EP0980078A1 - Câble de liaison à isolation gazeuse, procédé de fabrication et de pose d'un tel câble - Google Patents

Câble de liaison à isolation gazeuse, procédé de fabrication et de pose d'un tel câble Download PDF

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Publication number
EP0980078A1
EP0980078A1 EP99401900A EP99401900A EP0980078A1 EP 0980078 A1 EP0980078 A1 EP 0980078A1 EP 99401900 A EP99401900 A EP 99401900A EP 99401900 A EP99401900 A EP 99401900A EP 0980078 A1 EP0980078 A1 EP 0980078A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas
core
cable
chamber
pneumatic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP99401900A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
François Moisson-Franckhauser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alcatel Lucent SAS
Nokia Inc
Original Assignee
Alcatel SA
Nokia Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alcatel SA, Nokia Inc filed Critical Alcatel SA
Publication of EP0980078A1 publication Critical patent/EP0980078A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B9/00—Power cables
    • H01B9/06—Gas-pressure cables; Oil-pressure cables; Cables for use in conduits under fluid pressure
    • H01B9/0644—Features relating to the dielectric of gas-pressure cables

Definitions

  • the present invention relates to the field gas-insulated cables.
  • Such cables are used for the transport of electrical energy.
  • the general principle of such cables is known in the state of the art, by example by French patent FR2738946 which describes a gas insulated cable with three conductors metallic inside a metallic envelope waterproof, the cable being made of elements of about ten meters in length assembled end to end, ten approximately of elements thus assembled constituting a section of cable.
  • This cable according to the prior art comprises special elements to allow changes in the cable direction.
  • the French patent FR2714204 describes a gas-insulated single-phase cable comprising a cylindrical steel tube filled with nitrogen under a pressure at least equal to 10 4 hectopascals, a metallic conductor based on aluminum. or of copper held axially inside the steel envelope by closed insulating cones, and an aluminum envelope forming for the steel envelope a magnetic screen vis-à-vis the magnetic field created by the current flowing through the conductor.
  • the steel casing is separated from the aluminum casing by rings of charged plastic or polymer material each placed in a groove of a metal collar.
  • the gas-insulated cables (CIG) according to the prior art have a large outside diameter which results from their high voltage and from the limited value of the electric field E 1 admitted in the gas insulation.
  • the outside diameter of the insulation space of these cables is minimized when the core of a unipolar cable subjected to the voltage U has the diameter (2.U / E 1 ) and when the insulation space has for outside diameter (2 U / E 1 ) * exp (1).
  • the object of the invention is to remedy these different drawbacks by offering an insulated cable carbon dioxide of lower manufacturing cost, of a section outer lower than art cable section previous presenting the same performances and whose break is made easier.
  • the invention relates to a gas-insulated cable comprising a core and an outer sheath, the space annular between the core and the envelope being filled an insulating gas, characterized in that the core is surrounded by a pneumatic chamber which presents after inflating a cylindrical shape whose diameter is that cable sheath.
  • the cable has links flexible extending between the conductive core and the wall inside the pneumatic chamber, to ensure the maintaining the conductive core in the center of the space gas insulation after inflation of the chamber pneumatic.
  • the flexible links are made by non-discontinuous glass fabrics, both of which banks were previously drowned in strips narrow side tires of the same type as the pneumatic chamber.
  • the cable has a leaktight tubular wall formed by winding a metal strap around the inflatable structure.
  • the strip is constituted by a stapled tube containing the structure inflatable.
  • the cable further comprises a conductive sheet disposed on along the strip surrounding the inflatable structure.
  • it comprises a structure radially armed tire.
  • the core of the cable is constituted by a cylindrical assembly of conductive strands isolated from each other, and transposed between them, for example inside sectors cylindrical and by an equipotential phase surface produced by taping a semiconductor tape, covered by a mechanically protective coating.
  • the sheath is a tube stapled surrounded by an envelope consisting of conductors arranged in a helix having channels delimited radially by the stapled tube and by the protective envelope, and delimited laterally by lateral spacing between the elements of the sheet sheath conductor.
  • the flexible links are made using insulating fabric obtained from one or more fiber materials.
  • the invention also relates to a method of manufacture of a gas-insulated cable characterized in what we prepare a conductive core and a chamber pneumatic and in that we proceed to the establishment of the pneumatic chamber containing the links in enveloping the soul step by step through the room equipped tire, previously unrolled flat in below the core, the two sides of this room being then arranged edge to edge along an axial line located vertically above the cable core, the pneumatic strips bordering the upper links being superimposed on the banks and made adherent, and in that we then place a cover strip on this set thus prepared.
  • the pneumatic chamber deflated is placed against the conductive core in now simultaneously in final angular position the upper part of the chamber along the axial line as well as the lower part of the cylindrical periphery of the chamber and laterally pressing against the core conductive the deflated pneumatic chamber in the vicinity tapes.
  • the pneumatic chamber forms two pairs of pockets of similar length on either side of each of the two side bands. These four pockets are folded upwards, stacked two by two and pressed against the conductive core, then held in this position for transporting the structure. This fold up prevents folded side parts of the chamber pneumatic encroach on the bottom of the cylindrical periphery of the chamber.
  • the quadruple withdrawal of lateral parts of the chamber also prevents the side links and that the upper links are not tensioned and do not modify the angular position of the strips tires adhering to the chamber and the common anchor tapes.
