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" Perfectionnements aux bornes pour câbles électriques à haute tension Il.
Au cours de la fabrication d'une borne d'ex- trémité d'un câble électrique à haute tension, conformé- ment à la pratique courante , on écarte la gaine ou le blindage d'une distance convenable du câble qui sort
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du canal ménagé -dans l'isolant du câble. Ce dernier est alors enferme dans un isolant tubulaire habituelle- ment en porcelaine et l'espace intermédiaire est rempli avec de l'huile servant d'isolant ou avec un mélange iso- lant ou encore avec tout autre fluide isolant. ' L'extrémi- té inférieure de l'isolant est montée sur un socle en mé- tal qui est réunie à la gaine ou à l'écran du câble. L'ex- trémité supérieure de l'isolant supporte la borne.
L'inventionest relative à une borne de ce gen- re et elle vise en particulier un dispositif destiné à établir la distribution longitudinale du potentiel élec- trique sur la surface de l'isolant du câble depuis l'ex- trémité supérieure d'où. sort le conducteur jusqu'à l'ex- trémité inférieure qui est mise à la masse ou à la terre.
L'invention a pour objetune couche superficielle disposée à l'intérieur et à l'extérieur du tube isolant sur toute sa longueur; ces couches interne et externe sont oonjoin- tement-d'une conductibilité électrique suffisante pour que la distribution longitudinale du potèntiel sur le tube et, par suite, sur la surface de l'isolant soit dé- terminée par la chute due au passage du courant de fuite à travers lui et ne soit pas perturbée d'une façon appré- ciable par des effets de capacité. De plus, la couche extérieure est sensiblement plus conductrice que la cou- che intérieure. Ces conditions peuvent être remplies sans que le courant de fuite dépasse une valeur qui pourrait être mesurée en micro-ampères.
En conséquence,, la perte due aux courants de fuite est négligeable. ,
On comprendra de ce qui vient d'être dit qu'une couche que l'on considère ici comme une couche conductrice n'est pas un bon conducteur dans -le sens ordinaire du mot; elle est conductrice seulement en comparaison avec le ma- tériau isolant sur lequel elle est appliquée,
Les conditions à remplir par la couche conduc- trioe pour l'obtention des effets recherchés sont les qui-
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vantes : la couche doit' être sensiblement continue sur toute la surface contre laquelle elle est appliquée et elle doit posséder une résistance sensiblement uniforme par unité de longueur tout le long du tube.
La oonti- nuité dans une direction parallèle à l'axe du tube est essentielle; une continuité oirconférentielle n'offre pas une aussi grande importance :un certain nombre de bandes d'un matériau offrant une conductibilité appro- priée sont appliquées longitudinalement et sont écartées circonférentiellement de manière à recouvrir toute la surface du tube à l'exception de solutions de continuité étroites entre les bandes; l'utilisation de ces bandes est efficace.
Le fait de rendre la conductibilité de la cou- che externe sensiblement supérieure à celle de la couche interne a pour effet que la distribution du potentiel longitudinal ement .n'est pas sérieusement perturbée par 1 t augmentation de conductibilité de la surface extérieure, augmentation due au dépôt de l'humidité ou de crasse.
La présence d'une couche à l'intérieur du tube détermine l'existence d'une surface de'contrôle du potentiel au voisinage du diélectrique du câble et réalise approxi- mativemènt l'égalité entre le potentiel d'un point quel- conque de la surface intérieure'et celui de la région immédiatement voisine de la surface extérieure, ce qui soulage le matériau isolant du tube dans une grande me- sure vis-à-vis des contraintes ou d'efforts radiaux.
Dans cette forme de borne, le tube isolateur peut présenter et,de préférence, présente un faible écar- tement par rapport à l'isolant du câble. Le tube isola- teur est, de préférence, réalisé en porcelaine et ses couches conductrices sont faites en matières vitrifiéesou vernissées conductrices. De tels matériaux vitrifiés ou "verres" conducteurs peuvent être préparés ou appliqués suivant les procédés décrits dans les demandes britanniques .
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Nos. 2508/43 et 10814/43.
On peut -cependant utiliser d'autres formes de tubes et de couches conductrices; par exemple.le tube peut être réalisé en papier bakélisé ou en un autre matériau non fibreux et les couches conductrices peuvent être constituées par une feuille métallique ou par une couche de peinture métallique. Ces réalisations sont données à titre d'exemples non limitatifs.
Lorsque le tube isolateur offre une grande lon- gueur, il est avantageux de,le diviser en plusieurs sec- tions sur sa longueur et de prévoir des connexions d'équi- libre ou d'égalisation entre les couches interne, et e xter- ne$ en certaine ou à tous les joints entre les sections.
