est maintenu à une très faible valeur grâce au fait que le diélectrique constitué à l'aide d'un ruban souple dis- posé sur lui possède un diamètre extérieur constant ou sensi- blement constant, avec une couche conductrice à la terre sur sa surface extérieure. L'effort radial dans cet intervalle rem- pli de gaz est également faible par suite du grand diamètre extérieur du diélectrique.
Tout espace contenant une coixche gazeuse à l'extérieur. du diélectrique du câble est pratiquement éliminé ou bien réduit à des dimensions radiales très faibles lorsqu'il existe, dans la partie recouverte par le matériau diélectrique con- venablement flexible et appliqué de manière serrée entre l'extrémité conique du manchon et l'endroit o. l'enroulement diélectrique se termine ; par conséquent, cette partie n'est pas soumise à des détériorations sous les efforts radiaux.
L'effort longitudinal sur cette surface est convenablement amorti par le cône amortisseur et la partie conductrice qui le recouvre*
L'invention -est illustrée par deux exemples décrits ci-après en se référant au dessin annexé, sur lequel : - La figure 1 représente la section longitudinale d'une borne de terminaison pour câble haute tension (du type prévu pour 132.000'volts);
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- La figure 2 représente à plus grande échelle une partie de la figure 1 ; et, - La figure 3 représente une coupe longitudinale de la moitié d'un joint entre deux extrémités d'un câble semblable à ce- lui de la figure 1.
Dans ces exemples, l'invention est appliquée à un
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câble contenant an gaz, oçlble du type décrit dans'le brevet n 749.408.
Dans ce type de câble, le diélectrique est composé de
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papier imprégné, et il ne se trouve pas de oompound à l'état libre dans les espaces compris entre les enroulements du pa- pier. Ces espaces sont remplis de gaz sous pression qui for- ment ainsi une partie du diélectrique.
La borne de terminaison d'un tel câble comporte deux
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chambres co-axiales, limitées par la base métallique lue les isolants tubulairps extérieur et intérieur 2 et 3 en porcelaine et les couvercles terminaux 4 et 5 intérieur et extérieur.
La chambre intérieure est soumise à la pression du gaz dans la
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'câble. Elle est fermée à son extrémité inférieure par une COI.1- pelle 6 dirigée vers le bas et fixée â la base 1. Cette cou- pelle est fixée à la gaine intérieure 7 du câble, comme repré- senté en 8, à l'intérieur de la coupelle d'alimentation en gaz 9. Cette dernière est scellée à son extrémité inférieure par
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zn coulage de plomb 10, qui scelle aussi (non représenté) 1es- pace compris entre les gaines intérieure et extérieure du câble.
Grâce à la coupelle d'alimentation en gaz 10, du gaz à haute
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pression peut être introduit dans la câble. Au-dessus de pilez- trémité de la gaina intérieure 7, ne faible longueur de l'écran
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placé au-dessus du diélectrique du cable est mise à jour en 11, et alz-dess'2b de ce 10int le papier diélectrique imprégné 12 du câble est dénudée Ce diélectrique est enlevé sue une faible longueur du conducteur 13 à l'extrémité supérieure. L'extrémité du conducteur est introduite dans une douille 14, reliée à une pièce 15 formant pont et constituant une partie de l'an- neau 16 qui est fixé au sommet de l'isolant intérieur 2 et qui porte le couvercle intérieur 4.
Ainsi, une connexion est éta- blie entre le câble conducteur 13 et le couvercle 4, ainsi que la tige.terminale 17 que ce couvercle porte à son extrémité, tige qui traverse le couvercle extérieur 5.
Le manchon condensateur est placé au-dessus du tube de @
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papier bakélisé 18 et est constitué par un enroulement de pa- pier imprégné 19 entre les spires duquel sont placées des cou- chas conductrices métalliques 20. Ces couches, comme repré- senté sur la figure 1, commencent au sommet du manchon voisin de sa surface extérieure et sont espacées les unes des autres à la fois radialement et longitudinalement, de manière à cons- tituer une série qui, tandis que l'on va du sommet à la base du manchon, passe d'abord intérieurement du coté du tube de papier bakélisé 18 et ensuite extérieurement à nouveau-, de telle sorte que la première et la dernière couche soient toutes deux voisines de la surface extérieure du manchon.
La première couche est reliée par l'intermédiaire du conducteur 21 à la douille 14 et, par conséquent, est au potentiel du câble con- ducteur. La dernière couche est réliée, de la manière que l'on va décrire, à l'écran 11 et à la gaine 7 et, par conséquent, elle est au potentiel de ces organes ; ce potentiel est géné- ralement le potentiel de la terre. Cette forme de manchon offre une distribution des efforts longitudinaux à peu près uniforme entre les extrémités supérieure et inférieure de la partie mise à nue du diélectrique 12 qui est enfermée dans l'espace sur lequel sont placées les couches conductrices 20.
Le tube 18 est placé exactement sur le diélectrique du câble 12 et est disposé comme représenté, de telle sorte que son extrémité supérieure soit au niveau du bord du dié- lectrique, à l'endroit où il est coupé, de manière à découvrir le conducteur 13. Sur l'extrémité du diélectrique du câble et sur l'extrémité supérieure du manchon est placé un enrou- lement 22 de soie vernie qui scelle ces différentes parties, ainsi que le conducteur, en empêchant l'entrée du compond dont est remplie la chambre intérieure jusqu'au niveau 2;.. Un remplissage semblable de la chambre extérieure est réalisé jusqu'au niveau du sommet de l'isolant 3.