  • the invention also relates to a method of laying a gas-insulated cable characterized in that the permanent holding of the pneumatic chamber deflated pressed against the conductive core is provided by a plastic film surrounding the deflated structure, this protective film finally tearing when performs partial inflation of the structure during laying of the cable after the end of its development.
  • a deflated structure constituting the cable to using a reel and we proceed to the unwinding.
  • a reel develops the tube stapled around the structure deflated after removal of peripheral links so that the structure can be re-inflated, in that one deposits the deflated structure in an axial position and final angular on the bottom of the stapled tube and in that the winder then installs the web conductive bearing on the stapled tube, then laying the protective envelope.
  • peripheral links surrounding the structure deflated are replaced by a plastic film which continues to wrap the structure during development stapled tube and conductive sheet, this film plastic then tearing under the effect of partial pressurization of the cable.
  • the inflation is carried out partial of the structure taking place before the structure be buried.
  • This structure will also allow achieve electrical insulation including the envelope of gas insulation and spacers will be installed at the factory, thus avoiding access and the risk of contamination during installation of the connection.
  • the inflatable connecting structure is characterized in that each unipolar cable is surrounded by a pneumatic chamber which after inflation a cylindrical shape whose diameter is that of the cable sheath.
  • each unipolar cable is constituted by an elaborate non-waterproof tubular wall in the field, by winding a metal strip around the inflatable structure from the drum.
  • this strip constitutes a tube stapled containing the inflatable structure.
  • This metal strip we have along the straight cable a conductive sheet.
  • This tablecloth lowers the electrical resistance of the sheath. She is surrounded by a structure ensuring the protection of strip and conductive sheet against corrosion and giving the conductive sheet the resistance mechanical to electrodynamic forces created in the presence short-circuit current.
  • the sheath carries a return current which differs little from the current phase; the electrodynamic forces created on the phase conductor tend to center it in the cylindrical volume delimited by the sheath; these forces grow as the driver's initial off-center phase. Given their brevity, and given the mass of the conductor phase, they act especially until the first passage of the soul in a centered position.
  • the shape of the links and their mechanical strength are adapted to the presence of a initial off-center from any direction; the links limit the lateral movement of the conductor phase, so as not to alter the dielectric strength of the link.
  • a variant of this device consists of remove the metal reinforcement used as a sheath and replace the pneumatic chamber mechanically little resistant by a pneumatic structure radially army. Not being able to undergo a temporary deflation at the bottom of trench, such a structural variant cannot be used than in the gallery.
  • the flexible links are produced by means insulating fabric obtained from one or more fiber materials. Material will exhibit toughness sufficient, no long-term creep, resistance to degradation by cable temperature or by electrodynamic vibrations and brittleness reduced compatible with the process of developing the liaison.
  • connection comprising a particular arrangement of links, a particular process for developing the cable and the factory room, and the development of a type particular sheath on the place of installation of the connection.
  • Figure 2 shows a sectional view of the final structure intended to be deposited in the trench after applying reduced pressure to press the pneumatic chamber (6) around the perimeter cylindrical sheath produced by a stapled tube (7) able to contain the forces due to the internal pressure of the insulation gas.
  • a conductive sheet (8) capable of transporting the current of sheath, as well as an envelope (9) protecting the tube stapled (7) and the conductive sheet (8) against corrosion and now mechanically these elements in the presence of a short circuit current.
  • Maintaining the core (1) in a central position in the gas insulation space (10) is obtained by means flexible links (11).
  • the conductive sheet (8) of the sheath is constituted by conductors arranged in a helix.
  • channels (12) are delimited radially by the stapled tube (7) and by the protective envelope (9), and delimited laterally by lateral spacing between the elements of the conductive sheet (8) of the sheath. These channels keep the air pressure around stapled tube despite the tightness of the envelope protection (9).
  • the flexible links (11) are for example produced by non-discontinuous glass fabrics whose two banks were previously drowned in bands narrow side tires of the same type as the pneumatic chamber (6).
  • Figure 3 shows this arrangement of the pneumatic chamber (6) containing the flexible links (11), this room being stored rolled up before being put in place around the core (1) of the cable.
  • the installation of the pneumatic chamber (6) containing the links is done by wrapping close in close to the cable core by the pneumatic chamber fitted, previously unwound flat below the core.
  • the two edges (23, 24) of this chamber are then arranged edge to edge along an axial line (25) located at the vertical above the cable core.
  • Groups tires (19, 20) bordering the upper links are superimposed on the banks (23, 24) and made adherent.
  • a cover strip (26) placed on this assembly fences the pneumatic chamber, ensuring sealing and strengthening the mechanical resistance of this region.
  • the upper links constitute a continuous cradle (27) containing the core (1) of the cable.
  • the lateral links (13) also become tense and prevent lateral movement of the core (1).
  • the central part of these lateral links (13), located between the axial seams (21, 22) is pressed along the underside of the core (1) of the cable; on the part and on the other, the two side parts of the side links (13), located between the seam (21) and the side band (15), and between the seam (22) and the pneumatic strip lateral (16), are distributed along two inclined planes forming the 2 lateral branches of an inverted Y.
  • the adhesion of the cover strip (26) carried out in the factory before cable reel surrounded by the deflated chamber is the only one that requires a seal. Its execution is facilitated by the axial arrangement, without discontinuity, of the links and bands constituting their banks.
  • Figure 4 shows the arrangement of the chamber pneumatic (6) at the level where the upper links (17) are attached to this chamber, forming the upper end (25) from the cradle (27).