On a représenté sur le dessin annexé un mode de mise en oeuvre pratique de ltinvention. Il est figu- ré suivant une coupe axiale longitudinale.
Dans cet exemple de réalisation, le tube isola- teur est en porcelaine et les couches conductrices appli- quées sur les surfaces interne et externe; sont consti- tuées par des "verres". Les lignes en tirets disposées en dessous des surfaces du tube indiquent l'existence des couches conductrices appliquées sur ces surfaces. Le tube comporte trois sections ou tronçons 15, 16 et 17.
Lorsqu'on les utilise ensemble, elles sont prévues pour le cas d'une tension particulièrement élevée. Pour un. voltage plus bas, on peut utiliser, à la demande, deux ou une section. Avec un semblable groupe de trois iso- lateurs tubulaires pour l'un des conducteurs ou phases d'un système triphasé de 132 kilovolts, c'est-à-dire avec un système comportant 76,2 kilowolts entre chaque conduc- teur et la terre, les valeurs appropriées de la résistance de chaque section sont de 50 méghoms pour la surface exté- rieure et de 250 mégohms pour la surface intérieure.
Dans un isolateur tronçonné ou sectionné, les deux surfaces in- .. terne- et externe, sont, de préférence,. connectéess entre
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@ diamètre elles aux-jonotions entre les .sections 15 et 16 et entre les sections 16 et 17 aussi bien qu'à chaque extrémité, ce qui assure l'absence de toute différence sensible entre les potentiels des points de la surface .interne et ceux des points correspondants de la surface externe (les points correspondants sont ceux qui se trouvent sur le même passant par l'axe du tube).
La base métallique de la borne consiste en une table ou socle 18, en une bague ou raccord 19 s'étendant vers le bas et en un manchon 20 s'étendant vers le haut, toutes ces pièces étant connectées entre elles mécanique- ment et électriquement. Le raccord 19 est oonneoté à la gaine 6 du câble par une charge métallique interne dont le remplissage est effectué à l'état fondu en 21 et par un joint soudé 22. Le manchon 20 reçoit l'extrémité de la section 17 de '1'isolateur qui est fixé à la manière habi- tuelle avec du ciment Portland, ce dernier assurant une conductibilité suffisante entre le manchon 20 et le verre conducteur de la surface externe de la section 17 de l'iso- lateur.
Au..dessus de l'extrémité de la gaine 6 fait saillie, sur une courte longueur, l'éoran conducteur 9 qui est appliqué sur la surface extérieure de l'isolant 10 du câble. Cet écran est constitué par du papier mé- tallisé perforé'. A son extrémité supérieure, l'écran est connecté à un corps métallique creux 11 en forme de cou- pelle oonoldale qui s'étend vers l'extérieur en se rac- cordant à la surface intérieure de l'isolateur 17 avec une courbure appropriée prévue pour assurer la distribution désirée du champ électrique dans la région comprise entre l'écran 9 et le verre conducteur appliqué sur la surface interne de l'isolateur 17.
L'extrémité inférieure de la surface intérieure de l'isolateur 17 est pourvue d'une couche de beaucoup plus grande conductibilité que le verre, par exemple, par
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dépôt électrolytique de métal dans la région comprise entre le bord inférieur de l'isolateur et le bord supé- rieur du corps conoïdal 11. Cette couche est : présentée en 23. Pour réaliser la connexion entre cette couche et Ie soole 18, quatre lames de contact élastiques 24 sont montées d'une manière équidistante autour de la circonférence formant le bord de l'ouverture pratiquée dans le socle;, s'est l'am ces lames s'étendent -vers le haut pour recouvrir l'extrémité de l'isolateur.
On réa- lise ainsi une connexion électrique entre le socle 18 et 1'.écran 9 et les deux couches de verre conducteur appliquées sur les surfaces interne et externe de l'isolateur 17.,
Pour réaliser la connexion entre les deux sec- tions 17 et 16, les extrémités'. Voisines de ces sections sont pourvues de manchons 25 et 26 dont chacun est ci- menté à sa section d'isolateur. 'Dans l'assemblage des sections, on a inséré entre les deux manchons 25 et 26 précités une feuille de métal 27 et les trois pièces sont maintenues- ensemble par des boulons 28. Au voisinage de l'extrémité de chacune des surfaces internes de ces sections, on a disposé des bandes de bonne conductibilité, par exemple, par dép8t éleotrolytique d'un métal en 29 et 30.
Sur le bord interne de la plaque- 27 se trouve montées quatre lames de contact élastiques 31 qui s'étendent vers ' le haut et vers le bas et qui font contact avec les sur- faces 29 et 30, ce qui établit une continuité oônductri- ce effective entre les surfaces internes de ces d eux sections aussi bien que l'interconnexion électrique des surfaces interne'; et externe, à leur jonction. les sections 15 et 16 sont connectées entre elles de la même manière que les sections 16 et 17.