La disposition de l'extrémité inférieure du manchon 19 sera décrite maintenant en se référant à la figure 2. On ver- ra que le tube 18 passe au-delà, de l'extrémité de la dernière série de couches conductrice 20 et que le diélectrique 19 a une forme conique allant de l'extérieur à l'intérieur dix manchon,
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à l'extrémité précitée, quittant le bord de la dernière couche 20 au point 24 et se terminant sous forme d'une couche mince sur le tube 18 au point 25. Entre ce point et l'extrémité de l'écran conducteur 11 du câble, il y a une certaine' longueur de diélectrique qui est mise à nue.
Sur cette longueur et sur les parties coniques de l'extrémité du diélectrique 19 du man- ,chon est placé un enroulement de diélectrique 26 composé d'un certain nombre de spires serrées de soie vernie. Ce diélectri- que 26, à son extrémité supérieure, a une forme cylindrique de même diamètre que la surface extérieure du manchon. Cette par- tie cylindrique s'aient du,point 24 au point 27, qui est appro- ximativement au même niveau que le point 25.
De ce dernier point, le diélectrique additionnel 26 a une forme conique allant jus- qu'au point ou il rencontre l'écran,. 11. Au-dessus de cet enrou- lement de diélectrique est appliquée une gaine 28 conductrice et constituée par un enroulement, gaine reliée à son extrémité inférieure à la gaine 7 et constituant gaine conductrice éxté- rieure, comme celle que l'on applique généralement sur les cô- nes amortisseurs. L'enroulement conducteur 28 est relié au point 24 à l'extrémité de la couche conductrice 20 du manchon.
Dans la construction décrite ci-dessus, une distribu- tion convenable de potentiel est réalisée à l'extrémité infé- rieur du manchon et au voisinage de celle-ci. Les efforts longitudinaux dans les régions comprises entre les points 24 et 27 de la surface du diélectrique 12 du câble gardent une très faible valeur en raison du diamètre uniforme de la gaine conductrice 28. Ici, en même temps, les efforts radiaux appli- qués à la surface du diélectrique 12 sont faibles à cause du grand diamètre du diélectrique additionnel 26. Entre le point 25 et l'écran 11, toute pellicule gazeuse placée. à l'exté- rieur du diélectrique du câble 12, si elle existait, aurait des dimensions radiales très faibles en raison de la nature du diélectrique 12 et de la manière dont il a été appliqué.
Ici, les efforts longitudinaux et radiaux sont maintenus en deçà de limites satisfaisantes grâce à l'action bien connue du cône amortisseur.
La disposition du joint représenté sur la figure 3 est très semblable à la di.sposition décrite relativement à une terminaison de câble. Cette figure représente seulement
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la moitié du joint, mais, comme le joint est symétrique, la figure indique réellement la forme du joint complet, et il est seulement nécessaire d'en décrire la partie représentée.
De chacune des extrémités des longueurs de câble à joindre, le diélectrique 12 est enlevé, mettant à nu le conducteur 13 et constituant une extrémité 30 lisse et d'in- clinaison régulière. Les deux conducteurs sont joints par une 'bague 31. Un manchon du type condensateur 32 est réalisé par du papier imprégné placé au-dessus d'un tube de papier bakélisé 33 et comportant, insérées, des couches métalliques 34; ce manchon est introduit par glissement au-dessus du diélec- trique du câble jusqu'à la position représentée.
Ce manchon a son diélectrique en forme de c8ne à ses deux extrémités et comporte une couche conductrice à potentiel élevé au voisina- ge du tube 33 ; les autres couches constituent des séries placées radialement vers l'extérieur, de telle sorte que la couche 34, à l'extrémité basse tension, soit au voisinage de la partie extérieure du manchon. Au-dessus de la bague 31, du conducteur dénude 13 et de la partie conique du diélectrique du câble est appliqué un enroulement conducteur 36, relié à la couche intérieure 34 et formant une gaine continue allant de cette dernière couche 34 à la bague, et ainsi jusqu'à la couche correspondante de l'autre moitié du joint.
Au-dessus de cette gaine et de l'extrémité voisine du manchon 32 est placé, suivant un enroulement de type connu, un diélectrique 37. Celui-ci, dans sa zone la plus large, s'adapte sensible- ment au manchon métallique du joint 38.
Du coté basse tension du manchon 32, la construction est la même que celle décrite sur la figure 2 relativement à une terminaison. Le diélectrique du manchon s'étend au- delà de la couche extérieure conductrice 34 et est incliné vers l'intérieur dans la direction du tube 33. Au-dessus de cette zone cônique et du diélectrique du câble voisin est placé un diélectirique 39 constitué par un enroulement serré de soie vernie ; au-dessus de cet enroulement est un autre enroulement conducteur 40 allant de l'écran 11 du câble jus- qu'à la surface extérieure du manchon, ceci réalisant une connexion avec la couche conductrice 34 à cette extrémité du manchon.
Cette couche 40 s'étend dans ce cas au-dessus du
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manchon et du diélectrique additionnel 37, de manière à constituer une gaine recouvrant complètement le joint. Le dié- lectrique additionnel 39 est enroulé 'de manière à constituer une forme cylindrique allant de l'extrémité du manchon jusqu'au delà de l'extrémité du tube 33, cette forme cylindrique étant terminée par une forme conique introduite dans un cône amor- tisseur.
Le manchon-joint 38 est rempli de compoimd jusqu'au niveau 42 des dômes 43 et 44 ; lps parties supérieures de ces dômes sont remplies de gaz sous pression en communication avec l'intérieur du câble par des tuyaux 45.