  • the connections between the part free of glass fabric (17) and pneumatic strips (19) and (20) are grouped at the upper end (25) of the cylindrical periphery of the pneumatic chamber (6).
  • the pneumatic strips (19) and (20) containing the edges embedded, not overflowing, glass cloth are arranged in T covering the outside face of the chamber pneumatic on either side of this end upper (25).
  • a pneumatic cover strip (26) covers the bands (19) and (20), ensuring sealing and strengthening the mechanical strength of this region.
  • the part of the glass fabric located in the electrical insulation space, suspended at the end upper (25) of the cradle (27) comprises two flat parts of the upper links (11) and (17), on either side of the curvilinear central part in contact with the cable core.
  • Figure 5 shows a section of the cable surrounded by the deflated chamber, and suitable for being rolled up on a reel.
  • the cable core arranged horizontally rests on the lower end (36) of the periphery cylindrical of the pneumatic chamber. Bedroom deflated surrounds the sides of the core (1) of the cable.
  • the glass fiber upper links (17) fixed to the chamber deflated are present between the core (1) and the chamber deflated. They are not mechanically stressed. For that the lateral links (13) do not hinder the folding of the deflated pneumatic chamber (6), the walls of the pneumatic chamber (6) are also supported on the cable core at the axial seams (21) and (22).
  • the core (1) of the cable Before placing on a reel, the core (1) of the cable based on a single thickness of the pneumatic chamber deflated (6). Maintaining an angular position unchanged after unwinding of the drum, on the ground of installation, thus avoiding the final inflation of the structure creates a rotation of the core (1) of the cable or of the chamber pneumatic (6).
  • Figure 6 shows the installation site a connection, with the trench (40) which contains a part of the connection cables, already in place.
  • the development of the connection is carried out along a track (41) parallel to the trench (40).
  • a reel (42) has been routed on this track.
  • the deflated structure (33) contains the deflated structure (33).
  • the unfolding takes place by visually checking that the upper position of the upper end (25) of the periphery of the room is respected.
  • the winder (43) develops the stapled tube (7) around the deflated structure (33) after the elimination of the peripheral links (32) so that the structure can be re-inflated.
  • the deflated structure (33) then rests in the final axial and angular position on the bottom (44) of the stapled tube.
  • the four lengths surplus (28 to 31) of the deflated chamber do not encroach under the bottom (44) and will therefore not induce of rotation of the structure upon inflation.
  • the peripheral links (32) can be constituted by a protective plastic film; this film tears when the inflation of the structure begins.
  • the winder (43) then performs the installation of the conductive sheet (8) bearing on the stapled tube (7), then the installation of the protective envelope (9).
  • the trench depth has little influence on the elimination of the heat; this depth which depends on the diameter of the cables, the maximum pressure allowed and therefore of the nature of the electrical insulating gas, may be then chosen in order to eliminate the risk run above a cable in the event of accidental rupture of its enclosure pressurized.

Landscapes

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Abstract

La présente invention concerne un câble à isolation gazeuse comportant une âme et une gaine extérieure. L'espace annulaire compris entre l'âme et l'enveloppe est rempli d'un gaz d'isolation, et l'âme est entourée par une chambre pneumatique qui présente après gonflage une forme cylindrique dont le diamètre est celui de la gaine du câble. <IMAGE>

Description

La présente invention concerne le domaine des câbles à isolation gazeuse.
De tels câbles sont utilisés pour le transport d'énergie électrique. Le principe général de tels câbles est connu dans l'état de la technique, par exemple par le brevet français FR2738946 qui décrit un câble à isolation gazeuse comprenant trois conducteurs métalliques à l'intérieur d'une enveloppe métallique étanche, le câble étant réalisé par éléments d'une dizaine de mètres de longueur assemblés bout à bout, une dizaine environ d'éléments ainsi assemblés constituant un tronçon de câble. Ce câble selon l'art antérieur comprend des éléments particuliers pour permettre des changements de la direction du câble.
Un autre document de l'art antérieur, le brevet français FR2714204 décrit un câble monophasé à isolation gazeuse comprenant une erveloppe d'acier cylindrique remplie d'azote sous une pression au moins égale à 104 hectopascals, un conducteur métallique à base d'aluminium ou de cuivre maintenu axialement à l'intérieur de l'enveloppe d'acier par des cônes isolants fermés, et une enveloppe d'aluminium formant pour l'enveloppe d'acier un écran magnétique vis-à-vis du champ magnétique crée par le courant traversant le conducteur. L'enveloppe d'acier est séparée de l'enveloppe d'aluminium par des bagues en matière plastique ou polymère chargé placées chacune dans une gorge d'un collier métallique.
Les câbles à isolation gazeuse (C.I.G.) selon l'art antérieur présentent un grand diamètre extérieur qui résulte de leur tension élevée et de la valeur limitée du champ électrique E1 admise dans l'isolation gazeuse. Le diamètre extérieur de l'espace d'isolation de ces câbles se trouve minimisé lorsque l'âme d'un câble unipolaire soumise à la tension U a pour diamètre (2.U / E1) et lorsque l'espace d'isolation a pour diamètre extérieur (2 U / E1) * exp(1).
Les longueurs des liaisons par C.l.G. de l'art antérieur sont limitées par suite du coût élevé de ces câbles, dû notamment à l'acheminement de courts tronçons, à cause du diamètre des câbles, impliquant le raccordement in situ d'éléments tubulaires ou de courtes longueurs de tubes corrugués de diamètre voisin de 0.4 mètre, transportées sur des tourets d'environ 4 mètres de diamètre.