Le chapeau disposé au-dessus de la section 15 est constitué par un anneau et manchon de base 32 et par le corps principal 33: Le premier est cimenté à l'extré- mité supérieure de la section 15 de l'isolateur et il sup-
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porte le corps principal du chapeau sur sa face supérieure.
¯Dans le corps principal 33 se trouve montée la borne 4 qui est munie à son extrémité inférieure d'une douille 13 34 dans laquelle pénètre un doigt 35,disposé à l'extrémité supérieure de la douille 13 qui reçoit elle-même le con- ducteur 12 du câble et qui est connectée à ce conducteur tout en étant connectée à la borne 4 par les conducteurs flexibles 14. Une bande 36 de bonne conductibilité est prévue sur la surface intérieure de l'isolant 15 à son extrémité supérieure. Grâce à cette bande, une connexion - est établie par des lames de contact élastiques 37 montées -sur le corps principal 33, de telle sorte que la conti- nuité de la conductibilité soit assurée.
' On verra qu'il y a un faible jeu entre les sur- face interne de l'isolateur tubulaire et la surface ex- terne de l'isolant 10 du câble, ce jeu étant bien infé- rieur à l'intervalle prévu habituellement. Cet inter- valle peut être rempli par de l'huile ou par un composé isolant soit complètement, soit jusqu'à un niveau con- vénable pour lequel la contrainte radiale dans ledit in- tervalle offre seulement une valeur comparativement faible.
Dans des variantes, on peut adopter d'autres modes de remplissage, tels, par exemple, que du gaz comprimé, un. guipage ou un gainage.
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"Improvements to terminals for high voltage electric cables II.
During the manufacture of an end terminal of a high voltage electric cable, in accordance with current practice, the sheath or the shielding is spread a suitable distance from the cable which exits.
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of the channel provided -in the cable insulation. The latter is then enclosed in a tubular insulator usually made of porcelain and the intermediate space is filled with oil serving as insulator or with an insulating mixture or again with any other insulating fluid. The lower end of the insulation is mounted on a metal plinth which is joined to the sheath or screen of the cable. The upper end of the insulator supports the terminal.
The invention relates to a terminal of this type and it relates in particular to a device intended to establish the longitudinal distribution of the electric potential on the surface of the insulation of the cable from the upper end from where. extends the conductor to the lower end which is grounded or earthed.
The subject of the invention is a surface layer arranged inside and outside the insulating tube over its entire length; these internal and external layers are jointly of sufficient electrical conductivity so that the longitudinal distribution of the potential on the tube and, consequently, on the surface of the insulator is determined by the drop due to the passage of the current leak through it and not be appreciably disturbed by ability effects. In addition, the outer layer is significantly more conductive than the inner layer. These conditions can be met without the leakage current exceeding a value that could be measured in micro-amps.
Consequently, the loss due to leakage currents is negligible. ,
It will be understood from what has just been said that a layer which is considered here as a conductive layer is not a good conductor in the ordinary sense of the word; it is conductive only in comparison with the insulating material on which it is applied,
The conditions to be fulfilled by the conduc- trioe layer in order to obtain the desired effects are those which
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The layer should be substantially continuous over the entire surface against which it is applied and it should have a substantially uniform resistance per unit length throughout the tube.
Continuity in a direction parallel to the axis of the tube is essential; orconferential continuity is not so important: a number of strips of a material offering suitable conductivity are applied longitudinally and are spaced circumferentially so as to cover the entire surface of the tube with the exception of solutions of close continuity between bands; the use of these bands is effective.
The fact of making the conductivity of the outer layer appreciably higher than that of the inner layer has the effect that the distribution of the potential longitudinally is not seriously disturbed by the increase in conductivity of the outer surface. to the deposit of moisture or grime.
The presence of a layer inside the tube determines the existence of a potential control surface in the vicinity of the dielectric of the cable and approximately achieves equality between the potential at any point. the interior surface and that of the region immediately adjacent to the exterior surface, which relieves the insulating material of the tube to a great extent against stresses or radial forces.
In this form of terminal, the insulating tube can have and preferably has a small clearance from the cable insulation. The insulating tube is preferably made of porcelain and its conductive layers are made of conductive vitrified or glazed materials. Such vitrified materials or conductive "glasses" can be prepared or applied according to the methods described in the UK applications.
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However, other forms of tubes and conductive layers can be used; for example. the tube can be made of bakelized paper or of another non-fibrous material and the conductive layers can be formed by a metal foil or by a layer of metallic paint. These embodiments are given by way of non-limiting examples.