De plus, la rigidité diélectrique de l'isolation gazeuse est fortement affectée par la contamination par les poussières métalliques et imperfections des surfaces équipotentielles résultant du montage. On a proposé de pallier cet inconvénient par des procédés de détection des arcs se formant dans de tels câbles, comme dans le brevet français FR2719125.
Le but de l'invention est de remédier à ces différents inconvénients en proposant un câble à isolation gazeuse de moindre coût de fabrication, d'une section extérieure inférieure à la section de câbles de l'art antérieur présentant les mêmes performances et dont la pause est facilitée.
A cet effet, l'invention concerne une structure gonflable qui va permettre d'abord de transporter, à l'état dégonflé sous un diamètre réduit pratiquement d'un facteur exp(1)=2.72, des tronçons de liaison dont la longueur peut être alors accrue considérablement par la réduction du diamètre interne du touret et par la section unitaire réduite pratiquement de exp(2).
Dans son acception la plus générale, l'invention concerne un câble à isolation gazeuse comportant une âme et une gaine extérieure, l'espace annulaire compris entre l'âme et l'enveloppe étant rempli d'un gaz d'isolation, caractérisé en ce que l'âme est entourée par une chambre pneumatique qui présente après gonflage une forme cylindrique dont le diamètre est celui de la gaine du câble.
Avantageusement, le câble comporte des liens souples s'étendant entre l'âme conductrice et la paroi intérieure de la chambre pneumatique, pour assurer le maintien de l'âme conductrice au centre de l'espace d'isolation gazeuse après gonflage de la chambre pneumatique.
De préférence, les liens souples sont réalisés par des tissus de verre non discontinus dont les deux rives ont été préalablement noyées dans des bandes pneumatiques latérales étroites de même nature que la chambre pneumatique.
Selon une variante, le câble comporte une paroi tubulaire non étanche formée par enroulement d'un feuillard métallique autour de la structure gonflable.
Selon une autre variante, le feuillard est constitué par un tube agrafé contenant la structure gonflable.
Selon un mode de réalisation particulier, le câble comprend en outre une nappe conductrice disposée le long du feuillard entourant la structure gonflable. Selon une variante, il comprend une structure pneumatique radialement armée.
Selon un mode de réalisation avantageux, l'âme du câble est constituée par un assemblage cylindrique de brins conducteurs isolés l'un de l'autre, et transposés entre eux, par exemple à l'intérieur de secteurs cylindriques et par une surface équipotentielle de phase réalisée par rubanage d'un ruban semi-conducteur, recouvert par un revêtement mécaniquement protecteur.
Selon une variante, la gaine est un tube agrafé entouré par une enveloppe constituée par des conducteurs disposés en hélice présentant des canaux délimités radialement par le tube agrafé et par l'enveloppe de protection, et délimités latéralement par un espacement latéral entre les éléments de la nappe conductrice de la gaine.
Selon une autre variante, les liens souples sont réalisés au moyen de tissu isolant obtenu à partir d'un ou de plusieurs matériaux en fibre.
L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un câble à isolation gazeuse caractérisé en ce que l'on prépare une âme conductrice et une chambre pneumatique et en ce que l'on procède à la mise en place de la chambre pneumatique contenant les liens en enveloppant de proche en proche l'âme par la chambre pneumatique équipée, préalablement déroulée à plat en dessous de l'âme, les deux rives de cette chambre étant alors disposées bord à bord le long d'une ligne axiale située à la verticale au dessus de l'âme du câble, les bandes pneumatiques bordant les liens supérieurs étant superposées aux rives et rendues adhérentes, et en ce que l'on place ensuite une bande couvercle sur cet ensemble ainsi préparé.
Selon une variante, la chambre pneumatique dégonflée est placée contre l'âme conductrice en maintenant simultanément en position angulaire finale la partie supérieure de la chambre le long de la ligne axiale ainsi que la partie inférieure du pourtour cylindrique de la chambre et en plaquant latéralement contre l'âme conductrice la chambre pneumatique dégonflée au voisinage des bandes. La chambre pneumatique forme deux paires de poches de longueurs voisines de part et d'autre de chacune des deux bandes latérales. Ces quatre poches sont repliées vers le haut, superposées deux à deux et plaquées contre l'âme conductrice, puis maintenues dans cette position pour le transport de la structure. Ce repli vers le haut évite que des parties latérales repliées de la chambre pneumatique n'empiètent dans la partie inférieure du pourtour cylindrique de la chambre. Le quadruple repli des parties latérales de la chambre évite également que les liens latéraux et que les liens supérieurs ne soient tendus et ne modifient la position angulaire des bandes pneumatiques adhérant à la chambre et de l'ancrage commun des bandes. L'invention concerne encore un procédé de pose d'un câble à isolation gazeuse caractérisé en ce que le maintien en place permanent de la chambre pneumatique dégonflée plaquée contre l'âme conductrice est assuré par un film en plastique entourant la structure dégonflée, ce film protecteur se déchirant finalement lorsque l'on procède au gonflage partiel de la structure lors de la pose du câble après la fin de son élaboration.
Selon un mode de mise en oeuvre particulier, on achemine une structure dégonflée constituant le câble à l'aide d'un touret et on procède au déroulement. Une enrouleuse élabore le tube agrafé autour de la structure dégonflée après l'élimination des liens périphériques afin que la structure puisse être regonflée, en ce que l'on dépose la structure dégonflée en position axiale et angulaire finale sur le fond du tube agrafé et en ce que l'enrouleuse réalise ensuite la pose de la nappe conductrice en appui sur le tube agrafé, puis la pose de l'enveloppe de protection.
Selon une variante de ce mode de mise en oeuvre, les liens périphériques entourant la structure dégonflée sont remplacés par un film en plastique qui continue à envelopper la structure pendant l'élaboration du tube agrafé et de la nappe conductrice, ce film en plastique se déchirant ensuite sous l'effet de la pressurisation partielle du câble.
Selon une variante, on procède au gonflage partiel de la structure ayant lieu avant que la structure soit enterrée.
Cette structure va permettre d'autre part de réaliser une isolation électrique dont l'enveloppe de l'isolation gazeuse et les espaceurs seront mis en place en usine, évitant ainsi l'accès et le risque de contamination lors de la pose de la liaison.
La structure gonflable de liaison est caractérisée en ce que chaque câble unipolaire est entouré par une chambre pneumatique qui présente après gonflage une forme cylindrique dont le diamètre est celui de la gaine du câble.
A l'intérieur de cet espace d'isolation gazeuse, des liens mis en place en usine en même temps que la chambre deviennent tendus à l'issue du gonflage de la chambre et maintiennent l'âme conductrice au centre de l'espace d'isolation gazeuse.
La gaine de chaque câble unipolaire est constituée par une paroi tubulaire non étanche élaborée sur le terrain, par enroulement d'un feuillard métallique autour de la structure gonflable issue du touret. Par exemple, ce feuillard constitue un tube agrafé contenant la structure gonflable.
Autour de ce feuillard métallique, on dispose le long du câble rectiligne une nappe conductrice. Cette nappe abaisse la résistance électrique de la gaine. Elle est entourée par une structure assurant la protection du feuillard et de la nappe conductrice contre la corrosion et conférant à la nappe conductrice la résistance mécanique aux forces électrodynamiques créées en présence d'un courant de court-circuit.
Le tube agrafé contenant la structure gonflable remplit plusieurs fonctions:
  • a) Il crée l'armature contre laquelle la chambre pneumatique vient se plaquer sur tout son pourtour cylindrique lors du gonflage, et il supporte les efforts mécaniques ainsi créés par la pression du gaz d'isolation électrique.
  • b) Associé à la chambre gonflée, il constitue un ensemble flexible apte à être déposé dans une tranchée parallèle à la piste le long de laquelle s'est effectué préalablement le déroulement du câble et son assemblage avec le tube agrafé élaboré de proche en proche.
  • c) Il protège le câble enterré pressurisé contre les forces d'écrasement transmises par le remblai, et contre les efforts locaux créés, par exemple par les racines d'arbres.
  • d) Par son coefficient de frottement élevé, il maintient en place la chambre pneumatique contenant le câble, dans la position initiale d'élaboration, empêchant ainsi d'une part la reptation du câble dans ses déclivités, et d'autre part la rotation de la chambre pneumatique, ces deux déplacements risquant de modifier le centrage de l'âme du câble à l'intérieur de l'espace d'isolation électrique.
  • e) L'absence d'étanchéité du tube agrafé assure le maintien de la chambre au contact de celui-ci sur la totalité du périmètre cylindrique, même en présence d'une fuite locale du gaz d'isolation altérant peu la pression intérieure de ce gaz.
  • f) La température est uniformisée sur le périmètre de la gaine, soit en présence d'une évacuation de la chaleur par un remblai de propriétés thermiques hétérogènes, soit en présence d'une canalisation d'eau placée à proximité de la liaison pour en limiter la température.
    • Lors d'un courant de court-circuit, la gaine transporte un courant de retour qui diffère peu du courant de phase; les forces électrodynamiques créées sur le conducteur de phase tendent à centrer celui-ci dans le volume cylindrique délimité par la gaine; ces forces croissent comme le décentrage initial du conducteur de phase. Vu leur brièveté, et vu la masse du conducteur de phase, elles agissent surtout jusqu'au premier passage de l'âme en position centrée. La forme des liens et leur résistance mécanique sont adaptées à la présence d'un décentrage initial quelle qu'en soit la direction; les liens limitent le déplacement latéral du conducteur de phase, afin de ne pas altérer la rigidité diélectrique de la liaison.
    Une variante de ce dispositif consiste à éliminer l'armature métallique servant de gaine et à remplacer la chambre pneumatique mécaniquement peu résistante par une structure pneumatique radialement armée. Ne pouvant subir un dégonflage momentané en fond de tranchée, une telle variante de structure n'est utilisable qu'en galerie.
    Plusieurs agencements des liens entre la chambre pneumatique et l'âme du câble sont possibles; de même, plusieurs procédés d'élaboration du câble entouré de la chambre, en usine, sont possibles; enfin, plusieurs types de gaine peuvent être élaborés sur le terrain. Avantageusement, les liens souples sont réalisés au moyen de tissu isolant obtenu à partir d'un ou de plusieurs matériaux en fibre. Le matériau présentera une ténacité suffisante, une absence de fluage à long terme, une résistance à la dégradation par la température du câble ou par les vibrations électrodynamiques et une fragilité réduite compatible avec le procédé d'élaboration de la liaison.
    A titre d'illustration, et dans le but de montrer la faisabilité de la liaison, on décrit ci-après une liaison comprenant un agencement particulier des liens, un procédé particulier d'élaboration du câble et de la chambre en usine, et l'élaboration d'un type particulier de gaine sur le lieu de pose de la liaison.