When the insulating tube has a great length, it is advantageous to divide it into several sections along its length and to provide equilibrium or equalization connections between the internal layers, and e xter- $ in some or all of the joints between sections.
There is shown in the accompanying drawing a practical embodiment of the invention. It is shown in a longitudinal axial section.
In this exemplary embodiment, the insulating tube is made of porcelain and the conductive layers applied to the internal and external surfaces; are made up of "glasses". The dashed lines located below the surfaces of the tube indicate the existence of the conductive layers applied to these surfaces. The tube has three sections or sections 15, 16 and 17.
When used together, they are intended for the case of particularly high voltage. For a. lower voltage, two or one section can be used on demand. With a similar group of three tubular insulators for one of the conductors or phases of a three-phase system of 132 kilovolts, that is to say with a system comprising 76.2 kilowolts between each conductor and the earth , the appropriate resistance values for each section are 50 megohoms for the exterior surface and 250 megohms for the interior surface.
In a chopped or severed insulator, the two inner and outer surfaces are preferably. connected between
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@ diameter they at the junctions between sections 15 and 16 and between sections 16 and 17 as well as at each end, which ensures the absence of any appreciable difference between the potentials of the points of the internal surface and those corresponding points of the external surface (the corresponding points are those which are on the same passing through the axis of the tube).
The metal base of the terminal consists of a table or plinth 18, a downwardly extending ring or fitting 19 and an upwardly extending sleeve 20, all of which are mechanically and electrically interconnected. . The connector 19 is connected to the sheath 6 of the cable by an internal metal filler, the filling of which is carried out in the molten state at 21 and by a welded joint 22. The sleeve 20 receives the end of the section 17 of '1' insulator which is fixed in the usual manner with Portland cement, the latter providing sufficient conductivity between the sleeve 20 and the conductive glass of the outer surface of section 17 of the insulator.
Above the end of the sheath 6 protrudes, over a short length, the conductive Eoran 9 which is applied to the outer surface of the insulation 10 of the cable. This screen is made up of perforated metallized paper. At its upper end, the screen is connected to a hollow metal body 11 in the form of an oonoldale cup which extends outwardly mating to the inner surface of the insulator 17 with a suitable curvature provided. to ensure the desired distribution of the electric field in the region between the screen 9 and the conductive glass applied to the internal surface of the insulator 17.
The lower end of the inner surface of the insulator 17 is provided with a layer of much greater conductivity than glass, for example, by
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electrolytic deposition of metal in the region between the lower edge of the insulator and the upper edge of the conoidal body 11. This layer is: presented at 23. To make the connection between this layer and the base 18, four strips of elastic contact 24 are mounted equidistantly around the circumference forming the edge of the opening in the base ;, these blades extend upwardly to cover the end of the insulator.
An electrical connection is thus made between the base 18 and the screen 9 and the two layers of conductive glass applied to the internal and external surfaces of the insulator 17.,
To make the connection between the two sections 17 and 16, the ends'. Neighboring these sections are provided with sleeves 25 and 26 each of which is cemented to its insulator section. In assembling the sections, a sheet of metal 27 has been inserted between the two aforementioned sleeves 25 and 26 and the three parts are held together by bolts 28. In the vicinity of the end of each of the internal surfaces of these sections, bands of good conductivity have been arranged, for example, by electrolytic dep8t of a metal at 29 and 30.
On the inner edge of the plate 27 are mounted four resilient contact blades 31 which extend upward and downward and which contact the surfaces 29 and 30, which establishes an inductive continuity. this effective between the internal surfaces of these two sections as well as the electrical interconnection of the internal surfaces; and external, at their junction. sections 15 and 16 are connected together in the same way as sections 16 and 17.
The cap disposed above section 15 consists of a base ring and sleeve 32 and the main body 33: The first is cemented to the upper end of section 15 of the insulator and it sup- ports.
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wears the main body of the hat on its upper side.
¯ In the main body 33 is mounted the terminal 4 which is provided at its lower end with a socket 13 34 in which penetrates a finger 35, arranged at the upper end of the socket 13 which itself receives the connector. conductor 12 of the cable and which is connected to this conductor while being connected to terminal 4 by flexible conductors 14. A strip 36 of good conductivity is provided on the inner surface of the insulation 15 at its upper end. By virtue of this band, a connection - is established by elastic contact blades 37 mounted on the main body 33, so that the continuity of the conductivity is ensured.
It will be seen that there is a slight clearance between the inner surface of the tubular insulator and the outer surface of the cable insulation 10, this clearance being much less than the usual expected interval. This gap can be filled with oil or an insulating compound either completely or to a suitable level for which the radial stress in said gap is only comparatively small.
In variants, it is possible to adopt other filling methods, such as, for example, that of compressed gas, a. wrapping or sheathing.
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