    L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, se référant aux dessins annexés où :
    • La figure 1 représente une vue en coupe de l'âme du câble ;
    • La figure 2 représente une vue en coupe d'un tronçon de câble ;
    • La figure 3 représente une vue en coupe de l'ensemble constitué par les liens et la chambre pneumatique, avant l'élaboration du câble ;
    • La figure 4 représente une vue de détail de la chambre pneumatique au niveau d'un lien ;
    • La figure 5 représente une vue en coupe de la chambre pneumatique dégonflée entourant l'âme du câble ;
    • La figure 6 représente une vue schématique du câble en cours de pose.
    La figure 1 représente l'âme du câble (1), comprenant:
    • un assemblage cylindrique (2) de brins conducteurs isolés l'un de l'autre, et transposés entre eux, par exemple à l'intérieur de K secteurs cylindriques accolés, la section de chaque secteur étant délimitée par deux segments rectilignes formant un angle de 21/K et par un arc du cercle dont le diamètre est celui de l'âme du câble ;
    • une surface équipotentielle de phase (3) réalisée par rubanage d'un ruban semi-conducteur (4), recouvert par un revêtement mécaniquement protecteur (5).
    La figure 2 représente une vue en coupe de la structure finale destinée à être déposée dans la tranchée après l'application d'une pression réduite destinée à plaquer la chambre pneumatique (6) sur le pourtour cylindrique de la gaine réalisée par un tube agrafé (7) apte à contenir les efforts dus à la pression interne du gaz d'isolation.
    Autour du tube agrafé (7), on dispose une nappe conductrice (8) apte à transporter le courant de gaine, ainsi qu'une enveloppe (9) protégeant le tube agrafé (7) et la nappe conductrice (8) contre la corrosion et maintenant mécaniquement ces éléments en présence d'un courant de court-circuit.
    Le maintien de l'âme (1) en position centrale dans l'espace d'isolation gazeuse (10) est obtenu au moyen de liens souples (11).
    La nappe conductrice (8) de la gaine est constituée par des conducteurs disposés en hélice. Des canaux (12) sont délimités radialement par le tube agrafé (7) et par l'enveloppe de protection (9), et délimités latéralement par un espacement latéral entre les éléments de la nappe conductrice (8) de la gaine. Ces canaux permettent de maintenir la pression atmosphérique autour du tube agrafé malgré l'étanchéité de l'enveloppe de protection (9).
    Les liens souples (11) sont par exemple réalisés par des tissus de verre non discontinus dont les deux rives ont été préalablement noyées dans des bandes pneumatiques latérales étroites de même nature que la chambre pneumatique (6).
    Un agencement de ces liens et un procédé d'élaboration de la chambre pneumatique contenant les liens sont proposés comme suit.
  • a) On élabore une bande pneumatique de grande longueur, dont la largeur est égale au périmètre de la chambre pneumatique (6).
  • b) Séparément, on élabore les liens latéraux (13) au moyen d'une bande de tissu de verre (14) de grande longueur dont les rives sont noyées sur leur longueur dans des bandes pneumatiques latérales (15) et (16) étroites
  • c) Séparément, on élabore de même les liens supérieurs (17) au moyen d'une bande de tissu de verre (18) de grande longueur, dont les rives sont noyées sur leur longueur dans des bandes pneumatiques (19), (20) étroites.
  • d) On superpose à plat les liens latéraux (13) et les liens supérieurs (17) afin de réunir ces liens au moyen de 2 coutures rectilignes axiales (21) et (22).
  • e) On étale à plat cet ensemble de façon centrée, sur la chambre pneumatique (6) et on réalise l'adhérence des bandes pneumatiques latérales (15), (16) sur la paroi interne de la chambre pneumatique (6)
  • f) On enroule cet ensemble qui sera utilisé ultérieurement en usine pour la mise en place de la chambre pneumatique autour de l'âme (1) du câble.
    • La figure 3 représente cet agencement de la chambre pneumatique (6) contenant les liens souples (11), cette chambre se trouvant stockée enroulée avant sa mise en place autour de l'âme (1) du câble.
    La mise en place de la chambre pneumatique (6) contenant les liens s'effectue en enveloppant de proche en proche l'âme du câble par la chambre pneumatique équipée, préalablement déroulée à plat en dessous de l'âme. Les deux rives (23, 24) de cette chambre sont alors disposées bord à bord le long d'une ligne axiale (25) située à la verticale au dessus de l'âme du câble. Les bandes pneumatiques (19, 20) bordant les liens supérieurs sont superposées aux rives (23, 24) et rendues adhérentes. Enfin, une bande-couvercle (26) placée sur cet ensemble clôt la chambre pneumatique, assurant l'étanchéité et renforçant la résistance mécanique de cette région.
    Ultérieurement, lorsque l'on pressurise la chambre qui prend appui sur tout le périmètre interne du tube agrafé (7), les liens supérieurs viennent constituer un berceau (27) continu, contenant l'âme (1) du câble. Les liens latéraux (13) deviennent également tendus et empêchent les déplacements latéraux de l'âme (1). La partie centrale de ces liens latéraux (13), située entre les coutures axiales (21, 22) se trouve plaquée le long de la face inférieure de l'âme (1) du câble; de part et d'autre, les deux parties latérales des liens latéraux (13), situées entre la couture (21) et la bande latérale (15), et entre la couture (22) et la bande pneumatique latérale (16), sont réparties selon deux plans inclinés formant les 2 branches latérales d'un Y renversé.
    L'adhérence de la bande-couvercle (26) réalisée en usine avant la mise sur touret du câble entouré de la chambre dégonflée est la seule qui requiert une étanchéité. Son exécution est facilitée par la disposition axiale, sans discontinuité, des liens et des bandes constituant leurs rives.
    La figure 4 montre l'agencement de la chambre pneumatique (6) au niveau où les liens supérieurs (17) sont fixés à cette chambre, formant l'extrémité supérieure (25) du berceau (27). Les raccordements entre la partie libre du tissu de verre (17) et les bandes pneumatiques (19) et (20) sont regroupés à l'extrémité supérieure (25) du pourtour cylindrique de la chambre pneumatique (6). Les bandes pneumatiques (19) et (20) contenant les rives noyées, non débordantes, du tissu de verre sont disposées en T recouvrant la face extérieure de la chambre pneumatique de part et d'autre de cette extrémité supérieure (25). Enfin, une bande pneumatique couvercle (26) vient recouvrir les bandes (19) et (20), assurant l'étanchéité et renforçant la résistance mécanique de cette région.
    Lorsque les liens en berceau entourent une âme de diamètre Di centrée dans une gaine de diamètre De= Di*exp(l), la partie du tissu de verre située dans l'espace d'isolation électrique, suspendue à l'extrémité supérieure (25) du berceau (27) comprend deux parties planes des liens supérieurs (11) et (17), de part et d'autre de la partie centrale curviligne au contact de l'âme du câble. La largeur du tissu de verre située dans l'espace d'isolation électrique vaut : L = Di* [1/2 + arc sin (1/exp (1))+ (-1 +exp 2)1/2]=4,48 Di
    La largeur totale de ce tissu de verre s'obtient en ajoutant les largeurs des extrémités noyées dans les bandes pneumatiques (19 et 20).
    La figure 5 représente une coupe du câble entouré de la chambre dégonflée, et apte à être enroulé sur un touret.
    L'âme du câble, disposée horizontalement repose sur l'extrémité inférieure (36) du pourtour cylindrique de la chambre pneumatique. La chambre dégonflée entoure les flancs de l'âme (1) du câble. Les liens supérieurs en tissu de verre (17) fixés à la chambre dégonflée sont présents entre l'âme (1) et la chambre dégonflée. Ils ne sont pas sollicités mécaniquement. Pour que les liens latéraux (13) n'entravent pas le repli de la chambre pneumatique dégonflée (6), les parois de la chambre pneumatique (6) sont mises aussi en appui sur l'âme du câble au niveau des coutures axiales (21) et (22). Après quoi, les longueurs excédentaires (28 à 31) de la chambre pneumatique dégonflée (6) sont toutes repliées vers le haut le long de l'âme (1) du câble, puis maintenues contre l'âme (1) au moyen de liens périphériques (32) destinés à faciliter la mise en place sur touret de cette structure dégonflée (33) de contour presque cylindrique.
    Avant la mise sur touret, l'âme (1) du câble repose sur une épaisseur unique de la chambre pneumatique dégonflée (6). En conservant une position angulaire inchangée après déroulement du touret, sur le terrain de pose, on évite ainsi que le gonflage final de la structure crée une rotation de l'âme (1) du câble ou de la chambre pneumatique (6).
    La figure 6 représente le chantier de pose d'une liaison, avec la tranchée (40) qui contient une partie des câbles de la liaison, déjà mis en place. L'élaboration de la liaison est effectuée le long d'une piste (41) parallèle à la tranchée (40). Un touret (42) a été acheminé sur cette piste.
    Il contient la structure dégonflée (33). Le déroulement a lieu en vérifiant visuellement que la position haute de l'extrémité supérieure (25) du pourtour de la chambre est respectée. L'enrouleuse (43) élabore le tube agrafé (7) autour de la structure dégonflée (33) après l'élimination des liens périphériques (32) afin que la structure puisse être regonflée. La structure dégonflée (33) repose alors en position axiale et angulaire finale sur le fond (44) du tube agrafé. Les quatre longueurs excédentaires (28 à 31) de la chambre dégonflée n'empiètent pas sous le fond (44) et n'induiront donc pas de rotation de la structure au gonflage.
    Les liens périphériques (32) peuvent être constitués par un film protecteur en plastique ; ce film se déchire lorsque débute le gonflage de la structure.
    L'enrouleuse (43) réalise ensuite la pose de la nappe conductrice (8) en appui sur le tube agrafé (7), puis la pose de l'enveloppe de protection (9).
    Un gonflage partiel de la structure (33) a lieu avant que la structure soit enterrée. Ce gonflage partiel est destiné à :
    • Assurer la mise en place définitive de la structure
    • Vérifier cette mise en place, par exemple par gammagraphie, et corriger la position angulaire de l'extrémité supérieure (25) de la structure par une rotation locale du tube agrafé
    • Détecter les fuites éventuelles et y remédier. Le gonflage final de la structure (33) a lieu lorsque la structure est enterrée.
    Lorsque la liaison est refroidie par une canalisation d'eau disposée contre les câbles, la profondeur de la tranchée influe peu sur l'élimination de la chaleur; cette profondeur qui dépend du diamètre des câbles, de la pression maximale admise et par conséquent de la nature du gaz d'isolation électrique, peut être alors choisie afin d'éliminer le risque encouru au dessus d'un câble en cas de rupture accidentelle de son enceinte pressurisée.

    Claims (15)

    1. Câble à isolation gazeuse comportant une âme et une gaine extérieure, l'espace annulaire compris entre l'âme et l'enveloppe étant rempli d'un gaz d'isolation, caractérisé en ce que l'âme est entourée par une chambre pneumatique qui présente après gonflage une forme cylindrique dont le diamètre est celui de la gaine du câble.
    2. Câble à isolation gazeuse selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte des liens souples s'étendant entre l'âme conductrice et la paroi intérieure de la chambre pneumatique, pour assurer le maintien de l'âme conductrice au centre de l'espace d'isolation gazeuse après gonflage de la chambre pneumatique.
    3. Câble à isolation gazeuse selon la revendication 2 caractérisé en ce que les liens souples (11) sont réalisés par des tissus de verre non discontinus dont les deux rives ont été préalablement noyées dans des bandes pneumatiques latérales étroites de même nature que la chambre pneumatique (6).
    4. Câble à isolation gazeuse selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte une paroi tubulaire non étanche formée par enroulement d'un feuillard métallique autour de la structure gonflable.
    5. Câble à isolation gazeuse selon la revendication 4 caractérisé en ce que le feuillard est constitué par un tube agrafé contenant la structure gonflable.
    6. Câble à isolation gazeuse selon la revendication 4 ou 5 caractérisé en ce qu'il comprend en outre une nappe conductrice disposée le long du feuillard entourant la structure gonflable.
    7. Câble à isolation gazeuse selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend une structure pneumatique radialement armée.
    8. Câble à isolation gazeuse selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que l'âme du câble (1) est constituée par un assemblage cylindrique (2) de brins conducteurs isolés l'un de l'autre, et transposés entre eux, par exemple à l'intérieur de secteurs cylindriques et par une surface équipotentielle de phase (3) réalisée par rubanage d'un ruban semi-conducteur (4), recouvert par un revêtement mécaniquement protecteur (5).
    9. Câble à isolation gazeuse selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que la gaine est un tube agrafé (7) entouré par une enveloppe constituée par des conducteurs disposés en hélice présentant des canaux (12) délimités radialement par le tube agrafé (7) et par l'enveloppe de protection (9), et délimités latéralement par un espacement latéral entre les éléments de la nappe conductrice (8) de la gaine.
    10. Câble à isolation gazeuse selon l'une au moins des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que les liens souples (11) sont réalisés au moyen de tissu isolant obtenu à partir d'un ou de plusieurs matériaux en fibre.
    11. Procédé de fabrication d'un câble à isolation gazeuse conforme à la revendication 1 caractérisé en ce que l'on prépare une âme conductrice et une chambre pneumatique et en ce que l'on procède à la mise en place de la chambre pneumatique (6) contenant les liens (11) en enveloppant de proche en proche l'âme (1) par la chambre pneumatique équipée, préalablement déroulée à plat en dessous de l'âme, les deux rives (23, 24) de cette chambre étant alors disposées bord à bord le long d'une ligne axiale (25) située à la verticale au dessus de l'âme du câble, les bandes pneumatiques (19), (20) bordant les liens supérieurs étant superposées aux rives (23, 24) et rendues adhérentes, et en ce que l'on place ensuite une bande couvercle (26) sur cet ensemble ainsi préparé.
    12. Procédé de fabrication d'un câble à isolation gazeuse selon la revendication 11 caractérisé en ce que la chambre pneumatique dégonflée (6) est placée contre l'âme conductrice en maintenant simultanément en position angulaire finale la partie supérieure de la chambre le long de la ligne axiale (25) ainsi que la partie inférieure (36) du pourtour cylindrique de la chambre et en plaquant latéralement contre l'âme conductrice la chambre pneumatique dégonflée au voisinage des bandes latérales (15 et 16), la chambre pneumatique formant deux poches (28 et 30) de longueurs voisines de part et d'autre de la bande latérale (15) et formant deux autres poches (29 et 31) de part et d'autre de la bande latérale (16), ces quatre poches étant repliées vers le haut, superposées deux à deux et plaquées contre l'âme conductrice, puis maintenues dans cette position pour le transport de la structure.
    13. Procédé de pose d'un câble à isolation gazeuse selon la revendication 11 ou 12 caractérisé en ce que le maintien en place permanent de la chambre pneumatique dégonflée plaquée contre l'âme conductrice est assuré par un film en plastique (32) entourant la structure dégonflée, ce film protecteur se déchirant finalement lorsque l'on procède au gonflage partiel de la structure lors de la pose du câble après la fin de son élaboration.
    14. Procédé de pose d'un câble à isolation gazeuse conforme à la revendication 1 caractérisé en ce que l'on achemine une structure dégonflée (33) constituant le câble à l'aide d'un touret (42), en ce que l'on procède au déroulement, en ce qu'une enrouleuse (43) élabore le tube agrafé (7) autour de la structure dégonflée (33) après l'élimination des liens périphériques (32) afin que la structure puisse être regonflée, en ce que l'on dépose la structure dégonflée (33) en position axiale et angulaire finale sur le fond (44) du tube agrafé et en ce que l'enrouleuse (43) réalise ensuite la pose de la nappe conductrice (8) en appui sur le tube agrafé (7), puis la pose de l'enveloppe de protection (9).
    15. Procédé de pose d'un câble à isolation gazeuse selon la revendication 14 caractérisé en ce que l'on procède au gonflage partiel de la structure (33) ayant lieu avant que la structure soit enterrée.
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